根据材料回答下列有关问题:
Ⅰ.某大学科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接),海藻酸钠来包埋小麦酯酶,研究固定化酶的性质,并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果。(注:酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶的活性和酶的数量)
(1)从图1可以看出:固定化小麦酯酶比游离的小麦酯酶对温度变化的适应性更________________________________________________________________________。
(2)从图2可以看出:海藻酸钠浓度为________时的小麦酯酶活力最强。当海藻酸钠浓度较低时,酶活力较低的原因是:_____________________________________________。
Ⅱ:某实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程如下:
①活化酵母细胞:称取定量干酵母与定量蒸馏水混合并搅拌,使酵母细胞活化;
②配制CaCl2溶液:将无水CaCl2溶解在定量蒸馏水中,配制成一定浓度的CaCl2溶液;
③配制海藻酸钠溶液:用定量的海藻酸钠直接溶解在定量的蒸馏水/无菌水中,配制成溶液;
④海藻酸钠溶液和酵母细胞混合:将活化的酵母细胞迅速加入到刚配制成的海藻酸钠液中,充分搅拌混合均匀;
⑤固定化酵母细胞:用注射器以恒定的速度缓慢地将海藻酸钠和酵母细胞混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中,观察凝胶珠形成。
(1)请你改正其中两处错误的操作:
第一处________________________________________________________________________;
第二处________________________________________________________________________。
(2)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右,目的是________________________________________________________________________。
(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅,呈白色,则说明海藻酸钠浓度____________________(过低/过高)。
如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。请回答下列问题:
(1)图1中X溶液为________,其作用是使________。
(2)图1中制备的凝胶珠用________洗涤后再转移到图2装置中。图2发酵过程中搅拌的目的是为了使________。
(3)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中,加热溶解海藻酸钠时需注意用________加热,然后将溶化好的海藻酸钠溶液________后,加入酵母菌充分搅拌混合均匀。
(4)研究发现,固定化强度强的酵母颗粒发酵效果好,且稳定性高、使用寿命长。某机构利用上述装置,将2%、2.5%、3%的海藻酸钠分别利用2%、3%、4%的X溶液进行凝胶化处理,所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28℃下发酵48 h后的酒精产量见下表:
海藻酸钠(%) |
|
2.5 |
3 |
2 |
2.5 |
3 |
2 |
2.5 |
3 |
X溶液(%) |
2 |
2 |
2 |
3 |
3 |
3 |
4 |
4 |
4 |
固定化酵母颗粒强度(g/30个) |
930 |
950 |
990 |
1 030 |
1 100 |
1 140 |
1 170 |
1 170 |
1 160 |
酒精量(%) |
6.7 |
6.5 |
6.5 |
6.7 |
6.4 |
6.2 |
6.7 |
6.4 |
6.3 |
从表中可以看出,随着X溶液浓度的增加,________增加;凝胶固定化效果较好的海藻酸钠与X溶液浓度分别是________。
某生物实验小组进行固定化酵母细胞的制备,并进行游离酵母和固定化酵母发酵产酒精度和发酵液中糖类含量的比较,如下表所示。请回答下列问题:
酵母种类 相对值 时间/d |
游离酵母 |
固定化酵母 |
||
酒精度 |
糖类含量 |
酒精度 |
糖类含量 |
|
0 |
0 |
11.4 |
0 |
11.4 |
2 |
1.0 |
9.9 |
2.5 |
8.5 |
4 |
2.1 |
9.6 |
4.2 |
7.0 |
6 |
3.2 |
9.1 |
5.0 |
6.0 |
8 |
3.9 |
8.0 |
5.4 |
4.0 |
10 |
4.3 |
7.0 |
6.0 |
3.4 |
12 |
4.6 |
6.0 |
6.4 |
3.4 |
(1)制作固定化酵母细胞的实验步骤:酵母细胞的活化→________→配制海藻酸钠溶液→________→固定化酵母细胞。
(2)影响实验成败的关键步骤是____________________________________________。
(3)实验中钙离子的作用是使胶体聚沉,海藻酸钠起________的作用。
(4)该小组将制备的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵,定时记录发酵液中酒精度和糖类含量的变化。
①实验过程中的“在一定条件下发酵”的条件是____________,要求条件相同是为了确保________相同。
②由表格可知,固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精,但固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母的要________,并且固定化酵母发酵产生酒精的速度比游离酵母要________。从糖类含量可知,发酵液里面残糖低,发酵更彻底的酵母种类是_________________________
____________________________________________。
某化工厂生产的一种加酶洗衣粉,其包装袋上印有如下说明。
成分:含碱性蛋白酶等 用法:洗涤前先将衣物浸于洗衣粉溶液内一段时间,使用温水效果更佳 注意:切勿用于丝质及羊毛衣料 |
某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度,设计了如下装置进行实验,并将结果用下列曲线图A、B表示。
请回答以下各题:
(1)由图可知,使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为_______________________________。
(2)在0℃和75℃时,酶的催化效率基本都为零。但当温度再度回到45℃时,后者酶的催化能力已不能恢复,这是因为______________________________________________。
(3)在实验过程中可以通过直接测定______________(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。
(4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的,某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备,他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上,洗涤完衣物后,经过简单处理,这些酶还可以多次重复利用,这种方法制成的酶叫________。
(5)除加酶外,很多洗衣粉中还加有香精,高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的,目前从植物中提取芳香油的方法有(答出两种即可)____________________________。
(6)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取。用固体培养基分离、纯化霉菌的方法有________、________。
酵母细胞固定化的实验中,下列实验操作与目的不相符的是( )
A.干酵母加入蒸馏水搅拌均匀后,放置一段时间,使酵母细胞活化 |
B.采用小火间断加热的方法,防止海藻酸钠发生焦糊 |
C.将活化的酵母细胞加入到海藻酸钠溶液,轻轻搅拌,以免产生气泡 |
D.制作凝胶珠时,应快速将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中 |
某学生进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的课题研究。他的实验设计如下:
①设置2组实验,分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉 ②2组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全部设置相同 ③根据污渍去除程度得出结果
对这个实验的评价,正确的是( )
A.未设置对照实验 | B.无关变量设置太多 |
C.没有自变量 | D.因变量不能描述 |
探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中,实验变量依次为( )
A.温度、酶活性、酶用量 |
B.苹果泥用量、pH、果汁量 |
C.反应时间、酶活性、酶用量 |
D.温度、pH、果胶酶用量 |
生物柴油是一种可再生的清洁能源,其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗。科学家发现,在微生物M产生的脂肪酶作用下,植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。
(1)用于生产生物柴油的植物油不易挥发,宜选用________、________方法从油料作物中提取。
(2)筛选产脂肪酶的微生物M时,选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供________,培养基灭菌采用的最适方法是________法。
(3)测定培养液中微生物数量,可选用________法直接计数;从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测____________,以确定其应用价值;为降低生物柴油生产成本,可利用________技术使脂肪酶能够重复使用。
(4)若需克隆脂肪酶基因,可应用耐热DNA聚合酶催化的________技术。
回答下列关于微生物和酶的问题。
高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌,其筛选过程如图所示。
(1)①过程称为________,②过程是为了________。
(2)Ⅰ号培养基称为________(按功能分);该培养基中除了加入淀粉外,还需加入另一种重要的营养成分________。
A.琼脂 B.葡萄糖 C.硝酸铵 D.碳酸氢钠
(3)一般对配制的培养基采用高压灭菌,其中“高压”是为了________。
在高温淀粉酶运用到工业生产前,需对该酶的最佳温度范围进行测定。图中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即图中的曲线②。
(4)根据图中的数据,判断该酶使用的最佳温度范围是________。
A.40℃~50℃ B.50℃~60℃
C.60℃~70℃ D.70℃~80℃
(5)据图判断下列叙述错误的是________。
A.该酶只能在最佳温度范围内测出活性
B.曲线②35℃数据点是在80℃时测得的
C.曲线①表明80℃是该酶活性最高的温度
D.曲线②表明该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降
某工厂生产了一种加酶洗衣粉,其包装袋上印有如下部分说明。
成分:含碱性蛋白酶等
用法:洗涤前先将衣物浸泡于含洗衣粉的水中数小时;使用温水效果更佳。
注意:①切勿用于洗涤丝质和毛质衣料。②用后需要彻底清洗双手。
请回答以下问题:
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如图所示的实验进行检验,该实验的目的是______________。
(2)某学生为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度,参考上述实验(1)的实验材料及方法进行了有关实验,并把实验结果用右图的曲线表示。
①该实验中,温度、pH分别属于__________变量、________________变量。
②由图可知,使用该加酶洗衣粉的最适宜温度约为______________。
③在0℃和75℃时,酶的催化效率基本都降为零,但温度再度回到45℃,后者的催化作用已不能恢复,这是因为_________________________________________________。
④该学生在实验过程中可通过直接测定_________________________作为指标来表示酶的催化效率。
(3)该加酶洗衣粉不能用于洗涤丝质和毛质衣物,其主要原因是_________________。
(4)为什么用后需要彻底清洗双手? ___________________________________。
普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,有人将地衣芽孢杆菌的α淀粉酶基因转入酵母菌中,经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种(过程如图甲所示)。
(1)图甲中,为达到筛选目的,平板内的固体培养基应以____________________作为唯一碳源。②、③过程需重复几次,目的是______________________________________。
(2)某同学尝试过程③的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是____________________;推测该同学接种时可能的操作失误是________。
(3)以淀粉为原料,用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵,接种________________菌的发酵罐需要先排气,其原因是__________________________
________________________。
(4)用凝胶色谱法分离α淀粉酶时,在色谱柱中移动速度较慢的蛋白质,相对分子质量较________。
某同学进行苹果汁制作实验,工艺流程如图所示:
(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是_____________________________________。
黑曲霉提取液中含有的____________可分解果胶,从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过____________方式将酶固定化,酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去______________________________________________________________________。
(2)实验中,操作流程A和B的先后顺序为________。在苹果汁澄清过程中,应关闭的流速调节阀是____________。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶,可取一定量的果汁与等量的________混合,如果出现________现象,说明果胶还没有被完全分解。为使果胶完全分解,应将流速调________。
(3)实验后,将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天,该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验,说明固定化酶可被________使用。
酶已广泛地应用在食品、化工、轻纺、医药等领域。在应用酶的过程中,常遇到酶很难回收再利用等实际问题。固定在载体上的酶可以被反复利用。自20世纪70年代,在固定化酶技术的基础上,又发展出了细胞固定化技术。回答下列问题:
(1)一般来说,酶更适合采用的固定化技术有____________和____________,而细胞多采用的固定化技术是________________________________________________________。
(2)称取干酵母,放入内有蒸馏水的小烧杯中搅拌至混合均匀,并放置1小时左右时间。其目的是________________________________________________________________。
(3)配制海藻酸钠溶液时,在用酒精灯加热时,注意要________________,反复几次。
(4)将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至________,加入已活化的酵母细胞,充分搅拌至混合均匀。
(5)将装有酵母细胞与海藻酸钠溶液混合物的注射器,以恒定的速度滴加到配好的________溶液中,形成________,完成对酵母细胞的固定化。
下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是( )
A.从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小 |
B.作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药 |
C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用 |
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌 |
食品工业上常用新鲜苹果榨取果汁,再接种酵母菌来制作高品质果酒,简要流程如下:
(1)为获得纯度较高的菌种,在分离和培养酵母菌时,需要进行无菌操作,其中对培养皿通常用________________灭菌。扩大培养时,使用的培养基是__________(填“固体”或“液体”)培养基,并需要提供___________(填“有氧”或“无氧”)条件。
(2)在果汁中加入适量____________,可以加速苹果汁的出汁速率,缩短操作的时间。
(3)在酸性条件下,可用_______________来检测发酵产物中是否有酒精产生。若要进一步检测所得果酒中活体酵母菌的密度时,一般采用________________________法,但此种方法最终计算得出菌体数目往往比实际的数目低,原因是________________________________________________。
(4)由于封口不严,某瓶果酒放置一段时间后,发现带有明显的酸味,使果酒变酸的主要微生物是_________________。