C.培养基(g/L):某生长因子2.0,淀粉20.0,NH4NO3 2.5,MgCl2 0.5,K2HPO4 3.0,多聚联苯50 mL,pH 7.4
进一步研究发现,不同的金属离子对联苯水解酶的活性有一定影响,结果见下表: 金属离子(mmol/L) 联苯水解酶相对活性(%) 对照组 100 2+Mn 123 2+Co 79 2+Mg 74 (2)①依据表中结果,金属离子 对该酶的活性有一定的促进作用。金属离子对酶的活性有促进或抑制作用。可能的原因
是 。 ②通过酶工程可将联苯水解酶用于生产实践。酶工程通常包括酶的生产、 、酶的固定化和酶的应用等方面。酶固定化的好处是 。
③下图实线表示联苯水解酶催化的反应速率与酶浓度的关系,虚线表示在其他条件不变的情况下,底物浓度增加一倍,反应速率与酶浓度的关系,能正确表示两者关系的是 。
④红球菌和假单孢菌都能降解多聚联苯,但研究发现以每克菌体计算,两种菌降解多聚联苯的能力有所不同,对此现象合理的假设是 或 。 点睛:本题综合考查有关微生物的培养和酶的固定和影响因素,考查学生获取信息能力、理解能力和综合应用能力。
解析:(1)A培养基中只有多聚联苯一种碳源,只有联苯降解菌可以利用这一种碳源而生存。因此,A培养基可以作为分离联苯降解菌的选择培养基。(2)①根据表格数据,当培养基中添
2+
加Mn时,能使联苯水解酶的活性升高。金属离子是通过与酶结合后,改变酶的空间结构来影响酶活性的。②酶具有专一性、高效性,酶催化后,酶分子结构不改变,如果能利用酶工程将酶固定下来,便可以重复利用,使酶的催化反应连续进行。酶工程的操作包括酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和酶的应用等几个方面。③影响酶促反应速度的因素有酶浓度、底物浓度和温度、pH等反应条件。在反应条件适宜,酶量不足的情况下,增加底物量,酶促反应速度不增加,此时酶促反应速度的限制因子是酶浓度。随着酶浓度的增加,当酶浓度不是酶促反应速度的限制因子时,底物量增加,酶促反应速度增加。④红球菌和假单孢菌降解多聚联苯的能力不同的原因可能是两种菌内酶量不同,或者是两种菌内酶结构的不同致使酶活性不同。
答案:(1)A 该培养基中有多聚联苯为唯一碳源
2+
(2)①Mn 金属离子与酶结合可以改变酶的空间结构(尤其是活性部位的结构) ②酶的分离纯化 便于重复利用,能连续进行反应 ③B
④两种菌内酶量不同 两种菌内酶基因的结构(酶结构)不同
7.(2010年山东理综,T34,8分,☆☆★)生物柴油是一种可再生的清洁能源,其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗,科学家发现,在微生物M产生的脂肪酶作用下,植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。
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(1)用于生产生物柴油的植物油不易发挥,宜选用 、 方法从油料作物中提取。
(2)筛选产脂肪酶的微生物M时,选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供 ,培养基灭菌采用的最适方法是 法。
(3)测定培养液中微生物数量,可选用 法直接计数;从微生物M分离
提取的脂肪酶通常需要检测 ,以确定其应用价值;为降低生物柴油生产成本,可利用 技术使脂肪酶能够重复使用。
(4)若需克隆脂肪酶基因,可利用耐热DNA聚合酶催化的 技术。
点睛:本题以生物柴油的制作过程为材料,主要考查植物有效成分的提取、微生物的培养、酶的固定化技术,考查学生获取信息能力和综合应用能力。
解析:(1)植物油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等,具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定,用于生产生物柴油的植物油不易挥发,提取时不宜采用蒸馏法,而一般采用压榨、萃取法。(2)微生物生长需要碳源、氮源、矿质元素、生长因子和水。脂肪中只含碳不含氮,故属于碳源;高压蒸汽灭菌是培养基灭菌采用的最适方法。(3)测定培养液中微生物数量,一般采用平板记数法和显微镜直接计数法。具有活性的酶才有价值,所以,刚分离的酶应进行活性检测。使酶能够重复使用的方法是固定化酶技术。所以,(3)题三空答案依次为:显微镜直接计数、酶活性、固定化酶。(4)利用PCR技术可以扩增基因。
答案:(1)压榨 萃取(注:两空顺序无先后) (2)碳源 高压蒸汽灭菌 (3)显微镜直接计数 酶活性(或酶活力) 固定化酶(或固定化细胞) (4)PCR(或多聚酶链式反应,聚合酶链式反应)
模拟试题
1. (2013泰州模拟)如图为某同学利用海藻酸钠固定化酵母细胞的实验结果,出现此结果的可能原因不包括( )
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:出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过高,注射器中的溶液推进速度过快,注射器距离CaCl2溶液液面太近,酵母细胞没有死亡,聚集在一起。 答案:B
2.(2011江苏苏北质检)下列有关固定化酶和固定化细胞的说法,正确的是( ) A.某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应 B.固定化细胞技术只能固定一种酶
C.固定化酶和固定化细胞都能反复使用,但酶的活性迅速下降 D.固定化细胞常用包埋法,固定化酶常用物理吸附法
解析:固定化酶固定的只是一种酶,而固定化细胞固定的是一系列酶,两者都能被反复使用,但酶的活性不会迅速下降。 答案:D
3.(2013临沂模拟) 如图为固定化酶的反应柱示意图,其中①为反应柱,②为固定化酶,③为分布着小孔的筛板,
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请据图回答:
(1)关于固定化酶中用到的反应柱,理解正确的是( ) A.反应物和酶均可自由通过反应柱 B.反应物和酶均不能通过反应柱 C.反应物能通过,酶不能通过 D.反应物不能通过,酶能通过
(2)与一般酶制剂相比,固定化酶的突出优点是 ,固定化细胞的优点是 。 (3)③的作用是 。
(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方法有 (至少两种)。
解析:与一般酶制剂相比,固定化酶不仅能与反应物充分接触,还能与产物分离,并且可以反复利用。但是与固定化细胞相比,固定化酶不能催化一系列的化学反应,并且固定化细胞成本更低,操作更容易。使用固定化酶技术往往利用一个反应柱,反应柱下端有一个分布着小孔的筛板,载体颗粒无法通过,而反应液却可以自由出入。而固定化酶就被固定在载体颗粒中。
答案:(1)C (2)既能与反应物接触,又能与产物分离,能被反复利用 成本更低,操作更容易 (3)使酶颗粒无法通过,反应液能自由通过
(4)吸附法、交联法、包埋法等(答出两种即可)
4.(2012连云港调研)如图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。请回答下列问题:
(1)图1中X溶液为 ,其作用是使 。
(2)图1中制备的凝胶珠用 洗涤后再转移到图2装置中。图2发酵过程中搅拌的目的是为了使
。
(3)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中,加热溶解海藻酸钠时需注意用 加热,然后将溶化好的海藻酸钠溶液 后,加入酵母菌充分搅拌混合均匀。
(4)研究发现,固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好,且稳定性高、使用寿命长。某机构利用上述装置,将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别利用2%、3%、4%的X溶液进行凝胶化处理,所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28 ℃下发酵48 h后的酒精产量见下表: 海藻酸钠(%) 2 2.5 3 2 2.5 3 2 2.5 3 X溶液(%) 2 2 2 3 3 3 4 4 4 固定化强度 930 950 990 1 030 1 100 1 140 1 170 1 170 1 160 (g/30个) 酒精量(%) 6.7 6.5 6.5 6.7 6.4 6.2 6.7 6.4 6.3 7 / 8
可以看出,随着X溶液浓度的增加, 增加;凝胶固定化效果较好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是 。
解析:图1为固定化酵母细胞的步骤,X溶液为CaCl2溶液,作用是使胶体聚沉,即使海藻酸钠形成凝胶珠。图2为发酵过程,因是无氧呼吸,故搅拌的目的只是增加培养液与酵母菌的接触面,而不是增加溶氧量;溶解海藻酸钠时需注意用小火间断加热,然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温后,加入酵母菌充分搅拌混合均匀,防止高温杀死酵母菌。表格分析可知随着X溶液浓度的增加,酵母细胞的固定化强度增加,固定化强度和产酒精量都较大的海藻酸钠与X溶液浓度分别是2%、4%。
答案:(1)CaCl2溶液 海藻酸钠形成凝胶珠 (2)蒸馏水 培养液与酵母菌充分接触 (3)小火(或间断) 冷却(至室温) (4)固定化强度 2%、4%
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