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

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1、 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四一、果膠酶的作用1.果膠(1)果膠是植物細(xì)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(duì)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(xué)本質(zhì):蛋白質(zhì)。(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(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠。進(jìn)行植物細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)時(shí),常需要去除細(xì)胞壁,而保留其他的細(xì)胞結(jié)構(gòu),你能設(shè)計(jì)一種科學(xué)的方法達(dá)到這一目的嗎?請(qǐng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕忉尅Ｌ崾荆涸跍睾偷臈l件下,用纖維素酶或果膠酶處理

2、植物細(xì)胞即可。因?yàn)槔w維素酶或果膠酶具有專一性,通過(guò)專一性地分解纖維素或果膠,就能達(dá)到瓦解細(xì)胞壁而不破壞其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)的目的。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)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(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的速度來(lái)表示。酶反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。3.影響酶活性的因素:溫度、pH和酶的抑制劑等。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)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(duì)于一定量的蘋果泥需要多少果膠酶最合適。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三

3、四四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.探究一:溫度和pH對(duì)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(shí)驗(yàn)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(cè):實(shí)驗(yàn)的因變量是酶的活性,檢測(cè)因變量的方法是測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)果汁的產(chǎn)出量或澄清度,也可以測(cè)定相同產(chǎn)出量或澄清度所用的時(shí)間。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)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(shí)驗(yàn)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(cè):因變量是分解果膠的速度,檢測(cè)因變量的方法是測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)果汁的產(chǎn)出量。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三四(1)利用果膠酶對(duì)果泥進(jìn)行處理時(shí),是否可以同時(shí)加入蛋白酶幫助水解膜性結(jié)構(gòu)上的蛋白質(zhì)成分,以提高果汁的出汁率?請(qǐng)說(shuō)明原因。提示：不可以。果膠酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì),若加入蛋白酶,則會(huì)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(yīng)速率的快慢表示酶活性的高低時(shí),需要滿足什么樣的條件?提示：所設(shè)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(shí)精

5、要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)一二一、基礎(chǔ)知識(shí)1.果膠與果膠酶(1)果膠是植物細(xì)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(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)一二2.影響酶活性的因素(1)溫度:溫度對(duì)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(qiáng)。超過(guò)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(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)一二(2)pH:如下圖所示,過(guò)酸或

6、過(guò)堿都能使酶發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的失活。酶促反應(yīng)都有一個(gè)最適的pH。(3)酶的抑制劑:某些物質(zhì)能使酶分子某些必需基團(tuán)(主要是酶活性中心上的一些基團(tuán))發(fā)生變化,引起酶活性下降,甚至失活,致使酶促反應(yīng)速度降低。能起到這種抑制作用的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)【例1】 下列甲、乙、丙圖依次表示果膠酶濃度一定時(shí),果膠酶的反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度、溫度、pH之間的關(guān)系,據(jù)圖完成問(wèn)題。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)52260013)(1)圖甲中,反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)反應(yīng)速度不再上升的原因是。 (2)圖乙中,B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度稱為。如果你根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成的曲線圖無(wú)法判斷果膠酶的最適溫度,你將如何改進(jìn)? 。

7、一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)(3)圖乙中,曲線AB段表明,BC段表明。 (4)將裝有果膠酶與反應(yīng)物的兩試管分別放入12 和90 水浴鍋中,20 min后取出,轉(zhuǎn)入40 的水浴鍋中保溫,兩試管內(nèi)的反應(yīng):試管,試管:。 (5)圖丙表示了果膠酶濃度、反應(yīng)物濃度、溫度等一定時(shí),果膠酶催化反應(yīng)的速度隨pH變化的曲線,實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)來(lái)判定果膠酶的最適pH。 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)解析：(1)酶的催化能力是有一定限度的,并不會(huì)隨著反應(yīng)物濃度的上升而無(wú)限上升。(2)圖乙中B點(diǎn)為酶的最適溫度。在適宜溫度附近設(shè)置差值間隔更小的溫度梯度將有利于確認(rèn)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(dāng)溫度升高時(shí)酶活性可恢復(fù),但高溫破壞酶分子的空間結(jié)構(gòu),即使溫度降低,酶活性也不再恢復(fù)。(5)確認(rèn)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(dāng)所有酶都發(fā)揮了最高效能后,反應(yīng)物濃度再增加,反應(yīng)速度也不增加(2)最適溫度應(yīng)據(jù)適宜溫度范圍確定間隔近的溫度梯度,重新實(shí)驗(yàn)(3)溫度升高,酶活性升高溫度升高,酶活性降低(4)反應(yīng)速度迅 速增加無(wú)催化反應(yīng)(5)果汁的量 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu) 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu) 一二知識(shí)精要典題例

9、解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu) 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)酶反應(yīng)速度可用下列哪一項(xiàng)表示?()A.單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的減少量B.單位體積內(nèi)產(chǎn)物的增加量C.單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的增加量D.單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量解析：酶反應(yīng)速度是衡量酶活性的參數(shù),經(jīng)常用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。答案：D 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)1.植物、霉菌、酵母菌和細(xì)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(yīng)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(guò)濾速度可提高1020倍,澄清度達(dá)93%98%,經(jīng)果膠酶澄清處理后的果汁,無(wú)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(guò)程中使用果膠酶,不僅能使果汁易于壓榨、澄清和過(guò)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(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.溫度對(duì)果膠酶活性的影響 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)2.pH對(duì)果膠酶活性的影響只需將上述反應(yīng)條件中的溫度梯度改為pH梯度,如設(shè)計(jì)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(gè)適宜的溫度,反應(yīng)液中的pH可以用體積分?jǐn)?shù)為0.1%的NaOH溶液和鹽酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.探究果膠酶的最適用量(1)準(zhǔn)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(hào)為19號(hào),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(hào)為19號(hào)。 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)(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(shí)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(yīng)時(shí)

12、間,約20 min。(5)過(guò)濾后測(cè)量果汁體積。 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)【例2】 探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響、pH對(duì)果膠酶活性的影響、果膠酶的用量三個(gè)實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)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(yīng)時(shí)間、酶活性、酶用量D.溫度、pH、酶用量解析：實(shí)驗(yàn)變量是實(shí)驗(yàn)者所操縱的條件,如果研究溫度對(duì)果膠酶活性的影響,溫度就是實(shí)驗(yàn)變量,為了消除無(wú)關(guān)變量的影響,其他條件應(yīng)該保持不變。同理,pH和果膠酶用量分別作為另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)變量。答案：D 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu) 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu) 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)

13、一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)關(guān)于探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn),下列敘述錯(cuò)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(shí)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：探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)是一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn),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(wú)關(guān)變量如pH、溫度、攪拌時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間都應(yīng)相同。答案：C 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)探究溫度、pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)分析1.實(shí)驗(yàn)思路設(shè)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(jìn)一步確定最適溫度(或pH)范圍。 一二知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用知識(shí)架構(gòu)2.自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量 知識(shí)架構(gòu)一二 在蘋果泥和果膠酶混合之前,一定要保證底物和酶達(dá)到所要求的溫度或pH條件,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性?！纠}】 果汁生產(chǎn)廠家利用果膠酶破除果肉細(xì)胞的細(xì)胞壁(內(nèi)含果膠)來(lái)提高出汁率。為探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):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(guò)濾,收集濾液,測(cè)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(fù)以上實(shí)驗(yàn),并記錄果汁量如下表: 請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)蘋果含有酸甜味的果汁主要存在于細(xì)胞的結(jié)構(gòu)中。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)溫度為左右時(shí),果膠酶的活性較高。 (3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是使果膠酶和蘋果泥在混合前就達(dá)到相同的溫度,使實(shí)驗(yàn)。 (4)請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出果汁量隨溫度變化的曲線圖。 解析：(1)成熟的植物細(xì)胞中含有液泡,液泡里的液體是細(xì)胞液,廠家生產(chǎn)的果汁的主要成分就是細(xì)胞液。(2)分析表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度在40 左右時(shí),果膠酶的活性較高。(3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是保證實(shí)驗(yàn)溫度的準(zhǔn)確性,因?yàn)槿绻z酶與蘋果泥溫度不同,二者混合后溫度會(huì)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。答案：(1)液泡(2)40(3)結(jié)果更準(zhǔn)確(誤差更小)(4)如下圖: