Question

12．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，葡萄糖与斐林试剂产生砖红沉淀的颜色深浅表示葡萄糖的生成量，葡萄糖的生成量表示酶活性大小．
实验材料：三种微生物（A、B、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）在如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．

管号 试剂（mL）	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	0.2
纤维素悬浮液	0.3	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℃的水浴中，保温1小时．
（4）在上述四支试管中分别加入试剂，摇匀后，进行沸水浴2分钟．
（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，其可能原因是不同酶的分子结构不同．
②你认为上述三种微生物中，最具有应用开发价值的是微生物B．
③从解决能源问题的角度，开发这种纤维素酶的意义在于纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，葡萄糖可用作制取酒精的原料；用纤维素代替化石燃料．

Answer 1

分析 本题主要涉及到酶的本质与特性、科学的实验方法．实验目的：比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性．所以自变量是三种微生物产生的纤维素酶，酶活性的高低可以通过检测产物还原糖的含量，还原糖可以用斐林试剂进行检测，据此答题．

解答 解：（1）实验原理是纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，葡萄糖与斐林试剂产生砖红沉淀的颜色深浅表示葡萄糖的生成量，葡萄糖的生成量表示酶活性大小．（2）实验必须遵守的原则：①设置对照原则：空白对照；条件对照；相互对照；自身对照．②单一变量原则； 根据题意和图表分析不难填写相应试剂的体积量，具体数值见下表格：

管号 试剂（mL）	1	2	3	4
蒸馏水				1.5
pH7.5的缓冲液
纤维素悬浮液
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

（4）葡萄糖属于还原性糖，可用班氏试剂鉴定，要水浴煮沸．
（5）①由于不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，所以不同来源的纤维素酶具有多样性，因此造成活性不同的原因可能是组成不同来源的纤维素酶的氨基酸序列不同．
②从实验结果分析可知，B试管中颜色最深，说明分解纤维素得到的葡萄糖最多，因此最具有应用开发价值的是微生物B．
③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，从而减少环境污染．
故答案为：
实验原理：纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，葡萄糖与斐林试剂产生砖红沉淀的颜色深浅表示葡萄糖的生成量，葡萄糖的生成量表示酶活性大小
实验步骤：
（2）如下表

管号 试剂（mL）	1	2	3	4
蒸馏水				1.5
pH7.5的缓冲液
纤维素悬浮液
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

（4）2ml斐林试剂 （班氏试剂）
分析讨论：①不同酶的分子结构不同
②微生物B
③纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，葡萄糖可用作制取酒精的原料；用纤维素代替化石燃料

点评 本题难度较大，要求学生识记酶的本质与特性、科学的实验方法的相关知识，考查学生对科学的实验方法的理解．