2019-2020学年生物人教版选修1检测：专题4课题1果胶酶在果汁生产中的作用 14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 题型一 果胶酶的组成及作用 1．下列哪一种不是组成果胶酶的成分之一( ) A．多聚半乳糖醛酸酶 B．葡萄糖异构酶 C．果胶分解酶 D．果胶酯酶 答案 B 解析 果胶酶能分解果胶，它并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶 的总称，包括果胶分解酶、多聚半乳糖醛酸酶和果胶酯酶等。 2．果胶酶在果汁生产中发挥了重要作用，下列说法正确的是( ) A．果胶酶只存在于植物中 B．果胶易溶于水 C．果胶酶和纤维素酶均能分解果胶 D．果胶酶和纤维素酶一起使用可以除去植物细胞壁 答案 D 解析 植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，A 错误；果胶不溶于水， B 错误；酶具有专一性，只有果胶酶能够分解果胶，C 错误；植物细胞壁的成分 主要是纤维素和果胶，因此果胶酶和纤维素酶一起使用可以除去植物细胞壁，D 正确。 3．下列对果胶酶的作用叙述，错误的是( ) A．果胶酶是一种催化剂，可以改变反应速度 B．果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层 C．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清 D．果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸 答案 D 解析 果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸。 题型二 酶的活性及影响酶活性的因素 4．下列可表示酶活性的高低的是( ) A．单位时间内、单位体积中反应物的总量 B．一段时间后生成物的总量 C．一段时间后、一定体积中消耗的反应物的量 D．单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量 答案 D 解析 酶活性的高低可用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速 度来表示。酶反应速度可用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增 加量来表示，D 正确。 5．影响果胶酶活性的主要因素是( ) A．底物浓度、温度 B．底物浓度、压力、pH C．温度、压力、pH D．温度、酶的抑制剂、pH 答案 D 解析 影响果胶酶活性的主要因素是温度、酶的抑制剂和 pH。 题型三 探究温度和 pH 对酶活性的影响 6．下列关于探究温度对果胶酶活性的影响实验的说法，不正确的是( ) A．可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水 B．将苹果泥和果胶酶直接混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理 C．不同温度之间可形成相互对照 D．温度过高时，果胶酶会变性失活 答案 B 解析 探究温度对果胶酶活性的影响时，在混合苹果泥和果胶酶之前，要将 苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理。 7．下表是某同学探究温度对果胶酶活性的实验结果。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 ℃时酶的活性相等 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 答案 C 解析 温度影响酶的活性，果胶酶的最适温度在 40～60 ℃之间，上表不能 说明 50 ℃就是最适温度，A 正确，C 错误；在低于最适温度时，随温度的升高， 酶的活性增强，高于最适温度时，随温度的升高，酶的活性降低，D 正确；40 ℃ 和 60 ℃时果汁量相同，故 40 ℃与 60 ℃时酶的活性相同，B 正确。 8．探究在 0～80 ℃的环境中，果胶酶处理苹果泥的效果，下图表示苹果泥 的分解总量与温度的关系图，依图判断，在 0～80 ℃环境中，酶的活性变化曲 线(pH 适宜)，正确的是( ) 答案 B 解析 由题图可知，当温度为 37 ℃左右时，分解苹果泥的速率最快(即曲线 斜率最大)，此时酶的活性最高；温度达到大约 50 ℃时，苹果泥分解总量不再改 变，说明此时酶已经变性失活，酶的活性为零，B 项符合。 9．pH 对果胶酶活性影响的实验中，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，果胶酶活性变小，但不失活 答案 D 解析 pH 值过低时，酶的空间结构改变，导致其变性失活，D 错误。 10．探究温度和 pH 对酶活性的影响实验中，下列说法错误的是( ) A．需要设置一系列的温度梯度和一系列的 pH 梯度 B．要注意应用对照原则 C．要注意应用单一变量原则 D．在研究温度或 pH 影响酶活性时，温度和 pH 都是变量，其他为无关变 量 答案 D 解析 设置一系列的温度和 pH 梯度，就可以探究出最适温度和 pH，从而 达到实验目的，A 正确；通过设置对照能够使现象更明显，从而使实验结论更有 说服力，B 正确；通过控制一个量的变化而观察对应现象，可以更精确地说明温 度和 pH 对酶的影响，C 正确；按照“单一变量，对照原则”，探究温度影响酶 活性时，pH 要作为无关变量，探究 pH 影响酶活性时，温度要作为无关变量，D 错误。 题型四 探究果胶酶用量的实验设计 11．关于探究果胶酶最适用量的实验，叙述错误的是( ) A．配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液 B．调节 pH，使各组中的 pH 相同而且处于适宜状态 C．用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不同 D．在相同且适宜的温度条件下进行实验 答案 C 解析 探究果胶酶最适用量的实验是一个相互对照实验，必须遵循单一变量 原则和等量原则。唯一的变量是果胶酶的用量，其余无关变量如 pH、温度、搅 拌时间、反应时间都应相同且适宜。 12．在原材料有限的情况下，下列曲线能正确表示相同时间内果胶酶的用量 对果汁产量影响的是( ) 答案 C 解析 在一定的条件下(温度、pH、反应物量、反应时间相同)，随着酶浓度 的增加，果汁的产量增加；当酶浓度达到某一数值后，即使再增加酶的用量，果 汁的产量不再改变，C 项符合。 13．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， 为研究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计了如下实验： Ⅰ.将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在 10 ℃水浴中恒温处理 10 分钟(如 图甲)。 Ⅱ.将步骤Ⅰ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 分钟(如图乙)。 Ⅲ.将步骤Ⅱ处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图丙)。 Ⅳ.在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如表所示： 温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 果汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10 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？___________________________________________________。 答案 (1)半乳糖醛酸 (2)40 ℃ 最高 (3)果胶酶能将果胶分解为小分子 物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化果胶 分解的能力 解析 (1)果胶酶能催化植物细胞壁中的果胶分解为半乳糖醛酸。 (2)根据实验结果即表中数据分析得出：当温度为 40 ℃左右时，果汁量最多， 此时果胶酶的活性最高。 (3)可通过比较滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低，是因为 果胶酶可将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体 积大小反映了果胶酶催化果胶分解的能力。 14．某同学用实验来探究 pH 对果胶酶活性的影响。他准备了 5 份含有等量 果胶酶溶液的试管，用质量分数为 0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液调节至不同的 pH， 每支试管加五块 1 cm3 的正方体苹果块，试管均置于 25 ℃室温条件下。 (1)请你帮助选取 pH 梯度：_________________________________________。 (2) 请 设 计 两 种 方 法 改 进 实 验 ， 使 实 验 在 更 短 时 间 内 完 成 。 ____________________________________________________________________。 (3) 生 成 果 汁 的 量 与 酶 活 性 强 弱 的 关 系 是 ： _____________________________。 可根据__________________________来判断最适 pH。 (4)为确认澄清果汁的大量生成是由于果胶酶的作用，还应对实验进行怎样 的 设 计 ？ ______________________________________________________________。 答案 (1)5、6、7、8、9 (2)①将苹果块换成苹果泥；②适当提高温度 (3) 酶活性越高，果胶分解越快，生成的果汁量越多 相同时间内生成果汁的量 (4) 另设计一组实验，不加果胶酶，其他条件不变 解析 (1)在探究 pH 对果胶酶活性影响的实验中，选取的 pH 梯度一般为 5、 6、7、8、9。 (2)将苹果块制成苹果泥，使苹果泥与果胶酶充分接触，从而提高酶促反应 速率，缩短反应的时间；在一定温度范围内，适当提高反应的温度，也可以提高 酶促反应速率，缩短反应的时间。 (3)酶活性越大，果胶分解越快，生成的果汁量越多，因此可根据相同时间 内生成果汁的量来判断最适 pH。 (4)为确认澄清果汁的大量生成是由于果胶酶的作用，根据实验的单一变量 原则，需另设计一组实验不加果胶酶，其他条件不变。 1．果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是( ) A．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 B．果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清 C．果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物 D．果胶酶就是果胶分解酶的简称 答案 A 解析 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，A 正确；果胶酶 可催化果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使得浑浊的果汁变澄清，B 错误；果胶 是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，C 错误；果胶酶并不特指某一种 酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括果胶分解酶、果胶酯酶和多聚半乳糖醛 酸酶等，D 错误。 2．探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如表所示的实验结果。据此 分析不正确的是( ) 温度/℃ 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 果汁 量/mL 3.5 4.6 8.6 10.9 12.3 11.7 10.1 5.4 3.9 4.8 5.6 A．实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合 B．为了实验结果的科学性和控制单一变量，各组混合处理时间和过滤果汁 时间均应相同 C．该实验的自变量为温度，因变量为果汁量，pH、混合处理时间和过滤时 间等为无关变量 D．应在 50～55 ℃之间设置更小温度梯度进行实验探究果胶酶的最适温度 答案 D 解析 实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合，以 保证反应温度为设定的温度，A 正确；为了实验结果的科学性和控制单一变量， 各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同，B 正确；该实验的自变量为温度， 因变量为果汁量，pH、混合处理时间和过滤时间等为无关变量，C 正确；分析 表中数据，在 50 ℃时果汁量最大，所以果胶酶的最适温度应在 50 ℃左右，应 在 45～55 ℃之间设置更小温度梯度进行实验探究果胶酶的最适温度，D 错误。 3．下列关于果胶酶在果汁生产中的作用的实验操作，错误的是( ) A．用橙子做本课题实验时，必须去掉橙皮 B．用质量分数为 0.1%的 NaOH 溶液和盐酸调节 pH C．为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物 D．制取苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中，加入适量的水后再 进行搅拌 答案 A 解析 用橙子做本课题实验时，不必去掉橙皮，A 错误；在探究不同 pH 对 果胶酶活性的影响时，可以用质量分数为 0.1%的 NaOH 溶液和盐酸进行调节，B 正确；为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物， 但搅拌不宜太剧烈，C 正确；制取苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中， 加入适量的水后再进行搅拌，D 正确。 4．在观察果胶酶对苹果匀浆作用的实验中，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．使苹果匀浆中的酶变性失活，以排除对实验的干扰 D．果胶酶最适温度为 90 ℃，酶的活性最高 答案 C 解析 在 90 ℃恒温水中，蛋白质发生变性，苹果匀浆中酶的活性会丧失， 这样可以有效地控制变量，减小实验误差。 5．如图表示某研究小组在探究果胶酶用量时的实验结果。有关说法不正确 的是( ) A．AB 段限制反应速率的主要因素是酶的用量 B．BC 段限制反应速率的因素可能是反应物浓度 C．AB 段增加反应物浓度，可以明显加快反应速率 D．该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是 B 点对应的值 答案 C 解析 分析曲线图可知，自变量是酶的用量，因变量是酶促反应速率。在 AB 段，限制反应速率的主要因素是酶的用量，A 正确；在 BC 段限制反应速率 的因素是温度、pH、反应物浓度等，B 正确；在 AB 段限制反应速率的因素为酶 的用量，因此 AB 段增加反应物浓度，不能明显加快反应速率，C 错误；在该实 验给定条件下，果胶酶的最佳用量是 B 点对应的值，D 正确。 6．下列有关果胶酶及与果胶酶有关的实验探究的叙述，正确的是( ) A．探究果胶酶的最适用量时，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．探究不同 pH 对果胶酶活性的影响时，可以用浓盐酸进行调节 D．可以用相同时间内过滤到的果汁体积来表示果胶酶的活性 答案 D 解析 探究果胶酶的最适用量时，pH、温度会影响实验结果，故实验中要 保持 pH、温度相同且适宜，A 错误；果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解 酶和果胶酯酶等，B 错误；探究不同 pH 对果胶酶活性的影响时，可以用质量分 数为 0.1%的 NaOH 溶液和盐酸进行调节，C 错误。 7．下列关于酶活性的叙述，不正确的是( ) A．酶的数量越多，酶的活性越高 B．酶的活性可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来 表示 C．是指酶催化一定化学反应的能力 D．在适宜的条件下，酶的活性最高 答案 A 解析 酶的作用是降低化学反应所需的活化能，从而使化学反应在常温常压 下高效有序地进行，酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，和酶的数量无关。 8．某同学在探究果胶酶的最适温度时，将得到的实验数据转换成如图所示 曲线。关于该曲线图，以下说法错误的是( ) A．该同学的实验数据中有错误 B．该同学设置的温度梯度不合理 C．从该曲线中判断不出果胶酶的最适温度 D．从曲线中可判断出果胶酶的最适温度是 40 ℃ 答案 D 解析 酶只有一个最适温度，该同学绘制的图中至少有两个峰值，因此数据 有错误，A 正确；该同学的温度设置集中在低温阶段，忽略了对高温阶段的实验 设置，B 正确；由曲线 35～40 ℃的温度变化趋势，无法判断出果胶酶的最适温 度，C 正确，D 错误。 9．图Ⅰ、图Ⅱ和图Ⅲ依次表示果胶酶浓度一定时，果胶酶催化反应的反应 速率与反应物浓度、温度、pH 之间的关系，请据图回答： (1)图Ⅰ中，当反应物浓度达到某一值时，反应速率不再上升的原因是 ____________________。 (2)图Ⅱ中，b 点所对应的温度为____________________。如果根据实验数据 转 换 成 的 曲 线 图 无 法 判 断 果 胶 酶 的 最 适 温 度 ， 你 将 如 何 改 进 ？ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _。 (3)图Ⅱ中，曲线 ab 段表明_____________________________，bc 段表明 __________________________________________________。 (4)将装有果胶酶与反应物的甲、乙两试管分别放入 12 ℃和 90 ℃水浴锅 中,20 min 后取出，转入 40 ℃(酶促反应的适宜温度)的水浴锅中保温，甲试管中 ________________，乙试管中________________。 (5)图Ⅲ表示果胶酶浓度、反应物浓度、温度等相同且适宜的条件下，果胶 酶 催 化 反 应 的 速 率 随 pH 变 化 的 曲 线 ， 实 验 时 可 根 据 __________________________来判定果胶酶的最适 pH。 答案 (1)受反应中酶浓度的限制 (2)酶催化反应的最适温度 应选择合适的温度范围尝试减小温度梯度，重 新进行实验 (3)在一定范围内，果胶酶的活性随温度升高而升高 超过最适温度，果胶 酶的活性随温度的升高而下降 (4)反应速率加快 无催化反应 (5)相同时间内产生果汁的量 解析 (1)图Ⅰ中，在一定范围内，当反应物浓度增加时，反应速率迅速增 加；当反应物达到一定浓度时，随反应物浓度增加，反应速率不再增加，这是因 为此时反应速率受反应中酶浓度限制。 (2)图Ⅱ中，b 点时，催化反应的反应速率最高，因此它所对应的温度就是酶 促反应的最适温度。如果根据实验数据绘成的曲线图无法判断果胶酶的最适温度 时，应根据适宜的温度范围尝试减小温度梯度，重新进行实验。 (3)图Ⅱ中，从 a 点到 b 点曲线上升，这是因为在一定范围内随温度升高，酶 活性升高；从 b 点到 c 点曲线下降，这是因为超过最适温度后，随温度升高酶活 性降低，温度过高会导致酶变性失活。 (4)当甲试管处于 12 ℃水浴锅中时，由于温度较低，酶活性较低，反应速率 较慢，当转入 40 ℃(酶促反应的适宜温度)的水浴锅中加热时，酶活性升高，反 应速率加快。当乙试管处在 90 ℃水浴锅中时，酶的空间结构已经被破坏，酶已 变性失活，当转入 40 ℃的水浴锅中保温时，酶活性不能恢复，故无催化反应。 (5)图Ⅲ表示在果胶酶浓度、反应物浓度、温度等相同且适宜的条件下，果 胶酶催化反应的速率随 pH 变化的曲线，实验时可根据相同时间内产生果汁的量 来判定果胶酶的活性，以此判定果胶酶的最适 pH。 10．假设你已经探究了果胶酶的最适温度(为 45 ℃)和最适 pH(为 4.8)，若还 想进一步研究果胶酶的最适用量。此时，实验的变量是______________。合理设 置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁量的多少来判断酶的用量是否合适。 请根据所给的材料和用具完成以下探究实验： (1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、 试管夹、质量分数为 2%的果胶酶溶液、质量分数为 0.1%的 NaOH 溶液和盐酸。 (2)实验步骤：①取 6 支试管，编号 1～6，分别加入____________，调节 pH 至 4.8。 ②向 1～6 号试管中分别加入______________________，然后放入 45 ℃恒 温水浴装置中________________。 ③__________________________________________________________。 (3)以上实验步骤的设计是否有不妥？如果有，试分析原因。 _________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 答案 果胶酶的用量 (2)①等量的苹果泥 ②不同体积的果胶酶溶液 保温相同时间 ③过滤苹 果泥并记录果汁体积 (3)有。为了保证苹果泥与果胶酶混合前后的温度与 pH 相同，应先将盛苹果 泥的试管和果胶酶的试管放在同一温度的水浴装置中恒温处理，并调节 pH 同为 4.8，再将两者混合；不同体积的果胶酶溶液加入到苹果泥中，会导致滤出的果 汁体积不同，应加入相同体积不同酶浓度的果胶酶溶液 解析 在探究影响果汁产量的酶的用量时，除酶的用量是变量外，其他因素 都应相同且要适宜。为了避免因混合导致温度与 pH 变化而影响实验结果，应先 将盛苹果泥的试管和盛不同量酶的试管放到相同温度下恒温处理，并都调节 pH 至 4.8，再将两者混合，从而保证酶量的梯度变化是实验中的单一变量；不同体 积的果胶酶溶液加入到苹果泥中，会导致滤出的果汁体积不同，为排除这一因素 的影响，应加入相同体积不同酶浓度的果胶酶溶液。 11．果胶酶作为一种新型加工助剂，可将果粒的组织结构损坏程度减到最小， 从而最大限度地提高成形果粒的含量，因此其常用于酸奶果粒的制作，请回答下 列问题： (1)果胶酶能将果胶分解形成可溶性的半乳糖醛酸，由酶的________性可知， 组成果粒细胞壁的另一种成分——________不会被其分解。 (2)你认为从下列________中提取果胶酶最合适。 A．醋酸菌 B．腐木上生长的霉菌 C．酵母菌 D．乳酸菌 (3)在果粒制作中按“2 mL/kg 水果”的量加入酶制剂，其意义在于 __________________________________________________________。 (4)下图是果胶酶在不同温度条件下的酶活性变化曲线，则在________时， 果胶酶的活性最高；在________和________时，果胶酶的活性都降为 0，但恢复 至 35 ℃时，图________中酶的催化活性可能恢复，请在图中画出相应曲线，由 此表明图________中所示酶的结构未受到破坏。 答案 (1)专一 纤维素 (2)B (3)控制好酶的用量，一方面使果胶酶被充 分利用，另一方面节约成本，以免造成浪费 (4)35 ℃ 0 ℃ 100 ℃ 甲 如 下图 甲 解析 酶具有专一性，果胶酶可以专一性地催化果胶分解，而植物细胞壁的 另一种成分——纤维素则不能被其分解。果胶酶可催化细胞壁中的果胶分解，所 以生活在腐木上的霉菌内最可能含有果胶酶。从图中可以看出，果胶酶在 35 ℃ 时催化效率最高，当温度降至 0 ℃或升至 100 ℃时，酶的催化效率均降至 0。 果胶酶的化学本质是蛋白质，当温度升至 100 ℃时，果胶酶的空间结构发生改 变，从而使酶变性失活，当温度再恢复到 35 ℃时，酶也不会恢复活性。而温度 降至 0 ℃时，酶的结构并没有发生变化，当温度再恢复到 35 ℃时，酶活性还会 恢复。