高中生物 專題4 酶的研究與應(yīng)用 課題3 酵母細(xì)胞的固定化學(xué)業(yè)分層測評(píng) 新人教版選修1

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專題4 酶的研究與應(yīng)用 課題3 酵母細(xì)胞的固定化學(xué)業(yè)分層測評(píng) (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．下圖所示的固定化方式中，適宜固定化酶的是(　　) A．①②③　　　　　　　 B．①② C．②③ D．①③ 【解析】　固定化酶適宜用化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法。 【答案】　D 2．下列關(guān)于固定化技術(shù)的敘述，不正確的是(　　) A．從操作角度來考慮，固定化細(xì)胞比固定化酶更容易 B．固定化細(xì)胞比固定化酶對(duì)酶活性影響更小 C．固定化細(xì)胞固定的是一種酶 D．將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)應(yīng)選擇固定化細(xì)胞 【解析】　在應(yīng)用操作過程中，固定化細(xì)胞固定的是一系列酶，比固定化酶更容易、更便捷，對(duì)酶活性影響更小，可使發(fā)酵過程變成連續(xù)反應(yīng)過程。 【答案】　C 3．下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是(　　) A．固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯 B．在固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH、溫度和溶解氧 C．利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件 D．利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物 【解析】　固定化酶不像普通酶那樣對(duì)環(huán)境要求那么高，耐受性也比較好，和溶解氧沒什么關(guān)系；利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，不需要提供營養(yǎng)條件；利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，糖類不僅是反應(yīng)底物，同時(shí)也作為碳源來提供能量和營養(yǎng)。 【答案】　A 4．在制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，CaCl2溶液的作用是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05520034】 A．用于調(diào)節(jié)溶液pH B．用于進(jìn)行離子交換 C．用于膠體聚沉 D．用于為酵母菌提供Ca2＋ 【解析】　海藻酸鈉膠體在CaCl2這種電解質(zhì)溶液的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，其作用機(jī)理是由于鹽離子的電荷與膠體微粒電荷相互吸引，形成更大的膠體顆粒，類似于人體紅細(xì)胞與抗凝集素之間的凝集反應(yīng)。 【答案】　C 5．下列有關(guān)利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的說法不正確的是(　　) A．葡萄糖與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成的是果糖 B．從固定化酶反應(yīng)柱下端流出的只有果糖 C．高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管疾病，對(duì)人類的健康更有益 D．酶溶解于葡萄糖溶液后，可從糖漿中回收 【解析】　用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿過程中，反應(yīng)柱下端的篩板不允許固定化酶顆粒通過，但是不影響反應(yīng)物和產(chǎn)物的通過，因此下端流出的既有果糖，又有沒反應(yīng)完的葡萄糖。 【答案】　B 6．制備好的凝膠珠是否符合應(yīng)用要求，常用的檢測方法有(　　) ①擠壓法?、谒ご蚍ā、塾^察法?、芘囵B(yǎng)法 A．①②④ B．①③④ C．②③④ D．①②③ 【解析】　檢測凝膠珠是否合格，經(jīng)常使用下列檢測方法：一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠制作成功。二是在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。還可以通過觀察凝膠珠的顏色和形狀來判斷。 【答案】　D 7．下列有關(guān)固定化酵母細(xì)胞及使用過程中，錯(cuò)誤的是(　　) A．干酵母活化的時(shí)間大約為1小時(shí) B．將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的酵母細(xì)胞 C．檢測是否有酒精發(fā)酵的有效指標(biāo)之一為是否有氣泡發(fā)生 D．將海藻酸鈉與酵母菌的混合液緩緩滴加到氯化鈣溶液中，即形成固定化細(xì)胞顆粒 【解析】　檢測是否有酒精發(fā)酵的有效指標(biāo)之一是聞聞是否有酒味，因?yàn)榻湍妇醒鹾粑蜔o氧呼吸均可產(chǎn)生氣體——CO2。 【答案】　C 8．關(guān)于固定化酶中酶的說法，正確的是(　　) A．酶的種類多樣，可催化一系列的酶促反應(yīng) B．酶被固定在不溶于水的載體上，可反復(fù)利用 C．酶作為催化劑，反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)不改變，所以固定化酶可永遠(yuǎn)利用下去 D．固定化酶由于被固定在載體上，所以喪失了酶的高效性和專一性特點(diǎn) 【解析】　固定化酶不能催化一系列酶促反應(yīng)的進(jìn)行；固定化酶被固定在不溶于水的載體上，可以反復(fù)利用，但是隨著利用次數(shù)的增加，受到外界因素的影響，其活性會(huì)逐漸降低；固定化酶具有高效性和專一性的特點(diǎn)。 【答案】　B 9．如圖表示某同學(xué)進(jìn)行的澄清蘋果汁生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)中所用的固定化果膠酶由海藻酸鈉直接包埋獲得 B．為防止雜菌污染，圖示裝置制作完畢后應(yīng)瞬間高溫滅菌 C．通過控制閥調(diào)節(jié)蘋果汁流出的速率，保證反應(yīng)充分進(jìn)行 D．固定化果膠酶不可重復(fù)使用，每次生產(chǎn)前應(yīng)重新填裝反應(yīng)柱 【解析】　酶的固定化一般不用包埋法，A錯(cuò)誤；瞬間高溫滅菌會(huì)使固定化酶失去活性，B錯(cuò)誤；加入蘋果汁后可關(guān)閉控制閥一段時(shí)間，再通過減慢蘋果汁流出的速率，讓底物與酶充分接觸，使反應(yīng)充分進(jìn)行，C正確；固定化果膠酶可重復(fù)使用，D錯(cuò)誤。 【答案】　C 10．如圖為固定化酵母細(xì)胞及其應(yīng)用的相關(guān)圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答問題： (1)某生物小組利用海藻酸鈉制備固定化酵母細(xì)胞，應(yīng)使用圖甲中的方法[　]__________(填號(hào)碼及名稱)，而制備固定化酶則不宜用此方法，原因是________________________。 (2)部分同學(xué)制得的凝膠珠如圖乙所示，其原因可能是________________、________________等。觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明________________。 (3)某同學(xué)用圖丙所示的裝置來進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵。 ①a代表________，b代表________。 ②從上端漏斗中加入反應(yīng)液的濃度不能過高的原因是__________________。 ③為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)利用，實(shí)驗(yàn)過程一定要在________條件下進(jìn)行。 ④裝置中的長導(dǎo)管起的作用是______________________________________ ________________________________________________________________。 【解析】　固定化酶適宜用化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法；固定化酵母細(xì)胞適宜用包埋法。如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉溶液的濃度偏高或注射器推進(jìn)速度過快(或針筒口離CaCl2液面過近)。 【答案】(1)③　包埋法　酶分子很小，容易從包埋材料中漏出　(2)海藻酸鈉溶液的濃度過高　注射器推進(jìn)速度過快(或針筒口離CaCl2液面過近)　固定化酵母細(xì)胞數(shù)目較少　(3)①固定化酵母細(xì)胞　反應(yīng)柱　②葡萄糖溶液的濃度過高會(huì)使酵母細(xì)胞因失水過多而死亡?、蹮o菌?、茚尫欧磻?yīng)產(chǎn)生的CO2和防止空氣中的雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱 [能力提升] 11．下列關(guān)于配制海藻酸鈉溶液的措施，正確的是(　　) A．用酒精燈加熱，加熱時(shí)不能攪拌 B．由于海藻酸鈉溶解速度快，所以不用加熱 C．海藻酸鈉在水中溶解的速度慢，需用酒精噴燈加熱 D．采用小火或間斷加熱，促進(jìn)溶解，防止發(fā)生焦糊 【解析】　海藻酸鈉采用小火或間斷加熱，需攪拌防止焦糊；酒精噴燈產(chǎn)生高溫火焰，主要用于需強(qiáng)熱的實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)中不使用。 【答案】　D 12．下列屬于固定化酶應(yīng)用特點(diǎn)的是(　　) ①可以被反復(fù)使用　②有利于酶與產(chǎn)物分離?、勰茏杂沙鋈胼d體?、芤环N固定化酶只催化一種酶促反應(yīng)　⑤酶多用包埋法固定化 A．①②③ B．③⑤ C．①②④ D．①②⑤ 【解析】　酶被固定后可與產(chǎn)品分離，故可反復(fù)使用，但不能自由出入依附的載體。通常情況下，固定化酶種類單一，所以不能催化一系列酶促反應(yīng)。 【答案】　C 13．某校學(xué)生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定α淀粉酶來探究固定化酶的催化效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表(假設(shè)加入試管中的固定化淀粉酶量與普通α淀粉酶量相同)。實(shí)驗(yàn)表明l號(hào)試管中淀粉未被水解，你認(rèn)為最可能的原因是(　　) 比較項(xiàng)目 1號(hào)試管 2號(hào)試管 固定化淀粉酶 √ 普通α淀粉酶 √ 淀粉溶液 √ √ 60 ℃保溫5分鐘，取出冷卻至室溫，滴加碘液 現(xiàn)象 變藍(lán) 不變藍(lán) A.實(shí)驗(yàn)中的溫度過高，導(dǎo)致固定化淀粉酶失去活性 B．淀粉是大分子物質(zhì)，難以通過瓊脂與淀粉酶接觸 C．水浴保溫時(shí)間過短，固定化淀粉酶未將淀粉水解 D．實(shí)驗(yàn)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，試管中應(yīng)先加入碘液后保溫 【解析】　由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物質(zhì)，它不能通過瓊脂與酶充分接觸，導(dǎo)致淀粉不能被水解而遇碘液呈現(xiàn)藍(lán)色。 【答案】　B 14．固定化酶是從20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯(lián)劑(使酶相互連接)，海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)，并對(duì)其最佳固定條件進(jìn)行了探究。如圖顯示的是部分研究結(jié)果(注：酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量)。分析回答： (1)酶的固定化技術(shù)的應(yīng)用最主要的目的是________。 (2)從對(duì)溫度變化適應(yīng)性和應(yīng)用范圍的角度分析，甲圖所示結(jié)果可以得出的結(jié)論是________。 (3)乙圖曲線表明濃度為________的海藻酸鈉包埋效果最好，當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時(shí)，酶活力較低原因可能是________。 (4)固定化酶的活力隨使用次數(shù)的增多而下降，由丙圖可知，固定化酯酶一般重復(fù)使用________次后酶活力明顯下降。 (5)研究人員固定小麥酯酶不采用海藻酸鈉直接包埋，而是同時(shí)用戊二醛作交聯(lián)劑，這是因?yàn)開_______________________。 (6)根據(jù)介紹，科研人員所采用的固定化技術(shù)可用下圖中的________表示。 【解析】　(2)通過分析甲圖可知，固定化酶與游離酶相比，固定化酶對(duì)溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)且應(yīng)用范圍較廣。(3)乙圖曲線表明濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，此時(shí)的酶活力最高。當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時(shí)包埋不緊密，酶分子容易漏出，數(shù)量不足，因此酶活力較低。(4)由丙圖可知，固定化酶的活力隨使用次數(shù)的增多而下降，且在使用3次以后，酶活力顯著下降。(5)由于小麥酯酶分子很小，很容易從包埋材料中漏出，因此固定小麥酯酶不采用海藻酸鈉直接包埋，而是采用雙重固定法。(6)雙重固定法是指采用戊二醛作交聯(lián)劑(使酶相互連接)，海藻酸鈉作為包埋劑來固定小麥酯酶，可見科研人員所采用的固定化技術(shù)是化學(xué)結(jié)合法和包埋法，可用圖中的B、C表示。 【答案】　(1)解決酶的回收和再利用的困難　(2)固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng)，且應(yīng)用范圍較廣　(3)3%　海藻酸鈉濃度較低時(shí)包埋不緊密，酶分子容易漏出，數(shù)量不足　(4)3　(5)酶分子過小，很容易從包埋材料中漏出　(6)BC 15．(2015山東高考)乳糖酶能夠催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖，具有重要應(yīng)用價(jià)值。乳糖酶的制備及固定化步驟如下： ―→―→―→ (1)篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物L(fēng)時(shí)，宜用_________________作為培養(yǎng)基中的唯一碳源。培養(yǎng)基中瓊脂的作用是_________________。從功能上講，這種培養(yǎng)基屬于_________________。 (2)培養(yǎng)微生物L(fēng)前，宜采用_________________方法對(duì)接種環(huán)進(jìn)行滅菌。 (3)純化后的乳糖酶可用電泳法檢測其分子量大小。在相同條件下，帶電荷相同的蛋白質(zhì)電泳速度越快，說明其分子量越_________________。 (4)乳糖酶宜采用化學(xué)結(jié)合法(共價(jià)鍵結(jié)合法)進(jìn)行固定化，可通過檢測固定化乳糖酶的________________________確定其應(yīng)用價(jià)值。除化學(xué)結(jié)合法外，酶的固定化方法還包括____________________、____________________ 、離子吸附法及交聯(lián)法等。 【解析】　(1)若要篩選產(chǎn)乳糖酶的微生物，需要利用以乳糖為唯一碳源的培養(yǎng)基，不能利用乳糖的微生物在此培養(yǎng)基上不能存活，從而起到篩選作用。 (2)對(duì)接種環(huán)滅菌常用的方法是灼燒滅菌。 (3)相同條件下，電泳速度與分子量有關(guān)，分子量越大，電泳速度越慢，分子量越小，電泳速度越快。 (4)固定化乳糖酶的應(yīng)用價(jià)值主要與其活性有關(guān)。酶的固定化方法除化學(xué)結(jié)合法外，還包括包埋法和物理吸附法等。 【答案】　(1)乳糖　凝固劑　選擇培養(yǎng)基　(2)灼燒　(3)小　(4)(酶)活性[或：(酶)活力]　包埋法　物理吸附法(注：兩空可顛倒)