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專題4 酶的研究與應(yīng)用 課題1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用學(xué)業(yè)分層測評 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．酶活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)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(yīng)物濃度無關(guān) D．反應(yīng)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(yīng)物濃度無關(guān)，隨著反應(yīng)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(xì)胞壁的結(jié)果 D．果膠酶只改變果膠分解的速度，反應(yīng)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(xì)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(yīng)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(yīng)，應(yīng)采取的措施是(　　) A．加大蘋果泥用量 B．加大果膠酶用量 C．進(jìn)一步提高溫度 D．用玻璃棒不時地?cái)嚢璺磻?yīng)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(yīng)則需擴(kuò)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?cái)嚢璺磻?yīng)混合物。對果泥用量、酶量及反應(yīng)所需的溫度和pH的調(diào)整，在一定范圍內(nèi)只能增大反應(yīng)速度，而不能使果膠酶充分地催化反應(yīng)。 【答案】　D 4．果膠酶和纖維素酶的相同點(diǎn)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(xì)胞膜 D．都是一種復(fù)合酶 【解析】　酶都有最適的溫度和pH，嚴(yán)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(xì)胞壁，由于細(xì)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(xì)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(fù)合酶。 【答案】　D 5．關(guān)于探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn) 【解析】　在探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)中，自變量是酶的用量，其他的無關(guān)變量應(yīng)保持一致，所以用玻璃棒攪拌加酶的果泥的時間應(yīng)該相同。 【答案】　C 6．探究溫度對果膠酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，下列說法不正確的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號：05520029】 A．可準(zhǔn)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(yīng)物的溫度控制在預(yù)設(shè)的相同溫度下，然后再將它們混合。否則，實(shí)驗(yàn)缺乏嚴(yán)密性，結(jié)果不可靠。 【答案】　B 7．某有機(jī)物加入酶后，置于0 ℃至80 ℃環(huán)境中，有機(jī)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(biāo)為有機(jī)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(fù)，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?、贛被分解　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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yīng)將果泥與果膠酶先混合均勻后再放置于預(yù)設(shè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)將果泥與果膠酶分裝在不同試管中放置于預(yù)設(shè)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(qiáng)，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(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)。 (1)實(shí)驗(yàn)方法：請將圖中所示的操作進(jìn)行排序___________________________ ________________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對照組與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了相同時間的實(shí)驗(yàn)，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(biāo)還可用________來表示。 ③實(shí)驗(yàn)小組改變了實(shí)驗(yàn)條件后重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，得到曲線乙，兩次實(shí)驗(yàn)中蘋果汁的澄清度最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)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(jìn)行恒溫處理的目的是___________________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)下表是某實(shí)驗(yàn)小組的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)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?jiān)O(shè)計(jì)出進(jìn)一步探究果膠酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)方案。 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 【解析】　(1)實(shí)驗(yàn)順序：準(zhǔn)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(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)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(shí)驗(yàn)中反應(yīng)的溫度達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度，必須使酶與底物分別保溫達(dá)到設(shè)計(jì)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(yīng)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(shè)置自變量。 【答案】　(1)a、c、d、b　(2)①D　②蘋果汁的體積?、弁环N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(jìn)而影響果膠酶的活性　(3)40 ℃　不能。可以再設(shè)置多組實(shí)驗(yàn)，以40 ℃為中心，以更小的溫度梯度(如0.5 ℃)設(shè)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(xué)為了驗(yàn)證果膠酶的作用，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)： (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(shí)驗(yàn)組，2號燒杯果汁變澄清 B．2號燒杯為實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)是研究果膠酶的作用，所以加入果膠酶的燒杯為實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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(qiáng)；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(dāng)溫度逐漸升高時，酶的活性會逐漸增強(qiáng)。 【答案】　B 13．如圖表示某研究小組在探究果膠酶的用量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．在AB段限制反應(yīng)速度的主要因素是酶的用量 B．在BC段限制反應(yīng)速度的因素是溫度、pH、反應(yīng)物濃度等 C．在AC段增加反應(yīng)物濃度，可以明顯加快反應(yīng)速度 D．在該實(shí)驗(yàn)給定條件下，果膠酶的最佳用量是B點(diǎn)對應(yīng)的值 【解析】　本題以酶濃度對酶反應(yīng)速度的影響曲線為載體，綜合考查影響酶反應(yīng)速度的因素。應(yīng)從酶的濃度和活性、底物的濃度兩方面進(jìn)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(yīng)速度加快，說明此階段限制反應(yīng)速度的主要因素是酶的用量；此時增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速度不會明顯加快。在BC段，隨著酶的用量的增大，酶反應(yīng)速度不再加快；此時反應(yīng)物濃度成為限制反應(yīng)速度的因素之一，增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組和對照組的pH及Ca2＋濃度是否需要進(jìn)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(yīng)遵循單一變量原則，將pH、Ca2＋等設(shè)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(xué)用三種不同的果膠酶進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)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(jì)算各組果膠酶活性的平均值并進(jìn)行比較。這一實(shí)驗(yàn)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(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：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(jì)算各組出汁量平均值。該實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置的不足之處有________和________。 (3)某同學(xué)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(shí)驗(yàn)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(bǔ)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)可比較不同實(shí)驗(yàn)組出汁量的差異。本實(shí)驗(yàn)中，若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實(shí)驗(yàn)組相同時的出汁量，E組設(shè)計(jì)________(填“能”或“不能”)達(dá)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(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)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(jì)算各組果膠酶活性的平均值并進(jìn)行比較，可見實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的目的是探究不同來源果膠酶的活性。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可知，該實(shí)驗(yàn)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(jìn)行衡量，出汁量越多則果膠酶活性越高。該實(shí)驗(yàn)方案中，應(yīng)該在常溫范圍內(nèi)設(shè)置系列溫度梯度，且梯度差值相等，所以4組的溫度應(yīng)分別設(shè)置為15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃；另外探究溫度對酶活性的影響時，應(yīng)保證酶促反應(yīng)只能在設(shè)定的溫度下進(jìn)行，同一實(shí)驗(yàn)組的反應(yīng)溫度只能是一個，所以實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)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(shè)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(shí)驗(yàn)在設(shè)定的溫度下進(jìn)行。(3)根據(jù)題意，本實(shí)驗(yàn)的自變量是果膠酶的量，因變量是出汁量，對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循單一變量原則和對照原則，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置，通過A～D組實(shí)驗(yàn)可比較不同實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)組相同時的出汁量，則E組應(yīng)加入緩沖液而不是蒸餾水，使試管中液體體積與實(shí)驗(yàn)組相同，這才符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)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(shè)置不合適　各組的酶促反應(yīng)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