2017春高中生物专题4酶的研究与应用课题1果胶酶在果汁生产中的作用课件新人教版选修120170302211

目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,三,四,一、果胶酶的作用1.果胶(1)果胶是植物细胞壁及胞间层的主要成分之一,它是由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物,不溶于水。(2)对果汁加工的影响:影响出汁率,且使果汁浑浊。2.果胶酶(1)化学本质:蛋白质。(2)作用:将果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸。(3)组成:分解果胶的一类酶的统称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。进行植物细胞融合实验时,常需要去除细胞壁,而保留其他的细胞结构,你能设计一种科学的方法达到这一目的吗?请进行适当的解释。提示：在温和的条件下,用纤维素酶或果胶酶处理植物细胞即可。因为纤维素酶或果胶酶具有专一性,通过专一性地分解纤维素或果胶,就能达到瓦解细胞壁而不破坏其他细胞结构的目的。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,二、酶的活性与影响酶活性的因素1.酶的活性:酶催化一定化学反应的能力。2.酶活性高低的表示:用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的速度来表示。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。3.影响酶活性的因素:温度、pH和酶的抑制剂等。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,三、果胶酶的用量1.控制酶用量的目的(1)使果胶酶得到充分的利用。(2)节约成本。2.用量多少的探究对于一定量的苹果泥需要多少果胶酶最合适。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,四、实验设计1.探究一:温度和pH对果胶酶的活性的影响(1)温度梯度(或pH梯度)的确定:30 、35 、40 、45 、50 、55 、60 、65 、70 (或pH为5、6、7、8、9)。(2)自变量及其控制:实验的自变量为温度(或pH),控制自变量的方法是利用恒温水浴锅保温(或滴加酸、碱等)。(3)因变量及其检测:实验的因变量是酶的活性,检测因变量的方法是测定相同时间内果汁的产出量或澄清度,也可以测定相同产出量或澄清度所用的时间。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,2.探究二:果胶酶的最适用量(1)果胶酶的用量梯度:1 mg、2 mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg、7 mg、8 mg、9 mg。(2)自变量及其控制:实验的自变量是果胶酶的用量,控制自变量的方法是配成等体积不同浓度的果胶酶溶液。(3)因变量及其检测:因变量是分解果胶的速度,检测因变量的方法是测定相同时间内果汁的产出量。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,(1)利用果胶酶对果泥进行处理时,是否可以同时加入蛋白酶帮助水解膜性结构上的蛋白质成分,以提高果汁的出汁率?请说明原因。提示：不可以。果胶酶的化学本质为蛋白质,若加入蛋白酶,则会将果胶酶水解,使之失去活性。(2)从控制变量的角度分析,用酶促反应速率的快慢表示酶活性的高低时,需要满足什么样的条件?提示：所设定的条件中除了所研究的自变量外,其他条件都必须相同且适宜。,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,一、基础知识1.果胶与果胶酶(1)果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一,它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物,不溶于水。(2)果胶酶并不特指某一种酶,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等。果胶酶能将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,2.影响酶活性的因素(1)温度:温度对酶的活性的影响具有两重性。在一定范围内,随着温度的升高,酶的活性逐渐增强。超过一定温度后,随着温度的升高,酶的活性逐渐降低直到活性全部丧失。如下图所示。,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,(2)pH:如下图所示,过酸或过碱都能使酶发生不可逆转的失活。酶促反应都有一个最适的pH。(3)酶的抑制剂:某些物质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,致使酶促反应速度降低。能起到这种抑制作用的物质称为酶的抑制剂。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,【例1】 下列甲、乙、丙图依次表示果胶酶浓度一定时,果胶酶的反应速度与反应物浓度、温度、pH之间的关系,据图完成问题。 (导学号52260013)(1)图甲中,反应物达到某一浓度时反应速度不再上升的原因是。(2)图乙中,B点所对应的温度称为。如果你根据实验数据转换成的曲线图无法判断果胶酶的最适温度,你将如何改进?。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,(3)图乙中,曲线AB段表明,BC段表明。(4)将装有果胶酶与反应物的两试管分别放入12 和90 水浴锅中,20 min后取出,转入40 的水浴锅中保温,两试管内的反应:试管,试管:。(5)图丙表示了果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时,果胶酶催化反应的速度随pH变化的曲线,实验时可根据来判定果胶酶的最适pH。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,解析：(1)酶的催化能力是有一定限度的,并不会随着反应物浓度的上升而无限上升。(2)图乙中B点为酶的最适温度。在适宜温度附近设置差值间隔更小的温度梯度将有利于确认最适温度。(3)图乙中AB段表明,在最适温度之前,随温度升高,酶活性升高;BC段表明,在最适温度之后,随温度升高,酶活性降低。(4)低温可抑制酶活性,当温度升高时酶活性可恢复,但高温破坏酶分子的空间结构,即使温度降低,酶活性也不再恢复。(5)确认果胶酶活性,可依据果汁的量作为因变量。答案：(1)酶虽然有高效性,但催化能力也有一定限度,当所有酶都发挥了最高效能后,反应物浓度再增加,反应速度也不增加(2)最适温度应据适宜温度范围确定间隔近的温度梯度,重新实验(3)温度升高,酶活性升高温度升高,酶活性降低(4)反应速度迅速增加无催化反应(5)果汁的量,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,酶反应速度可用下列哪一项表示?()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.单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量解析：酶反应速度是衡量酶活性的参数,经常用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。答案：D,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,1.植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶。由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一,被广泛地应用于果汁加工业。水果汁液中含有果胶,用含有果胶的果汁制备的浓缩果汁黏稠,而且稳定性较差。果汁经果胶酶处理后,黏度迅速下降,过滤速度可提高1020倍,澄清度达93%98%,经果胶酶澄清处理后的果汁,无论是直接还是浓缩后制成的成品果汁,均具有较好的稳定性。果胶能引起果酒失光、浑浊和出现沉淀,在果酒制备过程中使用果胶酶,不仅能使果汁易于压榨、澄清和过滤,而且能提高果酒的收集率和成品果酒的稳定性。2.酶活性的影响因素包括温度、pH和酶的抑制剂等。但酶的数量或酶浓度不是影响酶活性的因素。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,二、实验设计1.温度对果胶酶活性的影响,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,2.pH对果胶酶活性的影响只需将上述反应条件中的温度梯度改为pH梯度,如设计pH为5.0,5.5,6.0,6.5,7.0,7.5,8.0,8.5,9.0,并且选定一个适宜的温度,反应液中的pH可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸进行调节。3.探究果胶酶的最适用量(1)准确称取纯的果胶酶1 mg、2 mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg、7 mg、8 mg、9 mg配制成相等体积的酶溶液,取等量放入9支试管中依次编号为19号,制取苹果泥并称取45 g,分装入9支试管中,每支试管中分装5 g,依次编号为19号。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,(2)将上述试管放入37 恒温水浴中平衡内外温度。(3)一段时间后将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合,然后再放入恒温水浴中。(4)记录反应时间,约20 min。(5)过滤后测量果汁体积。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,【例2】 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、酶用量解析：实验变量是实验者所操纵的条件,如果研究温度对果胶酶活性的影响,温度就是实验变量,为了消除无关变量的影响,其他条件应该保持不变。同理,pH和果胶酶用量分别作为另外两个实验的实验变量。答案：D,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,关于探究果胶酶最适用量的实验,下列叙述错误的是()A.配制不同浓度的果胶酶溶液,并在各组中加入等量的该溶液B.调节pH,使各组中的pH相同而且处于适宜状态C.用玻璃棒搅拌加酶的果泥,搅拌时间可以不同D.在相同且适宜的温度条件下进行实验解析：探究果胶酶最适用量的实验是一个对照实验,必须遵循单一变量原则和等量原则。唯一的变量是果胶酶的用量,其余无关变量如pH、温度、搅拌时间、反应时间都应相同。答案：C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,探究温度、pH对酶活性影响的实验分析1.实验思路设置一系列温度(或pH)梯度,从中选取酶活性最高的温度(或pH),然后再以该温度(或pH)为中心,缩小温度(或pH)梯度,进一步确定最适温度(或pH)范围。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,知识架构,2.自变量、因变量和无关变量,知识架构,一,二,在苹果泥和果胶酶混合之前,一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件,确保实验结果的可靠性。【例题】 果汁生产厂家利用果胶酶破除果肉细胞的细胞壁(内含果胶)来提高出汁率。为探究温度对果胶酶活性的影响,某同学设计了如下实验:,图1,图2,将果胶酶与苹果泥分装于不同试管,静置 10 min,如图1中的A;将果胶酶与苹果泥混合,静置10 min,如图1中的B;将步骤处理后的混合物过滤,收集滤液,测果汁量;再取等量的果胶酶与苹果泥,在不同温度条件下重复以上实验,并记录果汁量如下表:,请回答下列问题。(1)苹果含有酸甜味的果汁主要存在于细胞的结构中。(2)实验结果显示,当温度为左右时,果胶酶的活性较高。(3)进行实验