高中人教版生物选修1课件专题4课题1果胶酶在果汁生产中的作用

课题1果胶酶在果汁生产中的作用课标阐释思维脉络1.运用结构与功能观分析果胶酶的组成、作用,归纳概括影响果胶酶活性的因素。2.基于相关资料,设计探究温度和pH对果胶酶活性影响的实验方案。3.分析酶在生化反应中的特点,设计实验探究果胶酶的最适用量。

一二三一、果胶与果胶酶

一二三一二三二、酶的活性与影响酶活性的因素

一二三一二三三、实验设计

一二三一二三一二三探究点一探究点二当堂检测本课必记探究温度和pH对果胶酶活性的影响问题导引在探究温度和pH对果胶酶活性的影响时,如何设置温度梯度、pH梯度?具体实验操作应如何进行?工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高水果的出汁率,为探究温度对果胶酶活性的影响,某同学设计了如下实验。探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)请据上图,完善他的实验操作:①制备

和果胶酶溶液;

②将

与

分装于不同试管,在30℃水浴中恒温处理10min(如图A);

③将步骤②处理后的果胶酶和苹果泥混合均匀,再次在

℃水浴中恒温处理10min(如图B);

④将步骤③处理后的混合物过滤,收集滤液,测量

(如图C);

⑤在

条件下重复以上实验步骤,并记录果汁体积。

探究点一探究点二当堂检测本课必记(2)结合他的实验操作,请你帮他选取温度梯度,并设计表格记录实验结果。(3)若利用上述装置来“探究果胶酶催化果胶水解的最适pH”,需固定一恒定适宜温度,在图A装置中准备一组试管,将每支试管中的反应物和果胶酶溶液调至不同的pH(选取的pH梯度可为、、、、、、、、9.0);再把

pH的苹果泥和果胶酶溶液混合后放入图B装置。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)苹果泥果胶酶苹果泥30果汁体积不同温度(2)(3)相同探究点一探究点二当堂检测本课必记名师精讲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)温度过低,酶活性降低;温度过高、过酸或过碱,会导致酶变性失活。(3)在一定范围内,水果的出汁率和果汁的澄清度与果胶酶的活性呈正相关。探究点一探究点二当堂检测本课必记2.操作流程

探究点一探究点二当堂检测本课必记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(用酶促反应速度表示)的影响曲线图(如下图),得到果胶酶的最适温度和最适pH。探究点一探究点二当堂检测本课必记(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反映出来,如下图所示,在实验中可以根据画出的曲线进一步选择合适的梯度变量。探究点一探究点二当堂检测本课必记特别提醒在探究温度或pH对果胶酶活性的影响时,不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间作为对照,这种对照称为相互对照。如果将温度或pH作为变量,控制不变的量应有苹果泥的用量、果胶酶的用量、酶催化反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量,实验结果才有说服力。探究点一探究点二当堂检测本课必记探究果胶酶的最适用量问题导引在设计实验时,如何控制实验变量?果胶酶最适用量的判断依据是什么?某同学探究果胶酶最适用量的实验步骤如下,请据此分析回答下列问题。探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)该实验的无关变量有哪些?(2)结合他的实验操作,请你帮他设计表格记录实验结果。(3)该同学根据自己的实验结果,绘制了下图所示的曲线。据曲线分析:①AB段的含义为

。

②B点对应的果胶酶用量为果胶酶的

,判断的依据是

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)温度、pH、酶催化反应的时间、苹果泥的用量、过滤时间等。(2)(3)在一定范围内,随果胶酶用量的增加,出汁率增加最适用量B点之后,再增加果胶酶的用量,出汁率不再增加盛有苹果泥的试管123456789盛有果胶酶的试管123456789果汁量/mL

探究点一探究点二当堂检测本课必记名师精讲果胶酶浓度对果汁产量的影响(1)当底物充足,其他条件相同且适宜时,果汁的产量与果胶酶浓度成正比(如下图1所示)。(2)当底物的量恒定有限时,果汁的产量不会无限增大,而是达到某一最大值后保持不变(如下图2所示)。探究点一探究点二当堂检测本课必记知识拓展如何确定实验的自变量、因变量一个实验总有研究的中心问题,该问题常以实验题目或实验目的的形式出现。确定自变量和因变量时,可以通过分析实验题目或实验目的先确定一个因果关系,“因”便为自变量,“果”便为因变量。检测指标是因变量所表现出来的一种可以检测的形式,例如颜色变化、气味变化、形状变化、质量变化等。探究点一探究点二当堂检测本课必记典例剖析类型一

果胶酶及其作用例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RNA答案:C解析:酶具有专一性,果胶酶只能分解果胶而不能分解纤维素,A项错误。半乳糖醛酸是果胶的组成单位,而不是果胶酶的组成单位,B项错误。果胶酶是能够分解果胶的一类酶的总称,其化学本质是蛋白质,基本组成单位是氨基酸,C项正确,D项错误。探究点一探究点二当堂检测本课必记特别提醒(1)能够产生果胶酶的生物包括植物、霉菌、酵母菌和细菌等,食品工业生产中需要的果胶酶主要来自霉菌发酵。可生成果胶酶的霉菌有黑曲霉、米曲霉和文氏曲霉等。(2)果胶酶能分解细胞壁及胞间层的组成成分——果胶,具有专一性,不能分解细胞壁中的纤维素。探究点一探究点二当堂检测本课必记下列对果胶酶作用的叙述,错误的是(

)A.果胶酶是一种催化剂,可以改变反应速度B.在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清C.果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸D.果胶酶能瓦解植物的细胞壁及胞间层答案:C解析:果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸,而不能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸,因为酶具有专一性。探究点一探究点二当堂检测本课必记类型二

探究温度和pH对果胶酶活性的影响例2在果汁生产中一般会用到果胶酶,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。探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)实验方法:按上图中所示的A→B→C顺序进行操作。(2)实验结果如下图(曲线a)所示。①上图中曲线表示温度变化对苹果汁体积的影响,除此之外,该曲线还能表示下列哪种因素变化对苹果汁体积的影响?(

)A.酶的浓度 B.苹果泥的量C.水的加入量

探究点一探究点二当堂检测本课必记②图中的纵坐标还可用

来表示。

③实验小组改变了实验条件酶的浓度或底物量后重复做实验,得到曲线b,苹果汁的体积最高点对应的横坐标是同一位置的原因是

。

④步骤A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

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(2)①D

②苹果汁的澄清度③同一种酶的最适温度是一定的,不会因酶的浓度或底物量的不同而改变④保证底物和酶在混合时的温度是相同的解析:果汁的体积体现的是果胶酶的活性,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。题中曲线图的纵坐标表示因变量,该实验的因变量可用果汁的体积或果汁的澄清度表示。为使实验达到相应的设计温度,必须使酶与底物分别保温达到相应温度后才能混合。反思总结

(1)温度、pH、酶的抑制剂通过影响酶的活性而影响反应速率。(2)底物浓度及用量、酶的浓度及用量虽然会影响酶促反应速率,但不会影响酶的活性。探究点一探究点二当堂检测本课必记下图所示的实验装置用于探究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。先将酶和乳汁分别放在2支试管中,然后将这2支试管放入同一温度的水中水浴15min,再将酶和乳汁倒入同一试管中混合,保温并记录凝乳所需要的时间。多次实验并记录在不同温度下凝乳需要的时间,结果如下表所示。据此实验,请判断下列叙述正确的是(

)探究点一探究点二当堂检测本课必记装

置ABCDEF水浴温度/℃102030405060凝乳时间/min不凝乳7.04.01.54.0不凝乳A.凝乳时间越长,凝乳酶的活性越高B.如果将A组的水温逐渐提高,乳汁可以凝固C.低温破坏了酶的分子结构,所以10℃温度下乳汁不会凝固D.可以肯定凝乳酶的最适温度为40℃探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:B解析:温度影响酶的活性,在低于最适温度时,随温度的升高,酶的活性逐渐增强;高于最适温度时,随温度的升高,酶的活性逐渐减弱甚至失活。低温使酶的活性降低,但酶并没有变性失活,当温度逐渐升高时,酶的活性会逐渐增强。要确定凝乳酶的最适温度,还要在30~50

℃范围内设置更小的温度梯度进一步实验。探究点一探究点二当堂检测本课必记类型三

探究果胶酶的用量例3下列关于探究果胶酶最适用量的实验的叙述,错误的是(

)A.配制不同浓度的果胶酶溶液,并在各实验组中加入等量的该溶液B.调节pH,使各组中的pH相同且处于适宜状态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答案:C解析:探究果胶酶最适用量的实验设计必须遵循单一变量原则和等量原则。该实验的自变量是果胶酶的用量,其余无关变量如pH、温度、搅拌时间、反应时间等都应相同且适宜。探究点一探究点二当堂检测本课必记下图表示某研究小组探究果胶酶的用量的实验结果。下列说法不正确的是(

)A.在AB段限制反应速率的主要因素是酶的用量B.在BC段限制反应速率的因素是温度、pH、反应物浓度等C.在AC段增加反应物浓度,可以明显加快反应速率D.在该实验给定条件下,果胶酶的最佳用量是B点对应的酶的用量探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:C解析:由曲线图可以看出,在AB段,随着酶的用量的增大,反应速率加快,说明此阶段限制反应速率的主要因素是酶的用量,此时增加反应物浓度,反应速率不会明显加快。在BC段,随着酶的用量的增大,反应速率不再加快,此时反应物浓度成为限制反应速率的因素之一,增加反应物浓度,反应速率会加快。探究点一探究点二当堂检测本课必记1.下列关于果胶酶的叙述,正确的是(

)①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果胶酶的基本组成单位是氨基酸或核苷酸A.①②⑤

B.②③⑦ C.③④⑥ D.③④⑤探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:C解析:所有活细胞都能产生酶,但不一定都能产生果胶酶,产生果胶酶的生物有植物、霉菌、酵母菌和细菌等,能产生果胶酶的细胞有的不具有分泌功能,①②不正确,④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,③⑥正确。果胶酶的化学本质是蛋白质,其基本组成单位是氨基酸,⑦不正确。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,⑤不正确。探究点一探究点二当堂检测本课必记2.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(

)A.温度影响果胶酶的活性B.40℃和60℃时酶的活性相等C.50℃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温度/℃102030405060果汁量/mL234565探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:C解析:温度会影响酶的活性,且酶都有一个最适温度,表中数据只能说明在50

℃时酶的活性比所设定的其他温度更高,但不能判定50

℃就一定是该酶的最适温度。要确定果胶酶的最适温度,还需要在40~60

℃范围内设置更小的温度梯度进一步实验。探究点一探究点二当堂检测本课必记3.某同学为了验证果胶酶的作用,设计了如下实验:(1)取两个100mL的洁净烧杯,编号为1号、2号;(2)向两个烧杯中分别加入20mL的苹果泥,向1号烧杯内加入2mL的蒸馏水,向2号烧杯内加入2mL的果胶酶;(3)把这两个烧杯放在恒温水浴中保温,并用玻璃棒搅拌。下列分析正确的是(

)号烧杯为实验组,2号烧杯果汁变澄清号烧杯为实验组,1号烧杯果汁变澄清号烧杯为对照组,2号烧杯果汁变澄清号烧杯为对照组,1号烧杯果汁变澄清探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:C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,使浑浊的果汁变澄清。探究点一探究点二当堂检测本课必记4.下列有关果胶酶的叙述,错误的是(

)A.过酸和过碱对果胶酶活性的影响是不同的,而低温和高温对果胶酶活性的影响是相同的B.探究果胶酶的最适温度时,通过设定温度梯度来确定最适温度的范围C.在探究果胶酶的最适温度和最适pH的实验中,应严格控制反应时间等无关变量D.探究果胶酶的最适温度时,应将果泥与果胶酶分别在相同温度下处理后再混合探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:A解析:过酸或过碱、温度过高都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶失活。而低温只是使酶的活性降低,酶分子结构未遭到破坏,所以低温和高温对果胶酶活性的影响是不相同的,A项错误。探究果胶酶的最适温度时,不同的温度为实验的自变量,可通过设定温度梯度来确定最适温度的范围,B项正确。探究果胶酶的最适温度和最适pH实验中,反应时间属于无关变量,应该严格控制,C项正确。探究果胶酶的最适温度时,为使实验更准确,需将底物和酶分别在相同温度下处理后再混合,D项正确。探究点一探究点二当堂检测本课必记5.生产果汁时,用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题。(1)某同学用3种类型的果胶酶进行了3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12支,平均分为4组,分别加入等量的果泥后,分别置于0℃、5℃、10℃、40℃下保温一段时间,向各组试管中分别加入等量的与各组相同温度处理的果胶酶并混匀,原温度下保温相同时间,然后,测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量的平均值。该实验温度设置的不足之处有

和

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记(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、D4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