PAGE6-課題3酵母細胞的固定化一、選擇題1．下列屬于固定化酶應用特點的是(C)①可以被反復利用②有利于酶與產物分別③能自由出入載體④一種固定化酶只催化一種酶促反應⑤酶多用包埋法固定化A．①②③ B．③⑤C．①②④ D．①②⑤[解析]酶被固定后可與產品分別，故可反復運用，但不能自由出入依附的載體。通常狀況下固定化酶種類單一，所以不能催化一系列酶促反應。2．下列有關說法中不正確的是(C)A．可用包埋法制備固定化酵母細胞，由于酶分子較小，不適用包埋法，適用化學結合法和物理吸附法。B．固定化細胞發揮作用除了須要相宜的溫度、pH外，還須要養分物質的供應C．固定化酶和固定化細胞的共同點是所固定的酶都在細胞外起作用D．固定化酶和固定化細胞都能被反復利用，但酶的活性可能下降[解析]固定化技術包括包埋法、物理吸附法和化學結合法(交聯法)，由于細胞相對于酶來說更大，難以被吸附或結合，因此多采納包埋法，A正確；由于活細胞須要生活在相宜的溫度、pH和肯定的養分環境中，所以固定化細胞發揮作用除了須要相宜的溫度、pH外，還須要養分物質的供應，B正確；固定化酶所固定的酶都在細胞外起作用，固定化細胞所固定的酶有的在細胞外起作用，有的在細胞內起作用，C錯誤；固定化酶和固定化細胞都能反復運用，但是因酶所處的環境條件的變更，可能會導致酶的活性下降，D正確。3．酵母細胞的活化是指(D)A．讓酵母細胞復原運動狀態B．讓酵母細胞在缺水狀態下更簡單體現C．讓酵母細胞內酶活性加倍D．讓處于休眠狀態的酵母細胞重新復原正常的生活狀態[解析]酵母細胞活化是指讓處于休眠狀態的酵母菌細胞重新復原正常的生活狀態。4．關于固定化酵母細胞制備過程的敘述，正確的是(B)A．為使酵母菌活化，應讓干酵母與自來水混合并攪拌B．用小火或間斷加熱可防止海藻酸鈉溶液焦糊C．將酵母細胞勻稱包埋在溶于水的多孔性載體中D．將與酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液快速倒入CaCl2溶液中，會視察到CaCl2溶液中有球形或橢圓形的凝膠珠形成[解析]活化酵母時，應當讓干酵母和蒸餾水混合勻稱，放置1h左右，讓其活化，A錯誤；配置海藻酸鈉溶液時，為了避開焦糊，可以用小火或間斷加熱，反復幾次，B正確；將酵母細胞勻稱包埋在不溶于水的多孔性載體中，C錯誤；將與酵母細胞混勻的海藻酸鈉溶液轉移至注射器中，緩慢的注入配置好的CaCl2溶液中，D錯誤。故選B。5．固定化酶技術與固定化細胞技術的關系是(A)A．固定化酶技術是固定化細胞技術的基礎B．固定化細胞技術是固定化酶技術的基礎C．固定化酶技術與固定化細胞技術是同時發展起來的D．固定化細胞技術先于固定化酶技術[解析]固定化細胞技術是在固定化酶技術的基礎上發展起來的，A正確。6．下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是(A)A．固定化細胞技術在多步連續催化反應方面優勢明顯B．在固定化酶的應用中，要限制好pH、溫度和溶解氧C．利用固定化酶降解水體中的有機磷農藥，需供應相宜的養分條件D．利用固定化酵母細胞進行發酵，糖類的作用只是作為反應物[解析]固定化酶的運用要限制好pH、溫度，與溶解氧無關。固定化酶的運用不須要相宜的養分條件。葡萄糖在固定化酵母細胞發酵中不僅作為反應物，還可以為酵母細胞供應養分物質和能量。7．酶制劑、固定化酶、固定化細胞已經被廣泛地應用于各個領域。下列有關敘述錯誤的是(A)A．93℃高溫會使TaqDNA聚合酶失去催化活性B．制備固定化酶的方法主要有包埋法、化學結合法和物理吸附法等C．固定化酶在固定時可能會造成酶的損傷而影響活性D．固定化細胞可以催化一系列的酶促反應[解析]TaqDNA聚合酶是從一種水生耐熱細菌中分別提取的，具有耐高溫的特性，在93℃的高溫條件下仍具有活性。8．下列關于高果糖漿及其制備的敘述，正確的是(C)①高果糖漿可以認為是高濃度果糖溶液的簡稱，一般為含果糖42%左右的糖漿②高果糖漿是一種混合物，一般是果糖和葡萄糖的混合物。由于果糖較葡萄糖甜，又不易引發肥胖、齲齒等，因此受到人們的青睞③果糖是由淀粉或麥芽糖在葡萄糖異構酶的作用下形成的④葡萄糖異構酶在60～70℃時轉化效率最高A．②③④ B．①③④C．①②④ D．①②③④[解析]高果糖漿制備過程的實質就是在葡萄糖異構酶的作用下，葡萄糖發生結構上的變更，形成葡萄糖的同分異構體——果糖。生產高果糖漿的原料一般是淀粉，淀粉在酶的作用下分解為糊精，糊精再進一步分解為葡萄糖，葡萄糖才是制備果糖的干脆反應物。葡萄糖異構酶的最適溫度為60～70℃，可使果糖、葡萄糖混合物中的果糖比例高達70%～90%，而果糖比例占42%左右時就可將其混合物稱為高果糖漿。因此①②④正確。9．下圖中符合固定化酶特征的是(D)[解析]固定化酶和固定化細胞技術是利用物理或化學的方法將酶或細胞固定在肯定空間內的技術，包括包埋法、化學結合法和物理吸附法。固定化酶的優點是使酶既能與反應物接觸，又能與產物分別，還可以被反復利用。在裝置中酶是固定不動的，反應物是動的。10．(2024·康杰中學高二期中)科研人員用海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，以探討固定化酶的相關性質和最佳固定條件。酶活力為固定化酶催化化學反應的總效率，包括酶活性和酶的數量。圖甲、乙、丙為部分探討結果。下列相關敘述中錯誤的是(A)A．固定化酶的酶活力較高，主要緣由是增加了酶與底物的接觸面積B．由乙圖可知，濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好C．由丙圖可知，固定化酯酶一般重復運用3次之后酶活力明顯下降D．由甲圖可知，固定化酯酶比游離酯酶對溫度變更適應性更強[解析]固定化酶優點是不溶于水，易與產物分別，可反復運用，能連續化生產且穩定性好，A項錯誤；由乙圖可知，海藻酸鈉濃度為3%時酶活力最高，即包埋效果最好，B項正確；由丙圖可知，固定化酯酶重復運用3次以內酶活力變更不大，重復運用3次之后酶活力明顯下降，C項正確；由甲圖可知，游離酯酶在溫度超過40℃時活性即快速下降，固定化酯酶在溫度超過45℃時活性才起先緩慢下降比，說明后者對溫度變更適應性更強，D項正確。11．如圖所示為固定化酵母進行葡萄糖發酵的裝置，下列說法不正確的是(B)A．為使固定化酵母可以反復運用，試驗過程肯定要在無菌條件下進行B．加入反應液后應保持活塞1始終打開，活塞2則必需關閉C．裝置的長導管主要是為了釋放CO2并防止雜菌進入反應柱D．加入的反應液濃度不能過高以免酵母細胞因失水過多而死亡[解析]加入反應液后應關閉活塞1為酵母菌的厭氧發酵供應無氧環境。12．小球藻可用于污水凈化，其繁殖實力(生長量)在肯定程度上可以反映藻細胞消耗N、P等的實力。科研人員比較游離小球藻和用海藻酸鈉固定化后的小球藻生長量變更，結果如圖。相關敘述錯誤的是(C)A．本探討中固定化小球藻采納的方法是包埋法B．試驗中可用CaCl2浸泡凝膠珠使其形成穩定結構C．結果表明固定化小球藻的生長期較短、生長速率低D．運用固定化小球藻有利于重復運用且可避開水體二次污染[解析]由題圖可知，固定化小球藻生長量出現高峰比游離的小球藻晚，說明其生長期較長。二、非選擇題13．下面是某同學所做的啤酒釀造試驗，請依據其試驗過程，回答下列相關的問題。試驗原理：利用固定化啤酒酵母分解麥芽汁，生成啤酒。試驗步驟：第一步：啤酒酵母細胞活化。取1g干酵母，放入50mL的小燒杯中，加蒸餾水10mL，用玻璃棒攪拌勻稱，放置1h，使其活化。其次步：配制海藻酸鈉溶液。取0.7g海藻酸鈉，放入另一只50mL的小燒杯中，加蒸餾水10mL，并攪拌，直至溶化，用蒸餾水定容至10mL。加熱時，留意火候。第三步：海藻酸鈉與啤酒酵母細胞混合。將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化的酵母細胞，充分攪拌勻稱。第四步：用注射器以恒定的速度將上述混合液滴加到0.05mol/LCaCl2溶液中，制成凝膠珠。第五步：倒去CaCl2溶液，加無菌水洗滌三次后，將凝膠珠放入500mL的三角瓶中，加入300mL麥芽汁溶液，置于25℃下封口，發酵五天后，倒動身酵后的麥芽汁即為啤酒，品嘗其口味。(1)啤酒酵母細胞活化的作用是__讓處于休眠狀態的啤酒酵母細胞復原到生活狀態__。其次步中留意火候指的是__用小火或間斷加熱，反復幾次__。第三步中為什么要等海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入活化的酵母細胞？__防止高溫殺死啤酒酵母細胞__。(2)海藻酸鈉的主要作用是__固定啤酒酵母細胞__；上述固定化細胞的方法稱為__包埋法__，形成的凝膠珠顏色為__淺黃__色。(3)與固定化酶相比，該方法的優點是__可以催化一系列的酶促反應，省去酶的分別、提純等工序，同時酶的活性更穩定__。[解析](1)活化啤酒酵母細胞，目的是讓處于休眠狀態的啤酒酵母細胞復原到生活狀態。配制海藻酸鈉溶液時，要用小火或間斷加熱，反復幾次，防止焦糊。將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫后，才能加入活化的酵母細胞，目的是防止高溫殺死啤酒酵母細胞。(2)海藻酸鈉的主要作用是固定啤酒酵母細胞。題中描述的固定化細胞的方法稱為包埋法，形成的凝膠珠顏色為淺黃色。(3)與固定化酶相比，固定化酵母細胞可以催化一系列的酶促反應，能省去酶的分別、提純等工序，同時酶的活性更穩定。14．如圖為固定化酶的反應柱示意圖，請據圖回答問題。(1)請在橫線上填出各標號的名稱。①__反應柱__，②__固定化葡萄糖異構酶__，③__多孔篩板__。(2)(多選)固定化酶的優點在于(ABD)A．能被重復利用 B．降低生產成本，操作簡單C．有利于提高酶活性 D．有利于產物的純化(3)③的作用是__使酶顆粒無法通過，反應溶液卻可以自由流出__。(4)制作固定化葡萄糖異構酶所用的方法有__化學結合法__或__物理吸附法__。[解析](2)與一般的酶制劑相比，固定化酶能與產物分別，并且可以反復利用，生產成本低，操作更簡單。(3)運用固定化酶技術往往利用一個反應柱，下端裝有一個分布著小孔的篩板，酶顆粒無法通過篩板，而反應液卻可以自由流出。(4)一般來說，酶更適合采納化學結合和物理吸附法固定化，而細胞多采納包埋法固定化，所以制作固定化葡萄糖異構酶的方法有化學結合法和物理吸附法。15．為了探究海藻酸鈉固定化對綠球藻生長的影響，以及固定化藻對含Zn2＋污水的凈化作用，科研人員用篩選到的一株綠球藻進行試驗，流程及結果如下。請回答下列問題：eq\x(\a\al(制備固定,化綠球藻,凝膠球))→eq\x(\a\al(清洗,2～3次))→eq\x(\a\al(培育,液中,培育))eq\o(→,\s\up7(取適量,凝膠球))eq\x(\a\al(檸檬酸鈉溶,液溶解凝膠,球，測定藻,數量))(1)試驗中的海藻酸鈉作用是__包埋綠球藻(包埋劑)__，CaCl2的作用是__與海藻酸鈉反應形成凝膠球(凝固劑)__。(2)為洗去凝膠球上殘余的CaCl2和其他污染物，并保持綠球藻活性，宜采納__培育液(生理鹽水)__洗滌。圖1中1．0%海藻酸鈉組培育24h后，移去凝膠球，溶液呈綠色，緣由是__海藻酸鈉濃度過低(凝膠球孔徑過大) __。(3)為探究固定化藻對含Zn2＋污水的凈化作用，應選用濃度為__2.0%__海藻酸鈉制備凝膠球。(4)圖2中空白凝膠球組Zn2＋濃度下降的緣由是__凝膠吸附Zn2＋__。結合圖1和圖2分析，固定化藻的試驗組24～48h間Zn2＋濃度下降速度較快的主要緣由是__綠球藻生長(增殖)速度快__；72～96h間Zn2＋濃度下降速度較慢的緣由有__綠球藻生長(增殖)速度減慢，溶液中Zn2＋濃度較低__。[解析](1)海藻酸鈉在固定化綠球藻的過程中作為包埋劑。CaCl2可與海藻酸鈉反應，促使海藻酸鈉形成凝膠球。(2)利用培育液或生理鹽水等洗滌凝膠球不至于造成綠球藻過量吸水或失水，從而保持正常的活性狀態。1．0%海藻酸鈉組