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課時作業(yè)21 酶的應用 1．1963年諾和諾德公司向洗滌劑中加入堿性蛋白酶，推出了第一款加酶洗衣粉。堿性蛋白酶一般利用枯草芽孢桿菌生產(chǎn)。圖甲、乙為某科研小組對堿性蛋白酶相關性質進行測試的結果。圖丙、丁為兩種常見的平板劃線法：連續(xù)劃線法和四區(qū)劃線法，前者適用于純化菌種較少的樣品，后者適用于純化菌種較多的樣品。請回答下列問題： (1)由圖甲、乙可知，堿性蛋白酶發(fā)揮作用的適宜條件為________。 (2)圖丁中依次進行四區(qū)劃線，四區(qū)的面積要求為C＜D＜E＜F，F(xiàn)區(qū)面積最大的原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 每次劃線后都要________接種環(huán)，注意F區(qū)劃線不要與________(填字母)區(qū)相連。 (3)某興趣小組欲從土壤中分離枯草芽孢桿菌，宜選擇圖________所示的方法劃線培養(yǎng)，分離得到的純化單菌落屬于________(填“種群”或“群落”)。 (4)堿性蛋白酶是枯草芽孢桿菌生長后期向細胞外分泌的一種酶，與該酶合成有關的細胞器是________。若欲應用固定化技術提高該酶的利用率，減少產(chǎn)物中的雜質，則應采用________方法。 答案　(1)pH為10.2左右和43 ℃左右的溫度 (2)使該區(qū)出現(xiàn)大量的單菌落以供挑選純種用(或便于菌種分散)　灼燒　C(C、D) (3)丁　種群 (4)核糖體　化學結合(或物理吸附) 2．工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細胞壁以提高水果的出汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響，某同學設計了如下實驗： ①將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管，在10 ℃水浴中恒溫處理10 min(如圖甲)。 ②將步驟①處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10 ℃水浴中恒溫處理10 min(如圖乙)。 ③將步驟②處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量(如圖丙)。 ④在不同溫度條件下重復以上實驗步驟，并記錄果汁量，結果如下表： 溫度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 果汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10 根據(jù)上述實驗，請分析回答下列問題： (1)果膠酶能破除細胞壁，是因為果膠酶可以促進細胞壁中________的水解。 (2)實驗結果表明，當溫度為________左右時，果汁量最多，此時果膠酶的活性________。當溫度再升高時，果汁量降低，說明_________ ________________________________________________________________________。 (3)實驗步驟①的目的是______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)果膠 (2)40 ℃　最高　酶活性降低 (3)避免果汁和果膠酶混合時影響混合物溫度，從而影響果膠酶活性 解析　(1)植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一是果膠，而果膠酶則是水解果膠的一類酶的總稱。(2)通過表中數(shù)據(jù)可知：在40 ℃時，產(chǎn)生的果汁量最多，說明在題中所給的溫度范圍內，40 ℃時酶活性最高。當溫度再升高時，出汁量降低，說明酶的催化活性降低。(3)因為酶具有高效性，故操作時須使底物與酶的溫度都達到預定值后再混合，避免它們事先發(fā)生反應，引起結果的不準確。 3．生產(chǎn)果汁時，用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁率?；卮鹣铝邢嚓P問題： (1)某同學用三種不同的果膠酶進行三組實驗，各組實驗除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據(jù)此計算各組果膠酶的活性的平均值并進行比較。這一實驗的目的是__________________ ________________________________________________________________________。 (2)現(xiàn)有一種新分離出來的果膠酶，為探究其最適溫度，某同學設計了如下實驗：取試管16支，分別加入等量的果泥、果膠酶、緩沖液，混勻，平均分為4組，分別置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保溫相同時間，然后，測定各試管中的出汁量并計算各組出汁量平均值。該實驗溫度設置的不足之處有________________和________________。 (3)某同學取5組試管(A～E)分別加入等量的同種果泥，在A、B、C、D 4個實驗組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶，然后，補充蒸餾水使4組試管內液體體積相同；E組加入蒸餾水使試管中液體體積與實驗組相同。將5組試管置于適宜溫度下保溫一定時間后，測定各組的出汁量。通過A～D組實驗可比較不同實驗組出汁量的差異。本實驗中，若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量，E組設計________(填“能”或“不能”)達到目的，其原因是________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)探究不同來源果膠酶的活性 (2)4組的溫度設置不合適　各組的酶促反應受兩個不同溫度影響(每一設定溫度的兩只試管應先達到預定溫度，然后再混合)(其他答案合理也可) (3)不能　E組加入蒸餾水而不是緩沖液違背了單一變量原則 解析　(1)根據(jù)題意，用三種不同的果膠酶進行三組實驗，各組實驗除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據(jù)此計算各組果膠酶的活性的平均值并進行比較，可見實驗的自變量是果膠酶的來源不同，因變量是果膠酶的活性，所以該實驗目的是探究不同來源果膠酶的活性。(2)根據(jù)實驗設計可知，該實驗是探究果膠酶的最適溫度，所以自變量是溫度，因變量是果膠酶的活性，用出汁量進行衡量，出汁量越多則果膠酶活性越高。該實驗方案中，溫度應該在常溫范圍內設置系列溫度梯度且梯度差值相等，所以4組的溫度應分別設置為15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃；另外探究溫度對酶活性的影響時，應保證酶促反應只能在設定的溫度下進行，同一實驗組的反應溫度只能是一個，所以實驗操作應該是將各組盛有果膠酶的試管與盛有果泥的試管分別在設定溫度下處理一定時間后再將兩只試管混合，才能保證實驗在設定的溫度下進行。(3)根據(jù)題意，本實驗的自變量是果膠酶的量，因變量是出汁量，對照實驗的設計應遵循單一變量原則和對照原則，根據(jù)實驗設置，通過A～D組實驗可比較不同實驗組出汁量的差異。若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量，則E組應加入緩沖液而不是蒸餾水，使試管中液體體積與實驗組相同，才符合實驗設計應遵循的單一變量原則。 4．(2015廣西潯州高中第三次月考)為了探究啤酒酵母固定化的最佳條件，科研人員研究了氯化鈣濃度對固定化酵母發(fā)酵性能的影響，結果如圖。請回答： (1)與利用游離酵母生產(chǎn)啤酒相比，利用固定化酵母的優(yōu)點有_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)本實驗結果表明，隨氯化鈣濃度的增大，凝膠珠機械強度增大，完整率________。 (3)結合發(fā)酵性能分析，制備凝膠珠適宜的氯化鈣濃度為________。當氯化鈣濃度過高時，發(fā)酵液中的糖度升高，酒精度下降，發(fā)酵受到影響，原因是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)用海藻酸鈉作為載體包埋酵母細胞，溶解海藻酸鈉時最好采用________的方法，以防發(fā)生焦糊。溶化好的海藻酸鈉溶液應________后，再與已活化的酵母細胞充分混合。若海藻酸鈉濃度過低，會導致________，固定效果大大降低。 答案　(1)可多次使用、便于產(chǎn)物分離、提高產(chǎn)品質量等 (2)增加 (3)2.0 mol/L　凝膠珠機械強度過大，通透性降低，影響糖進入顆粒內部 (4)小火或間斷加熱　冷卻至室溫　酵母細胞從顆粒中漏出 解析　(1)略。(2)由曲線知，隨著氯化鈣濃度的增大，凝膠珠的完整率增加。(3)當氯化鈣濃度為2.0 mol/L時，酒精度最高；當氯化鈣濃度過高時會使凝膠珠機械強度過大，影響凝膠珠的通透性從而影響糖進入顆粒內部。(4)為防止發(fā)生焦糊，溶解海藻酸鈉時最好采用小火或間斷加熱的方法；為保護活化的酵母細胞的活性，溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻到室溫后再與酵母細胞混合。 5．(2014四川成都七中高三10月階段性考試)根據(jù)現(xiàn)代生物技術的相關知識，回答下列問題： (1)榨取果汁的過程中，發(fā)現(xiàn)榨取的果汁非常渾濁，解決的方法是用果膠酶處理，該物質包括____________________________________ ________________________________________________________________________等(寫三種)； 用葡萄制作的果酒酒味純正，放置一段時間后，發(fā)現(xiàn)果酒 帶有明顯的酸味，原因是密封不嚴，醋酸菌進行有氧呼吸，將果酒轉變成果醋，用反應式表示為____________________；果酒發(fā)酵結束后，為方便后續(xù)使用，可將菌液轉移到甘油中，與之充分混勻后，放在________℃的冷凍箱中保存，此方法叫做________。 (2)對分離的能分解尿素的細菌進行鑒定，在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入________，培養(yǎng)后如果pH升高，指示劑將變紅，因為細菌合成的________將尿素分解成氨，使培養(yǎng)基堿性增強。 (3)已知某樣品中存在甲、乙、丙、丁、戊五種蛋白質分子，其分子大小、所帶電荷的性質和數(shù)量情況如圖所示。 ①將樣品裝入透析袋中透析12 h，若分子乙保留在袋內，則分子________也保留在袋內。 ②若用凝膠色譜柱分離樣品中的蛋白質，則分子________移動速度最快。 ③若將樣品以2 000 r/min的速度離心10 min，分子戊存在于沉淀中，則分子________可能不存在于沉淀中。 答案　(1)多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶　C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O?。?0　甘油管藏 (2)酚紅　脲酶 (3)①丙和丁?、诒、奂? 解析　(1)榨取果汁的過程中，發(fā)現(xiàn)榨取的果汁非常渾濁，解決的方法是用果膠酶處理，果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶。果酒發(fā)酵結束后，為方便后續(xù)使用，可將菌液轉移到甘油中，與之充分混勻后，放在－20 ℃的冷凍箱中保存，此方法叫做甘油管藏。(2)對分離的能分解尿素的細菌進行鑒定，在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅，培養(yǎng)后如果pH升高，指示劑將變紅，因為細菌合成的脲酶將尿素分解成氨，使培養(yǎng)基堿性增強。(3)①因為透析使用的半透膜保留大分子物質，透過小分子，題中如果乙保留，則比它分子量大的丙和丁應當也保留，②若用凝膠色譜柱分離樣品中的蛋白質，分子量大的移動快，所以分子丙移動速度最快，③若將樣品以2 000 r/min的速度離心10 min，分子戊存在于沉淀中，則分子甲可能不存在于沉淀中。