2020-2021学年高中生物人教版选修1习题：专题4　课题1　果胶酶在果汁生产中的作用 7页

专题 4酶的研究与应用 课题 1 果胶酶在果汁生产中的作用 课后篇巩固提升 基础知识巩固 1.下列关于果胶酶的叙述错误的是( ) A.组成植物细胞壁的主要成分是果胶和纤维素,果胶主要分布在细胞壁和胞间层 B.果胶酶有多种,如多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶等 C.果胶酶在食品工业中有广泛的用途,在其他方面则无用处,体现了酶的专一性 D.果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶配合使用,可分解植物细胞壁中的果胶和纤维素,促使淀粉、 脂肪、维生素和蛋白质的释放,以提高饲料的营养价值 解析果胶酶的作用是分解细胞壁和胞间层中的果胶,可以使果汁产量增加,透明度提高,包括多 聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等,在食品工业中如榨果汁和提高葡萄酒质量等方面 作用很大,也常与纤维素酶等共同使用,提高饲料营养和降低饲料黏度,促进饲料在动物消化道 内的消化。故 C项错误。 答案 C 2.下列关于酶的说法正确的是( ) A.果胶酶是果胶分解酶的简称,纤维素酶是纤维素分解酶的简称 B.果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸 C.在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清,是果胶酶彻底分解了细胞壁的结果 D.果胶酶只改变果胶分解的速度,反应前后果胶酶本身没有发生改变 解析果胶酶是多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等的总称,果胶酶的催化作用具有专 一性,只能使果胶分解为半乳糖醛酸,不能水解细胞壁中的纤维素。纤维素酶是分解纤维素的一 种复合酶,至少包括 C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。果胶酶只是大大加速了果胶的分解速度,酶在 反应前后其数量和性质均不发生改变。 答案 D 3.下列有关探究 pH对酶活性的影响实验的说法,不正确的是( ) A.自变量是不同的 pH B.控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等 C.可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶最适 pH D.pH过低时,果胶酶活性降低,但不失活 解析实验过程中 pH是自变量,同时要控制好温度、底物浓度等无关变量,因变量是果汁产量。 pH过低或过高时酶都会丧失活性。 答案 D 4.在观察果胶酶对苹果匀浆的作用的实验中,将苹果匀浆放在 90 ℃恒温水中保温 4 min,其目的 是( ) A.杀灭苹果匀浆中的微生物 B.使果胶分解,从而提高出汁率 C.使苹果匀浆中的果胶酶变性失活,以排除对实验的干扰 D.果胶酶的最适温度为 90 ℃,酶的活性最高 解析对苹果匀浆进行高温加热处理,是为了使苹果匀浆中的果胶酶变性失活,排除其对实验的 干扰。 答案 C 5.下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述,正确的是( ) A.探究果胶酶的用量时,pH、温度不影响实验结果 B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等 C.探究温度对果胶酶活性的影响时,温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量 D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量 解析探究果胶酶用量时,pH、温度会影响实验结果;葡萄糖异构酶不属于果胶酶;探究温度对果 胶酶活性影响的实验中,温度为单一变量,其他因素保持不变。 答案 D 6.下图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系,下列叙述错误的是( ) A.在 B 点之前,果胶酶的活性和温度呈正相关,B 点之后,呈负相关 B.当温度到 B 点时,果胶酶的活性最高,酶的催化作用最强 C.A 点时,果胶酶的活性很低,但随着温度升高,果胶酶的活性可以增强 D.C 点时,果胶酶的活性也很低,当温度降低时,酶的活性也可以增强 解析从题图中可以看出随着温度升高,果胶酶的活性增强,到 B 点时,酶的活性达到最高;随后,随 着温度的继续升高,酶的活性迅速下降。A 点和 C 点相比,虽然酶的活性都很低,但是 A 点是低温 条件,对酶的分子结构无影响,所以,随着温度的升高,其活性可以增强;而C点是高温条件,当温度 过高时,会破坏酶的分子结构,使酶的活性发生不可逆的变化。 答案 D 7.完成探究果胶酶的用量对苹果出汁率的影响的实验设计。 (1)实验原理 ①果胶是植物 以及 的主要组成成分之一。在果汁加工中,果胶的存在易 导致果汁出汁率 ,果汁 。 ②果胶酶能够分解果胶,瓦解植物的 及 ,使榨取果汁变得更容易, 而果胶分解成可溶性的 ,可使浑浊的果汁变得澄清。 (2)实验步骤 ①制备苹果泥:用搅拌器搅拌制苹果泥,将苹果泥置于 45 ℃水浴中保温。 ②配制不同浓度的酶溶液:依次配制质量浓度为 2 g/L、4 g/L、6 g/L、8 g/L、10 g/L 的果胶酶溶 液,编号为 2~6号,于 45 ℃水浴中保温。 ③取 6支洁净试管,编号为 1~6号,在 1号试管中加入 ,2~6号试管中加入等量 相应的 溶液,然后在 1~6号试管中加入等量苹果泥,置于 45 ℃水浴中恒温处理 30 min。 ④记录结果:过滤后测量澄清苹果的汁体积并记录。 答案(1)①细胞壁 胞间层 低 浑浊 ②细胞壁 胞间层 半乳糖醛酸 (2)③蒸馏水 果胶 酶 8.工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高水果的出汁率,为探究温度对果胶酶 活性的影响,某同学设计了如下实验。 ①将果胶酶与苹果泥分装于不同的试管,在 10 ℃水浴中恒温处理 10 min(如图 A)。 ②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合,再次在 10 ℃ 水浴中恒温处理 10 min(如图 B)。 ③将步骤②处理后的混合物过滤,收集滤液,测量果汁体积(如图 C)。 ④在不同温度条件下重复以上实验步骤,并记录果汁体积,结果如下表: 温度 /℃ 1020304050607080 8 13152515121110 根据上述实验,请分析回答下列问题。 (1)果胶酶能破除细胞壁,是因为果胶酶可以分解细胞壁中的果胶,产物 是 。 (2)实验结果表明,当温度为 左右时,果汁量最多,此时果胶酶的活性 。 (3)为什么该实验能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低? 。 解析(1)果胶酶催化植物细胞壁中的果胶分解成为半乳糖醛酸。(2)由题干中的表格可知,40 ℃ 时果汁量最多,说明该实验中 40 ℃左右时,酶活性最强。(3)该实验结果的表达方式有两种:一是 观察在相同的时间内,滤出苹果汁体积的多少,体积多说明果胶酶活性高,将果胶分解得多;二是 观察果汁的澄清度。 答案(1)半乳糖醛酸 (2)40 ℃ 最高 (3)因为果胶酶能将果胶分解为小分子物质,使果汁变澄 清,提高出汁率。一定条件下,果胶酶活性越强,得到的苹果汁体积越大 能力素养提升 9.下图为某同学利用 4种不同的酶探究温度对酶活性的影响的实验结果,其中温度梯度选择不 当的是( ) A.① B.② C.③ D.④ 解析酶在最适温度前,酶的催化效率随温度的升高而升高;到达最适温度时,酶的催化效率最高; 超过最适温度后,酶的催化效率随温度的升高而降低,因为温度超过一定数值后酶因失活而失 去催化作用。题图中的①②③④四种酶的催化效率随温度的变化曲线中,曲线①②③均能完整 体现酶的催化效率随温度的变化规律(其最适温度分别约为 20 ℃、40 ℃、50 ℃),温度梯度的 选择是恰当的;而曲线④所代表的酶,其催化效率随温度的升高一直升高,不能完整体现酶的催 化效率随温度的变化规律(据此图不能确定其最适温度),因此曲线④温度梯度的选择是不当的, 故选 D。 答案 D 10. 某有机物加入酶后,置于 0 ℃至 80 ℃环境中,有机物的分解总量与温度的关系如右图所示。根 据该图判断,如果把这些物质置于 80 ℃至 0 ℃的环境中处理,在 A~D四图中,符合其关系的图 是(注:纵坐标为有机物的分解总量)( ) 解析高温使酶变性失活,降低温度后,酶的活性也不能恢复,因此分解物总量也就不再变化。 答案 B 11.下图是研究人员对黑曲霉 A1果胶酶性质的研究结果,据图分析温度、pH和 Ca2+浓度等与酶 活力的关系。 (1)从上图可以看出,对酶活力影响最小的是 。 (2)这三个图的共同点说明 。 (3)若探究温度对黑曲霉A1果胶酶活力的影响,则在该实验中,实验组和对照组的 pH及Ca2+浓度 是否需要进行调节? 。若需要调节,则 pH及 Ca2+浓度分别调节到 和 。其原因是 。 解析(1)图中曲线变动趋势表明,Ca2+对酶活力影响最小。(2)三种曲线变动趋势均显示在最适条 件下酶活力最高。(3)欲探究温度对酶活性的影响,应遵循单一变量原则,pH、Ca2+等为无关变量, 应保持最适值。 答案(1)Ca2+浓度 (2)在最适条件下,酶的活力最高 (3)需要 4 1 遵循单一变量原则,无关变量相同且适宜 12.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。果胶酶能够分解果胶,瓦解植物的细胞 壁及胞间层。请完成以下有关果胶酶和果汁生产的问题。 (1)在果汁生产中应用果胶酶可以提高 和 。 (2)某实验小组进行了“探究果胶酶催化果胶水解最适宜的 pH”的课题研究。本课题的实验步骤 中,在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别加入果胶酶溶液、编号、编组”之后,有下面两 种操作: 方法一,将试管中果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合,再把混合液的 pH分别调至 4,5,6,…,10; 方法二,将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥 pH分别调至 4,5,6,…,10,再把 pH相等的果胶酶溶 液和苹果泥相混合。 ①请问哪一种方法更为科学? ,并说明理由。 。 ②实验操作中要用玻璃棒不时搅拌,其目的是 ,以减少 实验误差。 ③如果用曲线图的方式记录实验结果,在现有的条件下,当横坐标表示 pH,纵坐标表示 时,实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解,在下图中选择一个最可能是 实验结果的曲线图: 。若实验所获得的最适 pH=m,请你在所选的曲线图中标出“m”点的 位置。 解析果胶酶可以提高果汁的出汁率和澄清度。方法一先将果胶酶溶液和苹果泥混合再调 pH, 在达到预设 pH前,酶和果胶就会发生反应,造成误差。方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯 中苹果泥的 pH分别调至 4,5,6,…,10,再把 pH相等的两溶液相混合,这样操作能够确保酶的反应 环境从一开始便达到实验预设的 pH环境。实验操作中要用玻璃棒不时搅拌的目的是使酶和反 应物(果胶)充分地接触,以减少实验误差。实验中的坐标图,横坐标表示 pH,纵坐标表示果汁体积 最合适。在一定范围内,随 pH增大,酶的活性增强,生产的果汁多,体积增大;超过最适 pH,随 pH 增大,酶的活性减弱,生产的果汁少,体积减小。 答案(1)出汁率 果汁澄清度 (2)①方法二 方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的 pH环境 (或方法一的操作会在达到预设 pH之前就发生酶的催化反应) ②使酶和反应物(果胶)充分接触 ③果汁体积 甲 如下图所示 甲 13.某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对苹果匀浆出汁率的影响,进行了如下实验。 ①制备苹果匀浆。将苹果洗净,切成小块,用榨汁机打碎成苹果匀浆。加热苹果匀浆到 100 ℃, 再冷却至 50 ℃左右。 ②配制不同浓度的酶液。取 5支 10 mL的试管,依次编号为 2~6号。分别加入不同量的质量浓 度为 10 g/L的果胶酶溶液,再分别加入苹果酸定容至 10 mL,获得质量浓度分别为 2 g/L、4 g/L、 6 g/L、8 g/L、10 g/L的果胶酶溶液,备用。 ③降解苹果匀浆(如图所示)。 ④沉淀。向上述 6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质并进行搅拌处理,充分混匀后静置,分别过 滤。 ⑤记录并处理结果:用量筒测量澄清滤液(即苹果汁)的体积,记入表格,并计算出汁率。请回答下 列问题。 (1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原理 是 。 (2)①过程中,将苹果匀浆加热到 100 ℃的目的 是 。 (3)②过程中,在 2~6号试管中加入10 g/L果胶酶溶液的量分别是 ;③过程 中,在 1号烧杯中加入 1 mL 。 (4)根据预期结果,请在下图中绘制出苹果匀浆出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线,并在 坐标轴上标出苹果匀浆最高出汁率所对应的果胶酶最佳浓度。 解析(1)果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。在果汁加工中,果胶不仅影响出汁 率,还会使果汁浑浊。果胶酶能分解果胶,瓦解植物细胞壁及胞间层,使榨取果汁变得容易,也使 浑浊的果汁变得澄清。(2)在研究酶浓度对出汁率影响的实验中,加热使苹果中的酶失活,可排除 苹果中的酶对实验结果的影响。(3)1号烧杯做空白对照,2~6号烧杯中分别加入一定浓度梯度的 酶溶液。(4)在一定浓度范围内,随酶浓度的增加,出汁率增加,超过一定范围后,出汁率不再变化。 答案(1)果胶酶能分解果胶,瓦解细胞壁及胞间层 (2)使苹果中的酶失活,防止对实验结果产生干扰 (3)2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL 苹果酸 (4)如图所示(要求标明坐标含义和最佳浓度) 14.某生物课外活动小组发现,新鲜水果比放置一段时间的水果硬。他们根据所学知识,认为可能 的原因是放置一段时间的水果中果胶酶含量高,而果胶酶能够瓦解植物的细胞壁和胞间层,使 水果的细胞相互分离,导致水果变软。为探究上述假设是否正确,他们进行了如下探究。 实验原理: 。 实验假设: 。 实验步骤: (1)称同种等量的新鲜苹果和放置一段时间的苹果,分别切成小块,放在搅拌器中,制成苹果泥。 (2)用滤纸或 5层纱布过滤,收集滤液。 (3) 。 (4)最可能得到的结论是 。 (5)根据此实验,能否得出“水果放置时间越长,营养价值越高”的结论? 。 解析水果变软是因为细胞壁的支持作用减弱,因此应从细胞壁的成分变化入手来回答。实验假 设相当于“未得到证实的结论”,可假设为与新鲜水果相比,放置一段时间的水果中果胶酶含量 高。实验步骤中,在两种苹果泥滤液分别收集好后,可通过比较滤液的体积和澄清度来判断果胶 酶的含量,制得的果汁越多、澄清度越高,果胶酶含量较多。 答案果胶酶能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁和胞间层,使细胞分散,导致水果变软 与新鲜水 果相比,放置一段时间的水果中果胶酶含量高 (3)观察比较滤液的体积和澄清度 (4)放置一 段时间的水果中果胶酶含量比新鲜水果中的高 (5)不能。因为水果中果胶酶含量与营养价值 没有直接关系 15.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁和 胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶 在果汁生产中的作用的实验课题。 实验用具和材料:磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等;苹果、质量分数 为 2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。 课题:验证果胶酶在果汁生产中的作用。 实验方法及步骤: (1)将苹果洗净去皮,用磨浆机制成苹果泥,加入适量蒸馏水备用。 (2)取两个 100 mL的洁净烧杯,编号 1、2,按相应程序进行操作,请把表中未填写的内容填上。 操作顺 序 项 目 烧杯 1 2 ① 在烧杯中加入苹果泥 20 mL20 mL ② 2 mL — ③ 注入蒸馏水 — ④ 在恒温水浴装置中保 温, 并用玻璃棒不时搅拌 10 min 10 min (3)取两个烧杯,同时进行过滤。观察(或比 较) ,并记录结果。 (4)实验结果的预测及结论:如 果 ,则说 明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。 解析课题的实验目的很明确:“验证果胶酶可以提高出汁率和澄清度。”从中不难找出对照实验 的单一变量是果胶酶溶液。由于是验证性实验,结果应与实验目的相对应,即相同时间内 1号烧 杯滤出的果汁比 2号烧杯滤出的果汁体积大,澄清度高。 答案(2)注入果胶酶溶液 2 mL (3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁澄清度 (4)相同时间内 1号烧杯滤出的果汁比 2号烧杯滤出的果汁体积大,澄清度高