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1、第32讲 酶的应用 植物的组织培养1某植物富含果胶、淀粉、蛋白质和纤维素等成分。某小组开展了该植物综合利用的研究。回答下列与果胶、淀粉等提取和利用有关的问题：(1)果胶提取工艺研究结果表明，原料先经过一段时间沸水漂洗的果胶得率(提取得到的果胶占原料质量的百分率)显著高于常温水漂洗的果胶得率，最主要原因是沸水漂洗_(A.有助于清洗杂质和去除可溶性糖B使植物组织变得松散C使有关酶失活D有利于细胞破裂和原料粉碎制浆)。(2)在淀粉分离生产工艺研究中，为促进淀粉絮凝沉降，添加生物絮凝剂(乳酸菌菌液)，其菌株起重要作用。为了消除絮凝剂中的杂菌，通常将生产上使用的菌液，采用_，进行单菌落分离，然后将其_，
2、并进行特性鉴定，筛选得到纯的菌株。(3)在用以上提取过果胶和淀粉后的剩渣加工饮料工艺研究中，将剩渣制成的汁液经蛋白酶和纤维素酶彻底酶解处理后，发现仍存在浑浊和沉淀问题。可添加_使果胶彻底分解成半乳糖醛酸，再添加_，以解决汁液浑浊和沉淀问题。(4)在建立和优化固定化酶反应器连续生产工艺研究中，通常要分析汁液中各种成分的浓度和所用酶的活性，然后主要优化各固定化酶反应器中的_(答出2点)、反应液的pH和酶反应时间等因素。其中，酶反应时间可通过_来调节。解析：(1)植物体中存在果胶酶，果胶酶能催化果胶的水解，沸水漂洗后会使果胶酶失去活性，所以先经过一段时间沸水漂洗的果胶得率显著高于常温水漂洗的果胶得率
3、。(2)纯化菌种常使用划线分离法或涂布分离法，通过扩大培养进行特性鉴定，筛选得到纯的菌株。(3)果胶酶和果胶甲酯酶能使果胶彻底分解成半乳糖醛酸，淀粉在水中的溶解度比较小，也是造成汁液浑浊的原因，所以可用淀粉酶催化淀粉的水解。(4)本题考查连续生产工艺，反应器中底物的量、酶制剂的量、反应液的温度、反应液的pH、酶反应时间等都会影响产物的生成率。单位时间内流经反应器的液体流量越大，反应时间就越短，反之则长。答案：(1)C(2)划线分离法(或涂布分离法)扩大培养(3)果胶酶和果胶甲酯酶淀粉酶使淀粉分解(4)固定化酶的量、反应液温度控制反应器液体流量(或体积)2(2020浙江黄岩选考模拟)猕猴桃被誉为
4、“水果之王”。如图是利用猕猴桃进行深加工的过程图，请分析回答：(1)图中过程加入果胶酶的主要作用是分解_中的果胶，使榨取果汁变得容易。(2)为了保持果胶酶催化的高活性和高效率，必要的条件是保持_，同时还必须做到施加的果胶酶_。(3)产果胶酶的菌株一般可从腐烂的果蔬或果园泥土中分离，利用以_为唯一碳源的选择培养基筛选。(4)图中菌种X、Y分别是_、_。解析：(1)果胶酶能够分解细胞壁和胞间层中的果胶，使榨取果汁变得容易。(2)温度和pH均能影响酶的活性，因此为了保持果胶酶的催化活性最高，需要保持适宜的温度和pH；为了提高生产效率，还要做到施加的果胶酶适量。(3)为了筛选能够高效生产果胶酶的菌种，
5、应利用以果胶为唯一碳源的选择培养基进行选择培养。(4)酒精发酵的菌种为酵母菌，醋酸发酵的菌种为醋杆菌。答案：(1)细胞壁和胞间层(2)适宜的温度和pH适量(3)果胶(4)酵母菌醋杆菌3生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题：(1)某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是_。(2)现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0 、5 、10 、40 下保
6、温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有_和_。(3)某同学取5组试管(AE)分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D 4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过AD组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计_(填“能”或“不能”)达到目的，其原因是_。解析：(1)根据题意，用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实
7、验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较，可见实验的自变量是果胶酶的来源不同，因变量是果胶酶的活性，所以该实验目的是探究不同来源果胶酶的活性。(2)根据实验设计可知，该实验是探究果胶酶的最适温度，所以自变量是温度，因变量是果胶酶的活性，用出汁量进行衡量，出汁量越多则果胶酶活性越高。该实验方案中，温度应该在常温范围内设置系列温度梯度且梯度差值相等，所以4组的温度应分别设置为15 、20 、25 、30 ；另外探究温度对酶活性的影响时，应保证酶促反应只能在设定的温度下进行，同一实验组的反应温度只能是一个，所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试
8、管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定时间后再将两支试管混合，才能保证实验在设定的温度下进行。(3)根据题意，本实验的自变量是果胶酶的量，因变量是出汁量，对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则，根据实验设置，通过AD组实验可比较不同实验组出汁量的差异。若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，则E组应加入缓冲液而不是蒸馏水，使试管中液体体积与实验组相同，才符合实验设计应遵循的单一变量原则。答案：(1)探究不同来源果胶酶的活性(2)4组的温度设置不合适各组的酶促反应受两个不同温度影响(每一设定温度的两支试管应先达到预定温度，然后再混合)(其他答案合理也可)(3)不能E组
9、加入蒸馏水而不是缓冲液违背了单一变量原则4乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，具有重要应用价值。乳糖酶的制备及固定化步骤如下：(1)筛选产乳糖酶的微生物L时，宜用_作为培养基中的唯一碳源。培养基中琼脂的作用是_。从功能上讲，这种培养基属于_。(2)培养微生物L前，宜采用_方法对接种环进行灭菌。(3)乳糖酶宜采用化学结合法(共价键结合法)进行固定化，可通过检测固定化乳糖酶的_确定其应用价值。除化学结合法外，酶的固定化方法还包括_、_、离子吸附法及交联法等。解析：(1)若要筛选产乳糖酶的微生物，需要利用以乳糖为唯一碳源的培养基，不能利用乳糖的微生物在此培养基上不能存活，从而起到筛选作用。(2)
10、对接种环灭菌常用的方法是灼烧灭菌。(3)固定化乳糖酶的应用价值主要与其活性有关。酶的固定化方法除化学结合法外，还包括包埋法和物理吸附法等。答案：(1)乳糖凝固剂选择培养基(2)灼烧(3)(酶)活性或：(酶)活力包埋法物理吸附法(注：两空可颠倒)5(2020杭州模拟)酶经过固定化后，不仅能提高酶的稳定性，而且容易与产物分开，具有可反复使用等优点。如图为利用枯草杆菌生产淀粉酶及酶固定化实验流程图，回答有关问题：(1)筛选高表达菌株的最简便方法之一是_。一般通过_、_两种手段实现。筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用_培养基进行扩大培养。(2)利用物理或化学的方法将淀粉酶固定在_的介质上成为固定化酶。
11、(3)如图是实验室中淀粉酶的固定化装置示意图。实验过程涉及两次蒸馏水洗涤反应柱的操作，所用的蒸馏水体积为装填体积的_，第二次洗涤的目的是除去_。(4)若如图中的液体X为淀粉溶液，从反应柱下端接取少量流出液进行KII2颜色测试，结果未呈现红色。下列有关此现象的解释错误的是()A反应柱中没有淀粉酶被固定B流速过快淀粉未被水解C接取的流出液是蒸馏水D流速过慢淀粉被水解成葡萄糖答案：(1)单菌落分离划线分离(稀释)涂布分离液体(2)非水溶性(3)10倍残留的淀粉溶液(4)D6(2020浙江吴越联盟高三第二次联考)草莓汁酸甜可口，深受大众喜爱，加工草莓汁时，草莓中的果胶易导致果汁浑浊，影响品质，为探究制
12、作果汁的最佳条件，研究人员进行了实验，结果如下表所示。组别果胶酶用量(mL/kg)pH温度()草莓汁透光率(%)10.0252.53524.5520.0354.53596.4730.0352.54522.7040.0453.53596.4750.0452.55513.12请回答：(1)草莓细胞中，去掉果胶，会使植物组织变得松散，这是因为果胶具有_的作用。果胶酶通过_作用促进果胶的水解反应，使草莓细胞彼此容易分开。(2)生产过程中，既可获得澄清度高的草莓汁，又可减少酶的用量，降低成本的条件组合是第_组。为测定该组条件下处理后的草莓汁中是否还有果胶，可取一定量的草莓汁与等量的_混合。(3)果胶酶可
13、从某些微生物如_中提取，为提高生产效率，可将此酶固定在适宜介质上制成_。(4)在合适条件下，将果胶酶与海藻酸钠混合后，滴加到一定浓度的钙离子溶液中，使液滴形成凝胶固体小球。该过程是对酶进行_。A吸附B包埋 C装柱 D洗涤解析：(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，其中果胶具有将植物细胞粘合在一起的作用，所以根据酶的专一性，应该用果胶酶催化果胶水解，去掉草莓细胞中的果胶，使得细胞彼此分离。(2)根据表格数据分析，第2组用的酶比较少，草莓汁透光率高，可大大降低成本，提高品质。(3)果胶酶可从某些微生物如黑曲霉(或苹果青霉)中提取，为提高生产效率，可将此酶固定在适宜介质上制成固定化酶。(4)将酶与海藻酸钠融合，形成凝胶珠的方法是包埋法。答案：(1)将植物细胞粘合在一起催化(2)295%的乙醇(3)黑曲霉(或苹果青霉)固定化酶(4)B7我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放进培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。如图是组织培养形成兰花植株的示意图，请据图回答下列问题：(1)用此技术培养形成兰花植株依据的原理是_
