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课时作业9酵母细胞的固定化1．(2017年高考·江苏卷)下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是()A．活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状B．配制CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌C．将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出D．海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状解析：将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状，可以活化酵母，A项正确；配制海藻酸钠溶液时需用小火间断加热，配制CaCl2溶液时不需加热，B项错误；凝胶珠成形后应在CaCl2溶液中浸泡30分钟左右，以便形成稳定的结构，C项错误；海藻酸钠溶液浓度过低时固定的酵母细胞数目少，凝胶珠呈白色，过高时凝胶珠易呈蝌蚪状，D项错误。答案：A2．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是()A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物解析：本题主要考查考生对固定化酶和固定化细胞在生产应用上的理解。限制或定位于特定空间位置的细胞称为固定化细胞。它与天然酶相比具有更多的优点：(1)不需要进行酶的分离纯化，减少起始投资。(2)酶的回收率高，酶在原有的细胞环境下，稳定性更高。(3)细胞保持生命活动状态，细胞中的辅助因子可自动再生。(4)细胞含有多酶体系，可催化一系列的反应。(5)反应中抗污染能力强。故A正确。而固定化酶是将单一的酶进行固定，没生命状态，催化时只需控制好影响酶活性的因素即可，对于氧气、营养物质等对其活性没影响。故B、C错。利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类既是反应底物又是酵母菌细胞生活的主要能源物质。故D错。答案：A3．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是()A．固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素C．固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物D．凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合解析：固定化酶实现了酶和底物的分离，酶可重复利用，A正确；酶的催化作用不需要氧气，故固定化酶的应用不需要氧气，与溶解氧交换受阻没有关系，B错误；固定化细胞可用于生产分泌到细胞外的产物，如分泌蛋白等，C正确；凝胶与被包埋细胞之间没有化学键，不通过共价键结合，D正确。答案：B4．关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法错误的是()A．固定化酶生物活性强，可长久使用B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用D．固定化酶可以反复利用，降低生产成本，提高产量和质量解析：固定化酶与普通酶制剂相比，在活性上没有多大差别，固定化酶的成分也是蛋白质，蛋白质经过一定的时间后会变性失活，所以固定化酶一般能使用半年，不可能长久使用。答案：A5．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌中得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物降解相比，其作用需要适宜的()①温度②酸碱度③水分④营养A．①②③B．①②④C．②③④D．①③④解析：大肠杆菌中的三酯磷酸酶可以催化有机磷农药分解，需要适宜的温度和pH，同时反应离不开水，但是不需要提供营养。答案：A6．试分析下图中，其中与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似的是()解析：A、B选项适合于酶的固定化，C既用于酶固定，也可用于细胞固定。制备固定化酵母细胞用的是包埋法，即将酵母菌包埋在海藻酸钠制成的凝胶珠中，所以与D相似。答案：D7．在制备固定化酵母细胞的操作中，正确的是()A．制备好海藻酸钠后，需立即将其与酵母细胞混合以防备凝固B．制备固定化酵母细胞过程中应用注射器C．以恒定的速度把混合液注射到硫酸钙溶液中D．凝胶珠在溶液中应浸泡10分钟左右解析：高温会使酵母菌死亡；固定化酵母细胞时需以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴到CaCl2溶液中，以形成凝胶珠；凝胶珠在溶液中应浸泡30分钟左右，以使凝胶珠强化，不易破碎。答案：B8．下面为制备固定化酵母细胞的步骤，其正确的操作程序是()①海藻酸钠溶液与酵母细胞混合②配制海藻酸钠溶液③酵母细胞的活化④固定化酵母细胞⑤配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液A．①②③④⑤B．③①②⑤④C．③⑤②①④D．③②⑤①④解析：制备固定化酵母细胞的正确步骤是：酵母细胞的活化；配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液；配制海藻酸钠溶液；海藻酸钠溶液与酵母细胞混合；固定化酵母细胞。答案：C9．海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过加热促进其溶解，采用的最好的加热方式是()A．快速加热B．持续高温加热C．小火间加热D．灼烧加热答案：C10．用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，向原料中通入足够的空气，酵母菌的数量与酒精的产生分别是()A．死亡、增多B．增多、不再产生C．增多、增多D．死亡、不再产生解析：酵母菌是单细胞真菌。在有氧条件下进行有氧呼吸，将葡萄糖分解成CO2和H2O，产生ATP；在无氧条件下发酵，将葡萄糖分解成酒精和二氧化碳，产生少量ATP。因此，在有氧条件下，酵母菌数量会增加，但是在氧气充足的条件下，无氧呼吸受抑制不能再产生酒精。答案：B11．(2019年上海静安区质检)下列技术，不属于酶固定化技术的是（）A.载体结合法B.交联法C.包埋法D.纸层析法解析：载体结合法是固定化酶的方法之一，A错误；交联法即化学结合法，是固定化酶的方法之一，B错误；包埋法是固定化酶的方法之一，但是更适合于固定化细胞，C错误；纸层析法是提取叶绿体色素的方法，D正确。答案：D12．(2017年高考·江苏卷)固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是()A．在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白B．化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小C．温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性D．酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分解析：单宁酶和杂蛋白都是大分子，不能用透析法进行分离，可用凝胶色谱法进行分离，A项错误；化学结合法可能影响酶的活性部位进而影响反应效果，而吸附法不影响酶的分子结构，B项错误；影响酶活性的因素有温度、pH和重金属离子等，C项正确；固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分取决于酶的专一性，D项错误。答案：C13．(2019年江苏高三调研)在酵母细胞固定化的实验中，下列实验操作与目的不相符的是()A．干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后，放置一段时间，使酵母细胞活化B．采用小火间断加热的方法，防止海藻酸钠发生焦糊C．将活化的酵母细胞加入海藻酸钠溶液，轻轻搅拌，以免产生气泡D．用注射器滴加溶液时要接近CaCl2溶液的液面，防止凝胶珠出现“尾巴”解析：实验中，为了防止凝胶珠出现“尾巴”，注射器应离CaCl2溶液的液面远一些。答案：D14．在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术。(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是____________________________________________________________________________________________________________________________________。与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是________。(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是________，使用了下图中方法[]________(填出号码与名称)。(3)制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和________溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：将酶固定化后，可使酶在催化反应之后不随产物流走，可以反复利用；将细胞固定化后，可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。海藻酸钠一般不能参与化学反应，同时，在高温下容易溶化，温度降低时又形成多孔性固体颗粒，是包埋酵母菌的好材料。图①为共价链结合法，图②为吸附法，图③为包埋法。凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或长条形，而不是圆形的凝胶珠。答案：(1)酶既容易与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用多酶系统(2)海藻酸钠③包埋法(3)CaCl2海藻酸钠溶液浓度过高(或针筒口离液面过近，高度不够)15．乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下：产乳糖酶微生物L的筛选→产乳糖酶微生物L的培养→乳糖酶的提取纯化→乳糖酶的固定化(1)筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用________作为培养基中的唯一碳源。培养基中琼脂的作用是________。从功能上讲，这种培养基属于________。(2)培养微生物L前，宜采用________方法对接种环进行灭菌。(3)纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小。在相同条件下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越________。(4)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化，可通过检测固定化乳糖酶的________确定其应用价值。除化学结合法外，酶的固定化方法还包括____________、________、离子吸附法及交联法等。解析：(1)已知乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用乳糖作为培养基中的唯一碳源，培养基中琼脂的作用是凝固剂，从功能上讲，这种培养基属于选择培养基。(2)为了避免杂菌污染，在培养微生物前，需要对接种环等接种工具应采用灼烧灭菌。(3)用电泳法纯化乳糖酶时，若在相同条件下分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越小，电泳速度越快。(4)固定化酶的应用价值与酶的活性(或活力)有关，因此用化学结合法固定化乳糖酶时，可通过检测固定化乳糖酶的活性(或活力)来确定其应用价值。固定化酶的方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法、离子吸附法及交联法等。答案：(1)乳糖凝固剂选择培养基(2)灼烧(3)小(4)(酶)活性[或(酶)活力]包埋法物理吸附法16．根据下面的实验原理、实验过程分析讨论：实验原理：麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。实验过程：①取新鲜斜面上的啤酒酵母，接种于10mL麦芽汁液体培养基中，25℃培养24～30h。②取1.6g海藻酸钠于无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40mL，在98kPa条件下灭菌15min。冷却到45℃左右后，与预热至35℃左右的10mL酵母培养液混合搅拌均匀，立即倒入带喷嘴的无菌小塑料瓶中(或装有5号针头的注射器外套中)，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖、氯化钙混合液的容器中，浸泡30min制成凝胶珠。③倒去葡萄糖、氯化钙混合液，用无菌水洗涤凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500mL三角瓶中，加入300mL无菌麦芽汁液体培养基，置于25℃下封口发酵5d左右，倒出发酵后的麦芽汁即为生啤酒，品尝其口味。(1)凝胶珠是由什么组成的？它有什么作用？(2)如果进行多批次的生产，本实验中的啤酒酵母与普通发酵中的酶或菌种在使用上有何区别？(3)固定化酶和固定化细胞技术是利用________或______方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括________、________和________。其中细胞多采用________固定化，而酶多采用________和__________固定化。(4)制作成功的凝胶珠应用________，其颜色为__________。将凝胶珠加入用于发