專題4 酶的研究與應(yīng)用 課題3 酵母細胞的固定化學業(yè)分層測評(建議用時：45分鐘) 學業(yè)達標1下圖所示的固定化方式中，適宜固定化酶的是()ABC D【解析】固定化酶適宜用化學結(jié)合法、物理吸附法?！敬鸢浮緿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，固定化細胞比固定化酶更容易B固定化細胞比固定化酶對酶活性影響更小C固定化細胞固定的是一種酶D將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)應(yīng)選擇固定化細胞【解析】在應(yīng)用操作過程中，固定化細胞固定的是一系列酶，比固定化酶更容易、更便捷，對酶活性影響更小，可使發(fā)酵過程變成連續(xù)反應(yīng)過程?！敬鸢浮緾3下列關(guān)于固定化酶和固定化細胞的敘述，正確的是()A固定化細胞技術(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磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件D利用固定化酵母細胞進行發(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磷農(nóng)藥，不需要提供營養(yǎng)條件；利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵時，糖類不僅是反應(yīng)底物，同時也作為碳源來提供能量和營養(yǎng)?！敬鸢浮緼4在制備固定化酵母細胞的實驗中，CaCl2溶液的作用是() 【導學號：05520034】A用于調(diào)節(jié)溶液pHB用于進行離子交換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，類似于人體紅細胞與抗凝集素之間的凝集反應(yīng)?！敬鸢浮緾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高果糖漿不會像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管疾病，對人類的健康更有益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?！敬鸢浮緽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()擠壓法摔打法觀察法培養(yǎng)法A BC D【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凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，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。二是在實驗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?！敬鸢浮緿7下列有關(guān)固定化酵母細胞及使用過程中，錯誤的是()A干酵母活化的時間大約為1小時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胞C檢測是否有酒精發(fā)酵的有效指標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，即形成固定化細胞顆粒【解析】檢測是否有酒精發(fā)酵的有效指標之一是聞聞是否有酒味，因為酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸均可產(chǎn)生氣體CO2?！敬鸢浮緾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【解析】固定化酶不能催化一系列酶促反應(yīng)的進行；固定化酶被固定在不溶于水的載體上，可以反復利用，但是隨著利用次數(shù)的增加，受到外界因素的影響，其活性會逐漸降低；固定化酶具有高效性和專一性的特點?！敬鸢浮緽9如圖表示某同學進行的澄清蘋果汁生產(chǎn)實驗，下列相關(guān)敘述正確的是()A實驗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)充分進行D固定化果膠酶不可重復使用，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錯誤；瞬間高溫滅菌會使固定化酶失去活性，B錯誤；加入蘋果汁后可關(guān)閉控制閥一段時間，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)充分進行，C正確；固定化果膠酶可重復使用，D錯誤。【答案】C10如圖為固定化酵母細胞及其應(yīng)用的相關(guān)圖解，請據(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胞，應(yīng)使用圖甲中的方法_(填號碼及名稱)，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)某同學用圖丙所示的裝置來進行葡萄糖發(fā)酵。a代表_，b代表_。從上端漏斗中加入反應(yīng)液的濃度不能過高的原因是_。為使該實驗中所用到的固定化酵母細胞可以反復利用，實驗過程一定要在_條件下進行。裝置中的長導管起的作用是_?！窘馕觥抗潭ɑ高m宜用化學結(jié)合法、物理吸附法；固定化酵母細胞適宜用包埋法。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速度過快(或針筒口離CaCl2液面過近)?！敬鸢浮?1)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速度過快(或針筒口離CaCl2液面過近)固定化酵母細胞數(shù)目較少(3)固定化酵母細胞反應(yīng)柱葡萄糖溶液的濃度過高會使酵母細胞因失水過多而死亡無菌釋放反應(yīng)產(chǎn)生的CO2和防止空氣中的雜菌進入反應(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，主要用于需強熱的實驗，此實驗中不使用?！敬鸢浮緿12下列屬于固定化酶應(yīng)用特點的是()可以被反復使用有利于酶與產(chǎn)物分離能自由出入載體一種固定化酶只催化一種酶促反應(yīng)酶多用包埋法固定化A BC D【解析】酶被固定后可與產(chǎn)品分離，故可反復使用，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】C13某校學生嘗試用瓊脂作載體，用包埋法固定淀粉酶來探究固定化酶的催化效果。實驗結(jié)果見表(假設(shè)加入試管中的固定化淀粉酶量與普通淀粉酶量相同)。實驗表明l號試管中淀粉未被水解，你認為最可能的原因是()比較項目1號試管2號試管固定化淀粉酶普通淀粉酶淀粉溶液60 保溫5分鐘，取出冷卻至室溫，滴加碘液現(xiàn)象變藍不變藍A.實驗中的溫度過高，導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水浴保溫時間過短，固定化淀粉酶未將淀粉水解D實驗程序出現(xiàn)錯誤，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，導致淀粉不能被水解而遇碘液呈現(xiàn)藍色?！敬鸢浮緽14固定化酶是從20世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)大學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)，并對其最佳固定條件進行了探究。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，當海藻酸鈉濃度較低時，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，而是同時用戊二醛作交聯(lián)劑，這是因為_。(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?！窘馕觥?2)通過分析甲圖可知，固定化酶與游離酶相比，固定化酶對溫度變化的適應(yīng)性更強且應(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，此時的酶活力最高。當海藻酸鈉濃度較低時包埋不緊密，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)是化學結(jié)合法和包埋法，可用圖中的B、C表示?！敬鸢浮?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溫度變化適應(yīng)性更強，且應(yīng)用范圍較廣(3)3%海藻酸鈉濃度較低時包埋不緊密，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)BC15(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時，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前，宜采用_方法對接種環(huán)進行滅菌。(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)乳糖酶宜采用化學結(jié)合法(共價鍵結(jié)合法)進行固定化，可通過檢測固定化乳糖酶的_確定其應(yīng)用價值。除化學結(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?！窘馕觥?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)用價值主要與其活性有關(guān)。酶的固定化方法除化學結(jié)合法外，還包括包埋法和物理吸附法等?！敬鸢浮?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)