生物选修1《生物技术实践》课题3 酵母细胞的固定化练习题

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课题3 酵母细胞的固定化
基础过关练
题组一 固定化酶和固定化细胞技术
1.下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是( )

A.固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应
B.固定化细胞技术一次只能固定一种酶
C.固定化酶既能与反应物接触,又能与产物分离
D.固定化酶和固定化细胞都适宜用包埋法制备
2.细胞常用包埋法固定化,原因是( )
A.包埋法固定操作最简便
B.包埋法对酶活性的影响最小
C.包埋法固定化具有普遍性
D.细胞体积大,难以被吸附或结合
3.(2020山西孝义高二月考)下图中所示的酶固定化技术中属于包埋法的一组是( )
A.①②B.①③④C.①④D.③④
题组二 固定化细胞的实验操作
4.下列有关固定化酵母细胞制备步骤中不正确的是( )
A.应使干酵母与蒸馏水混合并搅拌,以利于酵母菌活化
B.配制海藻酸钠溶液时要用小火或者间断加热
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溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成
5.(2020江苏南京师大附中高二下期中)如图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,下列叙述错误的是( )
A.注射器出口应与液面保持适宜距离以保证凝胶珠成为球状
B.包埋酵母细胞的凝胶珠为白色透明状,并具有一定的弹性
C.图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
D.图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触
6.某实验小组的同学欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验, 实验材料及用具齐全。请回答下列问题:
(1)制备固定化酵母细胞常用 法。
(2)制备固定化酵母细胞的过程:①使干酵母与 混合并搅拌,使酵母菌活化;②将无水CaCl2 溶解在蒸馏水中,配制成CaCl2 溶液;③加热溶解海藻酸钠,此过程应采用 ,防止海藻酸钠发生焦糊;④海藻酸钠溶液冷却至室温后再加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合均匀;⑤用注射器将海藻酸钠和酵母细胞的混合物缓慢滴入CaCl2 溶液中。
(3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。a是固定化酵母,b是反应柱。
①从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是
。
②要想得到较多的酒精,加入反应液后的操作是 活塞1和 活塞2。
③装置中的长导管起的作用是
。
④使用固定化酵母进行发酵的突出优点是
。
能力提升练
一、选择题
1.(2020江苏连云港六校联考,)下列有关酵母细胞固定化实验的操作及结果分析的叙述,错误的是( )
A.干酵母细胞处于休眠状态,需置于蒸馏水中活化
B.配制海藻酸钠溶液时需要小火或间断加热,以防海藻酸钠焦糊
C.海藻酸钠溶液的浓度过低时凝胶珠呈白色,固定的细胞数目少
D.向CaCl2溶液中滴加海藻酸钠与酵母细胞混合液时要快速,防止凝固
2.(2020四川内江六中高二下期中,)为了研究温度对固定化果胶酶活性的影响,某科研小组在制作苹果汁时进行了一系列实验,实验结果如图所示。下列推断正确的是( )
A.固定化果胶酶的最适温度一定是55 ℃
B.在60 ℃时固定化果胶酶已经完全失活
C.固定化果胶酶可以在40 ℃时长期保存
D.实验结果表明温度不会直接影响出汁率
3.()蛋白酶的产业化需要其活性在固定化处理时不受损失,且在多次重复使用后仍能维持稳定的活性,图中正确的是( )
4.()酶的固定化是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。如图甲、乙、丙为部分研究结果。下列有关叙述中不正确的是( )
A.由图甲可知,固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强
B.由图乙可知,浓度为3%的海藻酸钠溶液包埋效果最好
C.由图丙可知,固定化酶一般可重复使用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
二、非选择题
5.(2020西南名校联盟高考备考诊断性联考,)D-阿洛酮糖是近年发现的一种具有特殊保健功能的新型功能性因子,它具有改善肠道菌群、降低血糖、抗龋齿等生理功能。 科研人员以重组大肠杆菌为实验材料、对利用固定化细胞技术生产D-阿洛酮糖进行了相关研究。请回答下列问题:
(1)科研人员在研究中以D-果糖作为底物,说明该重组大肠杆菌能合成 的酶。
(2)实验中科研人员利用海藻酸钠为载体,说明该实验是用 来固定细胞的,而该方法一般不用于酶固定化的原因是 。用该方法固定细胞时,在溶化好的海藻酸钠中加入重组大肠杆菌后进行充分搅拌的目的是 。
(3)为研究固定化细胞的pH稳定性进行了相关实验,结果见图:
该实验中的对照组是 细胞组,在实验中要用到不同pH的缓冲液,缓冲液除了能用来控制发酵所需pH外,还能 。为了防止其他微生物的污染对实验结果造成影响,细胞固定化要在 条件下进行。根据实验结果,该实验的结论是固定化细胞比游离细胞的pH稳定性高,得出这一结论的依据是
。
答案全解全析
课题3 酵母细胞的固定化
基础过关练
1.C 固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。固定化酶既能与反应物接触,又能与产物分离,同时酶还可以被反复利用,其中酶的特性没有发生改变。固定化细胞能固定一系列酶,可以进行一系列反应。固定化细胞适宜用包埋法制备,固定化酶适宜用化学结合法或物理吸附法制备。
2.D 酶分子小,适合采用化学结合法或物理吸附法固定化,而细胞体积相对较大,难以被吸附或结合,一般采用包埋法进行固定化。
3.D 图③④为包埋法,图①为物理吸附法, 图②为化学结合法,综上所述,D正确。
4.C 酵母菌活化是使干酵母与蒸馏水混合并搅拌,A正确;海藻酸钠在水中溶化的速度较慢,需要加热促进其溶化,溶化海藻酸钠时最好用小火或者间断加热,B正确;溶化好的海藻酸钠溶液需冷却至室温后,再加入已活化的酵母细胞,否则温度过高会使酵母细胞失活,C错误;将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液以恒定的速度缓慢地滴加到配制好的CaCl2溶液中,可以观察到液滴在CaCl2溶液中形成球形或椭球形的凝胶珠,D正确。
5.B 若注射器出口贴近CaCl2溶液的液面,会导致无法形成大小均匀的凝胶珠,A正确;包埋酵母细胞的凝胶珠应为浅黄色,并具有一定的弹性,这样包埋的酵母细胞数量适宜,白色透明状说明包埋的酵母菌数量偏少,B错误;制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中进行发酵,C正确;图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触,D正确。
6.答案 (1)包埋 (2)①蒸馏水 ③小火(或间断加热) (3)①葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡 ②关闭 关闭 ③排出CO2,同时防止空气中的杂菌进入反应柱 ④既能与反应物接触,又能与产物分离,并能重复利用
解析 (1)制备固定化酵母细胞常用包埋法,因为细胞体积大难以被吸附或结合。(2)①用蒸馏水与干酵母混合,使酵母细胞活化。③加热溶解海藻酸钠时要用小火,或者间断加热,并搅拌防止海藻酸钠发生焦糊。(3)①加入反应液的浓度不能过高,否则酵母细胞会因失水过多而死亡。②因酵母菌无氧呼吸产生酒精,所以要想得到较多的酒精,加入反应液后的操作是关闭活塞1和活塞2。③装置中的长导管起到排放CO2,同时防止外界空气中的杂菌进入反应柱的作用。④使用固定化酵母进行发酵的突出优点是既能与反应物接触,又能与产物分离,并能重复利用。
能力提升练
一、选择题
1.D 干酵母细胞处于休眠状态,需加入蒸馏水后使其活化,A正确;配制海藻酸钠溶液时需要小火或间断加热,防止海藻酸钠发生焦糊,B正确;海藻酸钠的浓度过低时凝胶珠呈白色,说明固定的酵母细胞数目过少,合格的凝胶珠颜色应该是浅黄色的,C正确;向CaCl2溶液中滴加海藻酸钠与酵母细胞混合液时要缓慢,并保持匀速,D错误。
2.D 通过图示可以看出55 ℃的实验组出汁率最高,但是固定化果胶酶的最适温度不一定是55 ℃,A错误;60 ℃的实验组出汁率高于对照组出汁率,说明固定化果胶酶没有完全失活,B错误;酶适宜在低温环境下保存,C错误;温度通过影响酶活性,进而影响出汁率,D正确。
3.D 分析题意,蛋白酶的产业化需要其活性在固定化处理时不受损失,且在多次重复使用后仍能维持稳定的酶活性,D图方式能确保反应后酶与生成物分开,有利于固定化蛋白酶的多次重复使用,且仍能维持稳定的活性,即D正确。
4.D 由题图甲可知,当温度变化时,游离酶的酶活力比固定化酶变化明显,说明固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强,A正确;图乙曲线表明:浓度为3%的海藻酸钠溶液包埋效果最好,此时的酶活力最高,B正确;图丙显示:固定化酶的酶活力随使用次数的增多而下降,且若在使用3次以后继续使用,酶活力明显下降,C正确;固定化酶的酶活力较高,主要原因是固定化酶的稳定性较好,D错误。
二、非选择题
5.答案 (1)催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖 (2)包埋法 酶分子小,容易从包埋材料中漏出 使其混合均匀 (3)游离 维持发酵过程中pH的稳定 严格的无菌 在一定pH范围内,随pH改变,固定化细胞酶活性变化幅度显著低于游离细胞的
解析 (1)科研人员利用固定化技术生产D-阿洛酮糖,以D-果糖作为底物,说明该重组大肠杆菌能合成催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖的酶。(2)实验中科研人员利用海藻酸钠作为载体,说明该实验是用包埋法来固定细胞的,而该方法一般不用于酶固定化的原因是酶分子小,容易从包埋材料中漏出;用该方法固定细胞时,在溶化好的海藻酸钠中加入重组大肠杆菌后进行充分搅拌的目的是使其混合均匀。(3)为研究固定化细胞的pH稳定性,该实验中的对照组是游离细胞,实验组为固定化细胞;在实验中要用到不同pH的缓冲液,缓冲液除了能用来控制发酵所需pH外,还能维持发酵过程中pH的稳定;为了防止其他微生物的污染对实验结果造成影响,细胞固定化要在严格的无菌条件下进行。在一定pH范围内,随pH改变,固定化细胞酶活性变化幅度显著低于游离细胞的,故固定化细胞比游离细胞的pH稳定性高。

1.C
2.D
3.D
4.C
5.B
1.D
2.D
3.D
4.D