1、专题十六 酶的应用与其他生物技术的应用1随着科技的快速发展，酶已经走出了实验室，走进了人们的生产、生活。回答下列酶的研究与应用的相关问题：(1)生产果汁时，水果中的果胶对果汁加工带来的影响是_、_。在探究果胶酶最适温度、pH及用量时，检测指标是_。(2)加酶洗衣粉可以清除普通洗衣粉难以祛除的污渍，温度、pH和_都会影响加酶洗衣粉中酶的活性。在探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果时，除了考虑洗涤效果外，还要考虑_(说出两点)等因素。(3)高果糖浆可以作为蔗糖的替代品，其优点在于不会像蔗糖一样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管疾病。高果糖浆是指富含_的糖浆，这种糖可以由葡萄糖在_酶的催化下转化而来。科研人
2、员将这种酶固定在颗粒状载体上，然后将酶颗粒装在反应柱中催化葡萄糖的转化。与直接将酶与葡萄糖溶液混合相比，这样做的优点是_(说出两项)。解析：(1)生产果汁时，水果中的果胶会使出汁率低(耗时长)、果汁浑浊(黏度高、易沉淀)；在探究果胶酶最适温度、pH及用量时，检测指标是测定滤出果汁体积的大小。(2)温度、pH和表面活性剂都会影响加酶洗衣粉中酶的活性。在探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果时，除了考虑洗涤效果外，还要考虑衣物的承受能力、洗涤成本等因素。(3)高果糖浆是指富含果糖的糖浆，这种糖可以由葡萄糖在葡萄糖异构酶的催化下转化而来。固定化酶技术与普通直接将酶与葡萄糖溶液混合相比的优点是酶与产物容易分
3、离(不影响产品质量)；可以重复利用(降低生产成本)。答案：(1)出汁率低(耗时长)果汁浑浊(黏度高、易沉淀)测定滤出果汁体积的大小(2)表面活性剂衣物的承受能力、洗涤成本(3)果糖葡萄糖异构酶与产物容易分离(不影响产品质量)；可以重复利用(降低生产成本)2三孢布拉霉菌能够产生胡萝卜素，但产量大都较低。研究表明三孢布拉霉菌细胞产生的H可将无色的TTC(氯化三苯基四氮唑)还原为红色复合物，且菌体细胞内H含量越高，还原能力越强，胡萝卜素合成能力也越强。研究人员筛选高产菌株及提取胡萝卜素的流程如图。回答下列问题：(1)图中的步骤是对三孢布拉霉菌液进行稀释，目的是_。在步骤接种前，应对培养基进行灭菌，常
4、用的方法是_。(2)为选岀高产菌种，研究人员在步骤接种用的固体培养基中添加了TTC，培养一段时间后，在固体培养基上选取目的菌株进行步骤时，应该选择_的菌落，原因是_。筛选过程中，多次重复步骤和步骤的目的是_。(3)从该微生物中提取胡萝卜素时，需要将收集到的菌丝进行粉碎和干燥，这是因为_等因素会影响萃取效率。鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常采用的方法是_，该方法也可用于分离叶绿体中的光合色素，其原理是_。解析：(1)图中的步骤是对三孢布拉霉菌液进行稀释，目的是将菌体分散成单个细胞，便于后面在平板上获得单个菌落。培养基灭菌常用的方法是高压蒸汽灭菌。(2)为选出高产菌种，研究人员在步骤接种用的固
5、体培养基中添加了TTC，培养一段时间后，在固体培养基上选取目的菌株进行步骤时，应该选择周围红色较深的菌落，因为周围红色较深菌落中的菌体细胞内H含量高，胡萝卜素合成能力强。筛选过程中，多次重复步骤和步骤的目的是将目的菌株扩大培养后重复筛选不断纯化，以期获得更加高产的菌种。(3)从该微生物中提取胡萝卜素时，需要将收集到的菌丝进行粉碎和干燥，这是因为原料颗粒大小、含水量等因素会影响萃取效率。通常采用纸层析法鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素，纸层析法也可用于分离叶绿体中的光合色素，其原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上的扩散速度不同。答案：(1)将菌体分散成单个细胞高压蒸汽灭菌(2)周围红色
6、较深周围红色较深的菌体细胞内H含量高，胡萝卜素合成能力强增加目的菌株的浓度并不断纯化(3)原料颗粒大小、含水量纸层析法不同色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上的扩散速度不同3科研人员利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇，下图1表示相关的工艺流程，图2为不同固定化酵母接种量对发酵的影响。请回答下列问题：(1)图1的步骤中，溶化海藻酸钠时要_，以防止焦糊。步骤中加入果胶酶的作用是_。(2)图1步骤中进行增殖培养的目的是_。(3)研究表明使用固定化酵母的酒精产量平均值高于游离酵母的对照组，可能的原因是_。(4)由图2可知，固定化酵母接种量为_时酒精产量最高。接种量过高，酒精产量反而有所降低的
7、原因是_。(5)研究表明，固定化酵母更适于甜菜糖液的发酵环境，由此可以通过_的方法来提高固定化酵母对发酵糖液的耐受性，从而达到提高发酵效率的目的。解析：(1)步骤中配制海藻酸钠溶液时要注意小火加热或间断加热，直到海藻酸钠溶化为止，以防止海藻酸钠焦糊；步骤中榨取的甜菜汁含有果胶，因其不溶于水，会影响出汁率，且导致果汁浑浊，因此该步骤使用果胶酶分解果胶，瓦解细胞壁，以提高甜菜汁的出汁率和澄清度。(2)步骤是酵母菌快速增殖的过程，可以增加酵母菌的数量，提高发酵效率。(3)固定化的酵母是与凝胶珠结合，包裹在凝胶珠内，与游离的酵母相比，凝胶珠内部容易产生无氧环境，有利于酒精发酵，所以使用固定化酵母的酒精
8、产量平均值高于游离酵母的对照组。(4)由图2可知，固定化酵母接种量为15%时对应的酒精含量值达到顶点的最大值，接种量超过15%，酵母菌呼吸的中间产物大量用于自身的生长，导致酒精产量降低。(5)固定化酵母更适于甜菜糖液的发酵环境，可以通过缓慢提高发酵液糖度提高固定化酵母对发酵糖液的耐受性，从而达到提高发酵效率的目的。答案：(1)小火加热或间断加热分解果胶，瓦解细胞壁，提高甜菜汁的出汁率和澄清度(2)增加酵母菌的数量，提高发酵效率(3)凝胶珠内部容易产生无氧环境，有利于酒精发酵(4)15%酵母菌呼吸的中间产物大量用于自身的生长，导致酒精产量降低(酵母菌生长消耗大量的糖分，使得酒精的产量降低)(5)
9、缓慢提高发酵液糖度4血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2和部分CO2的运输。根据血红蛋白的提取和分离流程图(如图)，请回答下列问题：(1)凝胶色谱法中所用的凝胶大多数是由_等多糖类化合物构成的微小多孔球体。(2)将实验流程补充完整：A为_，B为_。(3)洗涤红细胞次数过少会影响分离效果的原因是_。(4)在装填色谱柱时不能有气泡存在，因为_，降低分离效果；如果_，说明色谱柱制作成功。解析：(1)凝胶色谱法中所用的凝胶大多数是由葡聚糖、琼脂糖等多糖类化合物构成的微小多孔球体。(2)血红蛋白的提取和分离流程为：红细胞的洗涤血红蛋白的释放分离血红蛋白溶液透析凝胶色谱柱的制作凝胶色谱柱的装填样品的加入和洗脱。可见，A表示血红蛋白的释放，B表示凝胶色谱柱的装填。(3)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化，洗涤次数过少，无法去除血浆蛋白，影响分离效果。(4)由于气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果，所以在装填凝胶色谱柱时，不能有气泡产生。在蛋白质分离过程中，如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。答案：(1)葡聚糖或琼脂糖(2)血红蛋白的释放凝胶色谱柱的装填(3)无法除去血浆蛋白(4)气泡会扰乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序红色区带均匀一致地移动
