1、酵母细胞的固定化一、 选择题(每小题 5 分，共 50 分)1关于固定化酶技术说法，正确的是( )A固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术B固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应C固定化酶中的酶无法重复利用D固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术【解析】 固定化酶技术就是固定酶，将酶依附着载体使其能被反复利用的技术，A错误；固定化细胞的优势在于能催化一系列的酶促反应，一种酶只能催化一种或一类反应，B 错误；固定化酶中的酶可以重复利用，C 错误；固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术，D 正确。【答案】 D2目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题
2、的是( )A酶对高温不敏感，但对强酸、强碱非常敏感B加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境C固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性D酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用【解析】 酶对高温、强酸、强碱都非常敏感，A 错误；加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，能减少 N、P 的排放，有利于保护环境，B 错误；固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性，C 正确；酶的催化功能很强，但需给以适宜的温度和 PH 等环境条件才能较长时间维持其作用，不需要提供营养物质，D 错误。【答案】 C3下列说法不正确的是( )A固定化酶和
3、固定化细胞在应用上的主要区别是后者需要一定的营养B固定化酶技术一次只能固定一种酶C固定化酶和固定化细胞的共同点之一是酶都是在细胞外起作用D固定化酶和固定化细胞都能反复使用【解析】 固定化酶和固定化细胞在应用上的主要区别是后者需要一定的营养，以维持活细胞代谢需要，A 正确；固定化酶技术一次只能固定一种酶，B 正确；固定化细胞的酶不一定都是在细胞外起作用，C 错误；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，D 正确。【答案】 C4试分析下图中，哪一种与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似( )【解析】 分析图形可知，A 是将酶吸附在载体表面上，B 是将酶相互连接起来，C是将酶包埋在细微网格里，D 是将
4、酶固定在凝胶颗粒内；用海藻酸钠作载体制备固定化酵母细胞是需将活的酵母细胞固定在凝胶颗粒内，所以选 D。【答案】 D5.下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )A可用包埋法制备固定化酵母细胞B反应产物对固定化酶的活性没有影响C葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应【解析】 固定化技术包括包埋法、物理吸附法和化学结合法(交联法) ，由于细胞相对于酶来说更大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法，A 正确；某些反应产物可能与酶结合，致使酶的结构产生变化，从而改变酶的催化活性，B 错误；固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复利用，并提高
5、酶稳定性，酶的各项特性(如高效性、专一性和作用条件的温和性)依然保持，C 错误；固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用，但如果反应底物是大分子物质，则难以自由通过细胞膜，从而限制固定化细胞的催化反应，D 错误。【答案】 A6.某兴趣小组欲利用固定化酶进行酶解淀粉的实验，分组见下表，下列有关说法错误的是( )组别 固定化酶柱 长度(cm) 淀粉溶液的流速(mLmin 1 )甲 10 0.3乙 10 0.5丙 15 0.3丁 15 0.5A.固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量B淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉C各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同D淀粉溶液的 pH 对实验结果有
6、影响【解析】 固定化酶柱长度决定了酶柱中酶的含量，A 项错误。淀粉溶液流速过快，酶来不及催化反应发生，会导致流出液中含有淀粉，B 项正确。实验要遵循等量原则，C项正确。pH 影响酶的活性， D 项正确。【答案】 A7.下列有关制备固定化酵母细胞叙述不正确的是( )A在向溶化好的海藻酸钠溶液中加入的必须是已活化的酵母细胞B溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，才能加入细胞C溶解海藻酸钠，最好采用小火，或者持续加热的方法D在固定化酵母细胞的过程中，要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的 CaCl2 溶液中 【解析】 向溶化的海藻酸钠溶液中加入的是活化的酵母细胞，故 A 正确。溶化好的海藻
7、酸钠溶液需要冷却到室温才能加入细胞，否则细胞可能失去活性，故 B 正确。溶解海藻酸钠需用小火，或者间断加热，故 C 错误。固定化酵母细胞过程中，需要以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的 CaCl2 溶液中，故 D 正确。【答案】 C8右图为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实验结果，出现此结果的不可能原因有( )A海藻酸钠浓度过高B酵母细胞已经死亡C注射器中的溶液推进速度过快D注射器距离 CaCl2 溶液液面太近【解析】 图中凝胶珠不成球形，可能的原因是海藻酸钠浓度过高导致的，也可能是注射器距离 CaCl2 溶液液面太近或注射器中的溶液推进速度过快导致的，但是从图中无法看出酵母细胞
8、的死活，故 ACD 正确。【答案】 B9下列有关固定化酵母细胞的制备步骤中不正确的是( )A应使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，以利于酵母菌活化B配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法C向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀D将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入 CaCl2 溶液，形成球形或椭球形的凝胶珠【解析】 干酵母与蒸馏水混合并搅拌，以利于酵母菌活化，A 正确；配制海藻酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法，防止焦糊，B 正确；溶化好的海藻酸钠溶液需冷却后才能加入已活化的酵母细胞，C 错误；将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入 CaCl2 溶液，形成球形或椭球形的凝胶珠，D
9、 正确。【答案】 C10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发酵，糖类的作用只是作为反应底物【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；故 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；故 B 错；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；故 C 错；利用固定化酵母细胞进行发酵时，糖类
10、等有机物都能作为反应底物外还是酵母细胞的能源物质；故 D 错。【答案】 A二、非选择题11(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) ，分析回答下列问题。(1)测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的_或产物的_来表示。(2)从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论是_。(3)乙图曲线表明浓度为_的海藻酸
11、钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低原因是_。(4)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酶一般可重复使用_次，酶活力明显下降。(5)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为_。【解析】 (1)酶活力通常用底物的消耗量或产物的生成量表示。(2)通过分析甲图可知，固定化酶与游离酶相比，对温度变化的适应性更强且应用范围较广。(3)乙图曲线表明浓度为 3%的海藻酸钠包埋效果最好，此时酶活力最高。当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，因此酶活力较低。(4)由丙图可知，固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，且在使用 3 次以后
12、，酶活力显著下降。(5)由于小麦酯酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出，因此固定小麦酯酶不采用海藻酸钠直接包埋，而是采用双重固定法。【答案】 (1)减少量 增加量 (2)固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广 (3)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 (4)3 (5)酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出12(13 分) 根据材料回答下列有关问题。.某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) ，海藻酸钠来包埋小麦酯酶，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
13、括酶的活性和酶的数量)(1)从图 1 可以看出：固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更_。(2)从图 2 可以看出：海藻酸钠浓度为_时的小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低的原因是_。.制备固定化酵母细胞的过程为酵 母 细 胞 活 化 配 制 CaCl2溶 液 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)活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复_ 状态。(2)影响此实验成败的关键步骤是_ ，此步的操作应采用_，以防止发生焦糊现象。(3)海藻酸钠溶液必须冷却至室温后才能和酵母混合，原因是_。(4)刚形
14、成的凝胶珠要在 CaCl2 溶液中浸泡 30 min 左右，目的是_。(5)如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度_( 过低/ 过高) 。(6)此固定酵母细胞的方法是_法，固定化酵母细胞的优点是_。(7)制备固定化酶则不宜用此方法，原因是_。【解析】 通过分析图甲可知，固定化酶与游离酶相比，对温度变化的适应性更强且应用范围较广。乙图曲线表明浓度为 3%的海藻酸钠包埋效果最好，此时的酶活力最高，当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，因此酶活力较低。(1)活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活的状态。(2)固定化酵母菌的实验关键是配制海藻酸钠溶液；为防止发
15、生焦糊现象，需要用小火间断加热的方法。(3)海藻酸钠溶液必须冷却至室温后才能和酵母混合，原因是高温导致酵母细胞死亡。(4)刚形成的凝胶珠要在 CaCl2 溶液中浸泡 30 min 左右，目的是使胶体聚沉。(5) 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少。固定化细胞通常采用包埋法，其优点是可以重复使用。制备固定化酶则不宜用此方法，原因是酶分子很小，容易从包埋材料中漏出。【答案】 .(1)强 (2)3% 酶的数量不足. (1) 正常的生活 (2) 配制海藻酸钠溶液 小火间断加热的方法 (3)高温导致酵母细胞死亡(4)使胶体聚沉(让凝胶珠形成稳定的结构 ) (
16、5)过低 (6) 包埋 可以重复使用 (7) 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出13(14 分) 为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如下图。请回答：(1)与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有_。(2)本实验结果表明，随氯化钙浓度增大，凝胶珠机械强度增大，完整率_。(3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为_ 。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是_。(4)用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用_的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应_后，再与已活化的酵母细胞充分
17、混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致_，固定效果大大降低。【解析】 (1)与游离酵母发酵相比，利用固定化酵母的优点有：可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等。(2)氯化钙可使海藻酸钠聚沉，形成多孔的含酵母菌的凝胶珠，随着氯化钙浓度增大，凝胶珠机械强度增大，完整率增加。(3)制备凝胶珠的适宜氯化钙浓度为 2.0 mol/L，当氯化钙浓度过高时，凝胶柱机械强度大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。(4)溶解海藻酸钠时最好采用小火间断加热的方法，避免发生焦糊；融化后的海藻酸钠应冷却至室温后，再与已经活化的酵母细胞充分混合；若海藻酸钠浓度过低，易导致酵母菌细胞从颗粒中漏出，固定效果降低。【答案】 (1)可
18、多次使用、便于产物分离、提高产品质量等(2)增加(3)2.0 mol/L 凝胶柱机械强度大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部(4)小火间断加热 冷却至室温 酵母菌细胞从颗粒中漏出14(11 分) 固定化酶技术运用工业化生产前，需要获得酶的有关参数。如图：曲线表示某种酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比；曲线是将该种酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到酶的热稳定性数据。请回答下列问题：(1)与普通酶制剂相比，固定化酶在生产中的优点是_ 。(2)曲线中，35和 80的数据点是在_ 时测得的。通过本实验，你对酶的最适温度的认识是_。该种酶固定化后运用于生
19、产，最佳温度范围是_。(3)研究发现有甲、乙两种物质能降低该种酶的催化效率，该酶催化的底物浓度变化会改变甲物质对酶的影响，而不会改变乙物质对酶的影响。下图是降低酶活性的两种机制模型，符合甲、乙物质对酶影响的模型分别是_、_。(4)在酶的活性不受抑制时，起始反应速率与底物浓度的关系如下图所示。请在答题卡的指定位置画出加入甲物质时，起始反应速率与底物浓度之间的关系曲线。【解析】 (1)与普通酶制剂相比，固定化酶的优点是：可以反复使用。(2)由于曲线是将该种酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，而酶的最适温度为 80，因此曲线中数据均为 80下的数据；结合曲线可知，酶
20、的最适温度可以认为是既能使酶具有高的催化活性，又能维持较长时间的温度；该酶的最适温度范围是 6070。(3)观察两个模型可知，图 A 中抑制剂和底物都可以和酶结合，因此底物浓度的变化，可以影响酶的催化效率；图 B 中抑制剂与酶结合后，酶的结构发生改变，不能和底物结合，因此底物浓度升高，也不能影响酶的催化效率。故甲乙分别对应图 A 和图 B 中模型。(4)根据甲模型，加入抑制剂甲后，起始反应速率变小，但是随着底物浓度的增加，起始反应速率加快，但不能超过不加抑制剂时的起始反应速率。【答案】 (1)可反复使用(2)80 既能使酶具有高的催化活性，又能维持较长时间 6070(3)A B(4)曲线如下图
