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高中三年级生物

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    酶是生物体内细胞合成的生物催化剂,没有酶,生物体内的所有代谢反应都不能进行。随着生物科学技术的发展,酶已经走出实验室走进人们的生产和生活。果胶酶能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层,使榨取果汁更容易,也使得浑浊的果汁变得更加澄清。请回答下列有关酶的问题:
    (1)每当到了丰收的季节,苹果堆满了仓库,如果交通不便,就会有很多苹果因保存不当或不能及时运出,而渐渐腐烂变质,苹果腐烂的原因是:①_________________;②__________________。其中能使苹果腐烂的微生物的同化作用类型是_____________。为了减少损失,提高产品的经济效益,人们想到了榨取果汁,要想使果汁尽可能多的榨出来,应加入果胶酶,在该物质的作用下,果胶分解成可溶性的______________。
    (2)探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤:
    a.用搅拌器制苹果泥,并适量且等量注入到6支试管中;同时另取6支试管各注入适量且等量的果胶酶溶液;
    b.取6个烧杯分别编号1、2、3、4、5、6,依次注入适量30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的水,恒温水浴;
    c.每一烧杯中分别放入装有等量苹果泥和果胶酶的试管,保温3min;
    d.将各组烧杯中试管内的苹果泥和果胶酶混合均匀,振荡试管,反应一段时间;
    e.过滤,比较获得苹果汁的体积。
    ①c中将分别装在不同试管中的苹果泥和果胶酶恒温处理的目的是___________。
    ②有人认为该实验缺乏对照,应补充一组苹果汁和蒸馏水相混合的实验,你认为有没有必要?_________________。
    ③若继续探究果胶酶的最适用量,则在实验过程中温度、__________、__________等因素应保持不变。
    (3)由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量较大的酶制剂之一,若通过固定化霉菌细胞生产果胶酶,则在配制海藻酸钠溶液时,要注意____________,否则可能出现焦糊。固定化细胞技术一般采用包埋法固定化,原因是________________。
    (4)加酶洗衣粉中应用最广泛、效果最明显的是酶和酶,其中前者能将血渍、奶渍等含有的水解成使污渍容易脱落。同时后者可将脂肪水解成__________和________。
    (5)使用加酶洗衣粉清洗衣物时,需要注意的问题有_________(多选)。
    A.应该用温水来溶化加酶洗衣粉
    B.用来溶化加酶洗衣粉的清水的pH越接近中性效果越好
    C.最好先把衣物放在含有加酶洗衣粉的水中浸泡片刻
    D.加酶洗衣粉一般只适宜用于清洗化纤衣物
    本题信息:2012年河北省模拟题生物填空题难度极难 来源:姚瑶
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本试题 “酶是生物体内细胞合成的生物催化剂,没有酶,生物体内的所有代谢反应都不能进行。随着生物科学技术的发展,酶已经走出实验室走进人们的生产和生活。果胶酶能...” 主要考查您对

呼吸作用

果胶酶在果汁生产中的作用

探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

细胞和酶的固定化

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呼吸作用:

1、概念:生物的生命活动都需要消耗能量,这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放出能量的总过程,叫做呼吸作用(又叫生物氧化)。
(1)呼吸作用是一种酶促氧化反应。虽名为氧化反应,不论有无氧气参与,都可称作呼吸作用(这是因为在化学上,有电子转移的反应过程,皆可称为氧化)。有氧气参与时的呼吸作用,称之为有氧呼吸;没氧气参与的反应,则称为无氧呼吸。同样多的有机化合物,进行无氧呼吸时,其产生的能量,比进行有氧呼吸时要少。有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应,与生物体没直接关系。即使是呼吸氧气的生物,其细胞内,也可以进行无氧呼吸。
(2)呼吸作用的目的,是透过释放食物里之能量,以制造三磷酸腺苷(ATP),即细胞最主要的直接能量供应者。呼吸作用的过程,可以比拟为氢与氧的燃烧,但两者间最大分别是:呼吸作用透过一连串的反应步骤,一步步使食物中的能量放出,而非像燃烧般的一次性释放。在呼吸作用中,三大营养物质:碳水化合物、蛋白质和脂质的基本组成单位──葡萄糖、氨基酸和脂肪酸,被分解成更小的分子,透过数个步骤,将能量转移到还原性氢(化合价为+1的氢)中。最后经过一连串的电子传递链,氢被氧化生成水;原本贮存在其中的能量,则转移到ATP分子上,供生命活动使用。
植物呼吸作用过程:有机物(储存能量)+氧(通过线粒体)→二氧化碳+水+能量
(3)呼吸速率:又称呼吸强度。指在一定温度下,单位重量的活细胞(组织)在单位时间内吸收氧或释放二氧化碳的量,通常以“mg(μl)/(h?g)”为单位,表示每克活组织(鲜重、干重、含氮量等)在每小时内消耗氧或释放二氧化碳的毫克数(或微开数)。呼吸速率的大小可反映某生物体代谢活动的强弱。呼吸作用是由一系列酶催化的化学反应,所以温度对呼吸作用有很大影响。还有水分、氧气、二氧化碳等也是影响呼吸速率的条件。
(4)植物呼吸作用原理的应用:
粮食储存;
低温保存蔬菜水果:通过增加二氧化碳的含量可以抑制储存蔬菜水果等的呼吸作用;充氮气也可以降低氧气的浓度,抑制呼吸作用。
农田松土;农田排涝等措施有利于植物根的生长和对无机盐的吸收。
影响细胞呼吸的因素及实践应用:

1.内部因素:
(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同,如旱生植物小于水生植物,阴生植物小于阳生植物。
(2)同一植株在不同的生长发育时期呼吸速率不同,如幼苗期、开花期呼吸速率较高,成熟期呼吸速率较低。
(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官。
2.环境因素:
(1)温度

①规律:呼吸作用在最适温度最强,超过最适温度,呼吸酶活性下降,甚至变形失活,呼吸受抑制;低于最适温度活性下降,呼吸受抑制。
②应用:生产上常用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温,降低呼吸作用,减少有机物的消耗,提高产量。
(2)O2的浓度
 
①规律:在O2浓度为零时只进行无氧呼吸;O2浓度为10%以下,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;O2 浓度为l0%以上,只进行有氧呼吸。
②应用:生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用,藏少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
(3)CO2浓度
①规律:从化学平衡的角度分析,C02浓度增加,呼吸速率下降。
②应用:在蔬菜和水果的保鲜中,增加CO:浓度具有良好的保鲜作用。
(4)水含量

①规律:在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而加强,随含水量的减少而减弱。
②应用:在作物种子的储藏时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。
思维拓展:

1、温室中栽培农作物提高产量的措施有两个方面,提高光合强度和降低呼吸消耗。影响细胞呼吸的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等,但农业生产中最常考虑的是温度。其他几个因素不容易控制。
2、植物细胞呼吸的最适温度一般在25~35℃,最高温度在35~45℃。
3、绿色植物细胞呼吸的最适温度总比光合作用的最适温度高。一般情况下,植物细胞呼吸的最适温度为30℃,而光合作用的最适温度为25℃。
果胶酶在果汁生产中的作用:

1、果胶酶的作用:能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层,使榨取果汁变得容易,也是果汁变得澄清。
2、成分:由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。
3、特点:不溶于水。
4、酶的活性
(1)概念:指酶催化一定化学反应的能力。
(2)表示方法:用一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
(3)酶反应速度的表示方法:用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
(4)酶活性的影响因素:温度、pH和酶的抑制剂等。
5、探究温度和pH对酶活性的影响实验和探究果胶酶的用量。
(1)实验流程
制备苹果泥→设置一系列具有梯度的温度和pH→加入果胶酶反应一段时间→过滤果汁
(2)该实验的自变量是温度或pH,因变量是酶的活性,检测因变量是通过测定果汁的体积或澄清度来实现的。
6、探究果胶酶的最适用量
(1)实验流程
配制9个不同浓度梯度的果胶酶溶液,各取等量酶溶液分别放人试管中,并依次编号。制取苹果泥,各取等 量苹果泥分别放入9支试管中,并依次对应编号 → 37℃恒温水浴一段时间后,迅速混合对应编号的酶溶液和苹果泥→37℃恒温水浴20min过滤后测量果汁体积
(2)实验结果分析说明:如果随着酶浓度的增大,过滤得到的果汁的体积也增加,说明酶的用量不足;当酶的浓度增大到某个值后,再增加酶的用量,过滤得到的果汁的体积不再改变,说明酶的用量已经足够,这个值就是酶的最适用量。
知识点拨:

1、制备苹果泥时,可先将苹果切成小块放入榨汁机中,加入适量的水都再搅拌;如果用橙子做实验不必去掉橙皮。
2、在探究不同pH果胶酶活性的影响时,可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸进行调试。
3、在果胶酶处理果泥时,为了使果胶酶充分的催化反应,应用玻璃棒不时的搅拌反应混合物。
探讨加酶洗衣粉的洗涤效果:

1、衣领净的相关叙述:衣领净或领洁净是一种专用洗涤剂,是专门为洗涤衬衫、T恤以及内衣的领口和袖口污垢设计的。它也像其它洗涤剂一样含有阴离子表面活性剂等洗涤活性成份。同时还含有一种叫做碱性蛋白酶的成份,这是一种生物酶制剂。对于人体分泌的油脂、汗渍有很好的分解能力,而且非常适合在碱性的洗涤液中发挥功能。
2、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)实验原理
①加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,目前常用的酶制剂有四类:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶,其中,应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
②碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质,使洗衣粉具有更好的去污能力。
③在本课题中,我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题:一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有什么不同;二是在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好,三是添加不同种类的酶的的洗衣粉,其洗剂效果有哪些区别。
(2)实验步骤
①探究用加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤的效果的不同
a、在2个编号的烧杯里,分别注入500mL清水。
b、取2块大小相等的白棉布,用滴管在每块白布上分别滴上等量的墨水,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。
c、将2个烧杯分别放入同等温度的温水中,保温5分钟。
d、称取5克加酶洗衣粉和5克普通洗衣粉2份,分别放入2个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。保温10分钟。
e、观察并记录2个烧杯中的洗涤效果
②探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件
a、在3个编号的烧杯里,分别注入500mL清水。
b、取3块大小相等的白棉布,用滴管在每块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。
c、将3个烧杯分别放入50摄氏度的热水、沸水和冰块中,保温5分钟。
d、称取5克加酶洗衣粉3份,分别放入3个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。保温10分钟。
e、观察并记录3个烧杯中的洗涤效果。

知识点拨:

注意事项
(1)变量的分析和控制
影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量,衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤的时间等。在这些因素中,水温是我们要研究的对象,而其他因素应在实验中保持不变。选择什么样的水温进行实验需要实验者根据当地一年中的实际气温变化来确定水温,通常情况下,冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃的水温,因为这4个水温是比较符合实际情况的,对现实也有指导意义。
(2)洗涤方式和材料的选择。
(3)水量、水质和洗衣粉用量的问题。
用滴管控制污物的量,待污物干燥后再进行实验;布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间;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、次数和力量应基本相同。
(4)影响加酶洗衣粉活性的条件:温度、pH和水量。影响加酶洗衣粉的效果的因素:水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质地、大小、浸泡和洗涤的时间。
(5)加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
(6)不能用加酶洗衣粉洗涤的衣物是:毛类衣物。
(7)加酶洗衣粉的酶不易失活,原因:该酶是通过基因工程生产出的特殊酶;用特殊化学物质将酶包裹,使其与洗涤剂隔离;加酶洗衣粉的酶能耐酸、耐碱、耐较高温度和能忍受表面活性剂。
知识拓展:

1、一般来说,丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤,是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。
2、酶的催化作用需要适宜的温度,用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间,加快洗涤。
3、人体皮肤细胞有蛋白质,如不彻底清洗双手,就会使手的皮肤受到腐蚀,而使人患过敏性皮炎、湿疹等,因此,应避免与这类洗衣粉长时间的接触。
细胞核酶的固定化:

1、概念:使用固定化酶技术,将这种酶固定在一种颗粒状的载体上,再将这些酶颗粒装到一个反应柱内,柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板的小孔,而反应溶液却可以自由出入。生产过程中,将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入,使葡萄糖溶液流过反应柱,与固定化葡萄糖异构酶接触,转化成果糖,从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年,大大降低了生产成本,提高了果糖的产量和质量。
2、固定方法:
名称 原理 图示 适用范围
包埋法 将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中 多用于细胞的固定
化学结合法 利用共价链、离子键将酶分子或细胞相互结合,或将其结合到载体上 多用于酶的固定
物理吸附法 欧诺个过物理吸附作用,把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上

3、载体:包埋法 固定化细胞常用的是不容于水的多孔性载体材料,如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
4、优点:
(1)固定化酶优点:使酶既能与反应物接触,又能与产物分离,还可以被反复利用。
(2)固定化细胞优点:成本更低,操作更容易,可以催化一系列的化学反应。
5、固定化没的反应实例——生产高果糖浆
(1)高果糖浆的生产原理

(2)葡萄糖异构酶的固定:将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上,装入反应柱中。
(3)高果糖浆的生产操作:(如图)从反应柱上端注入葡萄糖溶液,从下端流出果糖溶液,一个反应拄可连续使用半年。
6、固定化细胞的应用实例——固定化酵母细胞


知识点拨:

1、注意事项
(1)配制海藻酸钠溶液:小火、间断加热、定容,如果加热太快,海藻酸钠会发生焦糊。
(2)海藻酸钠溶液与酶母细胞混合:冷却后再混合,注意混合均匀,不要进入气泡
(3)制备固定化酵母细胞:高度适宜,并匀速滴入
(4)刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间,以便Ca2+与Na+充分交换,形成的凝胶珠稳定。检验凝胶珠是否形成,可用下列方法:用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压,如果不容易破裂,没有液体流出就表明成功地制成了凝胶珠,还可以用手将凝胶珠在实验桌上用力摔打,如果凝胶珠很容易弹起,也表明制备的凝胶珠是成功的。
(5)凝胶珠的颜色和形状
如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,制作失败,需要再作尝试。
(6) 海藻酸钠在水中溶解的速度较慢,需要通过加热促进其溶解。溶解海藻酸钠,最好采用小火间断加热的方法。例如,加热几分钟后,从石棉网上去下烧杯冷却片刻,并不断搅拌,再将烧杯放回石棉网继续加热,如此重复数次,直至海藻酸钠完全溶化。如果加热太快,海藻酸钠会发生焦糊。
2、酵母菌活化时体积会变大,因此活化前应选择体积足够大的容器,防止酵母菌细胞的活化液溢出。
3、海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键,因为如果海藻酸钠浓度过高,将很难形成凝胶珠,如果浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少,也会影响实验效果。
4、溶化海藻酸钠时要用小火或间断加热,避免海藻酸钠发生焦糊。
 5、将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温,再与酵母菌混合,避免高温杀死酵母细胞。
发现相似题
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