Question

利用纤维素解决能源问题的关键是高性能纤维素酶的获取。请完善实验方案，并回答相关问题。

[实验目的]比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。

[实验原理]纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，用葡萄糖的产生速率表示酶活性大小；用显色反应表示葡萄糖的生成量。

[实验材料]三种微生物(A～C)培养物的纤维素酶提取液，提取液中酶蛋白浓度相同。

[实验步骤]

（1）取四支试管，分别编号。

（2）在下表各列的一个适当位置，填写相应试剂的体积量，并按表内要求完成相关操作。

	1	2	3	4
蒸馏水	1.4	1.4	1.4
pH7.5的缓冲液	-------	0.2	0.2	0.2
纤维素悬浮液	0.3	0.3	-------	0.3
微生物A提取液	0.1
微生物B提取液		-------
微生物C提取液			0.1
总体积	2.0	2.0	2.0	2.0

_____________________

（3）将上述四支试管放入37℃的水浴，保温1小时。

（4）在上述四支试管中分别加入____________试剂，摇匀后，进行____________处理。

（5）观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅。

[实验结果]

	微生物A提取物	微生物 B提取物	微生物C提取物
颜色深浅程度	+	+++	++

[分析讨论]

（1）该实验中的对照组是____________号试管。

（2）实验组试管均显现的颜色是____________，但深浅不同。

（3）上述结果表明：不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是______________________________________。

（4）你认为上述三种微生物中，最具有应用开发价值的是__________________________。

（5）从解决能源问题的角度，开发这种纤维素酶的意义在于________________________。

Answer

1

2

3

4

蒸馏水

1.5

pH7.5的缓冲液

0.2

纤维素悬浮液

0.3

微生物A提取液

微生物B提取液

0.1

微生物C提取液

总体积

斐林 水浴加热 4 砖红色 不同酶的氨基酸序列不同(不同酶的空间结构不同) 微生物B 葡萄糖可用作制取酒精的原料；用纤维素代替化石燃料

【解析】

1、温度、pH可影响酶的活性，在最适温度（pH）下，酶的活性最高；当温度（pH）低于最适温度（pH）时，酶的活性随温度（pH）的升高而增强；当温度（pH）高于最适温度（pH）时，酶的活性随温度（pH）的升高而减弱。

2、实验设计时要注意对照原则和单一变量原则，要注意无关变量应该相同且适宜。

[实验步骤]：

（2）根据实验目的是比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性，因此单一变量是微生物的种类不同，而其他无关变量应该相同且适宜。所以表格中pH7.5的缓冲液各试管均应为0.2mL，各试管内纤维素悬浮液均为0.3mL，2号试管应添加微生物B提取液0.1 mL。

（4）由于纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，可用葡萄糖的产生速率表示酶活性大小，所以可在上述四支试管中分别加入斐林试剂，摇匀后，进行水浴加热处理，以检测各试管中葡萄糖的生成量。

[分析讨论]：

（1）1号、2号、3号试管中分别为三种不同微生物的提取液，4号试管是空白对照。

（2）斐林试剂与葡萄糖在水浴加热的条件下出现砖红色沉淀，所以实验组试管均显现的颜色是砖红色，但深浅不同。

（3）不同酶的氨基酸序列不同（不同酶的空间结构不同），所以不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。

（4）微生物B的提取液与斐林试剂反应后的颜色最深，说明微生物B中的纤维素酶活力最强，产生的葡萄糖最多。因此微生物B最具有应用开发价值。

（5）从解决能源问题的角度，开发这种纤维素酶的意义在于葡萄糖可用作制取酒精的原料；用纤维素代替化石燃料。