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1、酵母细胞的固定化一、选择题1下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是()A可用包埋法制备固定化酵母细胞B反应产物对固定化酶的活性没有影响C葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应解析:选A由于细胞相对于酶来说更大,难以被吸附或结合,因此多采用包埋法;某些反应产物可能与酶结合,致使酶的结构产生变化,从而改变酶的催化活性;固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上,实现酶的反复利用,并提高酶稳定性,酶的各项特性保持不变;固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用,但如果反应底物是大分子物质,则难以自由通过细胞膜,从而限制固定化细胞的催化作用。2下列关于高果
2、糖浆及其制备的叙述,错误的是()A高果糖浆可以认为是高浓度果糖溶液的简称,一般为含果糖42%左右的果糖溶液B高果糖浆不会引发肥胖、龋齿等,因此受到人们的青睐C果糖是由淀粉或麦芽糖在葡萄糖异构酶的作用下形成的D葡萄糖异构酶在最适条件下转化效率最高解析:选C高果糖浆制作过程的实质就是在葡萄糖异构酶的作用下,使葡萄糖发生结构上的变化,形成葡萄糖的同分异构体果糖。一般用的原料是淀粉,淀粉在酶的作用下分解为麦芽糖,再进一步分解为葡萄糖,葡萄糖才是果糖的直接反应物。葡萄糖异构酶的最适温度为6070 ,可使果糖、葡萄糖混合物中的果糖比例高达70%90%,而果糖比例占42%左右时就可将其混合物称为高果糖浆。3
3、(江苏高考)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:选B固定化酶技术是指将酶固定在不溶于水的载体上,使酶既能与反应物接触,又能与产物分离,可实现重复利用。固定化酶发挥作用不需要供氧,溶解氧交换受阻不会成为其应用的限制因素。固定化细胞只能用于生产分泌到细胞外的产物,否则无法获得需要的产物。用凝胶包埋细胞利用的是物理方法。4固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时发现无酒精产生,原因不可能是()A实验瓶盖了塞子B瓶内氧气充足,进行了有
4、氧呼吸C凝胶珠内可能没有酵母细胞D所谓的葡萄糖溶液可能是其他物质解析:选A利用固定化酵母细胞发酵产生酒精的过程需要无氧条件,因此实验瓶盖了塞子不可能是实验失败的原因。5下面是制备固定化酵母细胞的步骤,正确的是()A应使干酵母与自来水混合并搅拌,以利于酵母菌活化B配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热C向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合均匀D将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中,会观察到CaCl2溶液中有球形或椭圆形的凝胶珠形成解析:选B由于在缺水状态下,酵母菌处于休眠状态,为了加速酵母细胞的活化,将干酵母与蒸馏水混合后,用玻璃棒充分搅拌。为避免海藻酸钠发
5、生焦糊,溶化时要用小火或间断加热。将刚溶化好的海藻酸钠冷却至室温后,与已活化的酵母细胞混合,否则有可能会杀死酵母细胞。应将与酵母细胞混匀的海藻酸钠用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中,而不是注入。6下列有关固定化酶和固定化细胞的说法,错误的是()A与普通酶相同,固定化酶活性的发挥需要适宜的温度和pHB固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外,还需要有机营养的供应C固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都在细胞外起作用D固定化酶和固定化细胞都能反复利用,但酶的活性可能下降解析:选C固定化酶的活性受温度、pH等因素的影响;固定化细胞发挥作用受温度、pH和有机营养等因素的影响;固定化细胞所固定的
6、酶是在细胞内起作用的;固定化酶和固定化细胞都能反复使用,原则上酶的活性不变,但在实际操作中,受环境等因素的影响,酶的活性可能下降。7如图表示科研人员利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的过程,相关叙述正确的是()A固定葡萄糖异构酶时,采用方法2比方法3对酶的活性影响要小B在生产过程中,通过控制阀调节果糖流出的速率以保证反应充分进行C在生产过程中,须严格控制好pH、温度、溶解氧等环境因素D由于固定化葡萄糖异构酶活性不会降低,此反应柱可持续用于生产解析:选B固定葡萄糖异构酶时,采用方法2比方法3对酶的活性影响要大;反应过程中可通过控制阀调节果糖流出的速率,保证反应充分进行;酶的活性受pH、温度的影响
7、,但不受溶解氧的影响;固定化葡萄糖异构酶可多次重复使用,但一定时间后酶的活性降低。8固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶,以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶活性和酶的数量。图甲、乙、丙为部分研究结果。下列叙述错误的是()A由图甲可知,固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强B由图乙可知,浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好C由图丙可知,固定化酯酶一般可重复使用3次,之后若继续使用则酶活力明显下降D固定化酶的酶活力较高,主要原因是增加了酶与底物的接触面积解析:选D据图甲,温度为45 时,固定化
8、酶的活力很高,而游离酶的活力下降;酶用海藻酸钠固定后,降低了酶与底物的接触面积。9下列有关固定化酵母细胞技术的叙述,错误的是()A利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠用作对照B制备好海藻酸钠溶液后,要立即将其与酵母细胞混合以防凝固C将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌D若最终凝胶珠的颜色泛白,则包埋的酵母细胞偏少解析:选B应将制备好的海藻酸钠溶液冷却后,再加入已活化的酵母细胞,否则会把酵母细胞杀死。10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在固定化酶的应用中,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
9、,需要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:选A固定化细胞技术固定的是一系列酶,所以在多步连续催化反应方面优势明显。固定化酶的应用中,要控制好pH、温度,但与溶解氧无关。利用固定化酶降解水体中的有机磷农药,是酶促反应,没有生物参与,所以不需要提供营养条件。利用固定化酵母细胞进行发酵时,糖类除了作为反应物外,还为酵母细胞提供碳源。二、非选择题11(江苏高考)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响,以及固定化藻对含Zn2污水的净化作用,科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验,流程及结果如下。请回答下列问题: (1)实验中的海藻酸钠作用是_,CaCl2的作用
10、是_。(2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用_洗涤。图1 中1.0%海藻酸钠组培养24 h 后,移去凝胶球,溶液呈绿色,原因是_。(3)为探索固定化藻对含Zn2污水的净化作用,应选用浓度为_的海藻酸钠制备凝胶球。(4)图2中空白凝胶球组Zn2浓度下降的原因是_。结合图1和图2分析,固定化藻的实验组2448h间Zn2浓度下降速度较快的主要原因是_;7296h间Zn2浓度下降速度较慢的原因有_。解析:(1)绿球藻为单细胞生物,可用包埋法固定化,实验中海藻酸钠的作用是包埋绿球藻。配制好的海藻酸钠和绿球藻混合溶液需要滴入CaCl2溶液中,与CaCl2反应形成凝胶球,
11、刚形成的凝胶球应在CaCl2溶液中浸泡一段时间,有利于形成稳定的结构。(2)将固定好的凝胶球用绿球藻的培养液(生理盐水)清洗23次,能够洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻的活性。如果包埋绿球藻用的海藻酸钠浓度过低,或形成的凝胶球孔径过大,在培养过程中会有绿球藻从包埋材料中漏出来,使溶液呈绿色。(3)分析图中绿球藻数量变化曲线可知,浓度为2.0%的海藻酸钠对绿球藻的包埋效果最好,凝胶球中包埋的绿球藻数量最多,故应选用该浓度的海藻酸钠制备凝胶球。(4)由Zn2浓度变化曲线可知,空白凝胶球组Zn2浓度下降的原因是凝胶对Zn2有一定的吸附作用。培养初期,绿球藻生长(增殖)速度较快,
12、导致Zn2浓度下降速度较快;培养后期,由于绿球藻生长(增殖)速度减慢、溶液中Zn2浓度较低等,Zn2浓度下降速度较慢。答案:(1)包埋绿球藻(包埋剂)与海藻酸钠反应形成凝胶球(凝固剂)(2)培养液(生理盐水)海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)(3)2.0%(4)凝胶吸附Zn2绿球藻生长(增殖)速度快绿球藻生长(增殖)速度减慢,溶液中Zn2浓度较低12图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。请回答下列问题:(1)图1中X溶液为_,其作用是使_。(2)图1中制备的凝胶珠用_洗涤后再转移到图2装置中。图2发酵过程中搅拌的目的是使_。(3)在用海藻酸钠包埋酵
13、母菌形成凝胶珠的过程中,加热溶解海藻酸钠时需注意用_加热,然后将溶化好的海藻酸钠溶液_后,加入酵母菌充分搅拌混合均匀。(4)研究发现,固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好,且稳定性高、使用寿命长。某机构利用上述装置,将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别利用2%、3%、4%的X溶液进行凝胶化处理,所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28 下发酵48 h后的酒精产量见表:海藻酸钠(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化强度(g/30个)9309509901 0301 1001 1401 1701 1701 160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46
14、.3依照表格分析,随着X溶液浓度的增加,_增加;用于酒精发酵效果最好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是_、_。解析:(1)图1为固定化酵母细胞的步骤,X溶液为CaCl2溶液,作用是使胶体聚沉,即使海藻酸钠形成凝胶珠。(2)图2为发酵过程,因为是无氧呼吸,故搅拌的目的只是增加培养液与酵母菌的接触面积,而不是增加溶氧量。(3)溶解海藻酸钠时需注意用小火或间断加热,然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后,再加入酵母菌充分搅拌混合均匀,以防止高温杀死酵母菌。(4)分析表格可知,随着X溶液浓度的增加,酵母细胞的固定化强度增加,固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与X溶液浓度分别是2%、4%。答案:(1)CaCl2溶液海藻酸钠形成凝胶珠(2)蒸馏水培养液与酵母菌充分接触(3)小火(或间断)冷却至室温(4)固定化强度2%4%13下面是某同学所做的生成啤酒酿造实验,请根据其