Question

14．氫氣是一種清潔能源，可由產(chǎn)氫菌群無(wú)氧發(fā)酵產(chǎn)生．科研人員從厭氧活性污泥中獲得產(chǎn)氫菌群，并利用硫酸纖維素鈉和聚二甲基二烯丙基氯化銨能形成中空微膠囊的特性將其固定化．在此基礎(chǔ)上比較固定化產(chǎn)氫菌和游離產(chǎn)氫菌的菌體濃度隨時(shí)間的變化、不同溫度下條件下氫氣產(chǎn)率的變化，結(jié)果如圖．請(qǐng)分析回答：

（1）本實(shí)驗(yàn)中，固定化產(chǎn)氫菌采用的方法稱為包埋法．
（2）由圖1可知，與游離的產(chǎn)氫菌相比，固定化的產(chǎn)氫菌培養(yǎng)后菌體濃度增加較快，其主要原因是微膠囊有利于形成無(wú)氧的環(huán)境，便于產(chǎn)氫菌的生長(zhǎng)繁殖．
（3）由圖2可知，固定化產(chǎn)氫菌生產(chǎn)氫氣的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在氫氣產(chǎn)率高、對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng)．
（4）實(shí)驗(yàn)中使用的發(fā)酵培養(yǎng)液成分如表：

培養(yǎng)液成分	葡萄糖	蛋白胨	牛肉膏	酵母汁	NaCl	K2HPO4	半胱氨酸	微量元素
含量（g/L）	20	4	2	1	2	1.5	0.5	適量

其中為產(chǎn)氫菌群提供氮源的成分有蛋白胨、牛肉膏、酵母汁、半胱氨酸．
（5）在生產(chǎn)實(shí)踐中，為了充分發(fā)揮固定化產(chǎn)氫菌的優(yōu)勢(shì)，除了探究固定化產(chǎn)氫菌發(fā)酵所需的適宜條件外，還需探究固定化產(chǎn)氫菌可重復(fù)使用的次數(shù)．

Answer 1

分析 固定化技術(shù)包括包埋法、物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法（交聯(lián)法），由于細(xì)胞相對(duì)于酶來(lái)說(shuō)更大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法．固定化細(xì)胞既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離，還可以重復(fù)利用．
微生物培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽，此外還要滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)pH、特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求．對(duì)異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，含C、N的化合物既是碳源，也是氮源，即有些化合物作為營(yíng)養(yǎng)要素成分時(shí)并不是起單一方面的作用．

解答 解：（1）根據(jù)題干“利用硫酸纖維素鈉和聚二甲基二烯丙基氯化銨能形成中空微膠囊的特性將其固定化”，則固定化產(chǎn)氫菌采用的方法稱為包埋法．
（2）由圖1可知，固定化的產(chǎn)氫菌培養(yǎng)后菌體濃度增加較快，主要原因是微膠囊是中空的，有利于形成無(wú)氧的環(huán)境，便于產(chǎn)氫菌的生長(zhǎng)繁殖．
（3）由圖2可知，固定化產(chǎn)氫菌生產(chǎn)氫氣的優(yōu)勢(shì)是氫氣產(chǎn)率高、對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng)．
（4）蛋白胨、牛肉膏、酵母汁中含有蛋白質(zhì)，半胱氨酸是蛋白質(zhì)的基本單位之一，元素組成為C、H、O、N，則能提供氮源．
（5）為了充分發(fā)揮固定化產(chǎn)氫菌的優(yōu)勢(shì)，需要探究固定化產(chǎn)氫菌發(fā)酵所需的適宜條件，還需探究固定化產(chǎn)氫菌可重復(fù)使用的次數(shù)．
故答案為：
（1）包埋法
（2）快   微膠囊有利于形成無(wú)氧的環(huán)境，便于產(chǎn)氫菌的生長(zhǎng)繁殖
（3）對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng)
（4）蛋白胨、牛肉膏、酵母汁、半胱氨酸
（5）固定化產(chǎn)氫菌可重復(fù)使用的次數(shù)

點(diǎn)評(píng) 本題以產(chǎn)氫菌為素材，考查固定化細(xì)胞和微生物的分離與培養(yǎng)的有關(guān)知識(shí)，要求考生能夠區(qū)分掌握固定化酶和固定化細(xì)胞的不同方法，根據(jù)曲線圖和柱形圖得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，同時(shí)識(shí)記培養(yǎng)基的成分等，再結(jié)合所學(xué)知識(shí)準(zhǔn)確答題．