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
课时训练9 果胶酶在果汁生产中的作用
1.下列微生物中可用于生产果胶酶的是( )。
A.噬菌体 B.乳酸菌 C.苹果青霉 D.变形虫
解析:果胶酶在植物和一些微生物如霉菌、酵母菌中都存在。
答案:C
2.下列关于果胶酶的作用,叙述错误的是( )。
A.果胶酶能将果胶分解成小分子的半乳糖醛酸
B.果胶酶特指分解果胶的一类酶
C.纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁
D.组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸
解析:果胶酶可以将果胶分解成小分子的基本单位,A项正确;果胶酶是一类酶,不是指分解果胶的一种酶,B项正确;植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁,C项正确;果胶酶是蛋白质,其基本单位是氨基酸,D项错误。
答案:D
3.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 ℃时酶的活性相等
C.50 ℃就是该酶的最适温度
D.若温度从10 ℃升高到40 ℃,酶的活性将逐渐增强
解析:温度影响酶的活性,果胶酶的最适温度在50 ℃左右,题表不能说明50 ℃就是该酶最适温度。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。温度对酶活性的影响曲线图是钟罩形的,故40 ℃与60 ℃时酶的催化效率相同。
答案:C
4.以下关于果胶酶的叙述正确的是( )。
A.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等
B.果胶酶的化学成分为固醇
C.果胶酶的催化作用不受温度影响
D.果胶酶可以催化多种物质的分解
解析:果胶酶同其他大多数酶一样,其主要成分是蛋白质,其催化作用受温度和pH等因素的影响,果胶酶只能催化果胶的分解。
答案:A
/
5.右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.B点之前,果胶酶活性和温度成正比,之后成反比
B.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,果胶酶的活性可以上升
D.C点时,果胶酶的活性也很低,当温度降低时,酶的活性可以上升
解析:低温下酶的活性较弱,一定范围内升高温度其活性可上升。而高温破坏了酶的分子结构,降低温度,酶活性不能恢复。
答案:D
6.下列说法不正确的是( )。
A.在探究果胶酶用量实验中,虽然实验的变量与探究温度和pH对酶活性的影响实验相比发生了变化,但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的
B.植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
C.通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低
D.人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题
解析:在探究果胶酶的用量实验中,参照研究温度和pH对酶活性的影响实验,采用梯度测定法,只是将原实验中的pH梯度和温度梯度改成酶的用量梯度而已,基本实验思路不变,A项正确;植物、霉菌、酵母菌和细菌在其生活过程中,都会发生分解果胶的过程,因此,它们都能产生果胶酶,B项正确;在制作果汁过程中,由于果胶、纤维素的存在,影响榨出的果汁量及果汁的透明度,加入纤维素酶和果胶酶后,果汁榨出量及透明度均有提高,即D项正确;在测定酶的用量及活性时,可以通过榨出的苹果汁的体积大小来判断,因此C项错误。
答案:C
7.在用果胶酶处理苹果泥时,为了使果胶酶能够充分地催化反应,应采取的措施是( )。
A.加大苹果泥用量
B.加大果胶酶用量
C.进一步提高温度
D.用玻璃棒不时地搅拌反应混合物
解析:在用果胶酶处理苹果泥时,若让果胶酶充分发生反应,则需扩大果胶酶和苹果泥的接触面积,尽量使果胶酶和苹果泥充分接触,因此可用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。对苹果泥用量、酶量及反应所需的温度和pH的调整,在一定范围内只能增大反应速度,而不能使果胶酶充分地催化反应。
答案:D
8.pH对果胶酶活性影响的实验中,不正确的是( )。
A.自变量是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的最适pH
D.pH过低时,果胶酶活性变小,但不失活
解析:强酸、强碱、高温都会导致酶变性失活,只有低温抑制酶的活性,但不使其变性失活。
答案:D
9.下图纵轴为酶反应速度,横轴为底物浓度,其中能正确表示酶量增加1倍时,底物浓度和反应速度关系的是( )。
/
解析:在底物浓度相同的条件下,反应速度随酶量的增加而加快。
答案:B
10.增加O2的供应,产量明显得到提高的是( )。
A.生产果酒 B.生产果醋
C.生产果汁 D.以上各项
解析:生产果酒离不开酵母菌的发酵作用,酵母菌为兼性厌氧菌,O2充足时进行有氧呼吸,通过繁殖增加菌体的数量;缺O2时进行无氧呼吸生产酒精,O2的存在抑制酒精的生成。生产果醋离不开醋酸菌的发酵作用,醋酸菌是严格的需氧型生物,O2充足能促进醋酸菌的发酵作用。生产果汁直接用到的是果胶酶或纤维素酶,O2对这两种酶的作用影响不明显。
答案:B
11.进行“探究温度对酶活性的影响”的实验中,不正确的是( )。
A.实验的自变量是温度
B.无关变量有pH、底物浓度、酶浓度、反应时间等
C.通过测定滤出的果汁的体积来判断果胶酶的最适温度
D.温度过低时,蛋白质空间结构改变,果胶酶活性变小,但是不会失活
解析:设计实验要遵循单一变量原则,严格控制无关变量。如果温度过低,虽然酶活性降低,但蛋白质空间结构不改变,不会失活。
答案:D
12.某同学为了验证果胶酶的作用,设计了如下实验:
(1)取两个100 mL的洁净烧杯,编号为1号、2号。
(2)向两个烧杯中分别加入20 mL的苹果泥,向1号烧杯内加入2 mL的蒸馏水,向2号烧杯内加入2 mL的果胶酶。
(3)把这两个烧杯放在水浴装置中保温,并用玻璃棒搅拌。下面分析中正确的是( )。
A.1号烧杯为实验组,2号烧杯果汁变澄清
B.2号烧杯为实验组,1号烧杯果汁变澄清
C.1号烧杯为对照组,2号烧杯果汁变澄清
D.2号烧杯为对照组,1号烧杯果汁变澄清
解析:由于该实验是研究果胶酶的作用,所以加入果胶酶的烧杯为实验组,加入蒸馏水的烧杯为对照组;果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸,使果汁变澄清。
答案:C
13.果胶酶在果汁生产中具有重要作用,某课题研究小组为了探究果胶酶的某些特性,进行了如下实验:
实验方法:如图1中所示的顺序进行操作。
/
图1
实验结果:对照组与实验组进行了相同时间的实验,结果如图2中曲线甲所示。
/
图2
(1)图2中的纵坐标还可用 来表示。?
(2)实验小组改变了实验条件后重复做实验,得到曲线乙,苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标在同一位置的原因是 。?
(3)假设图2中自变量为酶的浓度,请画出苹果汁澄清度的变化曲线,并且用A点标出酶的最适用量。
/
解析:(1)苹果汁体积、苹果汁澄清度都可以是果胶酶活性的检测指标。(3)随酶浓度的增加果胶酶分子的总催化活性(用苹果汁澄清度来表示)增强直至达到最大值,酶活性开始达到最大值时对应的酶浓度即为酶的最适用量。
答案:(1)苹果汁的体积 (2)同一种酶的最适温度是一定的,不会因酶的浓度、底物的量等不同而改变 (3)如图
/
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果胶酶含量高,而果胶酶能将细胞壁分解,使水果细胞相互分离,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: 。?
实验方法步骤:
(1)分别将等量的去皮后的新鲜苹果和放置一段时间的苹果切成小块,放在榨汁机中,制成果泥。
(2)分别用滤纸或5层纱布过滤,收集滤液(条件相同)。
(3) 。?
(4)结论: 。?
(5)根据此实验,能否得出水果放置时间越长,营养价值越高的结果?为什么??
。?
解析:水果变软是细胞壁的支持作用减弱,因此其原理应从细胞壁的成分变化入手来回答。实验假设相当于是未得到证实的结论,可假设为放置一段时间的水果果胶酶含量高。方法步骤中在将两种不同苹果的苹果泥滤液(果汁)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,得到的果汁体积多、澄清度高的苹果中果胶酶含量较多。
答案:实验原理:果胶酶能将胞间层的果胶分解,使细胞分散,水果变软
实验假设:放置一段时间的水果果胶酶含量高
(3)观察比较滤液的体积和澄清度
(4)放置一段时间的水果果胶酶含量比新鲜水果高
(5)不能。因为水果放置时间过久,维生素C损耗多
15.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,分解植物的细胞壁及胞间层。请你完成以下有关果胶酶和果汁生产中的问题。
(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。?
/
解析:本题考查果胶酶的作用及pH对酶活性影响的实验的分析能力。
(1)果胶酶可以分解果胶,提高出汁率和澄清度,但果胶酶的作用需要一定的条件,如适宜的温度和pH等。
(2)本题是探讨pH对果胶酶活性的影响,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之前就发生了酶的催化反应。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)出汁率 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定pH之前就发生了酶的催化反应)
②果汁体积(或果汁澄清度) 甲 如下图所示:
/
专题4 酶的研究与应用
课题4.1 果胶酶在果汁生产中的作用
一、【课题目标】
（一）知识与技能
1、果胶酶的作用
2、理解、应用影响果胶酶活性的因素
3、提高学生的实验能力
???（二）过程与方法
1、探究温度对果胶酶活性的影响
2、探究PH对果胶酶活性的影响
3、探究酶量大小对反应速度的影响
（三）情感、态度与价值观
通过实验探究酶的影响因素，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神
二、【课题重点】
温度和PH对果胶酶活性的影响
三、【课题难点】
果胶酶的最适用量
四、【教学方法】
启发式教学
五、【教学工具】
多媒体课件
六、【教学过程】
（一）引入新课
我国水果生产发展迅速，每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于收获的季节性强，易造成积压滞销，腐烂变质。在本课题中，我们将探究果胶酶在果汁生产中的作用。
（二）进行新课
1．基础知识
活动1：阅读“果胶酶的作用”，讨论并回答下列问题：
1．1果胶是 植物细胞壁和胞间层 的主要组成成分之一。
1．2在果汁加工中，果胶的存在易导致 果汁出汁率低，果汁浑浊 。
1．3果胶酶分解果胶的作用是：①瓦解 植物的细胞壁及胞间层 ，使榨取果汁更容易，②把果胶分解为 可溶性的半乳糖醛酸 ，使浑浊的果汁变得澄清，因此可以解决果汁加工中出现的问题。
1．4果胶酶是一类酶的总称，包括： 多聚半乳糖醛酸 酶、 果胶分解 酶和 果胶酯 酶。
〖思考1〗在植物细胞工程中果胶酶的作用是 与纤维素酶一起除去植物细胞的细胞壁 。
活动2：阅读“酶的活性与影响酶活性的因素”，讨论并回答下列问题：
1．5酶的活性是指：酶催化 一定化学反应 的能力。
1．6酶的活性高低可用一定条件下的酶促 反应速度 来表示，即单位时间、单位体积内 反应物消耗量 或 产物生成量 来表示。
1．7影响酶活性的因素有： 温度 、 PH 、 激活剂 和 抑制剂 等。
活动3：阅读“果胶酶的用量”，讨论并回答下列问题：
1.8食品工业生产中最常用的果胶酶是通过 霉菌发酵 产生。
1.9根据影响酶活性的因素，在实际生产中我们如何获得果胶酶的最高活性？
确定果胶酶的最适温度、最适PH等条件。
2．实验设计
活动4：阅读“资料一：探究温度和PH对酶的活性的影响”，思考下列问题并尝试写出实验过程：
2．1实验目的： 定量测定温度或pH对果胶酶活性的影响 。
〖思考2〗该实验与必修I中探究“影响酶活性的条件”实验有何不同？
前者属于是定量分析实验，后者属于定性分析实验。
2．2实验原理：果胶酶瓦解细胞壁和胞间层增大果汁产量；果胶酶催化分解果胶增大果汁澄清度。
2．3变量设计与控制：
①你确定的温度梯度（或pH梯度）为 10℃或5℃（或0.5、1.0） 。
②实验的自变量是 温度（或pH） ，控制自变量的方法是利用 恒温水浴锅（或滴加酸碱等） 。
③实验的因变量是 酶的活性 ，检测因变量的方法是测定 果汁的产出量或澄清度 。
〖思考3〗果汁与果胶酶在混合之前，分装在不同试管中用同一恒温处理的目的是什么？
保证果汁与果胶酶混合前后的温度相同，避免因混合导致温度变化而影响果胶酶活性。
〖思考4〗该实验中是否设置了对照？若设置，那么它是如何设置的？若没有，则如何进行设置？
已经设置了对照。不同的温度设置之间可以相互对照。
〖思考5〗怎样排除PH和其他因素对实验结果的干扰？目的是什么?
控制PH和其他因素相同，保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。
〖思考6〗教材中A、B两个同学的实验设计有何不同？
测定的因变量不同（A测定果汁产量，B测定果汁澄清度）。
3．操作提示
活动6：阅读“操作提示”，回答下列问题
3．1制备果泥：用 榨汁机 榨制果泥。在榨制橙子汁时应怎样处理橙皮? 不必去橙皮
3．2在探究不同PH对果胶酶活性的影响时，可以用 0.1%的NaOH溶液和盐酸 调节pH。
3．3在果胶酶处理果泥时，为了是果胶酶能充分地催化反应，如何操作? 用玻璃棒不时搅拌。
4．结果分析与评价
将以下某同学实验数据转换成曲线图。
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1. 水果罐头盖上印有“如发现盖子鼓起，请勿选购”的字样，引起盖子鼓起的最可能原因是（ ）
A、好氧型细菌呼吸，产生CO2和H2O B、酵母菌呼吸，产生CO2和C2H5OH
C、乳酸菌呼吸，产生 CO2和 C3H6O3 D、酵母菌呼吸，产生CO2和 H2O
[解析] 罐头是密封、杀菌的，但不排除有微生物的孢子等存活下来，只有进行无氧呼吸的微生物可以生存；罐头鼓胀是过期后微生物生活产气的结果，乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，无气体产生；酵母菌既可以在有氧条件下生活，也可以在无氧条件下发酵产生酒精和二氧化碳。
[答案] B
例2. 有人测定了A、B、C、D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摄氏度条件下，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 B和D B B和C C B和A D A和C
催 C D
化 100 A B
效
率 50
（ %）
0 5 10 15 20 25 30 35 40
[解析] 酶活性具有一定的温度范围和适宜温度，温度过高酶会失活，低温对酶活性抑制；在一定温度下，最适宜该温度的酶活性最强，该生物生活的也最好，竞争力就强；酶有活性的范围最大，生物的生存温度范围就越广。
[答案] A
☆综合应用
例3.实验研究pH对酶活性的影响，准备5支含有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25 ℃室温条件下，将各试管蛋白块消失的时间记录于下表：
酶溶液的pH
蛋白块消失的时间（min）
1
2
3
4
5
13
9
11
45
>60
（1）酶活性最强时的pH是_________。
（2）蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是_________。
（3）请以2种方法改进实验，使实验在更短的时间内完成。
（4）在人体消化道中，能分泌本实验中酶的部位是_________。
（5）为确认蛋白块的消失是由于酶的作用，还应对实验进行什么设计
[解析] 在其他条件相同情况下，利用酶的特性知识和有关生物学知识，设计一定的浓度梯度进行对照，观察酶分解蛋白块的时间，判断蛋白酶的适宜pH值。既考查了基本知识，又能提高实验探究的能力
[答案]
（1）2
（2）酶活性越大，蛋白质分解越快，蛋白块消失的时间越短
（3）方法Ⅰ：将题给温度由25℃提高至大约37℃。方法Ⅱ：将原题中正方体蛋白块处理得更小（如切成0.5×0.5×0.5=0.125 cm3)，这相当于消化道内进行的物理性消化
（4）胃（答小肠不给分，因pH与题意不符）
（5）另增加一个试管，放入等量的蛋白块并将pH调得适当，但不加酶溶液
（五）巩固练习
1．同一个体内的各类活细胞所含的酶
A．种类有差异，数量相同 B．种类有差异，数量不同
C．种类无差异，数量相同 D．种类无差异，数量不同
2．果子酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明
A．酶具有专一性 B．酶的成分是蛋白质
C．酶的活性受环境影响 D．该沉淀的是氨基酸
3．下列说法不正确的是
A．酸碱度和温度是通过影响酶来影响果汁产量的 B．酶的数量越多，果汁产量越多
C．酶的催化反应时间能够影响果汁的产量 D．苹果泥的数量也能够影响果汁的产量
4．活细胞内合成酶的原料是
A．脂肪酸 B．氨基酸 C．核苷酸 D．氨基酸和核苷酸
5．下列可表示酶反应速度的是
A．单位时间内反应物的减少量 B．单位体积内产物的增加量
C．单位时间内产物的增加量 D．单位时间、单位体积内反应物的减少量
6．下列不能产生果胶酶的是
A．植物 B．霉菌 C．酵母菌 D．放线菌
7．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
8．下列不能影响酶活性的是
A．温度 B．pH C．酶的抑制剂 D．酶的数量
9．下列能影响酶的活性，但不会使酶的分子结构遭到破坏的是
A．低温 B．高温 C．过酸 D．过碱
10．下列不是影响果汁产量的是
A．pH B．温度 C．酶的数量 D．苹果的能用量
答案：1．B 2．A 3．B 4．B 5．D 6．D 7．D 8．D 9．A 10．C．
七、【课余作业】
1．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
2．在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？
八、【教学体会】
教师在教学过程中,可以以本地某种水果的生产、储存、加工和运输为素材，让学生做一个简单的估算，从而认识到果汁加工的经济效益。例如，可以让学生计算生产一升苹果汁大约需要多少斤苹果，苹果与苹果汁的价格相差多少；等等。此外，教师还可以联系学生已有的关于酶的知识，引导学生认识果胶酶的特性及其作用。
九、【资料袋】
果汁的营养
果汁的营养比水果的营养少多了，果汁根本就是没有营养的。
人们喝果汁大多是因为觉得有营养，而且好喝。许多人认为果汁可以代替水果，喝果汁可以补充水果中的营养成分(例如维生素C)，特别是应该给不爱吃水果的孩子多喝一些，甚至完全取代饮用水。
果汁不能代替水果 。老人和小孩适量少喝点果汁可以助消化、润肠道，补充膳食中营养成分的不足。 年人如果不能保证合理膳食，通过喝果汁适量补充一些营养，也算是一种不错的方法。还有些人不爱喝白开水，有香甜味道的果汁能使他们的饮水量增加，保证了身体对水分的需要，的确也是一件好事。
果汁中保留有水果中相当一部分营养成分，例如维生素、矿物质、糖分和膳食纤维中的果胶等，口感也优于普通白开水。比起水和碳酸饮料来说，果汁的确有相当的优势。但是大部分果汁之所以“好喝”，是因为加入了糖、甜味剂、酸味料、香料等成分调味后的结果。
需要提醒大家的是：果汁的营养和水果有相当大的差距，千万不要把两者混为一谈，果汁不能完全代替水果。首先，果汁里基本不含水果中的纤维素；第二，捣碎和压榨的过程使水果中的某些易氧化的维生素被破坏掉了；第三，水果中某种营养成分(例如纤维素)的缺失会对整体营养作用产生不利的影响；第四，在果汁生产的过程中有一些添加物是必然要影响到果汁的营养质量的，像甜味剂、防腐剂、使果汁清亮的凝固剂、防止果汁变色的添加剂等；第五，加热的灭菌方法也会使水果的营养成分受损。因此，对于能够食用新鲜水果的人来说，整个的水果永远是营养学上最好的选择。
课件39张PPT。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盛夏时节，酷暑难当，这时可以利用各种水果压榨果汁，不但解渴消暑，还可以点缀生活，放飞心情。可是我们也发现，家庭榨制的果汁和从超市购买的果汁相比，在口感和澄清度上有不小的差别。
请思考：
1．造成上述结果的原因主要是水果细胞的什么结构？
2．要通过酶解法解决上述问题，应加入哪些酶？
栏目链接(1)果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由__________聚合而成的一种高分子化合物，________于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响________，还会使果汁________。
(2)果胶酶的作用是分解______变成可溶性的____________。
(3)果胶酶是分解果胶的______酶的总称，包括________________、______________和__________等。
一、果胶酶的作用
半乳糖醛酸 不溶 出汁率 浑浊 果胶 半乳糖醛酸 一类 多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶 果胶酯酶 二、酶的活性与影响酶活性的因素
(1)酶的活性是指酶________一定化学反应的能力，其高低用一定条件下酶所催化的某一化学反应的________来表示。
(2)酶的反应速度是指__________内、__________中反应物的________或产物的________。
(3)影响酶活性的条件有_______、______和_____________等。
催化 反应速度 单位时间 单位体积 减少量 增加量 温度 pH 酶的抑制剂 三、果胶酶的用量
生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好________，用量多少常要通过________手段探究。
酶的用量 实验 四、实验设计
1．探究温度和pH对果胶酶活性的影响
(1)实验流程包括__________、设置一系列__________和________、加入果胶酶反应一段时间、__________。
(2)该实验的自变量是______或______，因变量是______________，检测因变量是通过测定果汁的______或________来实现的。
制备果泥 温度梯度 pH梯度 过滤果汁 温度 pH 果胶酶的活性 多少 澄清度 2．探究果胶酶的用量
(1)该实验的自变量是______________。除此之外，影响果汁产量的因素还有______、pH、__________________、苹果泥的用量等无关变量。
(2)判断的思路是：如果随着酶的用量增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明______________；如果当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明______________________________________
果胶酶的用量 温度 酶催化反应的时间 酶的用量不足 酶的用量已足，该值为酶的最适用量 一、果胶酶的组成及特性
果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶。其化学本质均是蛋白质，能被蛋白酶水解掉。果胶酶亦具有酶的通性，只改变反应速率，不改变反应的平衡点；其活性受pH、温度等影响。
例1下列关于果胶及果胶酶的叙述中，正确的是( )
A．果胶酶是分解果胶的一种酶
B．果胶不溶于水
C．加热使果胶变性失活
D．加热使果胶酶活性增强解析：果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，果胶不溶于水。温度影响酶的活性，在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增加，但高温使酶变性失活，而果胶不存在变性失活的问题。
答案：B
变式
训练1．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，瓦解植物细胞壁及胞间层
C．在果汁中加入果胶酶后可以使果汁变得澄清
D．果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸
变式
训练解析：果胶酶把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。
答案：D
二、酶的活性与影响酶活性的因素的分析1．酶活性的表示方法
酶活性用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
2．影响酶活性的因素
(1)温度：温度对酶活性的影响具有两重性。
①在一定范围内(低于最适温度)，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强。
②在一定范围内(高于最适温度)，随着温度的升高，酶活性逐渐降低直到活性全部丧失。如图1所示：
(2)pH：过酸或过碱都能使酶不可逆转地失活(变性)。酶促反应都有一个最适pH。如图2所示：
(3)酶的抑制剂：某些物质虽然不能引起酶变性，但能使酶分子某些必需基团(主要是酶活性中心上的一些基团)发生变化，引起酶活性下降，甚至失活，致使酶反应速度降低。能引起这种抑制作用的物质称为酶的抑制剂。
(4)底物浓度及用量、酶的浓度及用量也会影响酶的活性。在实际生产中，应在最适条件下，充分发挥酶的最大活性，以使酶得到充分应用，节约成本。
有关酶失活的两点注意
①高温、强酸、强碱可以使酶失活，而低温只是降低酶活性，但酶不失活。因此图1曲线的左端不与横轴相交。
②酶的失活只是酶的空间结构的改变，而氨基酸的种类、数量、排列顺序都不发生改变。
特 别
提 醒例2 下列曲线图示错误的是( )解析：反应物浓度不影响酶的活性。
答案：D
2．下列与酶活性有关的说法中不正确的是( )
A．酶活性是由蛋白质结构决定的，不受外界条件的影响
B．酶活性是指酶催化一定化学反应的能力
C．酶活性受温度、pH等因素的影响
D．酶活性高低与反应物浓度无关
变 式
训 练解析：酶活性是指酶催化一定化学反应的能力，其高低用一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。酶的催化作用受外界条件影响，温度、pH等对酶的催化作用都有较大影响，反应物浓度与酶活性高低无关。
答案：A
变 式
训 练三、探究酶活性影响因素的实验设计
1．探究温度和pH对果胶酶活性的影响
(1)实验原理：
①当酶处于最适温度或最适pH时，酶的活性最高。
②若温度过高、过酸或过碱，则导致酶变性失活。
③在一定范围内，果肉的出汁率和果汁的澄清度和果胶酶的活性成正比。
(2)实验操作流程：
温度或pH对果胶酶活性的影响
(3)结果分析：
①根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性(用酶反应速度表示)影响的曲线图(如图a、b)；不同果胶酶用量对出汁率影响的曲线图(在浓度和体积相同的条件下，如图c)；并最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。
②由于初次实验的梯度变量选择目的性不强，选择的范围有可能出现过高或过低的情况，这可以从画出的曲线中反映出来，如图所示，实验中可以根据出现的曲线进一步选择合适的梯度变量。
2．探究果胶酶的用量
(1)实验原理：在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，再增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。
(2)实验过程：
探究温度(或pH)影响酶活性的实验中，应先将酶和底物分别保温(或调好pH)，再混合，这样保证从反应—开始就是预设的温度(或pH)。
特 别
提 醒 例3 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：实验变量也称自变量，是指实验者所操纵的因素或条件。反应变量也称因变量，是指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果。二者具有因果关系。实验的目的就在于获得和解释这种前因后果。
实验一是探究果胶酶的最适温度，温度为实验变量。同理，实验二和实验三的实验变量为pH和果胶酶用量。
答案：D
3．pH对果胶酶活性影响的实验中，下列叙述不正确的是( )
A．自变量是不同的pH梯度
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
变 式
训 练解析：强酸、强碱、高温都会导致酶变性失活，只有低温抑制酶的活性，但不使其变性失活。
答案：D
变 式
训 练专题四 课题1
一、选择题
1．下列说法正确的是 ( )
A．果胶酶只存在于植物果实中
B．果胶溶于水，不溶于乙醇
C．果胶酶广泛存在于植物果实和微生物中
D．果胶酶能分解果胶和纤维素
[答案] C
[解析] 果胶酶广泛分布于高等植物和微生物中，所以A错，C正确；果胶不溶于水，故B错；果胶酶具有专一性，只能分解果胶，不能分解纤维素，故D错。
2．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
[答案] C
[解析] 酶活性的高低可以表示为在一定条件下，酶所催化某一化学反应的反应速度。酶促反应的反应速度通常用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或生成物的增加量来表示。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。
3．探究温度对果胶酶活性的影响、pH对果胶酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中，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
[答案] D
[解析] 探究温度对果胶酶活性的影响，温度为唯一变量；探究pH对果胶酶活性的影响，pH为唯一变量；探究果胶酶的用量，果胶酶用量是唯一变量。由上分析知，答案选D。
4．在“探究果胶酶的用量”实验中，下列说法正确的是 ( )
A．实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液
B．底物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多
C．本实验应控制在适宜温度和pH条件下
D．反应液的pH必须相同
[答案] B
[解析] 本实验中的实验变量是酶用量，温度和pH属于无关变量，因此要控制好这些变量，即每个实验组、实验前后都应控制适宜且相同的温度和pH条件。实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以配制一种浓度的果胶酶溶液，使用不同的体积即可。在其他条件固定不变的情况下，在一定范围内，随着酶用量的增多，酶促反应速度加快，滤出的果汁也增多，当酶用量达到一定量，底物成为限制因素时，再增加酶的用量，酶促反应速度也不再增大，滤出的果汁也不再增多。
二、非选择题
5．假设你已经探究了果胶酶的最适温度(为45℃)和最适pH(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、体积分数为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相同，应先将盛苹果泥和果胶酶的试管放在同一温度的水浴装置中恒温。
[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，保证设置酶量的变化梯度是实验中的单一变量。
一、选择题
1．下列不能产生果胶酶的是 ( )
A．植物 B．霉菌
C．酵母菌 D．放线菌
[答案] D
[解析] 放线菌无法分解利用果胶。
2．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
[答案] D
[解析] 果胶酶不包括半乳糖醛酸酶。
3．下列有关酶的正确叙述是 ( )
①是由分泌功能的细胞产生的
②有的从食物中获得，有的在体内转化而来
③凡是能产生激素的细胞都能产生酶
④酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥作用，离开活细胞，酶就失去催化能力
⑤酶都是蛋白质
⑥有的酶是蛋白质，有的是RNA
⑦酶在代谢中有多种功能
⑧酶对新陈代谢和生殖发育起调控作用
⑨化学反应前后，酶的数量和化学性质不变
⑩酶的活性随温度的升高而不断升高
A．①③④ B．③⑥⑨
C．②⑤⑦ D．②⑥⑧
[答案] B
[解析] 本题考查了酶的概念特征及其与激素的区别。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数的是RNA，在一定温度范围内随温度的升高，酶的活性不断升高。
4．分别用0℃和100℃的温度处理某种酶后，酶都没有活性，但 ( )
A．经过0℃处理的酶活性能够恢复
B．经过100℃处理的酶活性能够恢复
C．经过0℃处理的酶的空间结构遭破坏
D．经过100℃处理的酶被水解成了氨基酸
[答案] A
[解析] 低温处理酶，酶的空间结构仍能保持，因此其活性可以恢复。
5．下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是 ( )
[答案] B
[解析] 在底物浓度相同的条件下，反应速度随酶量的增加而加快。
二、非选择题
6．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、果胶分解酶和果胶酯酶等，常用于果汁的生产。
(1)果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶——植物______________(结构)的主要组成成分之一，可解决________________问题。
(2)为探究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计实验方案如下：
操作流程：制备苹果泥和果胶酶溶液→果胶酶与苹果泥混合水浴一段时间→过滤果汁→测量果汁体积(在不同的温度下同时进行以上实验)
温度梯度：－30℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃
问：该实验方案有无不当之处，如有请补充说明。该实验是否需要另外再增设对照组，为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)在最适温度和最适pH条件下，测得烧杯内葡萄糖的产生量与反应时间的关系如图，请在图中分别画出温度提高5℃和酶量提高1倍时的葡萄糖产生量曲线。
[答案] (1)细胞壁和胞间层 果肉出汁率低和果汁浑浊等
(2)①在果胶酶与苹果泥混合前应使两者在同一温度条件下水浴保温；②温度梯度过大，可设置温度为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃和60℃等，也可以以5℃作为温度梯度 不需要。实验的不同温度梯度之间可以相互对照。
(3)
7．我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，易造成积压、腐烂变质的现象，为解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工制成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：
(1)实验方法：按如图所示的顺序进行操作
(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图所示：
①图中自变量是温度，除此之外果胶酶的活性还受________影响。
A．酶的浓度 B．苹果泥的量
C．水量 D．pH
②图中纵坐标还可用________表示。
③实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
④步骤b中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中，恒温的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[答案] (2)①D ②苹果汁的产量 ③同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量的不同而改变 ④避免底物与果胶酶混合时影响混合物的温度，进而影响酶的活性
[解析] 果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系，所以每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两种，一种是果汁的产量，另一种是果汁的澄清度。为使实验中达到相应的设计温度，保证实验的准确性，避免因混合而造成的温度的改变，必须使酶与底物分别保温，待达到要求后再混合。
