3月28、29日课题3酵母细胞的固定化自我检测

shengwujiaoxue · 发表于 2020-3-29 06:03

课题3酵母细胞的固定化自我检测

(满分50分　时间25分钟)

一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下图中所示的固定化酶技术中属于包埋法的一组是(　　)

A．①②　　　　　　　 B．①③④
C．①④ D．③④

2．下列关于固定化酶的说法正确的是(　　)
A．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用
B．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去
C．酶由于被固定在载体上，所以丧失了高效性和专一性
D．被固定化的酶其活性部位完整，所以不受高温、强碱、强酸等条件影响

3．酶的固定化是将酶束缚或限制于一定区域内，使其进行酶促反应后可回收及重复利用的一类技术。下列关于固定化酶技术的叙述，错误的是(　　)
A．为使葡萄糖液与葡萄糖异构酶充分接触生产果糖，葡萄糖液应从固定化酶反应柱下端注入
B．制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法
C．固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性
D．用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆可以大幅度提高产量

4．下列关于固定化酶和一般酶制剂应用效果的说法中，错误的是(　　)
A．固定化酶生物活性强，可长久使用
B．一般酶制剂应用后和产物混在一起，产物的纯度不高
C．一般酶制剂参加反应后不能重复利用
D．固定化酶可以反复利用，以降低生产成本，并能提高产品的产量和质量

5．下列关于使用固定化酶技术生产高果糖浆的说法正确的是(　　)
A．高果糖浆的生产需要使用果糖异构酶
B．在反应柱内的顶端装上分布着许多小孔的筛板，防止异物进入
C．将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，果糖从反应柱下端流出
D．固定化酶技术复杂，成本较高

6.右图为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实验结果，出现此结果的原因不可能是(　　)
A．海藻酸钠溶液浓度过高
B．酵母细胞已经死亡
C．注射器推进速度过快
D．注射器距离CaCl2溶液液面太近

7．用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是(　　)
A．向瓶内泵入氧气
B．应将装置放于适宜的条件下进行
C．瓶内应富含葡萄糖等底物
D．将瓶口密封，效果更好

8．下图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．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C．图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母菌充分接触
D．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

二、非选择题(共26分)
9．(14分)某一实验小组的同学，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的过程为：
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，配成CaCl2溶液；
③用酒精灯加热配制海藻酸钠溶液；
④海藻酸钠溶液冷却至常温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______________的混合物缓慢滴入CaCl2溶液中。
(2)该实验小组用右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。(填“关闭”或“打开”)
③为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用，实验过程一定要在____________条件下进行。
④装置中的长导管起的作用是_________________________________________________。
10．(12分)固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接)，海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果(注：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)，分析回答下列问题：

(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，由甲图所示结果可以得出的结论是______________________________________________。
(2)乙图曲线表明浓度为____________的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用________次，之后酶活力明显下降。
(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为_______________________________________________________________________________。

课题3酵母细胞的固定化自我检测

参考答案与解析　

1.解析：选D　包埋法即将酶包埋于网格或胶囊中(如图中③④所示)，图中①为吸附法，②为化学结合法。
2.解析：选A　固定化酶可以被反复利用，但并非能永远利用下去；固定化酶是将酶分子结合在特定支持物上且不影响酶的功能，不会使酶丧失高效性和专一性；固定化酶的活性仍受温度、pH等环境条件的影响。
3.解析：选A　葡萄糖液应从固定化酶反应柱的上端注入，使葡萄糖液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖。制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法。固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性。
4.解析：选A　固定化酶是因为可回收重新利用而可以较长时间使用的，并不是因为生物活性强而长久使用。单纯从生物活性方面分析，固定化酶与一般酶制剂的活性差别不大。
5.解析：选C　生产高果糖浆时所用的酶应为葡萄糖异构酶，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。
6.解析：选B　题图中把海藻酸钠与酵母细胞混合后注射到CaCl2中形成的凝胶珠大小不均匀，可能是由A、C、D选项中的原因造成的，但酵母细胞死亡不会导致此结果。
7.解析：选A　在无氧条件下酵母细胞才能发酵产生酒精和CO2，保证无氧条件的措施是将瓶口密封。酵母细胞无氧发酵产生酒精时需要适宜的条件，如温度、pH以及底物葡萄糖等。
8.解析：选A　在该实验中，将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞，否则高温会导致酵母细胞死亡；实验中氯化钙溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠；固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次，再将其转移至10%的葡萄糖溶液中，并用搅拌器搅拌，目的是使培养液与固定化酵母细胞充分接触，有利于发酵的正常进行。

9.解析：活化即使干酵母恢复生活状态。可通过加入蒸馏水，使其活化。若溶液浓度过高，酵母细胞会发生渗透失水。酵母细胞固定化操作应在无菌条件下进行。
答案：(1)①蒸馏水　⑤海藻酸钠和酵母细胞
(2)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无菌　④释放CO2，防止空气中的杂菌进入反应柱

10.解析：(1)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图反映了固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广。(2)乙图曲线表明浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足。(3)由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后酶活力明显下降。(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，而且用戊二醛作交联剂，这是因为酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出。
答案：(1)固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广　(2)3%　海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酶分子容易漏出，数量不足　(3)3　(4)酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出

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