酶的研究與應(yīng)用

1、第40講酶的研究與應(yīng)用1.如圖為固定化酶的反應(yīng)柱示意圖，請據(jù)圖回答：(1)請在橫線上填出各標(biāo)號的名稱。_，_，_。(2)與一般酶制劑相比，固定化酶的突出優(yōu)點是_，固定化細(xì)胞的優(yōu)點是_。(3)的作用是_。(4)制作固定化葡萄糖異構(gòu)酶所用的方式有_或_。解析(2)與一般的酶制劑相比，固定化酶不僅能與反應(yīng)物充分接觸。還能與產(chǎn)物分離，并且可以反復(fù)利用。但是與固定化細(xì)胞相比，固定化酶不能催化一系列的化學(xué)反應(yīng)，并且固定化細(xì)胞成本更低，操作更容易。(3)使用固定化酶技術(shù)往往利用一個反應(yīng)柱，下端有一個分布著小孔的篩板，酶顆粒無法通過篩板，而反應(yīng)液卻可以自由通過。(4)制作固定化葡萄糖異構(gòu)酶的方式有將酶相互連接

2、起來或?qū)⒚肝皆谳d體表面上。答案(1)反應(yīng)柱固定化酶分布著小孔的篩板(2)既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，能被反復(fù)利用成本更低，操作更容易(3)酶顆粒無法通過，反應(yīng)溶液卻可以自由通過(4)將酶相互連接起來將酶吸附在載體表面上2.某同學(xué)用含有不同種類酶制劑的洗衣粉進(jìn)行了如下實驗。組別布料/cm污染物水溫/A(蛋白酶洗衣粉)66蛋白膜40B(脂肪酶洗衣粉)66蛋白膜40C(蛋白酶洗衣粉)66淀粉膜40請回答以下問題：(1)該實驗的目的是探究_。該實驗還應(yīng)控制的無關(guān)變量有_。該實驗中_分別構(gòu)成兩組對照實驗。(2)該同學(xué)在實驗過程中可通過觀察_來判斷酶的催化效率。(3)蛋白酶洗衣粉的去污原理是_。(

3、4)大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，這是因為_。(5)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學(xué)物質(zhì)層層包裹的，遇水后包裹層很快溶解，釋放出來的酶迅速發(fā)揮催化作用，請說明這是否應(yīng)用了酶的固定化技術(shù)及其理由是_。答案(1)酶的作用具有專一性洗衣粉的用量，污染程度，水質(zhì)，水的pH等A和B、A和C(2)蛋白膜消失的時間長短(3)在蛋白酶催化作用下蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物溶于水中(4)酶蛋白進(jìn)入環(huán)境后容易被微生物分解，避免過多的磷進(jìn)入水體，造成水體富營養(yǎng)化(5)否，加酶洗衣粉中的酶沒有固定在不溶于水的載體上，也不能重復(fù)使用3.下面三幅圖是研究人員對黑曲霉A1果膠酶性質(zhì)的研究結(jié)果，據(jù)圖分析溫度、p

4、H和Ca2濃度等與酶活力的關(guān)系。(1)從圖上可以看出，對酶活力影響最小的是_。(2)這三個圖的共同點說明_。(3)若探究溫度對黑曲霉A1果膠酶活力的影響，則在該實驗中，實驗組和對照組的pH及Ca2濃度是否需要進(jìn)行調(diào)節(jié)？_分別調(diào)節(jié)到_和_。其原因是_。解析從圖示可以看出，溫度、pH和Ca2濃度對黑曲霉A1果膠酶的活力都有影響，但Ca2濃度的影響最小。它們都有一個最適值，在此條件下，酶的活力最大。若要探究溫度對黑曲霉A1果膠酶活力的影響，則實驗組和對照組的pH及Ca2濃度都應(yīng)調(diào)節(jié)到最適值，遵循單一變量原則，確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。答案(1)Ca2濃度(2)在最適條件下，酶活力最高(3)需要41遵循單

5、一變量原則，無關(guān)變量須相同且適宜4.在20世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，到了70年代又出現(xiàn)了固定化酶與固定化細(xì)胞的技術(shù)。(1)在實際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點是_。與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞固定的是_。(2)制備固定化酵母細(xì)胞，常用的包埋材料是_，使用了如圖所示的方法_(填出號碼與名稱)。(3)制作固定化酵母細(xì)胞時，充分混合均勻的酵母細(xì)胞溶液可在飽和_溶液中形成凝膠珠。部分同學(xué)實驗制得的凝膠體不是圓形或橢圓形，其主要原因是_。解析將酶固定化后，可使酶在催化反應(yīng)之后不隨產(chǎn)物流走，可以反復(fù)利用；將細(xì)胞固定化后，可以將一種細(xì)胞內(nèi)的多種酶同時進(jìn)行固定。海藻酸鈉一般不能參與化學(xué)反應(yīng)

6、，同時，在高溫下容易溶化，溫度降低時又形成多孔性固體顆粒，是包埋酵母菌的好材料。圖為共價鍵結(jié)合法，圖為吸附法，圖為包埋法。凝膠珠是高溫下溶化的海藻酸鈉與酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸鈉濃度過高或制凝膠珠時離液面太近，可能形成片狀或長條形，而不是圓形的凝膠珠。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)(或一系列酶、多種酶)(2)海藻酸鈉包埋法(3)CaCl2海藻酸鈉溶液濃度過高(或針筒口離液面過近，高度不夠)5.請參照細(xì)胞固定化技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，完成下列問題。(1)細(xì)胞固定化技術(shù)一般采用包埋法固定化，采用該方法的原因是_。(2)包埋法固定

7、化是指_。(3)包埋法固定化細(xì)胞常用的載體有_(答出三種即可)。(4)與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞技術(shù)的優(yōu)點是_。(5)制備固定化酵母細(xì)胞的四個主要步驟是：_。_。_。_。答案(1)細(xì)胞個大，不易從包埋材料中漏出(2)將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中(3)明膠、瓊酯糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等(4)成本更低，操作更容易(5)酵母細(xì)胞的活化配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合酵母細(xì)胞的固定化6.(2016江蘇南通期中，29)下圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的某步操作，圖2是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，請據(jù)圖分析回答：(1)圖1中，將溶化好的海藻酸鈉溶液_，

8、加入已活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。(2)圖1中X溶液為_，其作用是_。(3)某同學(xué)在圖1步驟結(jié)束后得到圖3所示的實驗結(jié)果，出現(xiàn)此結(jié)果的可能原因有海藻酸鈉濃度過_(“高”或“低”)或注射器中的混合液推進(jìn)速度過_(“快”或“慢”)。(4)圖1中制備的凝膠珠用_后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中，發(fā)酵過程中攪拌的目的是_。解析(1)剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c要冷卻至室溫，才能與活化的酵母細(xì)胞混合，以免高溫使酵母細(xì)胞失活。(2)混合液加入CaCl2溶液進(jìn)行固定化酵母細(xì)胞，故圖1中X溶液為CaCl2溶液，作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠。(3)圖3中所示的凝膠珠不是圓形或橢圓形，可能原因是海藻酸鈉濃

9、度偏高或注射器中的混合液推進(jìn)速度過快。(4)制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵過程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母細(xì)胞充分接觸，以利于發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。答案(1)冷卻至室溫(2)CaCl2溶液使海藻酸鈉形成凝膠珠(3)高快(4)蒸餾水洗滌使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸7.(2017東北三省名校聯(lián)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(jié)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(jié)果表明，隨氯化鈣濃度的增大，凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度增大，完整率_。(3)結(jié)合發(fā)酵性能分析，制備凝膠珠適宜的氯化鈣濃

10、度為_。當(dāng)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(xì)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(yīng)_后，再與已活化的酵母細(xì)胞充分混合。若海藻酸鈉濃度過低，會導(dǎo)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(zhì)量等(2)增加(3)2.0 mol/L凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度過大，通透性降低，影響糖進(jìn)入顆粒內(nèi)部(4)小火或間斷加熱冷卻至室溫酵母細(xì)胞從顆粒中漏出8.(2017吉林模擬)固定化酶技術(shù)運用于工業(yè)化生產(chǎn)前，需要獲得酶的有關(guān)參數(shù)。如圖：曲線表示某種酶在各種溫度下酶活性相對最高酶活性的百分比；曲線是將該種酶在不同溫度下保溫足夠長的時間，再在酶活性最高的溫度下測其殘余酶活性，由此得到酶的熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，請回答下列問題：(1)與普通酶制劑相比，固定化酶在生產(chǎn)中的優(yōu)點是_。(2)曲線中，35 和80 的數(shù)