2020年高中生物专题4酶的研究与应用课题1果胶酶在果汁生产中的作用优化练习新人教版选修1 6页

课题1 果胶酶在果汁生产中的作用 一、选择题 ‎1．果胶是植物组织的组成成分之一，它主要存在于植物组织的哪一部分中(　　)‎ A．细胞核　　　　　　 B．细胞质 C．细胞间隙 D．细胞壁及胞间层 解析：果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。‎ 答案：D ‎2．下列关于果胶酶的叙述，错误的是(　　)‎ A．高温和低温均能破坏酶的空间结构使果胶酶失去活性 B．果胶酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质 C．适宜的条件有助于保持酶的高活性 D．果胶酶应放在低温下保存 解析：在高温下酶的空间结构被破坏，失去活性不能恢复，在低温下酶只是活性降低，果胶酶也是如此。‎ 答案：A ‎3．下列不属于果胶酶的是(　　)‎ A．多聚半乳糖醛酸酶 B．果胶分解酶 C．果胶酯酶 D．半乳糖醛酸酶 解析：果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等，不包括半乳糖醛酸酶。‎ 答案：D ‎4．探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活性的影响、果胶酶用量三个实验中，实验变量依次为(　　)‎ A．温度、酶活性、酶用量 B．苹果泥用量、pH、果汁量 C．反应时间、酶活性、酶用量 D．温度、pH、果胶酶用量 解析：探究温度对果胶酶活性的影响，温度为实验变量，同理pH对酶活性的影响、果胶酶用量的实验中，实验变量分别为pH和果胶酶用量。‎ 答案：D ‎5．下列不能表示酶活性高低的是(　　)‎ A．一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度 B．单位时间内、单位体积中反应物的减少量 C．单位时间内、单位体积中酶的变化量 D．单位时间内、单位体积中产物的增加量 6‎ 解析：酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的反应速度来表示，而酶促反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。单位时间内、单位体积中酶的变化量可以影响反应速度，却不能表示酶活性的高低。‎ 答案：C ‎6．在探究果胶酶的用量实验中，下列叙述不恰当的是(　　)‎ A．各反应液的温度、pH必须相同 B．可配制不同浓度的果胶酶溶液，加入量应保持一致 C．需用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间应该相同 D．反应物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多 解析：探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶的用量为自变量，除此以外，其他的量是无关变量，都应该保持相同且适宜，搅拌时间也应该是相同的。在反应物浓度一定时，一段时间内，果汁体积随酶浓度的增加而增加，但当酶浓度达到一定值时，果汁体积不再增加。‎ 答案：D ‎7．在探究pH对果胶酶活性的影响实验中，需要制备pH梯度的溶液，用来调节pH的溶液一般是(　　)‎ A．物质的量浓度为0.1 mol/L的NaCl溶液 B．质量分数为10%的葡萄糖溶液 C．体积分数为0.1%的NaOH和盐酸 D．体积分数为95%的乙醇 解析：在探究pH对酶活性的影响实验中，溶液的pH需要控制在5、6、7、8、9等梯度，因此，需要利用酸性或碱性物质来调节，一般选用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸。‎ 答案：C ‎8．有人测定了甲、乙、丙、丁四种植物体内多种酶的活性与温度的关系，结果如下图所示。‎ 根据图中的信息，你认为在‎25 ℃‎条件下竞争能力最强的生物和对温度适应范围最广的生物分别是(　　)‎ A．乙和丁 B．乙和丙 C．乙和甲 D．甲和丙 解析：酶活性具有一定的温度范围和最适温度，温度过高，酶会失活；低温会抑制酶的活性；最适温度下，酶活性最强，生物在此温度下生活得也最好，竞争力最强。对温度适应范围越广的酶所对应的生物的分布范围也越广。‎ 答案：B ‎9．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 6‎ B．使果胶分解，从而提高出汁率 C．使苹果匀浆中原有的果胶酶变性失活，以排除对实验的干扰 D．果胶酶的最适温度为‎90 ℃‎，此时酶的活性最高 解析：‎90 ℃‎不可能为果胶酶的最适温度，该温度下酶会变性失活。由于实验目的是要观察果胶酶对苹果匀浆的作用，因而实验变量应为有无果胶酶或果胶酶量的多少，苹果匀浆中原有的酶会影响实验结果，因此应除去。‎ 答案：C ‎10．某同学为探究温度对果胶酶活性的影响，在不同温度下，将等量的果胶酶加入到等量的苹果泥中，在反应相同时间后，再将反应液过滤相同时间，用量筒测定滤出苹果汁的体积。下列曲线图能正确反映实验结果的是(　　)‎ 解析：在‎0 ℃‎时果胶酶活性较低，但也能催化苹果泥形成果汁，果汁体积不为0。随着温度升高，果胶酶的活性升高，果汁体积增加，当超过最适温度时，果胶酶活性降低，果汁体积减少。‎ 答案：B ‎11．下表是某同学探究温度对果胶酶活性影响的实验结果。该结果不能说明(　　)‎ 温度(℃)‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ 果汁量(mL)‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎5‎ A.温度影响果胶酶的活性 B．‎40 ℃‎与‎60 ℃‎时酶的活性相同 C．‎50 ℃‎是该酶的最适温度 D．若温度从‎10 ℃‎升高到‎40 ℃‎，酶的活性将逐渐增强 解析：据表可知，在不同温度下果汁量不同，所以温度影响果胶酶的活性；‎40 ℃‎与‎60 ℃‎时出汁量相同，所以酶的活性相同；要确定‎50 ℃‎是否是该酶的最适温度，应在40～60 ℃设置温度梯度，继续实验；若温度从‎10 ℃‎升高到‎40 ℃‎，出汁量逐渐增加，所以酶的活性将逐渐增强。‎ 答案：C ‎12．下列有关果胶酶的叙述，错误的是(　　)‎ A．探究果胶酶的最适温度时，需将底物和酶分别在相同温度下处理后再混合 B．探究果胶酶的最适pH时，可用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸进行pH调节 C．探究果胶酶的最适温度和最适pH的实验中，应严格控制酶的作用时间，待酶作用完后立即煮沸使其失活 D．低温和高温对果胶酶活性的影响是相同的，而过酸和过碱对果胶酶活性的影响是不同的 解析：低温抑制酶的活性，但适宜温度条件下酶活性可以恢复；而高温、过酸、过碱都能使酶变性失活，且酶活性不能恢复。‎ 答案：D 6‎ 二、非选择题 ‎13．葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易造成积压，腐烂变质。为了解决此问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是简单的生产流程图，结合所学知识回答下列问题：‎ ‎(1)果胶酶的使用过程①中，需要对酶的活性、酶的用量进行研究。在甲、乙两条曲线中，果胶酶活性受环境因素影响的变化曲线是________；乙曲线中纵轴还可以用________来表示。自变量X可以代表________；自变量Y可以代表________。‎ ‎(2)果胶酶的最适用量是上图中的________点对应的量。‎ ‎(3)③→⑤过程中不用灭菌一般也不会受到杂菌的污染，原因是_____________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)果酒与果醋的制作过程相比，从发酵条件来看，二者不同之处是______________。‎ ‎(5)果汁发酵后是否有酒精产生，可用____________来检验。在酸性条件下，该试剂与酒精反应呈现____________。‎ 解析：(1)果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种，一是果汁的产生量，另一种是果汁的澄清度。(2)果胶酶的最适用量是过滤得到果汁澄清度最高时对应的最小酶量，B点后酶量增加而澄清度不再增加，因此B点对应的量为果胶酶的最适用量。(3)缺氧条件不利于大多数细菌的生存，同时酵母菌无氧呼吸产生酒精，抑制了绝大多数细菌的生长繁殖。(4)酒精发酵为无氧发酵，醋酸发酵为需氧发酵。(5)检测酒精时应用酸性重铬酸钾，与酒精反应呈现灰绿色。‎ 答案：(1)甲　过滤得到的果汁体积　温度、pH等　果胶酶的浓度(或用量)　(2)B　(3)培养液中缺氧环境及酵母菌产生的酒精能抑制绝大多数细菌的生长繁殖　(4)酒精发酵需要无氧条件，醋酸发酵需要充足的氧气　(5)重铬酸钾　灰绿色 ‎14．生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。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(A～E)分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D 6‎ ‎ 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A～D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A～D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组加入蒸馏水而不是缓冲液违背了单一变量原则 ‎15．某实验小组进行了“探究果胶酶催化果胶水解最适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，试管中分别注入果胶酶溶液、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)请问哪一种方法更科学？________________________________________________________________________。‎ 理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)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，分析图中最可能是实验结果的曲线图是________。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。‎ 6‎ 解析：实验关键是分别将果胶酶溶液和苹果泥调至一定的pH，然后把pH相等的这两种溶液混合，否则，在达到预定pH之前就会发生酶的催化反应。如图甲所示，果胶酶的活性随pH增大而升高，达到最适pH之后，酶活性逐渐降低，若过酸或过碱，则酶活性丧失。‎ 答案：‎ ‎(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定pH之前就发生了酶的催化反应)　(2)果汁体积　甲　如图所示 6‎