Question

【題目】酵母菌與人們的日常生活密切相關(guān)，也是現(xiàn)代生物技術(shù)研究常用的模式生物，生物興趣小組對此進(jìn)行了下列研究，請你根據(jù)他們的研究內(nèi)容回答問題:

A.酵母細(xì)胞的固定化:

（1）在制備固定化酵母細(xì)胞過程中，溶化好的海藻酸鈉溶液要冷卻至室溫，才能加入已活化的酵母菌，原因是________。

（2）圖1中X溶液為________溶液，其作用是________。如果在CaCl2溶液中形成的凝膠珠顏色過淺，則固定化酵母菌細(xì)胞數(shù)量________。

（3）本實驗所用的固定化細(xì)胞方法是________，固定化酶則不宜用此方法，原因是________。固定化細(xì)胞與固定化酶相比，優(yōu)勢在于________。

（4）利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵，與直接接種酵母菌相比較有哪些優(yōu)點？（說出兩點）________。

B.利用酵母菌制作果酒:

（1）圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是________。

（2）果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可用________來檢驗。在酸性條件下，該試劑與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)________。

（3）若果汁中已含有醋酸菌，在果酒發(fā)酵旺盛時，醋酸菌________（能、不能）將果汁中的糖發(fā)酵為醋酸，原因是________。

Answer 1

【答案】防止高溫殺死酵母菌 CaCl2 使海藻酸鈉形成凝膠珠 較少 包埋法 酶分子很小，容易從包埋材料中漏出 能夠催化一系列的化學(xué)反應(yīng) 能多次重復(fù)利用、降低生產(chǎn)成本、易與產(chǎn)物分離 為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸 重鉻酸鉀 灰綠色 不能 因為果酒發(fā)酵時的缺氧環(huán)境能抑制醋酸菌生長，而醋酸菌發(fā)酵條件是氧氣充足

【解析】

固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)的方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。固定化酶優(yōu)點是使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用。固定化細(xì)胞優(yōu)點是成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化學(xué)反應(yīng)。固定化細(xì)胞時，溶化海藻酸鈉時要用小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊。將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母菌混合，避免高溫殺死酵母細(xì)胞。

A、（1）因為制備海藻酸鈉溶液需要加熱，所以待海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，才能加入已活化的酵母菌，否則高溫會殺死酵母細(xì)胞。

（2）X溶液為CaCl2，作用為使海藻酸鈉在其中冷卻形成凝膠珠。凝膠珠的顏色深淺與被固定的酵母細(xì)胞數(shù)量呈正相關(guān)，即固定的細(xì)胞越多則顏色越深，所以凝膠珠的顏色過淺，說明固定的酵母細(xì)胞較少。

（3）由圖1分析可知，本實驗所用的固定化酵母細(xì)胞方法是包埋法。固定化細(xì)胞常采用包埋法固定，這是因為細(xì)胞個大，而酶分子很小，個大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。固定化細(xì)胞與固定化酶相比，優(yōu)勢在于制備成本更低、操作更容易、能夠催化一系列的化學(xué)反應(yīng)。

（4）與直接接種酵母菌相比較，利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵，能多次重復(fù)利用、降低生產(chǎn)成本、易與產(chǎn)物分離。

B、（1）酵母菌發(fā)酵過程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸，反應(yīng)更充分。

（2）果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可以用重鉻酸鉀來檢驗，在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色。

（3）因為果酒發(fā)酵為缺氧環(huán)境，而醋酸菌發(fā)酵條件是氧氣充足，所以即使果汁中已含有醋酸菌，在果酒發(fā)酵旺盛時，醋酸菌也不能將果汁中的糖發(fā)酵為醋酸。