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高中三年级生物

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    下列关于酶工程的叙述,正确的是
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    A.酶的分离提纯要依次经过过滤、层析、沉淀、提纯等步骤
    B.尿糖试纸中含有葡萄糖羧化酶和过氧化氢酶
    C.加酶洗衣粉能提高去污能力是因为运用了酶的固定化技术
    D.利用枯草杆菌生产的α-淀粉酶可用于降解水体中的某些污染物
    本题信息:2012年上海模拟题生物单选题难度一般 来源:姚瑶
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本试题 “下列关于酶工程的叙述,正确的是[ ]A.酶的分离提纯要依次经过过滤、层析、沉淀、提纯等步骤B.尿糖试纸中含有葡萄糖羧化酶和过氧化氢酶C.加酶洗衣粉能提高...” 主要考查您对

探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

细胞和酶的固定化

酶的制备和活力的测定

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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。
酶的制备和活力的测定:

酶活力(enzymeactivity):也称为酶活性,是指酶在催化一定的化学反应时表现出来的能力,通常用酶促反应的速率即酶促反应过程中单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示。酶活力的高低会受温度、pH、激活剂等多种因素的影响。酶的提取一般选择在低温和适合的pH下进行,有时还要加入酶的激活剂以提高酶活力。例如,从植物材料中提取果胶酶就是在低温、偏酸性的提取液和NaCl作激活剂的条件下进行的。
一、制备果胶酶
1、实验材料和器具:新鲜的水果或蔬菜;质量分数为10%的NaCl溶液,0.1mol/L冰醋酸;研钵,剪刀,漏斗,纱布或滤纸,烧杯,精密pH试纸,试管,酒精灯,离心机,榨汁机等。
2、果胶酶的制备:
(1)将50g新鲜的水果或蔬菜洗净,在预冷的研钵内用剪刀迅速剪碎后研磨,边研磨边加入质量分数为10%NaCl溶液50mL,制成匀浆。
(2)漏斗中放置滤纸或5层纱布过滤匀浆液,收集滤液。
(3)以4000r/min的离心速率离心滤液15min。注意使用同一规格的离心管,离心管内滤液的高度不超过离心管长度的2/3,离心前要确保在离心机中对称放置的离心管(内含滤液)的质量相等。(4)离心完毕后,果胶酶主要存在于离心管的上清液中,迅速地将上清液倒入洁净的小烧杯内,用0.1mol/L冰醋酸将pH调至3~4,在0~4℃下保存备用。
二、观察果胶酶对苹果匀浆液的作用
1、用榨汁机制作苹果匀浆液,将匀浆液置于90℃的恒温水浴中保温4min。冷却后再过滤,收集滤液。
2、取两支试管,编号为1和2,分别加入30mL滤液,再向试管1中加入30mL保存备用的上清液,向试管2中加入经过90℃水浴保温4min后的上清液30mL,振荡摇匀两支试管,置于室温下。
3、观察两支试管中苹果匀浆液的澄清程度变化,并将结果记录在下表中。

项目

苹果匀浆液/mL

上清液/mL

90℃水浴保温4min后的上清液/mL

现象

澄清时间

试管1 (样品管)

30

30

试管2 (对照管)

30

30


知识点拨:

注意事项:
在温度、pH影响酶活性的实验中,始终都贯穿着对照原则,而在设置对照实验时最重要的是运用单一变量原则,其中的变量就是我们所研究的对象,所以在分析实验问题时,要紧紧抓住研究变量,把其他可能影响实验结果的变量变为常量,才能保证对照实验结果的严密性和准确性。对于温度对酶活性影响的关系曲线,在低于最适温度时,活性受温度影响比高于最适温度时的小。
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