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课题1果胶酶在果汁生产中的作用
1．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，在果汁生产中，果胶会影响出汁率和澄清度。
2．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。
3．酶活性可用一定条件下酶所催化的化学反应的反应速度来表示。
4．酶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。
5．影响果胶酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂等。
6．探究温度对果胶酶活性的影响时，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件相同。

1．纤维素与果胶的比较
项目
相同点
不同点
纤维素
①都是高分子化合物
②都不溶于水
③都参与 的组成
①组成的基本单位：
②分解所需的酶： 酶
果胶
①组成的基本单位：
②分解所需的酶： 酶
2．纤维素酶与果胶酶的比较
项目
组　成
作　用
纤维素酶

纤维素在C1酶、Cx酶的作用下分解生成 ，再在葡萄糖苷酶的作用下将纤维二糖分解为 。
果胶酶

将不溶性的果胶分解为可溶性的

3． 在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？

4． 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？

5． 想一想，为什么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？

6．当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是自变量，哪些因素应该保持不变？

例1．下列关于果胶酶的说法正确的是(　　)
A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素
B．果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物
C．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称
D．果胶酶的化学本质是蛋白质或RNA
例2．果胶酶的反应速度可用哪一项来表示(　　)
A．单位时间内果胶的减少量 B．单位体积内半乳糖醛酸的增加量
C．单位时间内半乳糖醛酸的增加量 D．单位时间内、单位体积中果胶的减少量或半乳糖醛酸的增加量
例3．在探究温度对果胶酶活性影响的实验中，下列说法错误的是(　　)
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
例4．在探究pH对果胶酶活性影响的实验中，下列说法错误的是(　　)
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的最适pH
D．pH过低时，果胶酶活性变小，但不失活
[例5] 如图曲线表示的是温度与果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是(　　)

A．在b点之前，果胶酶的活性和温度呈正相关；之后，呈负相关
B．当温度达到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，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以恢复上升
[例6] 在验证“果胶酶在果汁生产中的作用”的实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别加入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下列两种操作：
第一种：将试管中的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。
第二种：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的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。
请回答下列问题：
(1)哪一种方法更为科学？__________。请说明理由：________________________。
(2)实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使___________，以减少实验误差。
(3)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________，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，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：________。

【例7】．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。
实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等；苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。
实验目的：验证果胶酶在果汁生产中的作用。
实验方法及步骤：
(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。
(2)取两个100 mL洁净的烧杯，编号1、2按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上。
操作顺序
项目
烧杯
1
2
①
在烧杯中加入苹果泥
20 mL
20 mL
②
a.____________
2 mL
\
③
注入蒸馏水
\
b.______
④
在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌
10 min
10 min
(3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察(或比较)____________________，并记录结果。
(4)实验结果的预测及结论：如果是________________________________，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。
[例6][答案]　(1)第二种　第二种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(或第一种操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应)
(2)酶和反应物(果胶)充分地接触
(3)果汁体积　甲
[例7]答案：(2)a.注入果胶酶溶液 　b．2 mL
(3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度(4)相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高

[课时跟踪检测]
(满分50分　时间25分钟)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．某物质常温下能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产出量，使果汁变得清亮。下列对该物质的叙述正确的是(　　)
A．该物质由氨基酸和核苷酸组成
B．该物质能分解果肉细胞壁中的纤维素
C．该物质在低温条件下会失去活性
D．该物质在蛋白酶作用下可能会被降解
解析：选D　果胶是细胞壁的主要组成成分，能水解果胶的物质应该是果胶酶，果胶酶的化学本质是蛋白质，蛋白质由氨基酸组成，具有专一性，不能分解纤维素，在低温下活性被抑制，能被蛋白酶水解。
2．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
解析：选A　果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物；果胶被果胶酶分解后的产物是半乳糖醛酸；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等。
3．下列说法错误的是(　　)
A．酸碱度和温度是通过影响酶活性来影响果汁产量的
B．只要温度适宜，酶的活性一定高
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
解析：选B　酶的活性受温度和酸碱度的影响，只有在最适温度和pH下，酶的催化效率才最高。另外，果汁的产量与原料的多少以及反应时间有关。酶的活性不只与温度有关，还与pH等因素有关。
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
解析：选D　首先要明确实验变量、反应变量等基本概念，在此基础上，针对三个探究实验进行分析。实验一为探究果胶酶的最适温度，实验二为探究果胶酶的最适pH，实验三为探究果胶酶的最适用量。
5．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究有关的叙述正确的是(　　)
A．探究果胶酶的用量时，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．应将果泥与果胶酶先混合均匀后再放置预设定温度的水浴锅中
D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来定量表示果胶酶的活性
解析：选D　探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果，pH、温度应相同且适宜；果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等；应将果泥与果胶酶分装在不同试管中放置预设定温度的水浴锅中，几分钟后再混合均匀。
6．在“探究果胶酶的用量”实验中，下列说法错误的是(　　)
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．反应液和pH必须相同
解析：选B　本实验中的实验变量是酶的用量，温度和pH属于无关变量，因此实验应控制在适宜的温度和pH条件下。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，使用不同体积的酶溶液进行实验。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，酶促反应速率加快，滤出的果汁也增多，当酶的用量达到一定值，底物成为限制因素时，再增加酶的用量，反应速率也不再增大，滤出的果汁也不再增多。
7．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的目的是(　　)
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．使苹果中的果胶酶变性失活，以排除对实验的干扰
D．果胶酶的最适温度为90 ℃
解析：选C　本实验属于对照实验，其实验目的是证明果胶酶能将果胶分解。因此，首先对苹果匀浆进行加热处理，使苹果匀浆中的果胶酶变性失活，排除干扰，然后再分别加入果胶酶和等量的蒸馏水，观察实验现象。
8．下列关于果胶酶的叙述正确的是(　　)
①是由具有分泌功能的细胞产生的
②凡是活细胞都能产生果胶酶
③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸
④植物、霉菌、酵母菌和细菌均可能产生果胶酶
⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶
⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁
⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸
A．①②⑤　　　　　　 B．②③⑦
C．③④⑥ D．③④⑤⑦
解析：选C　所有活细胞都能产生酶，但不同细胞产生的酶不一定相同，产生果胶酶的生物有植物、霉菌、酵母菌和细菌等，所以①②不正确；果胶酶的作用是将果胶分解成半乳糖醛酸；植物细胞壁由纤维素和果胶组成，可用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，所以③④⑥正确。果胶酶的成分是蛋白质，其组成单位只能是氨基酸，所以⑦不正确。果胶酶特指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，所以⑤不正确。
二、非选择题(共26分)
9．(12分)下图是果胶酶在不同温度条件下的酶活性变化曲线，请回答下列问题：

(1)在35 ℃时，果胶酶的活性________。
(2)在________和________时，果胶酶的活性都降为0，但恢复至35 ℃时，________图的催化活性可望恢复，请在图中画出恢复曲线，由此表明______图中所示酶的结构已受到破坏。
解析：从图中看出，果胶酶在35 ℃时催化效率最高，当温度降至0 ℃或升高至100 ℃时，催化效率均降至0。果胶酶的化学本质是蛋白质，当温度升高至100 ℃时，果胶酶的分子结构发生改变，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，再恢复到35 ℃时，活性还会恢复。
答案：(1)最高
(2)0 ℃　100 ℃　甲　曲线如右图中虚线所示　乙

10．(14分)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 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只试管混合，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(每一设定温度的两只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