高考生物一輪復(fù)習(xí) 生物技術(shù)實(shí)踐 第3講 酶的研究與應(yīng)用課件 新人教版選修1

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1、走向高考走向高考 生物生物路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)生物技術(shù)實(shí)踐生物技術(shù)實(shí)踐選修一選修一第三講酶的研究與應(yīng)用第三講酶的研究與應(yīng)用選修一選修一基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 回回 顧顧2考考 點(diǎn)點(diǎn) 突突 破破3課課 時(shí)時(shí) 作作 業(yè)業(yè)4考考 綱綱 要要 求求1考考 綱綱 要要 求求 1酶的存在與簡(jiǎn)單制作方法()。 2酶活力測(cè)定的一般原理和方法()。 3酶在食品制造和洗滌等方面的作用()。 4制備和應(yīng)用固定化酶()?；?礎(chǔ)礎(chǔ) 回回 顧顧果膠酯酶果膠酯酶一類酶一類酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸 植物細(xì)胞壁和胞間層植物細(xì)胞壁和胞間層澄清澄清 2酶的活性與影響酶活性

2、的因素 (1)酶的活性：指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，可用_來表示。 (2)影響酶活性的因素：溫度、pH和_等。反應(yīng)速度反應(yīng)速度酶的抑制劑酶的抑制劑 3探究溫度和pH對(duì)酶活性的影響 (1)實(shí)驗(yàn)原理 果膠酶活性受溫度和pH的影響，處于最適溫度和最適pH時(shí)，活性_。 果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶活性大小呈_。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：溫度和pH在很大程度上對(duì)酶的_會(huì)產(chǎn)生影響，過高或過低都會(huì)影響酶活性。最高最高正相關(guān)正相關(guān)空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)增加增加不變不變酶的用量酶的用量出汁率出汁率果汁的澄清度果汁的澄清度 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 榨出的果汁量與果膠酶用量的關(guān)系(或反應(yīng)速率與酶用量的關(guān)系)畫出坐標(biāo)曲線。 答案：酶

3、制劑酶制劑表面活性劑表面活性劑蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)多肽多肽甘油甘油脂肪酸脂肪酸淀粉淀粉纖維纖維 2探究不同加酶洗衣粉對(duì)衣物污漬的洗滌效果 (1)實(shí)驗(yàn)原理：酶的催化作用具有_，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類_，與單一加酶洗衣粉相比，對(duì)各種污漬都有較好的洗滌效果。 (2)實(shí)驗(yàn)變量 自變量：_種類。 無關(guān)變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。專一性專一性 較多較多加酶洗衣粉加酶洗衣粉 (3)實(shí)驗(yàn)步驟 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 復(fù)合酶洗衣粉的洗滌效果比單一加酶洗衣粉洗滌效果好。步驟步驟燒杯編號(hào)燒杯編號(hào)注入自來水注入自來水500 mL500 mL500 mL加入物質(zhì)加入物質(zhì)(等量等量) )_奶漬布奶漬布奶漬布奶漬布

4、控制水溫控制水溫37 37_加入洗衣粉加入洗衣粉(等量等量) )蛋白酶蛋白酶洗衣粉洗衣粉復(fù)合酶復(fù)合酶洗衣粉洗衣粉脂肪酶脂肪酶洗衣粉洗衣粉用玻璃棒攪拌用玻璃棒攪拌5 min5 min5 min觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顏色淺顏色淺_顏色淺顏色淺奶漬布奶漬布37已消失已消失 載體載體回收回收 葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖異構(gòu)酶果糖果糖酶顆粒酶顆粒酶顆粒酶顆粒反應(yīng)溶液反應(yīng)溶液 2固定化細(xì)胞技術(shù) (1)概念：是利用_或_的方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。 (2)常用方法(連線)物理物理化學(xué)化學(xué)蒸餾水蒸餾水活化活化冷卻冷卻 CaCl2溶液溶液30 minCaCl2溶液溶液10%的葡萄糖的葡萄糖氣泡氣泡酒酒 人

5、體為什么不能從食物纖維中獲得能量？ 提示人體內(nèi)缺乏消化纖維素的纖維素酶和果膠酶，所以人體不能從食物纖維中獲得能量。 答案A 解析理解實(shí)驗(yàn)過程中的對(duì)照性原則是解題關(guān)鍵。比較加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果，設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該用蛋白酶洗衣粉和普通洗衣粉進(jìn)行對(duì)照。 答案B 解析理解實(shí)驗(yàn)過程中控制無關(guān)變量應(yīng)該適宜并相同是解題關(guān)鍵。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和單因子變量原則，水溫是本研究的自變量，要有溫度梯度，各組實(shí)驗(yàn)溫度不能相同，其他的無關(guān)變量要保持適宜且相同。該實(shí)驗(yàn)用的布料大小、水量要適中，不是布料越大、水量越多實(shí)驗(yàn)效果越好。 答案B 解析由于溫度會(huì)影響酶的活性，所以不能先用熱水溶解洗衣粉，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

6、該實(shí)驗(yàn)的目的是探究?jī)煞N洗衣粉的洗滌效果，所以觀察指標(biāo)是相同洗滌時(shí)間內(nèi)污漬的殘留程度，B項(xiàng)正確；酶具有適宜的pH值，在適宜的pH下，加酶洗衣粉的洗滌效果高于普通洗衣粉，但高于或低于適宜pH時(shí)結(jié)果相反，C項(xiàng)錯(cuò)誤；酶具有專一性，所以衣物質(zhì)地和洗衣粉的用量都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？伎?點(diǎn)點(diǎn) 突突 破破 1果膠酶與纖維素酶的比較酶在果汁生產(chǎn)和洗滌方面的應(yīng)用酶在果汁生產(chǎn)和洗滌方面的應(yīng)用種類種類組成組成作用作用果膠酶果膠酶 多聚半乳糖醛酸酶、果多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶膠分解酶和果膠酯酶 分解果膠為可溶性分解果膠為可溶性的半乳糖醛酸的半乳糖醛酸纖維纖維素酶素酶 C1酶、酶、CX酶、酶、葡萄糖

7、苷酶葡萄糖苷酶纖維素纖維素 C1酶酶 CX酶酶纖維二糖纖維二糖 葡萄糖葡萄糖 苷酶苷酶葡萄糖葡萄糖 2探究影響果膠酶活性的因素 (1)實(shí)驗(yàn)原則：對(duì)照原則、單一變量原則，嚴(yán)格控制變量，盡量減少無關(guān)變量的影響。 (2)實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶活性受溫度、pH和酶活性抑制劑的影響。在最適溫度和最適pH時(shí)，酶的活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小成正比。 (3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：探究最適溫度時(shí)，pH為無關(guān)變量，最好是最適pH；探究最適pH時(shí)，溫度為無關(guān)變量，最好是最適溫度。 3探究果膠酶的用量 (1)本實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格控制溫度、pH、反應(yīng)時(shí)間和底物用量等無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。 (2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：探究果膠

8、酶的最適用量時(shí)，最適用量是在溫度、pH等最適宜條件下測(cè)出來的。 (3)實(shí)驗(yàn)分析 如果隨著酶濃度的增加，過濾得到的果汁體積也增加，說明酶量不足。 當(dāng)酶濃度增加到某個(gè)值后，再增加酶的用量，過濾得到的果汁體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)足夠，這個(gè)值即為酶的最適用量。 4探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果 (1)實(shí)驗(yàn)原理：酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對(duì)各種污漬都有較好的洗滌效果。 (2)實(shí)驗(yàn)變量的控制 自變量：加酶洗衣粉(酶種類)。 無關(guān)變量：其他條件(如溫度、pH等)相同且適宜。 (3)實(shí)驗(yàn)步驟 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 復(fù)合酶洗衣粉的洗滌效果比單一加酶洗衣粉洗

9、滌效果好。步驟步驟燒杯編號(hào)燒杯編號(hào)注入自來水注入自來水500 mL500 mL500 mL加入物質(zhì)加入物質(zhì)(等量等量) )奶漬布奶漬布奶漬布奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫控制水溫373737加入洗衣粉加入洗衣粉(等量等量) )蛋白酶蛋白酶洗衣粉洗衣粉復(fù)合酶復(fù)合酶洗衣粉洗衣粉脂肪酶脂肪酶洗衣粉洗衣粉用玻璃棒攪拌用玻璃棒攪拌 5 min5 min5 min觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顏色淺顏色淺已消失已消失顏色淺顏色淺 高考警示(1)在蘋果泥和果膠酶混合之前，一定要保證底物和酶達(dá)到所要求的溫度或pH條件，以避免混合后條件的變化，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。 (2)同等條件下的酶促反應(yīng)速率的快慢可以表示酶活性的高

10、低，但酶活性與酶促反應(yīng)速率仍然是兩個(gè)完全不同的概念，其影響因素也不完全相同，如酶的濃度、反應(yīng)物的濃度可以影響酶促反應(yīng)速率，但不能影響酶的活性。 解析果膠酶是一種復(fù)合酶。 答案C 實(shí)際生活中，用加酶洗衣粉的水溫在2535之間較適宜溫度過高或過低均不宜用加酶洗衣粉使用加酶洗衣粉時(shí)應(yīng)注意衣服的承受能力 AB C D 解析依據(jù)加酶洗衣粉特點(diǎn)分析回答。 答案B 技巧點(diǎn)撥有關(guān)加酶洗衣粉的三點(diǎn)提醒 (1)比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)變量為洗滌劑，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循單一變量原則、對(duì)照性原則，有效地控制其他變量，如水的用量、污物的量、實(shí)驗(yàn)用布的質(zhì)地大小、兩種洗衣粉的用量、攪拌及洗滌時(shí)間等。 (2

11、)探究加酶洗衣粉最適溫度的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)際生活中的情況，溫度梯度可進(jìn)一步設(shè)置為20、25、30、35、40、45、50、55，若測(cè)出40時(shí)洗滌效果較好，應(yīng)設(shè)置更細(xì)的實(shí)驗(yàn)組，如35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45，直至測(cè)出具體的最適溫度。 (3)在使用加酶洗衣粉時(shí)不但要考慮最佳洗滌效果的條件，如最適溫度、pH，還要考慮衣物的承受能力，如蛋白酶洗衣粉不能洗滌絲綢類衣物；也要考慮洗滌成本問題；因?yàn)槲蹪n的成分比較復(fù)雜， 一般選擇復(fù)合加酶洗衣粉，以減少用量。 1固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù) (1)將酶或細(xì)胞固定化的方法 包埋法：將酶或細(xì)胞包埋在不溶于水的多孔性載體中。化學(xué)結(jié)合法：

12、將酶分子或細(xì)胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上。固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù) 物理吸附法：將酶分子吸附在載體的表面上。 一般來說，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定化，而細(xì)胞多采用包埋法固定化，這是因?yàn)閭€(gè)大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個(gè)小的酶容易從包埋材料中漏出。 (2)固定化細(xì)胞常用的載體材料 常用的載體有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。 2直接使用酶、固定化酶、固定化細(xì)胞的比較直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞酶的種數(shù)酶的種數(shù)一種或幾種一種或幾種一種一種一系列酶一系列酶制作方法制作方法化學(xué)結(jié)合固定化學(xué)結(jié)合固定化、物理吸附化、物理吸附固

13、定化固定化包埋法固定化包埋法固定化是否需要是否需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 否否 否否 是是反應(yīng)底物反應(yīng)底物各種物質(zhì)各種物質(zhì)(大分大分子、小分子子、小分子) )各種物質(zhì)各種物質(zhì)(大分大分子、小分子子、小分子) )小分子物質(zhì)小分子物質(zhì)直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞缺點(diǎn)缺點(diǎn)對(duì)環(huán)境條件非對(duì)環(huán)境條件非常敏感，易失活常敏感，易失活難回收，成本難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)高，影響產(chǎn)品質(zhì)量量不利于催化一系不利于催化一系列的酶促反應(yīng)列的酶促反應(yīng)反應(yīng)物不易與酶反應(yīng)物不易與酶接觸，尤其是大接觸，尤其是大分子物質(zhì)，反應(yīng)分子物質(zhì)，反應(yīng)效率下降效率下降優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)催化效率高、耗催化效率高、耗能低、低污染能低

14、、低污染既能與反應(yīng)物既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)接觸，又能與產(chǎn)物分離物分離可以反復(fù)利用可以反復(fù)利用成本低、操作容成本低、操作容易易實(shí)例實(shí)例果膠酶果膠酶固定化葡萄糖異固定化葡萄糖異構(gòu)酶構(gòu)酶固定化酵母細(xì)胞固定化酵母細(xì)胞 高考警示固定化實(shí)驗(yàn)中的易錯(cuò)點(diǎn)總結(jié) (1)海藻酸鈉溶液的濃度對(duì)包埋酵母細(xì)胞數(shù)量的影響 海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形成凝膠珠。 濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)量少。 (2)海藻酸鈉溶液配制注意事項(xiàng) 海藻酸鈉溶化時(shí)要用小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊。 將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母細(xì)胞混合，避免高溫殺死酵母細(xì)胞。 固定化酵母細(xì)胞時(shí)，應(yīng)將海藻酸鈉酵母細(xì)胞的混合液

15、用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影響凝膠珠的形成。 A剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌混合制備混合液 B圖1中X溶液為CaCl2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠 C圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸 D圖1中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中 解析溶化的海藻酸鈉應(yīng)冷卻至室溫后與活化的酵母菌混合，A項(xiàng)錯(cuò)誤。海藻酸鈉與酵母菌混合液應(yīng)滴入CaCl2溶液中，以制備凝膠珠；凝膠珠用蒸餾水沖洗23次后，可轉(zhuǎn)移到發(fā)酵裝置中；攪拌可使酵母菌與培養(yǎng)液充分接觸，有利于發(fā)酵的順利進(jìn)行，故B、C、D三個(gè)選項(xiàng)正確。 答案A 解析將酶固定化后，可使酶在催化反應(yīng)之后不

16、隨產(chǎn)物流走，可以反復(fù)利用；將細(xì)胞固定化后，可以將一種細(xì)胞內(nèi)的多種酶同時(shí)進(jìn)行固定。海藻酸鈉一般不能參與化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)，在高溫下容易溶化，溫度降低時(shí)又形成多孔性固體顆粒，是包埋酵母菌的好材料。圖為化學(xué)結(jié)合法，圖為吸附法，圖為包埋法。凝膠珠是高溫下溶化的海藻酸鈉與酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸鈉濃度過高或制凝膠珠時(shí)離液面太近，可能形成片狀或長(zhǎng)條形，而不是圓形的凝膠珠。 答案(1)酶既能與反應(yīng)物接觸，又容易與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶能反復(fù)利用多酶系統(tǒng)(或一系列酶、多種酶)(2)海藻酸鈉包埋法(3)CaCl2海藻酸鈉溶液濃度過高(或針筒口離液面過近，高度不夠) 思維導(dǎo)圖 要點(diǎn)強(qiáng)記 1果

17、膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用： (1)果膠酶的組分：果膠酶是催化果膠分解的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。 (2)酶活性的影響因素： 影響酶活性的因素：溫度、pH和酶的抑制劑等。 影響酶促反應(yīng)速度的因素：酶的活性、底物的濃度和酶的用量等。 2影響加酶洗衣粉的洗滌效果的因素：溫度、酸堿度和表面活性劑等。 3酶的固定化： (1)酶的固定化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：主要解決了酶的回收利用問題。 (2)常用的方法：物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法和包埋法等。 答案C 解析用玻璃棒攪拌加酶的果泥的時(shí)間屬于無關(guān)變量，各組必須保持相同。 答案A 解析加酶洗衣粉中的酶是完全游離狀態(tài)的，不是固定化酶，A錯(cuò)誤；溫度

18、影響酶的活性，不同溫度必將影響加酶洗衣粉的洗滌效果，B正確；普通洗衣粉中含磷相對(duì)較多，含磷的污水排放到水體中，可導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化而污染水體，而加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷無磷的方向發(fā)展，減少對(duì)環(huán)境的污染，C正確；加酶洗衣粉中纖維素酶的作用主要是使纖維素的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使得滲入纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣粉接觸，最終達(dá)到更好的去污效果，D正確。 答案B 解析制作固定化酶的目的：一是能夠順利從發(fā)酵產(chǎn)物中把酶分離出來；二是使酶反復(fù)利用。從題目中看出，選項(xiàng)B是正確的。水溫水溫/1020304050組別組別甲甲 乙乙 丙丙 甲甲 乙乙 丙丙 甲甲 乙乙 丙丙 甲

19、甲 乙乙 丙丙 甲甲 乙乙 丙丙清除清除血漬血漬時(shí)間時(shí)間/min67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68911 67清除清除油漬油漬時(shí)間時(shí)間/min93 78 95 87 63 91 82 46 85 75 27 77 69868 (1)提高洗衣粉去污能力的方法有_ _，甲組在洗衣粉中加入了_，乙組在洗衣粉中加入了_。 (2)甲、乙組洗滌效果的差異，說明酶的作用具有_。 (3)如果甲、乙和丙3組均在水溫為80時(shí)洗滌同一種污漬，請(qǐng)比較這3組洗滌效果之間的差異并說明理由。 _。 (4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化學(xué)物質(zhì)包裹的，遇水后包裹層很快溶解，釋放出來的酶迅速發(fā)揮

20、催化作用。請(qǐng)說明這是否運(yùn)用了酶的固定化技術(shù)及其理由。 _。 答案(1)加酶和適當(dāng)提高溫度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)專一性(3)沒有差異，因?yàn)楦邷厥姑甘Щ?(4)未運(yùn)用酶的固定化技術(shù)，因?yàn)槊肝垂潭ㄔ诓蝗苡谒妮d體上，也不能重復(fù)利用 解析加酶洗衣粉中添加了多種酶制劑，如堿性蛋白酶制劑和堿性脂肪酶制劑等。這些酶制劑不僅可以有效地清除衣物上的污漬，而且對(duì)人們沒有毒害作用，并且這些酶制劑及其分解產(chǎn)物能夠被微生物分解，不會(huì)污染環(huán)境。既然是酶制劑，就具備酶的特性，需要適宜的溫度和pH，具有專一性；溫度過高時(shí)，酶變性失活，三者幾乎沒有差別；固定化后的酶在保持原有催化活性的同時(shí)，又可以同一般催化劑一樣能回收和反

21、復(fù)使用，可在生產(chǎn)工藝上實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化，更適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的需要。 (1)某實(shí)驗(yàn)小組利用海藻酸鈉制備固定化酵母細(xì)胞，應(yīng)使用圖甲中方法_(填出號(hào)碼及名稱)。而制備固定化酶不宜用此方法，原因是_。部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)制得的凝膠珠如圖乙，其原因可能有_ _、_等。 (2)某實(shí)驗(yàn)小組用圖丙所示的裝置來進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵。a是_，b是_。從上端漏斗中加入反應(yīng)液的濃度不能過高的原因是_。為使該實(shí)驗(yàn)中所用到的固定化酵母細(xì)胞可以反復(fù)利用，實(shí)驗(yàn)過程一定要在_條件下進(jìn)行。裝置中長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是_。 答案(1)包埋法酶分子很小，容易從包埋材料中漏出海藻酸鈉濃度過高注射器中的溶液推進(jìn)速度過快(或針筒口離CaCl2液面距離過近，高度不夠) (2)固定化酵母反應(yīng)柱葡萄糖溶液的濃度過高會(huì)使酵母細(xì)胞因失水過多而死亡無菌釋放CO2并防止空氣中的雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱 解析酶的固定化適宜用化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法；酵母細(xì)胞的固定化適宜用包埋法。如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高或注射器中的溶液推進(jìn)速度過快(或針筒口離CaCl2液面距離過近，高度不夠)。課課 時(shí)時(shí) 作作 業(yè)業(yè)