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專題4 酶的研究與應用 課題1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用學業(yè)分層測評 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．酶活性是指酶催化一定化學反應的能力，下列有關(guān)敘述不正確的是(　　) A．酶活性是由酶本身結(jié)構(gòu)決定的，也受外界條件影響 B．酶活性受溫度、pH等因素的影響 C．酶活性高低與反應物濃度無關(guān) D．反應過程中酶活性一直不變 【解析】　酶的活性由其結(jié)構(gòu)決定，酶的結(jié)構(gòu)受外界條件，如溫度、pH等的影響，但與反應物濃度無關(guān)，隨著反應時間的延長酶活性會有所降低。 【答案】　D 2．下列關(guān)于果膠酶的說法正確的是(　　) A．果膠酶是果膠分解酶的簡稱，纖維素酶是纖維素分解酶的簡稱 B．果膠酶能將乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸 C．在果汁中加入果膠酶后可使果汁變得澄清，是果膠酶徹底分解了細胞壁的結(jié)果 D．果膠酶只改變果膠分解的速度，反應前后果膠酶本身沒有發(fā)生改變 【解析】　果膠酶是多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶的總稱。果膠酶的催化作用具有專一性，只能使果膠分解為半乳糖醛酸，不能水解細胞壁中的纖維素。果膠酶只是大大加速了果膠在常溫下的分解速度，在反應前后其數(shù)量和性質(zhì)均不發(fā)生改變。 【答案】　D 3．在用果膠酶處理蘋果泥時，為了使果膠酶能夠充分地催化反應，應采取的措施是(　　) A．加大蘋果泥用量 B．加大果膠酶用量 C．進一步提高溫度 D．用玻璃棒不時地攪拌反應混合物 【解析】　在用果膠酶處理果泥時，若讓果膠酶充分催化反應則需擴大果膠酶和果泥的接觸面積，盡量使果膠酶和果泥充分接觸，因此可用玻璃棒不時地攪拌反應混合物。對果泥用量、酶量及反應所需的溫度和pH的調(diào)整，在一定范圍內(nèi)只能增大反應速度，而不能使果膠酶充分地催化反應。 【答案】　D 4．果膠酶和纖維素酶的相同點是(　　) A．最適的溫度完全相同 B．最適的pH完全相同 C．都能去除細胞膜 D．都是一種復合酶 【解析】　酶都有最適的溫度和pH，嚴格而言，不同酶的最適溫度和pH不會完全相同。果膠酶和纖維素酶都能瓦解細胞壁，由于細胞膜內(nèi)既無果膠又無纖維素，故果膠酶和纖維素酶都不會瓦解細胞膜。果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶，而纖維素酶包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶，它們都是復合酶。 【答案】　D 5．關(guān)于探究果膠酶最適用量的實驗的敘述錯誤的是(　　) A．配制不同濃度的果膠酶溶液，并在各組中加入等量的該溶液 B．調(diào)節(jié)pH，使各組中的pH相同而且處于適宜狀態(tài) C．用玻璃棒攪拌加酶的果泥，攪拌時間可以不同 D．在相同且適宜的溫度條件下進行實驗 【解析】　在探究果膠酶最適用量的實驗中，自變量是酶的用量，其他的無關(guān)變量應保持一致，所以用玻璃棒攪拌加酶的果泥的時間應該相同。 【答案】　C 6．探究溫度對果膠酶活性影響的實驗中，下列說法不正確的是 (　　) 【導學號：05520029】 A．可準備一組燒杯，分別盛有不同溫度的水 B．將蘋果泥和果膠酶混合后放在不同溫度的燒杯中恒溫水浴處理 C．不同溫度之間可形成相互對照 D．溫度過高時，果膠酶會變性失活 【解析】　探究溫度對酶活性的影響時，要分別把酶溶液和反應物的溫度控制在預設的相同溫度下，然后再將它們混合。否則，實驗缺乏嚴密性，結(jié)果不可靠。 【答案】　B 7．某有機物加入酶后，置于0 ℃至80 ℃環(huán)境中，有機物的分解總量與溫度的關(guān)系如右圖所示。根據(jù)該圖判斷，如果把這些物質(zhì)置于80 ℃至0 ℃的環(huán)境中處理，在A～D四圖中，符合其關(guān)系的圖是(注：縱坐標為有機物的分解總量)(　　) 【解析】　高溫使酶變性失活，降低溫度后，酶的活性也不能恢復，因此分解物總量也就不再變化。 【答案】　B 8．一透析袋(其膜為半透膜)中裝有物質(zhì)M和分解它的酶，此袋放在盛有蒸餾水的燒杯中，等檢查時，在蒸餾水中發(fā)現(xiàn)有物質(zhì)X。根據(jù)這一觀察，下列判斷正確的是(　　) ①酶分解了物質(zhì)X　②M被分解　③X是物質(zhì)M的組成成分?、躕能透過透析袋 A．①②③　　　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ 【解析】　由題干可知，物質(zhì)M被分解它的酶分解并產(chǎn)生X，X能透過半透膜。 【答案】　B 9．下列有關(guān)果膠酶及與果膠酶實驗探究有關(guān)的敘述，正確的是(　　) A．探究果膠酶的最適用量時，pH、溫度不影響實驗結(jié)果 B．果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和葡萄糖異構(gòu)酶等 C．應將果泥與果膠酶先混合均勻后再放置于預設定溫度的水浴鍋中 D．可以用相同時間內(nèi)過濾得到的果汁體積來定量表示果膠酶的活性 【解析】　探究果膠酶的最適用量時，pH、溫度會影響實驗結(jié)果，實驗中要保持pH、溫度相同且適宜；果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等；實驗過程中應將果泥與果膠酶分裝在不同試管中放置于預設定溫度的水浴鍋中，幾分鐘后再混合均勻。 【答案】　D 10．我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，但由于收獲的季節(jié)性強，易造成積壓，腐爛變質(zhì)，為了解決上述問題且滿足不同人群的需求，可以將水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生產(chǎn)中要用到果膠酶，某生物研究小組為了探究果膠酶的某些特性，進行了如圖所示實驗。 (1)實驗方法：請將圖中所示的操作進行排序___________________________ ________________________________________________________________。 (2)實驗結(jié)果：對照組與實驗組進行了相同時間的實驗，結(jié)果如圖中曲線甲所示。 ①圖中自變量是溫度，除此之外還可用________表示。 A．酶的濃度 B．蘋果泥的量 C．水的加入量 D．pH ②圖中的縱坐標還可用________來表示。 ③實驗小組改變了實驗條件后重復做實驗，得到曲線乙，兩次實驗中蘋果汁的澄清度最高點對應的橫坐標是同一位置的原因是_________________________ ________________________________________________________________。 ④步驟c中在果膠酶和蘋果泥混合前，將兩者分裝在不同試管中進行恒溫處理的目的是___________________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)下表是某實驗小組的詳細實驗結(jié)果： 溫度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 果汁的產(chǎn)量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10 根據(jù)上述實驗結(jié)果可知，當溫度為________時，果汁的產(chǎn)量最多。能不能確定該溫度就是果膠酶的最適溫度，如果不能，請設計出進一步探究果膠酶的最適溫度的實驗方案。 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 【解析】　(1)實驗順序：準備蘋果泥和配置果膠酶、蘋果泥和果膠酶分別水浴保溫、蘋果泥和果膠酶混合保溫、過濾果汁后用量筒計量。(2)果膠酶的活性受溫度、pH等的影響，而與底物的量、酶的濃度和水的加入量沒有關(guān)系。每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的。衡量實驗結(jié)果的指標有兩個，一個是果汁的產(chǎn)量，另一個是果汁的澄清度。為使實驗中反應的溫度達到相應的設計溫度，必須使酶與底物分別保溫達到設計溫度后才能混合。在相同溫度條件下，pH、酶的濃度和底物濃度也會影響反應速率。(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可看出，在40 ℃時產(chǎn)生果汁量最多，因此40 ℃比較接近酶的最適溫度。要將最適溫度確定得更加精確，可以40 ℃為中心，以更小的溫度梯度(如0.5 ℃)設置自變量。 【答案】　(1)a、c、d、b　(2)①D?、谔O果汁的體積　③同一種酶的最適溫度是一定的，不會因酶的濃度、底物的量的不同而改變?、鼙ＷC底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免底物和果膠酶混合時因二者溫度不同而影響混合物的溫度，進而影響果膠酶的活性　(3)40 ℃　不能?？梢栽僭O置多組實驗，以40 ℃為中心，以更小的溫度梯度(如0.5 ℃)設置自變量，測量在更小的溫度范圍內(nèi)的果汁的產(chǎn)量，果汁的產(chǎn)量最高的溫度更接近果膠酶的最適溫度 [能力提升] 11．某同學為了驗證果膠酶的作用，設計了如下實驗： (1)取兩個100 mL的潔凈燒杯，編號為1號、2號。 (2)向兩個燒杯中分別加入20 mL的蘋果泥，向1號燒杯內(nèi)加入2 mL的蒸餾水，向2號燒杯內(nèi)加入2 mL的果膠酶。 (3)把這兩個燒杯放在水浴中保溫，并用玻璃棒攪拌。 下面分析中正確的是(　　) A．1號燒杯為實驗組，2號燒杯果汁變澄清 B．2號燒杯為實驗組，1號燒杯果汁變澄清 C．1號燒杯為對照組，2號燒杯果汁變澄清 D．2號燒杯為對照組，1號燒杯果汁變澄清 【解析】　由于該實驗是研究果膠酶的作用，所以加入果膠酶的燒杯為實驗組，加入蒸餾水的燒杯為對照組；果膠酶能夠把果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，使渾濁的溶液變澄清。 【答案】　C 12．如圖所示的實驗裝置用于探究溫度對凝乳酶催化乳汁凝固的影響。先將酶和乳汁分別放在2支試管中，然后將這2支試管放入同一溫度的水中水浴15 min，再將酶和乳汁倒入同一試管中混合，保溫并記錄凝乳所需要的時間。通過多次實驗并記錄在不同溫度下凝乳需要的時間，結(jié)果如下表所示。據(jù)此實驗，請判斷下列敘述中正確的是(　　) 裝置 A B C D E F 水浴溫度/℃ 10 20 30 40 50 60 凝乳時間/min 不凝乳 7.0 4.0 1.5 4.0 不凝乳 A.凝乳時間越長，凝乳酶的活性越高 B．如果將A組的水溫逐漸提高，乳汁可以凝固 C．低溫破壞了酶的分子結(jié)構(gòu)，所以10 ℃下乳汁不會凝固 D．可以肯定凝乳酶的最適溫度為40 ℃ 【解析】　溫度影響酶的活性，在低于最適溫度時，隨溫度的升高，酶的活性增強；高于最適溫度時，隨溫度的升高，酶的活性減弱甚至失活。低溫使酶的活性降低，但酶并沒有變性失活，當溫度逐漸升高時，酶的活性會逐漸增強。 【答案】　B 13．如圖表示某研究小組在探究果膠酶的用量的實驗結(jié)果。下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．在AB段限制反應速度的主要因素是酶的用量 B．在BC段限制反應速度的因素是溫度、pH、反應物濃度等 C．在AC段增加反應物濃度，可以明顯加快反應速度 D．在該實驗給定條件下，果膠酶的最佳用量是B點對應的值 【解析】　本題以酶濃度對酶反應速度的影響曲線為載體，綜合考查影響酶反應速度的因素。應從酶的濃度和活性、底物的濃度兩方面進行分析。由曲線圖可以看出，在AB段，隨著酶的用量的增大，酶反應速度加快，說明此階段限制反應速度的主要因素是酶的用量；此時增加反應物濃度，反應速度不會明顯加快。在BC段，隨著酶的用量的增大，酶反應速度不再加快；此時反應物濃度成為限制反應速度的因素之一，增加反應物濃度，反應速度會加快。 【答案】　C 14．如圖是研究人員對黑曲霉A1果膠酶性質(zhì)的研究結(jié)果，據(jù)圖分析溫度、pH和Ca2＋濃度等與酶活力的關(guān)系。 (1)從上圖可以看出，對酶活力影響最小的是________。 (2)這三個圖的共同點說明________________。 (3)若探究溫度對黑曲霉A1果膠酶活力的影響，則在該實驗中，實驗組和對照組的pH及Ca2＋濃度是否需要進行調(diào)節(jié)？________。若需要調(diào)節(jié)，則pH及 Ca2＋濃度分別調(diào)節(jié)到________和__________。其原因是________________。 【解析】　(1)圖中曲線變動趨勢表明，Ca2＋對酶活力影響最小。(2)三種曲線變動趨勢均顯示在最適條件下酶活力最高。(3)欲探究溫度對酶活性的影響，應遵循單一變量原則，將pH、Ca2＋等設為無關(guān)變量，且保持最適值。 【答案】　(1)Ca2＋濃度 (2)在最適條件下，酶的活力最高 (3)需要　4　1　遵循單一變量原則，無關(guān)變量相同且適宜 15．(2015海南高考)生產(chǎn)果汁時，用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁率?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題： (1)某同學用三種不同的果膠酶進行三組實驗，各組實驗除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據(jù)此計算各組果膠酶活性的平均值并進行比較。這一實驗的目的是________。 (2)現(xiàn)有一種新分離出來的果膠酶，為探究其最適溫度，某同學設計了如下實驗：取試管16支，分別加入等量的果泥、果膠酶、緩沖液，混勻，平均分為4組，分別置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保溫相同時間，然后，測定各試管中的出汁量并計算各組出汁量平均值。該實驗溫度設置的不足之處有________和________。 (3)某同學取5組試管(A～E)分別加入等量的同種果泥，在A、B、C、D 4個實驗組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶，然后，補充蒸餾水使4組試管內(nèi)液體體積相同；E組加入蒸餾水使試管中液體體積與實驗組相同。將5組試管置于適宜溫度下保溫一定時間后，測定各組的出汁量。通過A～D組實驗可比較不同實驗組出汁量的差異。本實驗中，若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量，E組設計________(填“能”或“不能”)達到目的，其原因是________。 【解析】　(1)根據(jù)題意，用三種不同的果膠酶進行三組實驗，各組實驗除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據(jù)此計算各組果膠酶活性的平均值并進行比較，可見實驗的自變量是果膠酶的來源不同，因變量是果膠酶的活性，所以該實驗的目的是探究不同來源果膠酶的活性。(2)根據(jù)實驗設計可知，該實驗是探究果膠酶的最適溫度，所以自變量是溫度，因變量是果膠酶的活性，用出汁量進行衡量，出汁量越多則果膠酶活性越高。該實驗方案中，應該在常溫范圍內(nèi)設置系列溫度梯度，且梯度差值相等，所以4組的溫度應分別設置為15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃；另外探究溫度對酶活性的影響時，應保證酶促反應只能在設定的溫度下進行，同一實驗組的反應溫度只能是一個，所以實驗操作應該是將各組盛有果膠酶的試管與盛有果泥的試管分別在設定溫度下處理一定時間后再將兩支試管內(nèi)物質(zhì)混合，才能保證實驗在設定的溫度下進行。(3)根據(jù)題意，本實驗的自變量是果膠酶的量，因變量是出汁量，對照實驗的設計應遵循單一變量原則和對照原則，根據(jù)實驗設置，通過A～D組實驗可比較不同實驗組出汁量的差異。若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量，則E組應加入緩沖液而不是蒸餾水，使試管中液體體積與實驗組相同，這才符合實驗設計應遵循的單一變量原則。 【答案】　(1)探究不同來源果膠酶的活性　(2)4組的溫度設置不合適　各組的酶促反應受兩個不同溫度影響　(3)不能　E組加入蒸餾水而不是緩沖液，違背了單一變量原則