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            • 1. (22分)细胞固定化技术是现代生物工程领域的重要内容,某科研工作者初步研究了海藻酸钠固定化技术在酿酒酵母上的应用。其实验流程如下:①酿酒干酵母活化→②海藻酸钠-酵母菌悬液的制备→③固定化酵母细胞→④无菌水洗涤→⑤发酵( 25 ℃)。请回答以下问题:

              (1)步骤②中,配置海藻酸钠溶液时,最好采用   ▲   加热的方法;固定化酵母细胞采用的方法是   ▲   ,可以通过观察步骤③形成的凝胶珠的   ▲   来评价该实验结果。

              (2)科研工作者分别研究了氯化钙浓度和海藻酸钠浓度对固定化酵母细胞发酵特性的影响,结果如表1和表2。(发酵温度 25 ℃、pH3.8、时间 11d)

              表1   氯化钙浓度对固定化酵母发酵特性的影响

              氯化钙 /(mol · L-1

              0.2

              0.8

              1.4

              2.0

              2.6

              残糖量%

              2.6

              2.6

              2.5

              2.4

              3.5

              酒精度%(v/v)

              6.5

              6.4

              6.4

              6.7

              6.1

              固定化酵母强度

              注:“ ”软,“ ”硬,“ ”较硬(以下表中同)

              表2   海藻酸钠浓度对固定化酵母发酵特性的影响

              海藻酸钠%

              2

              3

              4

              5

              6

              残糖量%

              2.5

              2.4

              2.8

              3.2

              3.8

              酒精度%(v/v)

              6.5

              6.7

              6.3

              6.4

              5.9

              固定化酵母强度

              ①表1结果表明,在较低浓度范围内,随着 Ca2 浓度的增大,固定化酵母强度   ▲   ,而发酵液的残糖量及酒精度   ▲   

              ②由表 2 可见,随着海藻酸钠浓度的增加,发酵液的残糖量和酒精度的变化是   ▲  ,固定化酵母的强度差异不显著。结合表1和表2,氯化钙浓度和海藻酸钠浓度分别为   ▲   时,固定化酵母具有理想的发酵特性和机械强度。

              (3)科研工作者接着又在相同的发酵条件下,研究了固定化酵母与游离酵母3 次循环发酵的残糖量的变化,结果如下图。分析曲线可知,游离酵母在重复使用两次后,其活性    ▲   ,而固定化酵母细胞最大的优点是   ▲   

                   


            • 2. 我国食品加工企业每年都会产生大量高浓度有机废水,如直接排放会造成严重污染.固定化酶技术可应用于高浓度有机废水的处理,科研人员对固定化蛋白酶进行了以下实验研究.
              实验一:研究人员选择了硅胶、活性炭和大孔树脂为载体制备固定化蛋白酶,三种载体的固定化率如图1所示.
              实验二:为探究pH对三种载体固定化酶活性的影响.研究人员将高浓度污水的pH值分别调至4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0,各取500ml.分别使其与等量不同载体的固定化酶混合,然后在37℃的水浴中反应6小时.测定每个反应器中氨基酸的生成速率.测定结果如图2所示.

              回答下列问题:
              (1)由图1可知,三种载体蛋白酶固定化率最低的是______.与水溶性酶相比,固定化酶处理高浓度污水的优点是______.
              (2)实验二的自变量是______,无关变量是______.(至少写两点)
              (3)从图2中可得出的结论:______;______.
              (4)结合图1和图2分析,进行高浓度污水的净化时应选择______载体的固定化酶.
            • 3. 固定化酶技术运用工业化生产前,需要获得酶的有关参数。如下图:曲线①表示某种酶在各种温度下酶活性相对于最高酶活性的百分比;曲线②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)酶中一定有的化学元素有_____,从上图可以看出,酶的活性容易受到 _____的影响。

              (2)固定化酶常用的方法有_____ 。

              (3)与普通酶制剂相比,固定化酶在生产中的主要优点是_____。

              (4)曲线②中,35℃和80℃的数据点是在_____℃时测得的。该种酶固定化后运用 于生产,最佳温度范围是____。

              (5)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.

              下面是关于固定化酶和细菌培养实验的问题,请回答:

                  (1)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。

              将吸附了α-淀粉酶的石英砂装入柱中后,需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱,以除去______________。按上表分组,将配制好的淀粉溶液加入到固定化酶柱中,然后取一定量的流出液进行KI-I2检测。若流出液呈红色,表明有糊精生成,若各组呈现的颜色有显著差异,则流出液中淀粉水解产物浓度最高的是_________组。

                   (2)下列关于上述固定化酶实验的叙述,错误的是_________。

                   A.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对实验结果有影响

                 (3)现有一份污水样品,某兴趣小组欲检测其中的细菌数,进行以下实验。将一定量的污水样品进行浓度梯度稀释。取适量不同稀释度的稀释液,用______________________法分别接种于固体平面培养基上,经培养后进行计数。该实验应注意,接种前,从盛有________________的容器中将玻璃刮刀取出,放在酒精灯火焰上灼烧,冷却后待用;分组时,需用_____________作为对照。

                  (4)在上述细菌培养实验中进行计数时,应计数的是接种了_________。

                  A.各个稀释度样品的培养基上的细菌数    B.合理稀释度样品的培养基上的细菌数

                  C.各个稀释度样品的培养基上的菌落数    D.合理稀释度样品的培养基上的菌落数

            • 5.

              工业生产中经常使用固定化酵母,某研究机构尝试寻找一些新的固定材料。多孔陶瓷因为有很高的比表面积(多孔固体物质单位质量所具有的表面积),具有较强的吸附性,已经越来越受到重视。以下资料卡为多孔陶瓷固定化酵母颗粒的制备过程。请分析资料,回答下列问题:

                     资料卡:多孔陶瓷固定化酵母颗粒的制备

              步骤一:将多孔陶瓷样品破碎至48 mm大小的颗粒。高温180 ℃处理2 h后冷却至常温;

              步骤二:将干酵母处理后加入多孔陶瓷样品中,需覆盖样品约1 cm,缓慢摇动30 min;

              步骤三:再放入05 ℃冰箱中3 h,然后倾去剩余的活化酵母液,用生理盐水冲洗3次。

              (1) ①上述步骤一中,高温180 ℃处理的作用是______,冷却至常温的目的是_; 

              ②步骤二中,将酵母加入多孔陶瓷样品前,应首先对酵母细胞进行_______处理; 

              ③步骤三中,将样品整体放入05 ℃冰箱中充分吸附酵母。在制备完成后,使用生理盐水进行冲洗的目的是_。 

              (2) 研究人员利用固定化酵母进行了相关酒精发酵实验,测得发酵液中的酒精含量如下图所示。

              根据图示结果,你认为该探究实验的目的是_______________________,所能得出的实验结论有___。 

            • 6. 酵母菌是常用的实验材料,以下是某校生物兴趣小组同学围绕酵母菌进行的系列探究实验.请根据所学知识回答有关问题:

              (1)实验一:酵母菌活力的鉴定.配制50mL质量分数为50%葡萄糖溶液,并向其中加入适量的酵母细胞悬液,用玻棒搅匀后,将装置置于37℃恒温条件下培养,一段时间后观察发酵液中气泡产生的速度和产生量.上述实验设计中有两处明显错误:
              错误一: ______ ;错误二: ______ ;
              (2)实验二:酵母菌种群数量的测定.研究小组在适宜条件下培养酵母菌,定期取样,并对相同样品液中的酵母菌分别利用血球计数板计数和稀释涂布平板法计数,发现获得的数据前者比后者 ______ (填“大”或“小”).图l是使用血球计数板对酵母菌进行计数时某一中方格的示意图,则计数时应选取的中方格有 ______ 个.
              (3)实验三:固定化酵母细胞及应用.某同学制备的凝胶珠在氯化钙溶液中浸泡时间过短,结果造成凝胶珠容易 ______ ;在利用固定化酵母细胞按发酵要求进行酒精发酵时,发现发酵液中酸味较重,试分析可能的原因: ______ .
              (4)实验四:采用平板划线法分离酵母菌.实验过程如图2所示完成划线操作,至少需灼烧接种环 ______ 次,接种环灼烧后进行下一次划线前需 ______ 处理.
            • 7.

              将海藻酸钠溶液和小球藻浓缩液充分搅拌后转移至注射器中,滴加到CaCl2溶液中形成凝胶珠。将凝胶珠放在一只玻璃容器内,注入适量清水,使之处于密封状态,在温度适宜的暗室中进行实验,用仪器记录该容器内氧气量的变化。请回答下列问题:

              (1)利用固定化细胞技术将小球藻固定进行实验的优点是__________________。将加热溶化好的海藻酸钠溶液________后,才能加入小球藻。将注射器中的液体滴加到CaCl2溶液中时,对推进的速度要求是______________________

              (2)从第5 min起给予装置光照,实验结果如右上图所示。在0~5 min之间氧气量减少的原因是__________________。在5~15 min之间,氧气量增加的速率逐渐减小是因为__________________。如果小球藻的呼吸速率不变,在5~15 min之间,小球藻的光合作用速率(用氧气产生量表示)是________mol/min。

              (3)某课题组研究不同pH对小球藻光合作用的影响,在培养液中需加入缓冲剂以稳定pH的原因是________________________

            • 8. 酵母菌为单细胞真菌,常作为实验材料.请回答相关问题.
              (1)在固定化酵母细胞过程中,常用海藻酸钠作为包埋剂,在加热溶解后,需______再和一定浓度的化酵母溶液混合,并用注射器将混合液缓慢而匀速地注射到一定浓度的______溶液中,一段时间后得到固定酵母细胞的凝胶珠.
              (2)将固定化酵母细胞和一定浓度的葡萄糖溶液混合一段时间后,可用______检测是否有酒精生成;若经过检测发现没有酒精生成,则可能的原因是______.
              (3)为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化,某同学进行了如下操作.其中操作正确的步骤有(填下列操作的序号):______.
              ①将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中,在适宜条件下培养;②静置一段时间后,用吸管从锥形瓶中吸取培养液;③在血球计数板中央滴一滴培养液,盖上盖玻片;④用滤纸吸除血球计数板边缘多余培养液;⑤将计数板放在载物台中央,待酵母沉降到计数室底部,在显微镜下观察、计数.
              (4)若在以上实验中,观察到计数室一个小方格中酵母菌分布如图2所示.以此小格中酵母菌数作为平均数讲行计算,则培养液中酵母菌的浓度约为______.

               (5)在探究酵母菌的呼吸方式实验中,除了用澄清的石灰水来检测二氧化碳以外,也可以用______来进行检测.用图3装置测定酵母菌在一定浓度氧气条件下进行的呼吸方式类型中装置2中的烧杯B中应加入______.将以上两个装置同时关闭活塞,在25℃下经过20min再观察红色液滴移动情况,若装置1的红色液滴左移,装置2的红色液滴右移,则说明此时酵母菌进行的呼吸方式是______.
            • 9.

              某生物实验小组进行固定化酵母细胞的制备,结合装置图请回答下列问题。

              制作固定化酵母细胞的实验步骤:         _―→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。CaCl2溶液的作用是       _  。

              (2)影响实验成败的关键步骤是      _  。

              (3)酵母细胞的固定采用的方法是      _,采用该方法的原因是      _ 。

              (4)该实验小组进行葡萄糖发酵。为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用,实验过程中,一定要在       _条件下进行。装置的长导管起到什么作用?      _ 。

              (5)试分析下图中,与用海藻酸钠作载体制备的固定化酵母细胞相似的是(       _ )。

            • 10. 图1表示制备固定化酵母细胞的某一操作步骤,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图,请分析回答:

              (1)图1中X溶液为 ______ ,其作用是 ______ .
              (2)图1中制备的凝胶珠用 ______ 洗涤后再转移到图2装置中,发酵过程中搅拌的目的是 ______ .
              (3)某同学在图1步骤结束后得到图3所示的实验结果,出现此结果的可能原因除了海藻酸钠与酵母菌混合液浓度影响以外,还可能是 ______ .
              (4)下列为实验小组某同学制备固定化酵母细胞的过程:
              ①使干酵母与蒸馏水混合并搅拌,使酵母菌活化.
              ②将图1中的X溶解在蒸馏水中,配成X溶液.
              ③用酒精灯大火连续加热配制海藻酸钠溶液.
              ④向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞,充分搅拌并混合均勻.
              ⑤将与酵母混匀的海藻酸钠液滴加到X溶液中.
              请你改正其中的两处错误的操作:
              A. ______ ;b. ______ .
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