高中生物 專題4 酶的研究與應用 課題1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用課件 新人教版選修11

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1、 目標導航預習導引 目標導航預習導引一二三四一、果膠酶的作用1.果膠(1)果膠是植物細胞壁及胞間層的主要成分之一,它是由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物,不溶于水。(2)對果汁加工的影響:影響出汁率,且使果汁渾濁。2.果膠酶(1)化學本質:蛋白質。(2)作用:將果膠分解為可溶性的半乳糖醛酸。(3)組成:分解果膠的一類酶的統(tǒng)稱,包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。 目標導航預習導引一二三四植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠。進行植物細胞融合實驗時,常需要去除細胞壁,而保留其他的細胞結構,你能設計一種科學的方法達到這一目的嗎?請進行適當?shù)慕忉?。提示：在溫和的條件下,用纖維素酶或果膠酶處理

2、植物細胞即可。因為纖維素酶或果膠酶具有專一性,通過專一性地分解纖維素或果膠,就能達到瓦解細胞壁而不破壞其他細胞結構的目的。 目標導航預習導引一二三四二、酶的活性與影響酶活性的因素1.酶的活性:酶催化一定化學反應的能力。2.酶活性高低的表示:用在一定條件下,酶所催化的某一化學反應的速度來表示。酶反應速度用單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。3.影響酶活性的因素:溫度、pH和酶的抑制劑等。 目標導航預習導引一二三四三、果膠酶的用量1.控制酶用量的目的(1)使果膠酶得到充分的利用。(2)節(jié)約成本。2.用量多少的探究對于一定量的蘋果泥需要多少果膠酶最合適。 目標導航預習導引一二三

3、四四、實驗設計1.探究一:溫度和pH對果膠酶的活性的影響(1)溫度梯度(或pH梯度)的確定:30 、35 、40 、45 、50 、55 、60 、65 、70 (或pH為5、6、7、8、9)。(2)自變量及其控制:實驗的自變量為溫度(或pH),控制自變量的方法是利用恒溫水浴鍋保溫(或滴加酸、堿等)。(3)因變量及其檢測:實驗的因變量是酶的活性,檢測因變量的方法是測定相同時間內(nèi)果汁的產(chǎn)出量或澄清度,也可以測定相同產(chǎn)出量或澄清度所用的時間。 目標導航預習導引一二三四2.探究二:果膠酶的最適用量(1)果膠酶的用量梯度:1 mg、2 mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg、7 mg、8 mg、

4、9 mg。(2)自變量及其控制:實驗的自變量是果膠酶的用量,控制自變量的方法是配成等體積不同濃度的果膠酶溶液。(3)因變量及其檢測:因變量是分解果膠的速度,檢測因變量的方法是測定相同時間內(nèi)果汁的產(chǎn)出量。 目標導航預習導引一二三四(1)利用果膠酶對果泥進行處理時,是否可以同時加入蛋白酶幫助水解膜性結構上的蛋白質成分,以提高果汁的出汁率?請說明原因。提示：不可以。果膠酶的化學本質為蛋白質,若加入蛋白酶,則會將果膠酶水解,使之失去活性。(2)從控制變量的角度分析,用酶促反應速率的快慢表示酶活性的高低時,需要滿足什么樣的條件?提示：所設定的條件中除了所研究的自變量外,其他條件都必須相同且適宜。 知識精

5、要典題例解遷移應用知識架構一二一、基礎知識1.果膠與果膠酶(1)果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要成分之一,它是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物,不溶于水。(2)果膠酶并不特指某一種酶,而是分解果膠的一類酶的總稱,包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。果膠酶能將果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸。 知識精要典題例解遷移應用知識架構一二2.影響酶活性的因素(1)溫度:溫度對酶的活性的影響具有兩重性。在一定范圍內(nèi),隨著溫度的升高,酶的活性逐漸增強。超過一定溫度后,隨著溫度的升高,酶的活性逐漸降低直到活性全部喪失。如下圖所示。 知識精要典題例解遷移應用知識架構一二(2)pH:如下圖所示,過酸或

6、過堿都能使酶發(fā)生不可逆轉的失活。酶促反應都有一個最適的pH。(3)酶的抑制劑:某些物質能使酶分子某些必需基團(主要是酶活性中心上的一些基團)發(fā)生變化,引起酶活性下降,甚至失活,致使酶促反應速度降低。能起到這種抑制作用的物質稱為酶的抑制劑。 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構【例1】 下列甲、乙、丙圖依次表示果膠酶濃度一定時,果膠酶的反應速度與反應物濃度、溫度、pH之間的關系,據(jù)圖完成問題。 (導學號52260013)(1)圖甲中,反應物達到某一濃度時反應速度不再上升的原因是。 (2)圖乙中,B點所對應的溫度稱為。如果你根據(jù)實驗數(shù)據(jù) 轉換成的曲線圖無法判斷果膠酶的最適溫度,你將如何改進? 。

7、一二知識精要典題例解遷移應用知識架構(3)圖乙中,曲線AB段表明,BC段表明。 (4)將裝有果膠酶與反應物的兩試管分別放入12 和90 水浴鍋中,20 min后取出,轉入40 的水浴鍋中保溫,兩試管內(nèi)的反應:試管,試管:。 (5)圖丙表示了果膠酶濃度、反應物濃度、溫度等一定時,果膠酶催化反應的速度隨pH變化的曲線,實驗時可根據(jù)來判定果膠酶的最適pH。 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構解析：(1)酶的催化能力是有一定限度的,并不會隨著反應物濃度的上升而無限上升。(2)圖乙中B點為酶的最適溫度。在適宜溫度附近設置差值間隔更小的溫度梯度將有利于確認最適溫度。(3)圖乙中AB段表明,在最適溫度之前

8、,隨溫度升高,酶活性升高;BC段表明,在最適溫度之后,隨溫度升高,酶活性降低。(4)低溫可抑制酶活性,當溫度升高時酶活性可恢復,但高溫破壞酶分子的空間結構,即使溫度降低,酶活性也不再恢復。(5)確認果膠酶活性,可依據(jù)果汁的量作為因變量。答案：(1)酶雖然有高效性,但催化能力也有一定限度,當所有酶都發(fā)揮了最高效能后,反應物濃度再增加,反應速度也不增加(2)最適溫度應據(jù)適宜溫度范圍確定間隔近的溫度梯度,重新實驗(3)溫度升高,酶活性升高溫度升高,酶活性降低(4)反應速度迅 速增加無催化反應(5)果汁的量 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構 一二知識精要典題例

9、解遷移應用知識架構 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構酶反應速度可用下列哪一項表示?()A.單位時間內(nèi)反應物的減少量B.單位體積內(nèi)產(chǎn)物的增加量C.單位時間內(nèi)產(chǎn)物的增加量D.單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的減少量或產(chǎn)物的增加量解析：酶反應速度是衡量酶活性的參數(shù),經(jīng)常用單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。答案：D 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構1.植物、霉菌、酵母菌和細菌均能產(chǎn)生果膠酶。由霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的果膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一,被廣泛地應用于果汁加工業(yè)。水果汁液中含有果膠,用含有果膠的果汁制備的濃縮果汁黏稠,而且穩(wěn)定性較差。果汁經(jīng)果膠酶處理后,黏度迅速

10、下降,過濾速度可提高1020倍,澄清度達93%98%,經(jīng)果膠酶澄清處理后的果汁,無論是直接還是濃縮后制成的成品果汁,均具有較好的穩(wěn)定性。果膠能引起果酒失光、渾濁和出現(xiàn)沉淀,在果酒制備過程中使用果膠酶,不僅能使果汁易于壓榨、澄清和過濾,而且能提高果酒的收集率和成品果酒的穩(wěn)定性。2.酶活性的影響因素包括溫度、pH和酶的抑制劑等。但酶的數(shù) 量或酶濃度不是影響酶活性的因素。 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構二、實驗設計1.溫度對果膠酶活性的影響 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構2.pH對果膠酶活性的影響只需將上述反應條件中的溫度梯度改為pH梯度,如設計pH為5.0,5.5,6.0,6.5,7.

11、0,7.5,8.0,8.5,9.0,并且選定一個適宜的溫度,反應液中的pH可以用體積分數(shù)為0.1%的NaOH溶液和鹽酸進行調節(jié)。3.探究果膠酶的最適用量(1)準確稱取純的果膠酶1 mg、2 mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg、7 mg、8 mg、9 mg配制成相等體積的酶溶液,取等量放入9支試管中依次編號為19號,制取蘋果泥并稱取45 g,分裝入9支試管中,每支試管中分裝5 g,依次編號為19號。 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構(2)將上述試管放入37 恒溫水浴中平衡內(nèi)外溫度。(3)一段時間后將不同濃度的果膠酶分別迅速與各試管的蘋果泥混合,然后再放入恒溫水浴中。(4)記錄反應時

12、間,約20 min。(5)過濾后測量果汁體積。 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構【例2】 探究溫度對果膠酶活性的影響、pH對果膠酶活性的影響、果膠酶的用量三個實驗中,實驗變量依次為()A.溫度、酶活性、酶用量B.蘋果泥用量、pH、果汁量C.反應時間、酶活性、酶用量D.溫度、pH、酶用量解析：實驗變量是實驗者所操縱的條件,如果研究溫度對果膠酶活性的影響,溫度就是實驗變量,為了消除無關變量的影響,其他條件應該保持不變。同理,pH和果膠酶用量分別作為另外兩個實驗的實驗變量。答案：D 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構

13、一二知識精要典題例解遷移應用知識架構關于探究果膠酶最適用量的實驗,下列敘述錯誤的是()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：探究果膠酶最適用量的實驗是一個對照實驗,必須遵循單一變量原則和等量原則。唯一的變量是果膠酶的用量,其余無關變量如pH、溫度、攪拌時間、反應時間都應相同。答案：C 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構探究溫度、pH對酶活性影響的實驗分析1.實驗思路設置一系列溫度(或pH)梯度,從中選取酶活性最高的溫度(或pH),然后再以該溫

14、度(或pH)為中心,縮小溫度(或pH)梯度,進一步確定最適溫度(或pH)范圍。 一二知識精要典題例解遷移應用知識架構2.自變量、因變量和無關變量 知識架構一二 在蘋果泥和果膠酶混合之前,一定要保證底物和酶達到所要求的溫度或pH條件,確保實驗結果的可靠性?！纠}】 果汁生產(chǎn)廠家利用果膠酶破除果肉細胞的細胞壁(內(nèi)含果膠)來提高出汁率。為探究溫度對果膠酶活性的影響,某同學設計了如下實驗:圖1 圖2 將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管,靜置 10 min,如圖1中的A;將果膠酶與蘋果泥混合,靜置10 min,如圖1中的B;將步驟處理后的混合物過濾,收集濾液,測果汁量;再取等量的果膠酶與蘋果泥,在不同溫度條

15、件下重復以上實驗,并記錄果汁量如下表: 請回答下列問題。(1)蘋果含有酸甜味的果汁主要存在于細胞的結構中。 (2)實驗結果顯示,當溫度為左右時,果膠酶的活性較高。 (3)進行實驗的目的是使果膠酶和蘋果泥在混合前就達到相同的溫度,使實驗。 (4)請在圖2中畫出果汁量隨溫度變化的曲線圖。 解析：(1)成熟的植物細胞中含有液泡,液泡里的液體是細胞液,廠家生產(chǎn)的果汁的主要成分就是細胞液。(2)分析表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),當溫度在40 左右時,果膠酶的活性較高。(3)進行實驗的目的是保證實驗溫度的準確性,因為如果果膠酶與蘋果泥溫度不同,二者混合后溫度會發(fā)生變化,從而導致實驗結果不準確。答案：(1)液泡(2)40(3)結果更準確(誤差更小)(4)如下圖: