专题33 酵母细胞的固定化试题君之K三关学.docx
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专题33酵母细胞的固定化试题君之K三关学
一、固定化酶的应用实例
1.高果糖浆的生产需要酶,它能将葡萄糖转化为果糖。
2.固定化酶技术是将酶在一种颗粒状载体上,再将这些酶颗粒装到一个反应柱内,酶颗粒通过反应柱底端的筛板,而反应溶液自由出入。
二、固定化酶和固定化细胞技术
固定化酶和固定化细胞技术是利用方法将酶或细胞在一定空间内的技
术,包括、和法。
一般来说酶更适合采用和物理吸附法固定化,而细胞多采用固定化。
固定化细胞常用的载体有明胶、琼脂糖、、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
三、实验操作
1.活化酵母细胞。
2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的溶液。
3.配制海藻酸钠溶液:
将适量的海藻酸钠,加入一定量的水,边加热边。
4.将融化好的海藻酸钠至室温,加入已活化的酵母细胞,进行,使其混合均匀,再转移至注射器中。
5.固定化酵母细胞:
将注射器中的溶液滴加到配制好的溶液中。
6.用固定化酵母细胞发酵:
可通过观察葡萄糖溶液有无和来判断发酵情况。
一、1.葡萄糖异构
2.固定不能可以
二、物理或化学固定包埋法化学结合法物理吸附
化学结合法包埋法海藻酸钠
三、2.CaCl2
3.搅拌
4.冷却充分搅拌
5.CaCl2
6.气泡酒味
一、固定化酶与固定化细胞及应用实例
1.固定化技术的优势
(1)将酶或细胞固定在不溶于水的载体上,使酶或细胞可以直接与反应物接触,充分发挥其催化功能,同时又能与产物分离,被反复利用。
(2)在一定程度上避免高温、强酸、强碱和有机溶剂对酶活性的影响,以提高催化效率,降低生产成本,提高产品质量。
2.应用实例:
生产高果糖浆
(1)原料:
葡萄糖(由淀粉转化而来)。
(2)反应原理;葡萄糖
果糖。
(3)生产过程及示意图(如图所示):
1.下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是
A.从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小B.作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌
【答案】C
二、固定化酶或固定化细胞技术的常用方法
固定化酶或固定化细胞技术常用的方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法,如图所示。
1.包埋法
包埋法是指将酶或细胞包裹在多孔的载体中,如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中,或包裹在醋酸纤维素等半透性高分子膜中。
包埋法又分为凝胶包埋法和微囊化法,前者包埋成格子型,后者包埋成微胶囊型。
2.化学结合法
化学结合法是指将酶分子或细胞相互结合,或将其结合到纤维素、琼脂糖、离子交换树脂等载体上的固定方法。
工艺简便及条件温和是其显著特点,其载体选择范围很大,涉及天然或合成的无机、有机高分子材料,其过程可同时达到纯化和固定化细胞的目的,酶失活后可重新活化,载体可以再生。
化学结合法中常见的有交联法、共价结合法、离子结合法等。
3.物理吸附法
物理吸附法是指将酶吸附到固定吸附剂表面的方法,固定吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等。
知识拓展
(1)酶适合采用化学结合法和物理吸附法固定化,而细胞多采用包埋法固定化。
这是因为细胞体积大,而酶分子很小;体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。
(2)固定化细胞由于保证了细胞的完整性,因而酶的环境改变小,所以对酶的活性影响小。
(3)固定化细胞使用的都是活细胞,因此,为了保证细胞的生活需要,应该为其提供一定的营养物质。
4.固定化酶和固定化细胞的联系与区别
(1)联系:
应用相同,都能催化某些反应。
(2)区别
①固定化细胞技术操作容易,成本低,容易回收;
②固定化细胞技术对酶活性影响更小;
③固定化细胞固定的是一系列酶;
由于大分子难以通过细胞膜,固定化细胞的应用有一定的限制。
(3)固定化酶和固定化细胞常用的载体材料
固定化酶和固定化细胞常用的载体材料有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等,其共同的特点是不溶于水的多孔性载体。
2.如图所示是酶的几种固定方式示意图,其所采用的固定方法依次是
A.物理吸附法、化学结合法、包埋法B.化学结合法、物理吸附法、包埋法C.包埋法、物理吸附法、化学结合法
D.包埋法、化学结合法、物理吸附法
【答案】D
三、固定化酵母细胞的制备及发酵
1.制备固定化酵母细胞
过程
操作
酵母细胞的活化
在缺水状态下,微生物处于休眠状态,活化是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态
配制0.05mol/L的CaC12溶液
0.83g无水CaCl,+150mL蒸馏水→放入200mL烧杯→溶解备用
配制海藻酸钠溶液
0.7g海藻酸钠+10mL水→放入50mL烧杯→酒精灯小火(或间断)加热,并不断搅拌,使之溶化→用蒸馏水定容至10mL
海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,加入已活化的酵母细胞,进行充分搅拌,使其混合均匀,再转移至注射器中
固定化酵母细胞
以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl,溶液中,形成凝胶珠,并浸泡30min左右
2.注意事项
(1)活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
(2)CaC12要称量准确,不能用自来水配制溶液;CaC12溶液作为海藻酸钠形成凝胶珠的电解质,需使凝胶珠在CaC12溶液中浸泡30min左右。
(3)溶解海藻酸钠时,需要用小火或间断加热。
加入活化酵母细胞时,海藻酸钠必须冷却至室温,以免温度过高而杀死酵母菌。
(4)在工业生产中,需反复使用固定化细胞,因此必须保证在固定化细胞的制备、应用及提取再利用过程中,严格按照无菌操作要求,避免其他微生物污染。
3.结果分析与评价
(1)观察凝胶珠的颜色和形状:
如果制作的凝胶珠颜色过浅,呈白色,说明海藻酸钠溶液的浓度偏低,固定的酵母细胞数目较少;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,则说明海藻酸钠溶液的浓度偏高,制作失败,需要再做尝试。
(2)如果实验成功,应该有气泡产生,并具有酒味;而不含酵母菌的凝胶珠所做的对照实验,则无此现象。
3.下列有关酵母细胞固定化实验操作目的及结果分析,错误的是
A.干酵母细胞处于休眠状态,需置于蒸馏水中活化B.配制海藻酸钠溶液时需要小火或间断加热,以防海藻酸钠焦糊
C.若海藻酸钠的浓度偏低时凝胶珠呈白色,固定的细胞数目过少
D.凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡时间的长短,不影响发酵效果
【答案】D
1.关于酵母细胞的活化,下列说法错误的是
A.活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态B.酵母细胞所需要的活化时间较短,一般需要0.5~1hC.酵母细胞活化时,体积会变小
D.将干酵母放入盛水的小烧杯中,不断搅拌成糊状,放置在适宜的条件下即可活化
2.下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是
A.固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B.固定化酶的应用中,要控制好pH、温度和溶解氧C.利用固定化酶降解水体中有机磷农药,需提供适宜的营养条件
D.利用固定化酵母细胞进行酒精发酵,底物一定是葡萄糖
3.关于酶的应用,下列叙述错误的是
A.用热水溶解洗衣粉后再将水温调到适宜温度B.物理吸附法比化学结合法对酶活性影响小C.酶的固定化有利于实现酶的重复利用
D.口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用
4.用固定化酵母进行葡萄糖的发酵,结果发现产生的酒精很少,可能的原因是
干酵母未进行活化处理
CaCl2溶液浓度过高
加入酵母细胞前海藻酸钠溶液未冷却
活化酵母菌用的是蒸馏水
A.①②③
B.①②C.①③
D.①②③
5.下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤,请回答:
活化酵母细胞→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
(1)在________状态下,微生物处于休眠状态。
活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________状态。
活化前应选择足够大的容器,因为酵母细胞活化时______________。
(2)如果海藻酸钠溶液浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目____________,影响实验效果。
(3)观察形成凝胶珠的颜色和形状,如果颜色过浅,说明_________________;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明______________________________________________。
(4)固定化细胞技术一般采用包埋法,原因是_______________________________。
6.固定化细胞对酶的活性影响最小,根本原因是
A.酶的提取纯化过程,避免了细胞破碎B.固酶化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用C.酶促反应结束后,能被吸收和重复利用
D.细胞结构保证了各种酶的细胞内环境,化学反应中能更好的发挥作用
7.下列有关固定化酵母细胞制备步骤的叙述不恰当的是
A.应使干酵母与水混合并搅拌,以利于酵母菌活化B.配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热方法C.向刚溶化好的海藻酸钠溶液加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合均匀
D.将与酵母混匀的海藻酸钠液注入CaCl2溶液中,会观察到CaCl2溶液有凝胶珠形成
8.如图表示科研人员利用固定化葡萄糖异构酶来生产高果糖浆的过程,相关叙述正确的是
A.固定葡萄糖异构酶时,采用方法2比方法3对酶的活性影响要小B.在生产过程中,需严格控制好pH、温度、溶解氧等环境因素
C.在生产过程中,通过控制阀调节果糖流出的速率以保证反应充分进行
D.由于固定化葡萄糖异构酶活性不会降低,此反应柱可持续用于生产
9.小球藻是一种单细胞绿藻,能进行高效的光合作用,可以有效除去污水中的N、P等。
其繁殖能力(生长量)在一定程度上可以反映藻细胞消耗N、P等的能力。
科研人员对此进行了相关研究,结果如图。
请回答下列问题:
(1)图1说明固定化小球藻生长周期比游离小球藻________,使用固定化小球藻处理污水的好处是______________________________。
(2)固定化小球藻的常用方法是________。
根据图2判断,固定化小球藻最适的海藻酸钠溶液浓度为________,固定形成的凝胶珠颜色是________。
若海藻酸钠浓度过高,细胞生长量反而降低,原因是形成的凝胶珠网格过于致密,导致________。
(3)据图3可知,制备的凝胶球直径为________较适宜,凝胶珠直径过大,不利于小球藻获得充足的___________________。
10.(2017·江苏卷)固定化单宁酶应用于茶饮料加工,可消除其中的苦涩味。
下列有关叙述正确的是
A.在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白
B.化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小
C.温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性
D.酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分
11.(2017·江苏卷)下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述,正确的是
A.活化酵母时,将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状
B.配制CaCl2溶液时,需要边小火加热边搅拌
C.将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时,凝胶珠成形后应即刻取出
D.海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色,过低时凝胶珠易呈蝌蚪状
12.(2016·江苏卷)为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响,以及固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,科研人员用筛选到的一株绿球藻进行试验,流程及结果如下。
请回答下列问题:
(1)实验中的海藻酸钠作用是,CaCl2的作用是。
(2)为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用洗涤。
图1中1.0%海藻酸钠组培养24h后,移去凝胶球,溶液呈绿色,原因是______________________。
(3)为探索固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,应选用浓度为的海藻酸钠制备凝胶球。
(4)图2中空白凝胶球组Zn2+浓度下降的原因是。
结合图1和图2分析,固定化藻的实验组24~48h间Zn2+浓度下降速度较快的主要原因是;72~96h间Zn2+浓度下降速度较慢的原因有。
1.【答案】C
【解析】活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态,A正确;酵母细胞活化的时间较短,一般需要0.5~1h,B正确;酵母细胞活化时,体积变大,C错误;将干酵母细胞放入盛水的小烧杯中,用玻璃棒搅拌,使酵母细胞混合均匀,成糊状,使其活化,D正确。
2.【答案】A
【解析】固定化细胞技术固定的是一系列酶,所以在多步连续催化反应方面优势明显,A正确;固定化酶的应用中,要控制好pH、温度,但与溶解氧无关,因为温度和pH影响酶的活性,B错误;利用固定
化酶降解水体中的有机磷农药,是酶促反应,没有生物参与,所以不需提供营养条件,C错误;利用固定化酵母细胞进行发酵时,糖类等有机物都能作为反应底物,D错误。
3.【答案】A
4.【答案】A
【解析】利用酵母菌进行葡萄糖的发酵产生的酒精较少的主要原因是参与发酵的酵母较少,题中的①②③都会造成这一结果,而酵母菌活化时用的就是蒸馏水,A项正确。
5.【答案】
(1)缺水正常的生活体积会增大
(2)少
(3)海藻酸钠溶液浓度偏低海藻酸钠溶液浓度偏高,制作失败
(4)细胞个大,不易从包埋材料中漏出
【解析】
(1)酵母菌在缺水状态下处于休眠状态。
活化加入水使得酵母菌恢复正常的生活状态,酵母细胞活化时体积会增大,故活化前应选择足够大的容器,以避免酵母菌溢出容器外。
(2)如果海藻酸钠浓度过低,形成的凝胶珠颜色过浅,所包埋的酵母细胞数目较少。
(3)观察形成的凝胶珠的颜色和形状,如果颜色过浅,说明固定化酵母细胞数目较少;如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明海藻酸钠浓度偏高,制作失败。
(4)细胞个大,不易从包埋材料中漏出,所以固定化细胞一般采用包埋法固定。
6.【答案】D
【解析】固定化细胞对酶的影响最小的根本原因是酶在细胞内,受到细胞的保护作用,受外界影响较小,维持相关酶的活性,保证了各种酶在细胞内的化学反应中有效地发挥作用,故D项正确,A、B、C项错误。
7.【答案】C
【解析】应使干酵母与蒸馏水混合进行活化,A正确;配制海藻酸钠溶液时要用小火间断加热的方法,否则海藻酸钠会发生焦糊,B正确;刚溶化的海藻酸钠应冷却后再与酵母菌混合,否则温度过高会导致酵母菌死亡,C错误;将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液匀速滴入CaCl2溶液中,会观察到CaCl2溶液有凝胶珠形成,D正确。
8.【答案】C
【解析】固定葡萄糖异构酶时,采用方法2比方法3对酶的活性影响要大,A错误;酶的活性受pH、温度的影响,但不受溶解氧的影响,B错误;反应过程中可通过控制阀调节果糖流出的速率,保证反应充分进行,C正确;固定化葡萄糖异构酶可多次重复使用,但一定时间后酶的活性也会降低,D错误。
9.【答案】
(1)较长便于从污水中分离,防止二次污染(或可以重复利用)
(2)包埋法1.5%绿色培养液中的底物和藻细胞产生的代谢废物不易进出凝胶珠
(3)0.3mm光照和营养物质
10.【答案】C
【解析】透析法是利用膜的选择透过性去除混合物中的小分子物质,不能去除杂蛋白,A错误;物理吸附法比化学结合法对单宁酶活性影响更小,B错误;温度、pH和重金属离子都会影响酶活性,C正确;酶的专一性决定了单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分,D错误。
11.【答案】A
【解析】活化酵母时,将适量干酵母与蒸馏水混合,并搅拌成糊状,A正确;配制CaCl2溶液时,不需进行加热,B错误;CaCl2溶液使酵母细胞可以形成稳定的结构,固定在凝胶珠中,需要一段时间,时
间不宜过短或过长,C错误;海藻酸钠溶液浓度过低时凝胶珠呈白色,过高时凝胶珠易呈蝌蚪状,D错误。
12.【答案】
(1)包埋绿球藻(包埋剂)与海藻酸钠反应形成形成凝胶球(凝固剂)
(2)培养液(生理盐水)海藻酸钠浓度过低(凝胶球孔径过大)
(3)2.0%
(4)凝胶球吸附Zn2+绿球藻生长(增殖)速度快绿球藻生长(增殖)速度减慢,溶液中Zn2+
浓度较低
1、
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