1、生物技术实践生物技术实践第第 36 36 讲讲酶的研究与应用酶的研究与应用选修11 1研究酶的存在和活力测定方法。研究酶的存在和活力测定方法。2 2探究加酶洗衣粉的洗涤效果。探究加酶洗衣粉的洗涤效果。3 3尝试制备和应用固相酶。尝试制备和应用固相酶。1 1(2010(2010江苏江苏)下图下图1 1表示制备固定化酵母细表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图胞的有关操作，图2 2是利用固定化酵母细胞是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。下列叙述正确的进行酒精发酵的示意图。下列叙述正确的是是(多选多选)()()A A刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混
2、合液菌混合制备混合液B B图图1 1中中X X溶液为溶液为CaCl2CaCl2溶液，其作用是使海溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠藻酸钠形成凝胶珠C C图图2 2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养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液与酵母菌充分接触D D图图1 1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图移到图2 2装置中装置中 溶化的海藻酸钠应冷却后再与活化的溶化的海藻酸钠应冷却后再与活化的酵母细胞混合；图酵母细胞混合；图1 1中氯化钙溶液可使海藻中氯化钙溶液可使海藻酸钠形成凝胶珠；图酸钠形成凝胶珠；图2 2中要进行搅拌以使培中要进行搅拌以使培养液与
3、细胞充分接触；图养液与细胞充分接触；图1 1中制备的凝胶珠中制备的凝胶珠要经过洗涤再移到图要经过洗涤再移到图2 2装置中。装置中。2 2(2009(2009江苏江苏)酶解法制备原生质体的原理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。是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食以植物为食)消化腺中提消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。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组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入，等量放入6 6
4、支试管中，试剂用量和实验支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。结果列于下表。请回答有关问题。(注：注：“”越多表示绿色越深，越多表示绿色越深，“”表示颜色无显表示颜色无显著变化著变化)(1)(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是实验过程中，需要轻摇试管，其目的是 ，使原生质体从叶，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。小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。(2)(2)从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原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因是蜗牛酶液含有 等多种酶。该等多种酶。该实验中实验中 是空白对照组，其设置意义是是空
5、白对照组，其设置意义是 。(3)(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用物，并用 洗涤。洗涤。(4)(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是法是 。使细胞使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果壁与酶充分接触，提高酶解效果果胶酶和纤维素酶果胶酶和纤维素酶、排除无关变量的干扰排除无关变量的干扰等渗溶液等渗溶液低渗涨破法低渗涨破法 本题考查有关酶的催化效率的实本题考查有关酶的催化效率的实验。验。(1)(1)实验过程中，需要轻摇试管，可实验过程中，需要轻摇试管，可以使细胞壁与酶充分接触，
6、提高酶解效果以使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果。(2)(2)蜗牛以植物为食，所以消化酶中含蜗牛以植物为食，所以消化酶中含有果胶酶和纤维素酶；有果胶酶和纤维素酶；、没有添没有添加酶溶液，为空白对照组，其目的是排除加酶溶液，为空白对照组，其目的是排除无关变量的干扰。无关变量的干扰。(3)(3)离心后收集沉淀物离心后收集沉淀物，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞正，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞正常形态。常形态。(4)(4)要用低渗涨破法来检验原生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。涨破，有则不能涨破。一、果胶酶的作用
7、一、果胶酶的作用细胞壁及胞间层细胞壁及胞间层半乳糖醛酸半乳糖醛酸二、果胶酶相关实验中的自变量、因变量二、果胶酶相关实验中的自变量、因变量及注意事项及注意事项概念：含有酶制剂的洗衣粉概念：含有酶制剂的洗衣粉酶制剂酶制剂种类种类蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶应用最广泛、效果最明显应用最广泛、效果最明显碱性蛋白酶碱性蛋白酶碱性脂肪酶碱性脂肪酶酶制剂酶制剂作用作用蛋白质蛋白质.脂肪甘油脂肪甘油+脂肪酸脂肪酸淀粉麦芽糖淀粉麦芽糖纤维素葡萄糖纤维素葡萄糖(终产物终产物)小分小分子物子物质容质容易从易从衣物衣物上脱上脱落落氨基酸或小分子的肽氨基酸或小分子的肽纤维素酶纤维素酶
8、淀粉酶淀粉酶脂肪酶脂肪酶蛋白酶蛋白酶三、加酶洗衣粉三、加酶洗衣粉四、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果四、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果不溶于水不溶于水海藻酸钠海藻酸钠五、固定化技术的方法五、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六、固定化酵母细胞制备和用固定化酵母细胞发酵的流程发酵的流程1.如何区分纤维素与果胶、纤维素酶与果胶酶如何区分纤维素与果胶、纤维素酶与果胶酶?(1)纤维素与果胶纤维素与果胶(2)纤维素酶与果胶酶纤维素酶与果胶酶2.探讨加酶洗衣粉洗涤效果实验中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？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在洗涤方式中有机洗和
9、手洗两种方式。洗衣机采用全自动洗衣机比较好式。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，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、次数拟洗衣过程，模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。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、洁净程度等应材料的衣物，其大小、颜色、洁净程度等应该完全一致
10、，而这并不容易做到；此外，人该完全一致，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，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。；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？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
11、定量的污实验用污物布的准备：配制一定量的污染物制成的溶液染物制成的溶液取同一质地、大小相同的取同一质地、大小相同的白棉布白棉布2块块用滴管在上面分别滴加用滴管在上面分别滴加4滴污物滴污物溶液溶液待污物干燥后再进行实验。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，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等。还可比较达到同样效果，如：污物全部消失所可比较达到同样效果，如：污物全部消失所用时间的长短。用时间的长短。4.使用加酶洗衣粉应注意哪些问题？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，酶温度
12、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；碱性蛋白酶在过高，酶变性失活；碱性蛋白酶在3550 时活性最强。时活性最强。(2)酶制剂有极强的专一性，应根据不同的酶制剂有极强的专一性，应根据不同的污垢选用不同的酶。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。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，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。所以加酶洗衣粉不能与强酸强碱同用。(5
13、)蛋白酶、淀粉酶的粉尘有害健康，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，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，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。，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，因碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维此，蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等羊毛、蚕丝等)织织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使纤维受到破坏。使
14、纤维受到破坏。(7)添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以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。与这类洗衣粉长时间地接触。5.如何区分直接使用酶、固定化酶和固定如何区分直接使用酶、固定化酶和固定化细胞？化细胞？果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶在果汁生产中的作用 下列说法不正确的是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发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的方法
15、是不变的法是不变的B.植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶植物、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人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题汁面临的问题 C果胶酶能催化果胶分解为小分子物质，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。分解果胶的能力。探讨温度对果胶酶影响的实验中，下列
16、探讨温度对果胶酶影响的实验中，下列说法不正确的是说法不正确的是()A.可准备一组烧杯，分别盛有不同温度可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水的水B.将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温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，果胶酶会变性失活温度过高时，果胶酶会变性失活B探究温度或探究温度或pH对酶活性的影响，要分别对酶活性的影响，要分别把酶溶液和反应物的温度或把酶溶液和反应物的温度或pH控制好，然控制好，然后再将它们混合。否则，实验缺乏严密性后再将它们混合。否则，实验缺乏严密性，结果不可靠。，
17、结果不可靠。探究探究pH对果胶酶活性的影响时，与对果胶酶活性的影响时，与“探探究温度对果胶酶活性的影响究温度对果胶酶活性的影响”相比，其余相比，其余操作步骤与要求都相同。要调整的是：温操作步骤与要求都相同。要调整的是：温度不变度不变(用实验测试出的最佳温度用实验测试出的最佳温度)，设计，设计pH分别为分别为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。实验记录表的几组对照实验。实验记录表如下：如下：(果汁量单位：果汁量单位：mL)探讨加酶洗衣粉的洗涤效果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某同学以探究温度对某洗衣粉洗涤效果的影响，
18、下列有关研究思路合理的是的影响，下列有关研究思路合理的是()A.选择选择5、15、25、35 水温进水温进行实验行实验B.选择污染程度一致的衣物比布料好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用手洗比全自动洗衣机洗更利于变量控制控制D.实验用水量越多效果越好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本题考查对加酶洗衣粉洗涤效果的探究。果的探究。A项正确，因为所选取项正确，因为所选取温度与一年四季的温度相对应，温度与一年四季的温度相对应，对生活实际有指导意义。对生活实际有指导意义。B错误：错误：应选择用布料比较容易控制相关应选择用布料比较容易控制相关的变量。的
19、变量。C错误：应用全自动洗衣错误：应用全自动洗衣机更有利于变量控制。机更有利于变量控制。D错误：实错误：实验用水量对洗涤效果有影响，但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。并非是用水量越多效果越好。下列说法正确的是下列说法正确的是()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目前常用的酶制剂有四类:蛋白酶、脂肪蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和蔗糖酶酶、淀粉酶和蔗糖酶C.温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性的活性D.普通洗衣粉只是缺少酶，不会污染环境普通洗衣粉只是缺少酶，不会污染环境C A项应是
20、在洗衣粉中加入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。衣粉的其他成分隔离。B项中不应有蔗糖酶项中不应有蔗糖酶。D项中普通洗衣粉含有较多的磷，易导项中普通洗衣粉含有较多的磷，易导致水体富营养化。致水体富营养化。温度、温度、pH、酶的抑制剂、酶的抑制剂、底物浓度和酶浓度等都能影响酶促反应的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、速率，但只有温度、pH和酶的抑制剂等是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，底物浓度和酶浓度等不会影
21、响酶的活性。酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 下列关于固定化酶的说法，错误的下列关于固定化酶的说法，错误的是是()A.固定化酶不足之处是不能催化一系列固定化酶不足之处是不能催化一系列反应反应B.固定化酶可再次利用，降低了生产成固定化酶可再次利用，降低了生产成本本C.固定后的酶既能与反应物接触，又能固定后的酶既能与反应物接触，又能与产物分离与产物分离D.固定化酶易溶于水固定化酶易溶于水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，酶既能与反应物接触，又能与产物分离，
22、同时，固定在载体上的酶还可以被反复利同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。用。酵母菌是一种真菌，与人们日常酵母菌是一种真菌，与人们日常生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的微生物。微生物。(1)在酵母菌的纯化培养中，培养基上会出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。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培养得到的酵母菌与海
23、藻酸钠溶液混合制成“凝胶珠凝胶珠”，如果在，如果在CaCl2溶液中形成的凝胶珠溶液中形成的凝胶珠颜色过浅，说明颜色过浅，说明。如。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明.。种群种群固定化酵母细胞数目较少固定化酵母细胞数目较少海藻酸钠浓度偏海藻酸钠浓度偏高，制作失败高，制作失败(2)经测定酵母菌消耗的糖中，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。形成了酒精和其他发酵产物。其余其余1.5%则用于则用于。现在工厂化生产果酒，为提高果酒。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的品质，更好地抑制其他微生物的生长，通常采取的措
24、施是长，通常采取的措施是.。自身的生长繁殖自身的生长繁殖直接在果汁中加入人工直接在果汁中加入人工培养的酵母菌培养的酵母菌(3)制作果酒时，将制作果酒时，将“凝胶珠凝胶珠”加入加入到葡萄汁中，控制好发酵条件，如温到葡萄汁中，控制好发酵条件，如温度为度为，10 d后得到散发着酒香的成品。此后得到散发着酒香的成品。此过程的原理是过程的原理是.。1825(在此范围内均可在此范围内均可)在无氧条件下，酵母菌能进行酒在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵精发酵本题具有一定的综合性，以酵母菌为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，考查内中心，除考查酵母细胞的固定化知识外，考查内容还
25、涉及必修的生态学、选修容还涉及必修的生态学、选修1中果酒的制作等方中果酒的制作等方面的知识。面的知识。(1)一个菌落的全部酵母菌是一定区域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
26、，制作失败，需要再作尝试。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，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。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、能产用外，还具有成本低、操作更容易、能产生一系列酶等优点。生一系列酶等优点。
