生物技术实践 第36讲 酶的研究与应用 选修1 1 研究酶的存在和活力测定方法 2 探究加酶洗衣粉的洗涤效果 3 尝试制备和应用固相酶 1 2010 江苏 下图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 下列叙述正确的是 多选 A 刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B 图1中X溶液为CaCl2溶液 其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C 图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触D 图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中 溶化的海藻酸钠应冷却后再与活化的酵母细胞混合 图1中氯化钙溶液可使海藻酸钠形成凝胶珠 图2中要进行搅拌以使培养液与细胞充分接触 图1中制备的凝胶珠要经过洗涤再移到图2装置中 2 2009 江苏 酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用 蜗牛酶液从蜗牛 以植物为食 消化腺中提取 果胶酶 纤维素酶从微生物中提取 为了研究不同酶液的酶解效果 某实验小组取无菌烟草幼叶 切成相同大小的小片 等量放入6支试管中 试剂用量和实验结果列于下表 请回答有关问题 注 越多表示绿色越深 表示颜色无显著变化 1 实验过程中 需要轻摇试管 其目的是 使原生质体从叶小片中游离出来 以便观察悬浮液绿色的深浅 2 从绿色的深浅可推测 蜗牛酶液酶解效果最好 原因是蜗牛酶液含有等多种酶 该实验中是空白对照组 其设置意义是 3 用网筛过滤原生质体到离心管内 离心后收集沉淀物 并用洗涤 4 原生质体是否符合要求还需进行检验 其检验的方法是 使细胞壁与酶充分接触 提高酶解效果 果胶酶和纤维素酶 排除无关变量的干扰 等渗溶液 低渗涨破法 本题考查有关酶的催化效率的实验 1 实验过程中 需要轻摇试管 可以使细胞壁与酶充分接触 提高酶解效果 2 蜗牛以植物为食 所以消化酶中含有果胶酶和纤维素酶 没有添加酶溶液 为空白对照组 其目的是排除无关变量的干扰 3 离心后收集沉淀物 并用等渗溶液清洗 目的是保持细胞正常形态 4 要用低渗涨破法来检验原生质体是否符合要求 若没有细胞壁则可以涨破 有则不能涨破 一 果胶酶的作用 细胞壁及胞间层 半乳糖醛酸 二 果胶酶相关实验中的自变量 因变量及注意事项 概念 含有酶制剂的洗衣粉 酶制剂种类 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶和纤维素酶 应用最广泛 效果最明显 碱性蛋白酶碱性脂肪酶 酶制剂作用 蛋白质 脂肪甘油 脂肪酸 淀粉麦芽糖 纤维素葡萄糖 终产物 小分子物质容易从衣物上脱落 氨基酸或小分子的肽 三 加酶洗衣粉 四 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 不溶于水 海藻酸钠 五 固定化技术的方法 六 固定化酵母细胞制备和用固定化酵母细胞发酵的流程 1 如何区分纤维素与果胶 纤维素酶与果胶酶 1 纤维素与果胶 2 纤维素酶与果胶酶 2 探讨加酶洗衣粉洗涤效果实验中如何选择洗涤方式和材料 在洗涤方式中有机洗和手洗两种方式 洗衣机采用全自动洗衣机比较好 并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机 其机械搅拌作用相同 手洗可采用玻璃棒或筷子搅拌的方式模拟洗衣过程 模拟搅拌的时间 次数和力量应基本相同 关于洗涤材料的选择也有一些讲究 用衣物作实验材料并不理想 这是因为作为实验材料的衣物 其大小 颜色 洁净程度等应该完全一致 而这并不容易做到 此外 人为地在衣物上增加污物 如血渍 油渍等 也令人难以接受 因此 选用布料作为实验材料比较可行 在作对照实验时 可以控制布料的大小 颜色以及污物的量 使其相同 同时 也便于洗涤效果的比较 3 探讨加酶洗衣粉洗涤效果实验中如何准备实验用的污物布 怎样判断洗涤效果 实验用污物布的准备 配制一定量的污染物制成的溶液 取同一质地 大小相同的白棉布2块 用滴管在上面分别滴加4滴污物溶液 待污物干燥后再进行实验 洗涤效果可在洗涤后比较污物的残留状况 如 已消失 颜色变浅 面积缩小等 还可比较达到同样效果 如 污物全部消失所用时间的长短 4 使用加酶洗衣粉应注意哪些问题 1 温度对酶制剂影响较大 温度低 酶的活性受到抑制 不能充分发挥作用 温度过高 酶变性失活 碱性蛋白酶在35 50 时活性最强 2 酶制剂有极强的专一性 应根据不同的污垢选用不同的酶 3 加酶洗衣粉不宜长期储存 一般贮存期为半年 超过一年 酶的活性显著下降 4 酶在强酸 强碱中活性降低以至失活 所以加酶洗衣粉不能与强酸强碱同用 5 蛋白酶 淀粉酶的粉尘有害健康 应将其溶解后使用 增白洗衣粉加入了增白剂 对白色 浅色织物有增白作用 增白剂不会破坏织物上的染料色素 但对黄斑或其他污渍色素没有去除作用 有时反而会使有色污渍更明显 6 碱性蛋白酶能使蛋白质水解 因此 蛋白质类纤维 羊毛 蚕丝等 织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤 以免使纤维受到破坏 7 添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质 而使人患过敏性皮炎 湿疹等 因此 应避免与这类洗衣粉长时间地接触 5 如何区分直接使用酶 固定化酶和固定化细胞 果胶酶在果汁生产中的作用下列说法不正确的是 A 在探究果胶酶用量实验中 虽然实验的变量发生了变化 但通过设置梯度来确定最适值的方法是不变的B 植物 霉菌 酵母菌和细菌均能产生果胶酶C 通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低D 人们使用果胶酶 纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题 C 果胶酶能催化果胶分解为小分子物质 小分子物质可以通过滤纸 因此过滤后得到的苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力 探讨温度对果胶酶影响的实验中 下列说法不正确的是 A 可准备一组烧杯 分别盛有不同温度的水B 将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理C 不同温度梯度之间可相互对照D 温度过高时 果胶酶会变性失活 B 探究温度或pH对酶活性的影响 要分别把酶溶液和反应物的温度或pH控制好 然后再将它们混合 否则 实验缺乏严密性 结果不可靠 探究pH对果胶酶活性的影响时 与 探究温度对果胶酶活性的影响 相比 其余操作步骤与要求都相同 要调整的是 温度不变 用实验测试出的最佳温度 设计pH分别为5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0的几组对照实验 实验记录表如下 果汁量单位 mL 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果某同学以探究温度对某洗衣粉洗涤效果的影响 下列有关研究思路合理的是 A 选择5 15 25 35 水温进行实验B 选择污染程度一致的衣物比布料好C 用手洗比全自动洗衣机洗更利于变量控制D 实验用水量越多效果越好 A 本题考查对加酶洗衣粉洗涤效果的探究 A项正确 因为所选取温度与一年四季的温度相对应 对生活实际有指导意义 B错误 应选择用布料比较容易控制相关的变量 C错误 应用全自动洗衣机更有利于变量控制 D错误 实验用水量对洗涤效果有影响 但并非是用水量越多效果越好 下列说法正确的是 A 加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中B 目前常用的酶制剂有四类 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶和蔗糖酶C 温度 酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性D 普通洗衣粉只是缺少酶 不会污染环境 C A项应是在洗衣粉中加入酶制剂 用特殊物质将酶层层包裹 与洗衣粉的其他成分隔离 B项中不应有蔗糖酶 D项中普通洗衣粉含有较多的磷 易导致水体富营养化 温度 pH 酶的抑制剂 底物浓度和酶浓度等都能影响酶促反应的速率 但只有温度 pH和酶的抑制剂等是通过影响酶的活性来影响酶促反应的速率 底物浓度和酶浓度等不会影响酶的活性 酵母细胞的固定化下列关于固定化酶的说法 错误的是 A 固定化酶不足之处是不能催化一系列反应B 固定化酶可再次利用 降低了生产成本C 固定后的酶既能与反应物接触 又能与产物分离D 固定化酶易溶于水 D 固定化酶是将酶固定在不溶于水的载体上 所以固定化酶难溶于水 固定化酶使酶既能与反应物接触 又能与产物分离 同时 固定在载体上的酶还可以被反复利用 酵母菌是一种真菌 与人们日常生活密切相关 也是现代生物技术研究常用的微生物 1 在酵母菌的纯化培养中 培养基上会出现一些分别由一个酵母菌繁殖而成的菌落 在生态学上 一个菌落的全部酵母菌称为一个 为了能反复利用 需要将纯化后并经过繁殖培养得到的酵母菌与海藻酸钠溶液混合制成 凝胶珠 如果在CaCl2溶液中形成的凝胶珠颜色过浅 说明 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形 说明 种群 固定化酵母细胞数目较少 海藻酸钠浓度偏 2 经测定酵母菌消耗的糖中 98 5 形成了酒精和其他发酵产物 其余1 5 则用于 现在工厂化生产果酒 为提高果酒的品质 更好地抑制其他微生物的生长 通常采取的措施是 自身的生长繁殖 直接在果汁中加入人工 培养的酵母菌 3 制作果酒时 将 凝胶珠 加入到葡萄汁中 控制好发酵条件 如温度为 10d后得到散发着酒香的成品 此过程的原理是 18 25 在此范围内均可 在无氧条件下 酵母菌能进行酒 精发酵 本题具有一定的综合性 以酵母菌为中心 除考查酵母细胞的固定化知识外 考查内容还涉及必修的生态学 选修1中果酒的制作等方面的知识 1 一个菌落的全部酵母菌是一定区域内同种生物构成的群体 称为种群 制作成功的凝胶珠颜色为淡黄色 形状为圆形或椭圆形 如果制作的凝胶珠颜色过浅 呈白色 说明海藻酸钠的浓度偏低 固定的酵母细胞数目较少 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形 则说明海藻酸钠的浓度偏高 制作失败 需要再作尝试 2 酵母菌消耗糖类除了产生酒精等代谢产物外 还为自身的生长繁殖提供物质和能量 工厂化生产果酒 不是利用葡萄皮上野生的酵母菌 而是直接在果汁中加入人工培养的酵母菌 避免杂菌的污染 提高果酒的品质 3 依据酵母菌酒精发酵的适宜温度来回答 酒香是因为在无氧条件下酵母菌无氧呼吸产生了酒精 与固定化酶相比 固定化细胞除了既能与反应物接触又能与产物分离 可反复利用外 还具有成本低 操作更容易 能产生一系列酶等优点