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專題八 生物技術(shù)實(shí)踐 第2講 酶的應(yīng)用和生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用

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1、第2講 酶的應(yīng)用和生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用 (時(shí)間:50分鐘 滿分:100分) 一、選擇題(每小題5分,共15分) 1.(2010·浙江理綜)將無(wú)根的非洲菊幼苗轉(zhuǎn)入無(wú)植物激素的培養(yǎng)基中,在適宜的溫度和光照等 條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后,應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象是 (  )。 解析 植物組織培養(yǎng)過(guò)程中,由外植體脫分化形成愈傷組織需要一定量的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分 裂素,愈傷組織再分化形成根、芽的過(guò)程也需要一定濃度的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素,且生長(zhǎng) 素和細(xì)胞分裂素的不同配比對(duì)形成根、芽的影響不同。本題中的無(wú)根幼苗本身就能夠產(chǎn)生 一定量的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素,能夠促使基部

2、細(xì)胞脫分化、再分化出根來(lái),所以會(huì)出現(xiàn)B 項(xiàng)現(xiàn)象。 答案 B 2.(2011·北京海淀期中)用果膠酶處理蘋(píng)果泥是為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng),應(yīng)采取的 措施是 (  )。 A.加大蘋(píng)果泥用量 B.大幅度提高反應(yīng)溫度 C.換成大型號(hào)容器 D.用玻璃棒進(jìn)行攪拌 解析 為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng),應(yīng)采取的措施是增大酶和反應(yīng)物接觸面積,攪 拌可以達(dá)到此目的,只換大號(hào)容器不一定加快反應(yīng)。大幅度提高溫度有可能會(huì)出現(xiàn)溫度過(guò) 高而使酶活性降低的現(xiàn)象,如果反應(yīng)物夠多,增加反應(yīng)物不改變反應(yīng)速率。 答案 D 3.(2011·南京二

3、模)某同學(xué)進(jìn)行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果比較”課題研究。 下列敘述錯(cuò)誤的是 (  )。 A.設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn),分別使用蛋白酶洗衣粉和復(fù)合酶洗衣粉 B.洗衣粉用量、污漬種類和洗滌溫度等無(wú)關(guān)變量全部相同且適宜 C.根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)污漬去除程度的差異得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 D.根據(jù)污漬完全洗凈所需時(shí)間的差異得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 解析 比較加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果,設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)該用蛋白酶洗 衣粉和普通洗衣粉進(jìn)行對(duì)照。 答案 A 二、非選擇題(共85分) 4.(10分)下圖表示菊花的嫩枝和月季的花藥的離體培養(yǎng)過(guò)程,請(qǐng)據(jù)圖回答下面的問(wèn)題。

4、(1)對(duì)菊花來(lái)說(shuō),要選取生長(zhǎng)旺盛的嫩枝來(lái)進(jìn)行組織培養(yǎng),其原因是_________________ ____________________________________________________________________________; 對(duì)月季來(lái)說(shuō),適宜花粉培養(yǎng)的時(shí)期是________期。為確定花粉是否處于該時(shí)期,最常用的 鏡檢方法是__________________________________________________________________。 (2)在培養(yǎng)嫩枝組織和花粉的培養(yǎng)基中都要加入一定的植物激素,常用的植物激素有 ________。

5、 (3)兩種植物組織培養(yǎng)都需要接種,在進(jìn)行接種時(shí)應(yīng)注意 (  )。 ①接種室要消毒 ②只要戴口罩,操作時(shí)便可說(shuō)話?、弁庵搀w可預(yù)先用體積分?jǐn)?shù)為70% 的酒精浸泡,取出用無(wú)菌水沖洗后,再用0.1%的氯化汞溶液消毒,并用無(wú)菌水沖洗干凈 ④接種操作要在酒精燈火焰旁進(jìn)行?、萁臃N完畢應(yīng)立即蓋好瓶蓋 A.①②③④⑤ B.①②③④ C.①③④⑤ D.②③④⑤ (4)月季的花藥培養(yǎng)與菊花的嫩枝組織培養(yǎng)不同,從植物產(chǎn)生的途徑來(lái)說(shuō),花粉植株產(chǎn)生 的途徑除了圖中所示外,還可以通過(guò)________階段發(fā)育而來(lái),這兩種發(fā)育途徑的差別主要 取決于_____________

6、____________________________________________________。 (5)圖中的B過(guò)程都需要________,因?yàn)橛鷤M織形成幼小植物后,植物需要葉綠素進(jìn)行 光合作用。 解析 本題綜合考查兩種植物的組織培養(yǎng)技術(shù)。菊花的組織培養(yǎng),一般選擇未開(kāi)花植株的 莖上部新萌生的側(cè)枝,主要因?yàn)槠浞至逊只芰?qiáng);被子植物花粉發(fā)育過(guò)程要經(jīng)歷四分體 時(shí)期、單核期和雙核期等階段。其中單核期是絕大多數(shù)植物花藥培養(yǎng)的適宜時(shí)期?;ㄋ幣? 養(yǎng)中常用的鏡檢方法為醋酸洋紅法和焙花青-鉻礬法。在組織培養(yǎng)中常要加入一些植物激 素如生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素,在培養(yǎng)的不同時(shí)期加入激素的比例不

7、同,對(duì)于花藥培養(yǎng)來(lái)說(shuō), 還要加入赤霉素等激素。組織培養(yǎng)中要求進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)菌操作,因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)細(xì)菌或真菌 污染,就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗,其要求除題目中提到的①③④⑤項(xiàng)外,還有工作人員即使戴上 口罩,也不許說(shuō)話、咳嗽等?;ǚ壑仓甑漠a(chǎn)生也可以通過(guò)胚狀體誘導(dǎo)而成。葉綠素的合成 需要光照條件,所以當(dāng)幼小植物形成后,需要光照。 答案 (1)生長(zhǎng)旺盛的嫩枝生理狀況好,容易誘導(dǎo)脫分化和再分化 單核 醋酸洋紅法 細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素 (3)C (4)胚狀體 培養(yǎng)基中激素的種類及其濃度配比 (5)光照 5.(10分)1970年,特明和巴爾的摩證實(shí)了RNA病毒能以RNA為模板合成DNA,并發(fā)現(xiàn)了催化

8、此過(guò)程的酶。圖為形成cDNA的過(guò)程和PCR擴(kuò)增過(guò)程示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下面的問(wèn)題。 (1)催化①過(guò)程的酶是________。 (2)③過(guò)程也稱為DNA的變性,此過(guò)程在溫度高達(dá)90~95 ℃時(shí)才能完成,說(shuō)明DNA分子 具有________性。 (3)由圖中信息分析可知,催化②⑤過(guò)程的酶都是______,兩者在作用特性上的區(qū)別是 ________________________________________________________________________。 (4)江蘇有一道涼菜——白斬雞,雞肉嫩而不韌、味美鮮香。其加工過(guò)程中添加了從木瓜 中提取的酶制成的“嫩肉粉”

9、。下列有關(guān)嫩肉粉的敘述中,正確的是 (  )。 A.“嫩肉粉”可能是通過(guò)催化細(xì)胞間的纖維素水解而實(shí)現(xiàn)“嫩肉”的 B.與高溫蒸煮相比,“嫩肉粉”是通過(guò)降低反應(yīng)的活化能而實(shí)現(xiàn)“嫩肉”的 C.“嫩肉粉”應(yīng)在蒸煮雞肉時(shí)加入,才能實(shí)現(xiàn)“嫩肉” D.“嫩肉粉”是一種化工產(chǎn)品,不利于人體健康,實(shí)際應(yīng)用中能少則少、能無(wú)則無(wú) 解析 由題圖可知,RNA→DNA為逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程,需要逆轉(zhuǎn)錄酶。②⑤都是DNA復(fù)制過(guò) 程,需要DNA聚合酶。PCR擴(kuò)增使用的某些酶具有耐高溫的特性。 答案 (1)逆轉(zhuǎn)錄酶 (2)穩(wěn)定 (3)DNA聚合酶 催化⑤過(guò)程的酶耐高溫 (4)B 6.(12分)(2010·安徽理綜)

10、草莓生產(chǎn)上傳統(tǒng)的繁殖方式易將所感染的病毒傳播給后代,導(dǎo)致產(chǎn) 量降低、品質(zhì)變差。運(yùn)用微型繁殖技術(shù)可以培育出無(wú)病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本過(guò)程 如下: 外植體愈傷組織芽、根→植株 請(qǐng)回答下面的問(wèn)題。 (1) 微型繁殖培育無(wú)病毒草莓苗時(shí),一般選取________作為外植體,其依據(jù)是 ________________________________________________________________________。 (2) 在過(guò)程①中,常用的MS培養(yǎng)基主要成分包括大量元素、微量元素和________,在配 制好的培養(yǎng)基中,常常需要添加________,有利于外植

11、體啟動(dòng)細(xì)胞分裂形成愈傷組織。接種后2~5 d,若發(fā)現(xiàn)外植體邊緣局部污染,原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 在過(guò)程②中,愈傷組織在誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中未形成根,但分化出了芽,其原因可 能是___________________________________________________________________。

12、 解析 (1)因莖尖(或根尖)病毒極少,甚至無(wú)病毒,所以常用其作為外植體培育無(wú)病毒植株。(2)在植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中,除了添加植物必需的礦質(zhì)元素外,還要添加有機(jī)物,添加植物激素有利于啟動(dòng)細(xì)胞分裂實(shí)現(xiàn)脫分化形成愈傷組織并且可誘導(dǎo)愈傷組織細(xì)胞再分化過(guò)程。若對(duì)外植體消毒不徹底,會(huì)造成外植體邊緣局部污染。(3)在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的用量比值不同,誘導(dǎo)生根發(fā)芽結(jié)果不同,當(dāng)比值低時(shí),有利于發(fā)芽,比值高時(shí),有利于生根。 答案 (1)莖尖(或根尖) 莖尖(或根尖)病毒極少,甚至無(wú)病毒 (2)有機(jī)物 植物激素 外植體消毒不徹底 (3)培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素類物質(zhì)用量與細(xì)胞分裂素類物質(zhì)用量的比值偏低

13、 7.(11分)下面是某校某班同學(xué)在“生物技術(shù)實(shí)踐”課中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),請(qǐng)回答下面的問(wèn)題。 (1)在20世紀(jì)50年代,酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域,到了70年代又發(fā)明了固定 化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)中,固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是______________________ __________________________________________________。與固定化酶技術(shù)相比,固定化 細(xì)胞固定的是________。在制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中,常用的包埋材料是________。 (2)某一同學(xué)運(yùn)用PCR技術(shù),準(zhǔn)備對(duì)分離得到的大腸桿菌的一個(gè)DNA分子進(jìn)行體外擴(kuò)增。

14、 他往擴(kuò)增儀中加入模板DNA、四種脫氧核苷酸,此外還應(yīng)加入________和______。DNA 體外擴(kuò)增過(guò)程包括了三個(gè)連續(xù)的步驟分別是變性、________和________。 (3)還有同學(xué)將大腸桿菌破碎并提取得到大腸桿菌蛋白質(zhì),一同學(xué)利用瓊脂糖凝膠電泳技 術(shù)將得到的蛋白質(zhì)進(jìn)行分離,在電泳過(guò)程中,影響蛋白質(zhì)遷移速度的因素包括蛋白質(zhì)分子 的________、________以及分子的形狀等。而另一位同學(xué)則利用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)(下 圖),他在操作中加樣的正確順序是________。待蛋白質(zhì)接近色柱底端時(shí),用試管連續(xù)收 集流出液。先收集到的蛋白質(zhì)與后收集到的蛋白質(zhì)的區(qū)別是____

15、____。 答案 (1)酶既能與反應(yīng)物接觸,又容易與產(chǎn)物分離,固定在載體上的酶能反復(fù)利用 多 酶系統(tǒng)(一系列酶、多種酶) 海藻酸鈉 (2)DNA聚合酶 引物 復(fù)性 延伸 (3)帶電性 質(zhì) 分子大小?、堍佗冖邸∠仁占降牡鞍踪|(zhì)分子量大、后收集到的分子量小 8.(15分)(2010·東北三校一模)現(xiàn)在大力提倡無(wú)紙化辦公,但是仍然不可避免的每年要產(chǎn)生大 量的廢紙,其主要成分是木質(zhì)纖維,人類正努力將其轉(zhuǎn)化為一種新的資源——乙醇。下圖 是工業(yè)上利用微生物用纖維素生產(chǎn)乙醇的基本工作流程,請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題。 (1) 自然界中①環(huán)節(jié)需要的微生物大多分布在________的環(huán)

16、境中。將從土壤中獲得的微生 物培養(yǎng)在以________為碳源、并加入________的培養(yǎng)基上篩選周圍有________的菌落。 (2) 如上所述的篩選中獲得了三個(gè)菌落,對(duì)它們分別培養(yǎng),并完成環(huán)節(jié)②,且三種等量酶 液中酶蛋白濃度相同,則你認(rèn)為三種酶液的活性________(一定相同、不一定相同、一定不同),可以通過(guò)______________________________________________________________進(jìn)行定量測(cè)定。 (3) 根據(jù)測(cè)定結(jié)果,①環(huán)節(jié)常選擇木霉,則②中獲得的酶是________酶。該酶至少包括 _______________

17、_三個(gè)組分。 (4) 生產(chǎn)中可以滿足④環(huán)節(jié)的常見(jiàn)菌種是________,為了確保獲得產(chǎn)物乙醇,⑤環(huán)節(jié)要注 意________________,④過(guò)程要注意避免________________。 (5)該技術(shù)雖然有廣闊的前景,但存在酶的成本高等問(wèn)題,為了降低成本主要從以下幾方面入手改進(jìn)該過(guò)程。首先要通過(guò)________________等技術(shù)手段對(duì)產(chǎn)酶微生物改造,提高酶的產(chǎn)量。其次,可利用________________等技術(shù)使酶能夠重復(fù)利用。 解析 (1)從富含纖維素的環(huán)境中可以獲得富含纖維素酶的微生物,這類微生物的純化培養(yǎng)是以纖維素為碳源,通過(guò)加入剛果紅的培養(yǎng)基上篩選周圍有透明圈的菌落

18、而獲得。(2)由于三個(gè)菌落中的細(xì)菌數(shù)目可能不同或者產(chǎn)酶能力不同,從三個(gè)菌落中獲得三種等量酶液中酶蛋白濃度相同,其活性也不一定相同;可以通過(guò)對(duì)纖維素酶分解纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進(jìn)行定量測(cè)定來(lái)確定三種酶液的活性。(3)木霉中產(chǎn)生的纖維素酶包括Cl酶、Cx酶、葡萄糖苷酶三個(gè)組分。(4)生產(chǎn)中獲得乙醇的常見(jiàn)菌種是酵母菌,酵母菌在無(wú)氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,因此生產(chǎn)中注意保證無(wú)氧條件,還要注意避免雜菌的污染。(5)為了降低成本首先要通過(guò)基因工程或基因突變等技術(shù)手段對(duì)產(chǎn)酶微生物進(jìn)行改造,提高酶的產(chǎn)量。其次,可利用固定化酶等技術(shù)使酶能夠重復(fù)利用。 答案 (1)富含纖維素(其他合理答案也可,如落葉較多等

19、) 纖維素 剛果紅 透明圈 (2)不一定相同 對(duì)纖維素酶催化纖維素分解后所產(chǎn)生的葡萄糖 (3)纖維素 Cl酶、Cx酶、葡萄糖苷酶 (4)酵母菌 發(fā)酵裝置密閉(或保證無(wú)氧條件等) 污染雜菌 (5)基因工程(基因突變) 固定化酶 9.(9分)(2011·南京二模)根據(jù)材料回答下列有關(guān)問(wèn)題。 Ⅰ.某大學(xué)科研人員利用雙重固定法,即采用戊二醛作交聯(lián)劑(使酶相互連接),海藻酸鈉來(lái)包埋小麥酯酶,研究固定化酶的性質(zhì),并對(duì)其最佳固定條件進(jìn)行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果。(注:酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率,包括酶的活性和酶的數(shù)量) (1)從圖1可以看出:固定化小麥酯酶比游離的小麥酯酶對(duì)溫度變

20、化的適應(yīng)性更________。 (2)從圖2可以看出:海藻酸鈉濃度為_(kāi)_______時(shí)的小麥酯酶活力最強(qiáng)。當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時(shí),酶活力較低的原因是________________。 Ⅱ.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)制備固定化酵母細(xì)胞的過(guò)程如下: ①活化酵母細(xì)胞:稱取定量干酵母與定量蒸餾水混合并攪拌,使酵母細(xì)胞活化; ②配制CaCl2溶液:將無(wú)水CaCl2溶解在定量蒸餾水中,配制成一定濃度的CaCl2溶液; ③配制海藻酸鈉溶液:用定量的海藻酸鈉直接溶解在定量的蒸餾水/無(wú)菌水中,配制成溶液; ④海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合:將活化的酵母細(xì)胞迅速加入到剛配制成的海藻酸鈉液中,充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍? ⑤固

21、定化酵母細(xì)胞:用注射器以恒定的速度緩慢地將海藻酸鈉和酵母細(xì)胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中,觀察凝膠珠形成。 (1)請(qǐng)你改正其中兩處錯(cuò)誤的操作: 第一處_____________________________________________________________________; 第二處_____________________________________________________________________。 (2)剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右,目的是______________________________________

22、__________________________________。 (3)如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺,呈白色,則說(shuō)明海藻酸鈉濃度________(過(guò)低/過(guò)高)。 解析 從對(duì)溫度變化適應(yīng)性和應(yīng)用范圍的角度分析,圖1反映了固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng)且應(yīng)用范圍較廣。圖2曲線表明濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好,當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時(shí),酶活力較低的原因是海藻酸鈉濃度較低時(shí)包埋不緊密,酶分子容 易漏出,數(shù)量不足。 答案?、?(1)強(qiáng) (2)3% 酶的數(shù)量不足 Ⅱ.(1)③海藻酸鈉溶解應(yīng)適當(dāng)加熱至完全溶化 ④海藻酸鈉溶液冷卻至常溫再加入酵母細(xì)胞 (2)讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) (3

23、)過(guò)低 10.(18分)請(qǐng)分析回答下列有關(guān)生物技術(shù)實(shí)踐方面的問(wèn)題。 (1)腐乳制作時(shí)有多種微生物參與,其中起主要作用的是________。 (2)植物組織培養(yǎng)技術(shù)基本操作的正確順序是 (  )。 ①外植體消毒 ②制備MS培養(yǎng)基  ③接種 ④培養(yǎng) ⑤栽培 ⑥移栽 A.①→②→③→④→⑤→⑥ B.②→①→③→④→⑤→⑥ C.②→①→③→④→⑥→⑤ D.①→②→③→④→⑥→⑤ (3)植物組織培養(yǎng)中,在配制好的MS培養(yǎng)基中常需添加________,除此之外,________等也是影響植物組織培養(yǎng)的重要因素。 (4)微生物培養(yǎng)基一般都含有:水、無(wú)機(jī)鹽以及__

24、______。 (5)在微生物接種過(guò)程中,試管口需要通過(guò)酒精燈火焰,其目的是________________。 (6)分離分解尿素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程包括:土壤取樣、梯度稀釋、樣品涂布到________培養(yǎng)基上、挑選________。 (7)PCR反應(yīng)過(guò)程中除DNA模板、引物、原料和酶外,還需要一定的________等條件。PCR反應(yīng)過(guò)程中需要DNA聚合酶參與的是________階段。 (8)通過(guò)電泳法分離提純蛋白質(zhì)時(shí),影響蛋白質(zhì)遷移速率的因素是蛋白質(zhì)分子的帶電性質(zhì)、分子大小以及____________________________________________________。

25、(9)根據(jù)果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用的系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答下列問(wèn)題。 ①能正確表示溫度對(duì)果膠酶活性影響的曲線是 (  )。 ②能正確表示pH對(duì)果膠酶活性影響的曲線是 (  )。 ③在原材料有限的情況下,能正確表示相同時(shí)間內(nèi)果膠酶的用量對(duì)果汁產(chǎn)量影響線是(  )。 ④果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生,可用________來(lái)檢驗(yàn)。在酸性條件下,該試劑與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)________。 (10)某種全自動(dòng)洗衣機(jī)的水溫有冷水、45 ℃溫水、90 ℃熱水三種設(shè)置,洗滌方式有直接洗滌和浸泡20 min后洗滌兩種設(shè)置。如果用加酶洗衣粉洗滌有陳舊牛奶漬的棉質(zhì)衣服,洗衣機(jī)選擇哪種水

26、溫和洗滌方式洗滌效果最好? ________________________________________________________________________。 (11)用含有蛋白酶的洗衣粉洗滌絲綢衣物和羊毛衣物是否合適?為什么?________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 PCR反應(yīng)過(guò)程是在體外完成的,因此除了DNA模板

27、、引物、原料和酶外,還需要適宜的溫度和pH等條件。酶的催化效率容易受溫度、pH的影響。可用重鉻酸鉀溶液來(lái)檢驗(yàn)是否有酒精產(chǎn)生(酸性條件下),如果出現(xiàn)灰綠色,就表明有酒精生成。絲綢衣物和羊毛衣物的主要成分是蛋白質(zhì),用含有蛋白酶的洗衣粉洗滌會(huì)分解其中的蛋白質(zhì),破壞衣物。 答案 (1)毛霉 (2)C (3)植物激素 pH、溫度、光照 (4)碳源和氮源 (5)滅菌 (6)選擇  單菌落 (7)溫度、pH 延伸 (8)帶電荷量和分子形狀 (9)①乙 ②乙 ③丙?、苤劂t酸 鉀溶液 灰綠色 (10)45 ℃溫水浸泡20 min后洗滌 (11)不合適。因?yàn)榻z綢衣物和羊毛衣 物的主要成分是蛋白質(zhì),用含有蛋白酶的洗衣粉洗滌會(huì)分解其中的蛋白質(zhì),破壞衣物

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