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，并且可以反復利用。但是與固定化細胞相比，固定化酶不能催化一系列的化學反應(yīng)，并且固定化細胞成本更低，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.某同學用含有不同種類酶制劑的洗衣粉進行了如下實驗。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，這是因為_。(5)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學物質(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)酶蛋白進入環(huán)境后容易被微生物分解，避免過多的磷進入水體，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，固定化細胞固定的是_。(2)制備固定化酵母細胞，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)制作固定化酵母細胞時，充分混合均勻的酵母細胞溶液可在飽和_溶液中形成凝膠珠。部分同學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，可以反復利用；將細胞固定化后，可以將一種細胞內(nèi)的多種酶同時進行固定。海藻酸鈉一般不能參與化學反應(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.請參照細胞固定化技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，完成下列問題。(1)細胞固定化技術(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，固定化細胞技術(shù)的優(yōu)點是_。(5)制備固定化酵母細胞的四個主要步驟是：_。_。_。_。答案(1)細胞個大，不易從包埋材料中漏出(2)將微生物細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)酵母細胞的活化配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合酵母細胞的固定化6.(2016江蘇南通期中，29)下圖1表示制備固定化酵母細胞的某步操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(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胞，進行充分攪拌，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胞混合，以免高溫使酵母細胞失活。(2)混合液加入CaCl2溶液進行固定化酵母細胞，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)液與酵母細胞充分接觸，以利于發(fā)酵過程的順利進行。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，凝膠珠機械強度增大，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(yīng)_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(zhì)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(nèi)部(4)小火或間斷加熱冷卻至室溫酵母細胞從顆粒中漏出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)