酵母菌的液泡中存在着多种水解酶,其中包括CPY(羧肽酶)和API(氨肽酶I)。科研人员对CPY和API的运输途径进行了研究。
(1)CPY和API在细胞内的______ 上合成,进入液泡后,能够催化蛋白质的分解,使液泡具有了类似______ (填细胞器名称)的功能,进而调节细胞内的环境。
(2)已有研究表明,通过内质网-高尔基体途径进入液泡的蛋白质,要经过在内质网中切除信号肽、在高尔基体中糖基化(添加糖链)、进入液泡后再切除肽段,才能成熟。为判断CPY和API进入液泡的途径,科研人员进行了下列实验。
①实验一:科研人员提取这两种蛋白质,利用电泳技术检测二者加工前后分子量的变化,结果如下图1。B组与A组相比,加入衣霉素2小时后,蛋白质分子量______ ;API成熟过程中______ (有/没有)糖基化,推断API的加工过程可能与CPY不同。
注:衣霉素能抑制蛋白质的糖基化
②实验二:利用温度敏感型酵母菌突变体sec(高温下,内质网到高尔基体囊泡运输受阻)进行实验,在高温和常温下检测CPY和API是否加工成熟,实验结果如下图2所示。由电泳结果可以判断,CPY和API进入液泡的途径分别是______ 。
A.CPY和API都经过内质网-高尔基体途径进入液泡
B.CPY和API都不经过内质网-高尔基体途径进入液泡
C.CPY经过内质网-高尔基体途径进入液泡,API不是
D.API经过内质网-高尔基体途径进入液泡,CPY不是
(3)科研人员对API进入液泡的途径提出了两种假说:一是API的肽链一边合成,一边穿过液泡膜;二是API在细胞质基质中被生物膜包裹形成小泡,而后进入液泡。科研人员在电子显微镜下观察野生型和另一种酵母菌突变体cvt(API蛋白质无法成熟),结果如下图3。
注:液泡内的黑色颗粒是API的位置;箭头所指为包裹着API的小泡。
①据观察,API进入液泡的途径符合假说______ 。
②尝试解释野生型和突变体cvt液泡内API存在方式不同的原因______ 。
(1)CPY和API在细胞内的
(2)已有研究表明,通过内质网-高尔基体途径进入液泡的蛋白质,要经过在内质网中切除信号肽、在高尔基体中糖基化(添加糖链)、进入液泡后再切除肽段,才能成熟。为判断CPY和API进入液泡的途径,科研人员进行了下列实验。
①实验一:科研人员提取这两种蛋白质,利用电泳技术检测二者加工前后分子量的变化,结果如下图1。B组与A组相比,加入衣霉素2小时后,蛋白质分子量
注:衣霉素能抑制蛋白质的糖基化
②实验二:利用温度敏感型酵母菌突变体sec(高温下,内质网到高尔基体囊泡运输受阻)进行实验,在高温和常温下检测CPY和API是否加工成熟,实验结果如下图2所示。由电泳结果可以判断,CPY和API进入液泡的途径分别是
A.CPY和API都经过内质网-高尔基体途径进入液泡
B.CPY和API都不经过内质网-高尔基体途径进入液泡
C.CPY经过内质网-高尔基体途径进入液泡,API不是
D.API经过内质网-高尔基体途径进入液泡,CPY不是
(3)科研人员对API进入液泡的途径提出了两种假说:一是API的肽链一边合成,一边穿过液泡膜;二是API在细胞质基质中被生物膜包裹形成小泡,而后进入液泡。科研人员在电子显微镜下观察野生型和另一种酵母菌突变体cvt(API蛋白质无法成熟),结果如下图3。
注:液泡内的黑色颗粒是API的位置;箭头所指为包裹着API的小泡。
①据观察,API进入液泡的途径符合假说
②尝试解释野生型和突变体cvt液泡内API存在方式不同的原因
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更新时间:2023-03-26 10:36:08
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【推荐1】请阅读下面的科普短文,并回答问题:
线粒体、叶绿体是具有双层膜的细胞器,但其外膜与内膜在性质、成分等方面具有明显差异。外膜与真核细胞相似,内膜与细菌质膜相似。
在电子显微镜下可以观察到线粒体和叶绿体内都有与细菌和蓝藻相似的裸露的环状DNA分子,都有与细菌和蓝藻一致的核糖体。但细菌基因组中不存在内含子,线粒体和叶绿体基因组中存在内含子。线粒体和叶绿体内的蛋白质,有少数几种由自身DNA指导合成,绝大多数由核DNA指导合成。线粒体和叶绿体都受到细胞核基因和自身基因的双重调控,因此,它们被称为“半自主性细胞器”。这与真核细胞内其他的细胞器有很大不同。
线粒体和叶绿体能像细菌一样进行分裂生殖。线粒体和叶绿体具有共生性。例如,鸡胚细胞线粒体可以在小鼠成纤维细胞中稳定存在,叶绿体可在某些软体动物细胞中生存,并进行光合作用。
关于真核细胞线粒体和叶绿体的起源,科学界提出过多种学说。其中,认可度最高的是“内共生起源学说”。内共生起源学说认为,线粒体和叶绿体分别起源于同原始真核细胞共生的需氧细菌和进行光合自养的蓝藻。原始真核细胞通过糖酵解获取能量,而线粒体的祖先——原线粒体(一种细菌)能进一步分解糖酵解产物丙酮酸,从而释放更多能量。当原始真核细胞吞噬原线粒体后,二者形成互利共生关系。原线粒体为原始真核细胞提供更为充分的能量,而原始真核细胞为原线粒体提供保护和营养条件。与此类似,叶绿体的祖先——蓝藻被原始真核细胞吞噬后通过光合作用为原始真核细胞提供能源物质,而原始真核细胞为蓝藻提供保护和营养条件,二者也形成互利共生关系。在漫长的生物进化中,原线粒体和蓝藻逐渐失去了一些原有特征,并关闭、丢失或向细胞核转移一些基因,最终形成了今天看到的线粒体和叶绿体。
(1)线粒体和叶绿体在结构上有哪些相似之处?___________ 。
(2)什么是“内共生起源假说”?___________ 。
(3)请列出支持“内共生起源假说”的证据。___________ 。
(4)线粒体和叶绿体的形成对于真核细胞的进化有什么重要意义?___________ 。
线粒体、叶绿体是具有双层膜的细胞器,但其外膜与内膜在性质、成分等方面具有明显差异。外膜与真核细胞相似,内膜与细菌质膜相似。
在电子显微镜下可以观察到线粒体和叶绿体内都有与细菌和蓝藻相似的裸露的环状DNA分子,都有与细菌和蓝藻一致的核糖体。但细菌基因组中不存在内含子,线粒体和叶绿体基因组中存在内含子。线粒体和叶绿体内的蛋白质,有少数几种由自身DNA指导合成,绝大多数由核DNA指导合成。线粒体和叶绿体都受到细胞核基因和自身基因的双重调控,因此,它们被称为“半自主性细胞器”。这与真核细胞内其他的细胞器有很大不同。
线粒体和叶绿体能像细菌一样进行分裂生殖。线粒体和叶绿体具有共生性。例如,鸡胚细胞线粒体可以在小鼠成纤维细胞中稳定存在,叶绿体可在某些软体动物细胞中生存,并进行光合作用。
关于真核细胞线粒体和叶绿体的起源,科学界提出过多种学说。其中,认可度最高的是“内共生起源学说”。内共生起源学说认为,线粒体和叶绿体分别起源于同原始真核细胞共生的需氧细菌和进行光合自养的蓝藻。原始真核细胞通过糖酵解获取能量,而线粒体的祖先——原线粒体(一种细菌)能进一步分解糖酵解产物丙酮酸,从而释放更多能量。当原始真核细胞吞噬原线粒体后,二者形成互利共生关系。原线粒体为原始真核细胞提供更为充分的能量,而原始真核细胞为原线粒体提供保护和营养条件。与此类似,叶绿体的祖先——蓝藻被原始真核细胞吞噬后通过光合作用为原始真核细胞提供能源物质,而原始真核细胞为蓝藻提供保护和营养条件,二者也形成互利共生关系。在漫长的生物进化中,原线粒体和蓝藻逐渐失去了一些原有特征,并关闭、丢失或向细胞核转移一些基因,最终形成了今天看到的线粒体和叶绿体。
(1)线粒体和叶绿体在结构上有哪些相似之处?
(2)什么是“内共生起源假说”?
(3)请列出支持“内共生起源假说”的证据。
(4)线粒体和叶绿体的形成对于真核细胞的进化有什么重要意义?
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(0.4)
【推荐2】为利用某种病毒的减毒株(MV)治疗胰腺癌,科研人员进行了相关研究。
(1)细胞生命活动过程中产生衰老、受损的细胞器或功能丧失的蛋白复合物时,B蛋白在细胞内招募L-II蛋白(由细胞质基质中的L-I蛋白转变而来)等蛋白,启动自噬过程,形成自噬体,自噬体最终融入_____ 中降解,这有利于保持细胞结构和功能的_____ 。
(2)科研人员用MV、CQ (自噬抑制剂)和RAPA(自噬诱导剂)处理胰腺癌细胞,96 h后 测定细胞内B蛋白、L-II蛋白、L-I蛋白含量,并以细胞内恒定表达的p-actin蛋白含量作为参照,得到下表所示结果。
①本实验中,作为对照组的是_____ 组。
②L-II蛋白是定位在自噬体膜上的蛋白,在自噬过程结束时会重新转变成l- I蛋白, 因而“L-II蛋白/L-I蛋白”可作为_____ 的一个观测指标。
③比较1、2、3组结果,推测自噬过程_____ (选填“促进”或“抑制”)癌细胞增殖,从物质与能量的角度分析,其原因是_____ 。
(3)综合上述研究,请写出MV影响胰腺癌细胞增殖的机制:_____ 。MV虽有抗胰腺癌的应用前景,但目前研究结果在很多方面尚不足以支持临床医学应用,请阐述理由:_____ 。
(1)细胞生命活动过程中产生衰老、受损的细胞器或功能丧失的蛋白复合物时,B蛋白在细胞内招募L-II蛋白(由细胞质基质中的L-I蛋白转变而来)等蛋白,启动自噬过程,形成自噬体,自噬体最终融入
(2)科研人员用MV、CQ (自噬抑制剂)和RAPA(自噬诱导剂)处理胰腺癌细胞,96 h后 测定细胞内B蛋白、L-II蛋白、L-I蛋白含量,并以细胞内恒定表达的p-actin蛋白含量作为参照,得到下表所示结果。
组别 | 变量控制 | 电泳结果 | L-II蛋白/ L-I蛋白 | 细胞存活率(%) | |||
MV | CQ | RAPA | B蛋白 | P-actin | |||
1 | - | - | - | 1.54 | 100 | ||
2 | - | - | + | 1.51 | 121.13 | ||
3 | - | + | - | 10.12 | 36.17 | ||
4 | + | - | - | 9.58 | 48.89 |
①本实验中,作为对照组的是
②L-II蛋白是定位在自噬体膜上的蛋白,在自噬过程结束时会重新转变成l- I蛋白, 因而“L-II蛋白/L-I蛋白”可作为
③比较1、2、3组结果,推测自噬过程
(3)综合上述研究,请写出MV影响胰腺癌细胞增殖的机制:
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【推荐3】多聚体是由许多相同或相似的基本单位组成的长链,细胞利用基本单位合成生物的生命活动所需要的物质,下面回答有关小题。
(1)若某种多聚体的基本单位中含有T,那么该生物大分子的中文全称是________ ,主要存在于___ ,该多聚体水解的产物有__ 种。
(2)若合成的多聚体是组成植物细胞壁的主要成分,则该生物大分子主要由___ (细胞器)参与合成的,由其基本单位形成的动物细胞中的储能物质是___ 。
(3)若合成的多聚体是生物生命活动的主要承担者,则组成该多聚体的基本单位最多有__ 种,假如某一四肽是由A.B.C.D四种氨基酸组成的,如果4种氨基酸的数目足够多,那么组成的四肽共有__ 种,如果4种氨基酸各一个,那么组成的四肽共有__ 种。
(1)若某种多聚体的基本单位中含有T,那么该生物大分子的中文全称是
(2)若合成的多聚体是组成植物细胞壁的主要成分,则该生物大分子主要由
(3)若合成的多聚体是生物生命活动的主要承担者,则组成该多聚体的基本单位最多有
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解题方法
【推荐1】霍乱是一种急性肠道传染病,“幕后黑手”为霍乱弧菌,其分泌的霍乱肠毒素是一种蛋白质,感染者会出现腹泻、呕吐等症状。
(1)霍乱肠毒素的基本组成单位是____ ,霍乱弧菌利用该物质在____ 上经过脱水缩合反应合成霍乱肠毒素。
(2)当霍乱弧菌侵入到人体肠道后,其分泌的霍乱肠毒素(由1个A亚单位和5个B亚单位组成)引发的变化如下图,霍乱肠毒素与肠细胞膜上的____ 结合后,发生空间结构的改变,并通过____ 方式进入肠道细胞内。进入细胞后的霍乱肠毒素可将ADP-R连接到Gs蛋白上,使其不断激活____ 致使细胞中的____ 分子增加,进而激活大量Na+、Cl-、K+等离子通道。
(3)霍乱重症患者入院后,医生首先会进行补液治疗(口服或静脉补液),以补充患者损失的____ 。
(1)霍乱肠毒素的基本组成单位是
(2)当霍乱弧菌侵入到人体肠道后,其分泌的霍乱肠毒素(由1个A亚单位和5个B亚单位组成)引发的变化如下图,霍乱肠毒素与肠细胞膜上的
(3)霍乱重症患者入院后,医生首先会进行补液治疗(口服或静脉补液),以补充患者损失的
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【推荐2】睡眠是动物界普遍存在的现象。腺苷是一种重要的促眠物质。
(1)下图1为腺苷合成及转运示意图。由图1可知,储存在囊泡中的ATP通过___________ 方式转运至胞外后,可被膜上的核酸磷酸酶分解,脱去__________ 个磷酸产生腺苷。
(2)为了高特异性、高灵敏度地记录正常睡眠-觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化,研究者设计了一种腺苷传感器(图2),并使之表达在BF区细胞膜上。传感器的工作原理是:腺苷与受体结合改变受体空间结构,进而使绿色荧光蛋白构象改变并(在被激发后)发出荧光,因此可通过检测荧光强度来指示腺苷浓度。满足实验要求的传感器应具备的条件包括____________。
(3)用适宜刺激分别激活BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元,检测结果表明:在睡眠调节中,小鼠主要依靠谷氨酸能神经元释放腺苷。为进一步检验该结论,研究者分别去除小鼠BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元。支持此结论的实验结果应是____________ 。
(4)研究发现腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合,可_____ (“促进”或“抑制”)K+通道开放而抑制觉醒神经元的兴奋;腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。
(5)基于以上信息,请提出改善失眠症患者睡眠的两项措施。_____________________ 。
(1)下图1为腺苷合成及转运示意图。由图1可知,储存在囊泡中的ATP通过
(2)为了高特异性、高灵敏度地记录正常睡眠-觉醒周期中基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化,研究者设计了一种腺苷传感器(图2),并使之表达在BF区细胞膜上。传感器的工作原理是:腺苷与受体结合改变受体空间结构,进而使绿色荧光蛋白构象改变并(在被激发后)发出荧光,因此可通过检测荧光强度来指示腺苷浓度。满足实验要求的传感器应具备的条件包括____________。
A.对腺苷有高荧光响应,对ATP等腺苷衍生物无反应 |
B.传感器数量随着睡眠-觉醒周期而变化 |
C.对正常睡眠-觉醒周期无明显影响 |
D.腺苷与传感器的结合是不可逆的 |
(4)研究发现腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合,可
(5)基于以上信息,请提出改善失眠症患者睡眠的两项措施。
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【推荐3】胰岛中除了胰岛A细胞、胰岛B细胞之外还有胰岛D细胞等,它们的分泌物相互影响共同参与血糖平衡的调节。图1表示几种胰岛细胞分泌物的相互关系,图2表示胰岛素原的结构。请回答下列问题。
(1)胰岛B细胞合成的胰岛素原进一步加工形成胰岛素和C肽储存于囊泡中,以____ 的方式分泌到内环境,据此可知,糖尿病患者可检测的____ 含量作为反映胰岛合成胰岛素功能的指标。胰岛组织含有丰富的毛细血管,有利于____ 。
(2)图1中胰岛素以旁分泌的方式直接作用于胰岛A细胞,抑制其分泌胰高血糖素。胰岛A细胞分泌的胰高血糖素和胰岛D细胞分泌的生长抑素对胰岛B细胞分泌胰岛素的作用依次分别是____ (填“促进”或“抑制”)。除图示之外影响胰岛B细胞合成、分泌胰岛素的信息分子还包括____ 。
(3)研究人员分别对不同人群的FBG(空腹血糖)、餐后2h血糖、C肽以及HbA1c(糖化血红蛋白)含量进行监测,结果如下表。HbA1c不受短期血糖变化影响,可有效反映过去8~12周平均血糖水平。人体内C肽对肾脏具有一定的保护作用,并在肾脏中被灭活、清除。
①据表分析与健康组比较,肥胖非糖尿病组血糖水平变化幅度比糖尿病组小,但其C肽含量显著升高,医生通常对该类人群进行糖尿病风险警示,原因是____ 。
②相比直接检测血糖,选择HbA1c作为检测血糖的重要指标其优点是可排除____ 等外界因素对血糖的影响,更好的反映____ (填“即时”或“长期”)血糖水平和慢性并发症风险。
③结合所给信息,请你推测糖尿病后期易并发肾病的原因可能是____ 。
(1)胰岛B细胞合成的胰岛素原进一步加工形成胰岛素和C肽储存于囊泡中,以
(2)图1中胰岛素以旁分泌的方式直接作用于胰岛A细胞,抑制其分泌胰高血糖素。胰岛A细胞分泌的胰高血糖素和胰岛D细胞分泌的生长抑素对胰岛B细胞分泌胰岛素的作用依次分别是
(3)研究人员分别对不同人群的FBG(空腹血糖)、餐后2h血糖、C肽以及HbA1c(糖化血红蛋白)含量进行监测,结果如下表。HbA1c不受短期血糖变化影响,可有效反映过去8~12周平均血糖水平。人体内C肽对肾脏具有一定的保护作用,并在肾脏中被灭活、清除。
项目 | 健康组 | 肥胖非糖尿病组 | 糖尿病组 | 糖尿病并发肾病组 |
FBG/mmol•L-1 | 4.48 | 5.84 | 8.21 | 10.43 |
餐后2h血糖/mmol•L-1 | 4.91 | 6.83 | 12.83 | 14.52 |
C肽/μg•L-1 | 2.45 | 4.98 | 0.92 | 0.58 |
HbA1c/% | 5.13 | 5.8 | 9.66 | 11.42 |
②相比直接检测血糖,选择HbA1c作为检测血糖的重要指标其优点是可排除
③结合所给信息,请你推测糖尿病后期易并发肾病的原因可能是
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【推荐1】如图所示为血红蛋白提取和分离的部分装置,回答下列问题。
(1)在进行样品处理时首先要对红细胞进行洗涤,目的是_______________ 。红细胞破碎后,通过_________________ 法将血红蛋白从混合液中分离出来,图甲所示为分离结果。若红细胞洗涤次数过少,则图甲结果可能会_____________ 。
(2)图乙装置可用于_________ 过程。现有一定量的血红蛋白溶液,进行上述操作时若要尽快达到理想的实验效果,可以_____________________ (写出一种方法)。
(3)通过凝胶色谱法将样品进一步纯化,最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。凝胶色谱法是根据_________________ 分离蛋白质的方法。加入SDS可以使蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率完全取决于_________________ 。
(1)在进行样品处理时首先要对红细胞进行洗涤,目的是
(2)图乙装置可用于
(3)通过凝胶色谱法将样品进一步纯化,最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。凝胶色谱法是根据
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【推荐2】苯酚是重要的化工原料,被广泛应用于酚醛树脂、炼油、焦碳、染料等的生产中,并成为这些工业废水中的主要污染物。水溶液中的苯酚可被皮肤吸收而引起中毒,含酚废水可使水中生物大量死亡。微生物作为废水处理中活性污泥的主体,是有毒物质分解转化的主要执行者。回答下列问题:
(1)欲选出高效分解苯酚的菌株,应从__________ 中取样,接着在__________ (填固体或液体)培养基中选择培养,以增大高效分解苯酚菌的浓度。对培养基进行灭菌处理时,应采用__________ 法。
(2)某同学采用稀释涂布平板法对高效分解苯酚的菌株进行计数,其原理是__________ 。
(3)在4个细菌培养基平板上,均接种稀释倍数为103的稀释液0.1mL,培养一段时间后,平板上长出的菌落数分别为:45、108、114和120,因此可得出1mL菌液中的活菌数为__________ 个。使用血细胞计数板计数时,为了区分活菌和死菌可采用台盼蓝染色,对活菌计数时应选择视野中__________ 的细胞进行计数。
(4)微生物对苯酚的降解是在酶的参与下完成的,该酶经分离纯化,可用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定,该方法可使电泳迁移率完全取决于蛋白分子的大小,其原因是__________ 。
(1)欲选出高效分解苯酚的菌株,应从
(2)某同学采用稀释涂布平板法对高效分解苯酚的菌株进行计数,其原理是
(3)在4个细菌培养基平板上,均接种稀释倍数为103的稀释液0.1mL,培养一段时间后,平板上长出的菌落数分别为:45、108、114和120,因此可得出1mL菌液中的活菌数为
(4)微生物对苯酚的降解是在酶的参与下完成的,该酶经分离纯化,可用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定,该方法可使电泳迁移率完全取决于蛋白分子的大小,其原因是
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【推荐3】甘薯俗称“红薯”,它含有丰富的糖、蛋白质、纤维素和多种纤维素。就总体营养而言,甘薯可谓是粮食和蔬菜中的佼佼者。民间常用甘薯酿酒,从而提高其经济价值。请回答:
(1)为提高甘薯的利用率,在工业化生产时,可加入果胶酶和淀粉酶,其中果胶酶可将果胶分解为____________ 。
(2)利用酵母菌发酵甘薯汁,常需要将温度控制在____________ 。
(3)为了提高酵母菌的利用率,研究人员对酵母菌进行了固定化,过程如下:
酵母细胞活化→ →配置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请将酵母细胞固定化过程补充完整:________________________ 。
②海藻酸钠溶化时,最好采用________________________ 的方法。
③上述固定酵母细胞的方法称为____________ 法,制备固定化某酶则最好用_______________ 对其进行固定化。
(4)研究人员发现甘薯发酵液中存在一种活性蛋白,可提高酒精的产量。研究人员欲采用电泳法分离该蛋白质,其原理是根据蛋白质的________________________ 、大小及形状不同,在电场中的迁移速度不同而实现分离。除电泳法外,请你写出另一种分离蛋白质的方法:___________________________________ ,该方法是根据________________________________________________________________________ 使蛋白质得以分离。
(1)为提高甘薯的利用率,在工业化生产时,可加入果胶酶和淀粉酶,其中果胶酶可将果胶分解为
(2)利用酵母菌发酵甘薯汁,常需要将温度控制在
(3)为了提高酵母菌的利用率,研究人员对酵母菌进行了固定化,过程如下:
酵母细胞活化→ →配置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请将酵母细胞固定化过程补充完整:
②海藻酸钠溶化时,最好采用
③上述固定酵母细胞的方法称为
(4)研究人员发现甘薯发酵液中存在一种活性蛋白,可提高酒精的产量。研究人员欲采用电泳法分离该蛋白质,其原理是根据蛋白质的
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