課題3 酵母細(xì)胞的固定化一、選擇題1下列說(shuō)法中，哪項(xiàng)不是在應(yīng)用酶的過(guò)程中常遇見(jiàn)的一些實(shí)際問(wèn)題()A酶與反應(yīng)物混合，產(chǎn)品難以提純B酶在生物化學(xué)反應(yīng)中往往難以回收C酶遇強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等條件易失活D酶作為催化劑，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)解析：酶的作用條件比較溫和，易受溫度、酸堿度的影響；酶在生物化學(xué)反應(yīng)中與反應(yīng)物、產(chǎn)物混合在一起，很難回收，影響產(chǎn)品質(zhì)量。這些都是酶應(yīng)用過(guò)程中常遇見(jiàn)的一些問(wèn)題。答案：D2下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是()A從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小B作為消化酶使用時(shí)，蛋白酶制劑以口服方式給藥C尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過(guò)氧化氫酶，可以反復(fù)使用D將海藻酸鈉凝膠珠用無(wú)菌水沖洗，目的是洗去CaCl2和雜菌解析：酶的固定方式有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法，物理吸附法是利用吸附劑本身的表面張力對(duì)附近的分子產(chǎn)生吸附，與化學(xué)結(jié)合法相比，不會(huì)使被吸附物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生改變，所以吸附法對(duì)酶活性影響較?。幌冈谌梭w消化道內(nèi)發(fā)揮作用，蛋白酶制劑一般在最外面加上糖衣后通過(guò)口服方式給藥；尿糖試紙是一種由葡萄糖氧化酶、過(guò)氧化氫酶和某種無(wú)色的化合物固定于濾紙上制成的酶試紙，不能反復(fù)利用；制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)，將海藻酸鈉凝膠珠用無(wú)菌水沖洗的目的是洗去CaCl2和雜菌，防止凝膠珠硬度過(guò)大和雜菌污染。答案：C3下列關(guān)于固定化酶和一般酶制劑應(yīng)用效果的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A固定化酶生物活性強(qiáng)，可長(zhǎng)久使用B一般酶制劑應(yīng)用后和產(chǎn)物混合在一起，產(chǎn)物的純度不高C一般酶制劑參加反應(yīng)后不能重復(fù)利用D固定化酶可以反復(fù)利用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量解析：固定化酶是因?yàn)榭苫厥罩匦吕枚梢暂^長(zhǎng)時(shí)間使用的，并不是因?yàn)樯锘钚詮?qiáng)而可長(zhǎng)久使用。單純從生物活性方面分析，固定化酶與一般酶制劑的活性差別不大。答案：A4下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的說(shuō)法不正確的是()A與普通酶相同，固定化酶活性的發(fā)揮需要適宜的溫度和pHB固定化細(xì)胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、pH外，還需要有機(jī)營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)C固定化酶和固定化細(xì)胞的共同點(diǎn)是所固定的酶都在細(xì)胞外起作用D固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，而且酶的活性不變解析：酶的活性的正常發(fā)揮都需要適宜的溫度和pH。固定化細(xì)胞發(fā)揮作用的是活細(xì)胞，活細(xì)胞發(fā)揮作用除了需要適宜的溫度、pH外，還需要有機(jī)營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)。固定化酶所固定的酶都在細(xì)胞外起作用；固定化細(xì)胞所固定的酶有的在細(xì)胞外起作用，有的在細(xì)胞內(nèi)起作用。固定化酶和固定化細(xì)胞都能反復(fù)使用，而且酶的活性不變。答案：C5目前，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，下列屬于酶應(yīng)用中面臨的實(shí)際問(wèn)題的是()A酶對(duì)有機(jī)溶劑不敏感，但對(duì)高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿非常敏感B加酶洗衣粉因?yàn)轭~外添加了酶制劑，比普通洗衣粉更易污染環(huán)境C固定化酶可以反復(fù)利用，但在固定時(shí)可能會(huì)造成酶的損傷而影響活性D酶的催化功能很強(qiáng)，但需給予適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能較長(zhǎng)時(shí)間維持其作用解析：酶對(duì)有機(jī)溶劑也非常敏感；普通洗衣粉中含有磷，更容易污染環(huán)境；酶發(fā)揮催化作用時(shí)不需要提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。答案：C6下列關(guān)于酶和細(xì)胞固定化的敘述，不正確的是()A酶分子很小，易采用包埋法固定B酶分子很小，易采用化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法固定C細(xì)胞個(gè)大，難被吸附或結(jié)合D細(xì)胞易采用包埋法固定解析：酶分子很小，易采用化學(xué)結(jié)合法或物理吸附法固定；細(xì)胞個(gè)大，難被吸附或結(jié)合，易采用包埋法固定。答案：A7下列關(guān)于固定化細(xì)胞的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)B固定化酶技術(shù)是固定化細(xì)胞技術(shù)的基礎(chǔ)C一般來(lái)說(shuō)，細(xì)胞常采用化學(xué)結(jié)合法固定化D包埋法常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等解析：細(xì)胞個(gè)大，酶分子很小，個(gè)大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個(gè)小的酶容易從包埋材料中漏出，所以酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采用包埋法固定化。答案：C8下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是()A可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞B反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)固定化酶的活性沒(méi)有影響C葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同D固定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng)解析：由于細(xì)胞相對(duì)于酶來(lái)說(shuō)更大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法；某些反應(yīng)產(chǎn)物可能與酶結(jié)合，致使酶的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，從而改變酶的催化活性；固定化酶實(shí)質(zhì)上是將相應(yīng)酶固定在不溶于水的載體上，實(shí)現(xiàn)酶的反復(fù)利用，并提高酶穩(wěn)定性，酶的各項(xiàng)特性保持不變；固定化細(xì)胞在多步酶促反應(yīng)中發(fā)揮連續(xù)催化作用，但如果反應(yīng)底物是大分子物質(zhì)，則難以自由通過(guò)細(xì)胞膜，從而限制固定化細(xì)胞的催化作用。答案：A9下列說(shuō)法不正確的是()A固定化酶和固定化細(xì)胞的方法包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法B固定化酶更適合用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法制備C由于細(xì)胞個(gè)體大，而酶分子很小，因此細(xì)胞多采用物理吸附法固定D反應(yīng)物是大分子物質(zhì)應(yīng)采用固定化酶解析：在酶和細(xì)胞的固定化技術(shù)中，通常有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。由于酶分子小，又多帶電荷，易從多孔性物質(zhì)中漏出，因此多使用化學(xué)結(jié)合法與物理吸附法制備，而細(xì)胞個(gè)體大，難以被多孔性物質(zhì)吸附或結(jié)合，因而多采用包埋法制備。答案：C10下列對(duì)配制海藻酸鈉溶液的敘述，不正確的是()A加熱制備海藻酸鈉溶液是操作中最重要的一環(huán)B海藻酸鈉的濃度涉及固定化細(xì)胞的質(zhì)量C海藻酸鈉的濃度過(guò)高，易形成凝膠珠D海藻酸鈉的濃度過(guò)低，形成的凝膠珠內(nèi)包埋細(xì)胞過(guò)少解析：海藻酸鈉的濃度過(guò)高，凝膠珠不易形成；海藻酸鈉的濃度過(guò)低，形成的凝膠珠內(nèi)包埋的細(xì)胞過(guò)少。加熱制備海藻酸鈉溶液是操作中最重要的一環(huán)，因?yàn)楹Ｔ逅徕c的濃度影響固定化細(xì)胞的質(zhì)量。答案：C11下面制備固定化酵母細(xì)胞的正確步驟是()配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合酵母細(xì)胞的活化固定化酵母細(xì)胞A BC D解析：制備固定化酵母細(xì)胞的正確步驟為酵母細(xì)胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞。答案：D12下列有關(guān)固定化酵母細(xì)胞技術(shù)的敘述，正確的是()A實(shí)驗(yàn)中需要先利用蒸餾水消耗酵母細(xì)胞中的有機(jī)物B固定化酵母細(xì)胞的常用方法是吸附法，這種方法對(duì)酵母細(xì)胞活性影響最小C實(shí)驗(yàn)中使用CaCl2溶液處理的目的是使酵母細(xì)胞處于感受態(tài)，提高發(fā)酵效率D若最終凝膠珠的顏色泛白，可能是由于海藻酸鈉的濃度偏低解析：若海藻酸鈉濃度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致固定的酵母細(xì)胞數(shù)目偏少，觀察到凝膠珠的顏色淺(白色)。答案：D二、非選擇題13如圖1為人工種子生產(chǎn)過(guò)程示意圖，圖2為圖1中過(guò)程的相關(guān)操作。請(qǐng)據(jù)圖回答。(1)圖1中，過(guò)程分別稱為_(kāi)、_。(2)圖2中，包埋形成人工種子過(guò)程中，先適當(dāng)加熱使海藻酸鈉溶化，然后將溶化的海藻酸鈉溶液_，再加入_充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉?3)若用圖2的方法“制備固定化酵母細(xì)胞”，海藻酸鈉溶液的濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，若濃度過(guò)高，則_，通常評(píng)價(jià)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果主要是觀察凝膠珠的_。答案：(1)脫分化再分化(2)冷卻至室溫胚狀體(3)不易形成凝膠珠顏色和形狀14如圖1所示，探究性實(shí)驗(yàn)裝置共六個(gè)，六個(gè)裝置中分別加入飽和葡萄糖溶液及兩粒凝膠珠，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，小液滴都在C點(diǎn)(刻度管足夠長(zhǎng)，瓶?jī)?nèi)氧氣充足)。六個(gè)裝置分別在0 、15 、25 、35 、45 、55 溫度下，每隔2 min后，記錄各個(gè)裝置中小液滴的位置，并且描繪出坐標(biāo)曲線圖如圖2。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀，自變量是_。(2)錐形瓶中氫氧化鈉溶液的作用是_，實(shí)驗(yàn)中小液滴移動(dòng)的方向是_，理由是_，移動(dòng)的距離表示_。(3)如果在制備醋酸菌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，海藻酸鈉的濃度過(guò)低，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)系中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)開(kāi)始10 min后的曲線乙。(4)工業(yè)生產(chǎn)中利用固定化細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，從哪些方面可以達(dá)到延長(zhǎng)利用固定化細(xì)胞時(shí)間的目的？(至少兩點(diǎn))_。解析：(1)本實(shí)驗(yàn)探究了溫度與醋酸菌發(fā)酵速度之間的關(guān)系，所以溫度是自變量。(2)NaOH溶液的作用是處理生成的醋酸和CO2，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；結(jié)果錐形瓶中的氣體量減少，小液滴左移。(3)如果海藻酸鈉的濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的醋酸菌數(shù)目就少，小液滴移動(dòng)距離就短，所得曲線乙和原曲線相似，但在原曲線的下面。(4)在利用固定化細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，要求無(wú)菌操作，同時(shí)控制好溫度和pH等。答案：(1)探究溫度與醋酸菌發(fā)酵速度之間的關(guān)系溫度(2)防止產(chǎn)生的醋酸和CO2揮發(fā)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性左移錐形瓶中氧氣量減少，從而使壓強(qiáng)降低有氧呼吸消耗的氧氣量(3)如圖(4)無(wú)菌操作，控制好溫度和pH等15下圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)圖1中X溶液為_(kāi)，其作用是使_。(2)圖1中制備的凝膠珠用_洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中。圖2發(fā)酵過(guò)程中攪拌的目的是使_。(3)在用海藻酸鈉包埋酵母菌形成凝膠珠的過(guò)程中，加熱溶解海藻酸鈉時(shí)需注意用_加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液_后，加入酵母菌充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉?4)研究發(fā)現(xiàn)，固定化強(qiáng)度強(qiáng)的酵母顆粒發(fā)酵效果好，且穩(wěn)定性高、使用壽命長(zhǎng)。某機(jī)構(gòu)利用上述裝置，將2%、2.5%、3%的海藻酸鈉分別利用2%、3%、4%的X溶液進(jìn)行凝膠化處理，所得到的固定化酵母顆粒的強(qiáng)度及在28 下發(fā)酵48 h后的酒精產(chǎn)量見(jiàn)表：海藻酸鈉(%)22.5322.5322.53X溶液(%)222333444固定化強(qiáng)度(g/30個(gè))9309509901 0301 1001 1401 1701 1701 160酒精量(%)6.76.56.56.76.46.26.76.46.3依照表格分析，隨著X溶液濃度的增加，_增加；用于酒精發(fā)酵效果最好的海藻酸鈉與X溶液濃度分別是_、_。解析：(1)圖1為固定化酵母細(xì)胞的步驟，X溶液為CaCl2溶液，作用是使膠體聚沉，即使海藻酸鈉形成凝膠珠。(2)圖2為發(fā)酵過(guò)程，因?yàn)槭菬o(wú)氧呼吸，故攪拌的目的只是增加培養(yǎng)液與酵母菌的接觸面積，而不是增加溶氧量。(3)溶解海藻酸鈉時(shí)需注意用小火或間斷加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫后，再加入酵母菌充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，以防止高溫殺死酵母菌?4)分析表格可知，隨著X溶液濃度的增加，酵母細(xì)胞的固定化強(qiáng)度增加，固定化強(qiáng)度和產(chǎn)酒精量都較大的海藻酸鈉與X溶液濃度分別是2%、4%。答案：(1)CaCl2溶液海藻酸鈉形成凝膠珠(2)蒸餾水培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸(3)小火(或間斷)冷卻至室溫(4)固定化強(qiáng)度2%4%