生物课件(人教版选修1)专题4课题1果胶酶在果汁生产中的作用

1、专题4课题1课前预习巧设计名师课堂一点通重点突破创新演练大冲关知识清单案例师说课堂强化每课一练了解了解 1.1.果胶酶的组成和作用果胶酶的组成和作用 2. 2.果胶酶制备的一般步骤果胶酶制备的一般步骤理解理解 酶活性与影响酶活性的因素酶活性与影响酶活性的因素1.1.温度和温度和pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响2.2.果胶酶最适用量的探究果胶酶最适用量的探究 一、果胶与果胶酶一、果胶与果胶酶 1果胶果胶 是植物细胞壁及是植物细胞壁及 的主要成分之一，它是由的主要成分之一，它是由 聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。 胞间层胞间层半乳糖半乳糖醛酸

2、醛酸 2果胶酶果胶酶 (1)作用：能够把果胶分解成可溶性的作用：能够把果胶分解成可溶性的 。 (2)组成：果胶酶并不特指组成：果胶酶并不特指 ，而是分解果胶的一类，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、 、 酶等。酶等。 (3)来源：植物、来源：植物、 、酵母菌和、酵母菌和 均能产生果胶酶。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。之一，被广泛地应用于果汁加工业。半乳糖醛酸半乳糖醛酸某一种酶某一种酶果胶分解酶果胶分解酶果胶酯果胶酯霉菌霉菌

3、细菌细菌 二、酶的活性与影响酶活性的因素二、酶的活性与影响酶活性的因素 1酶的活性酶的活性 指指 的能力，酶活性的高低可用在一的能力，酶活性的高低可用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的定条件下，酶所催化的某一化学反应的 来表示。来表示。 2酶的反应速度酶的反应速度 用单位时间内、单位体积中用单位时间内、单位体积中 或产物的或产物的 来表示。来表示。 3影响酶活性的因素影响酶活性的因素 、 、酶的、酶的 等。等。酶催化一定化学反应酶催化一定化学反应反应速度反应速度反应物的减少量反应物的减少量增加量增加量温度温度pH抑制剂抑制剂 三、探究三、探究pH和温度对酶活性的影响和温度对酶活性的影响 1

4、设计思路设计思路 在一恒定温度下，通过设置在一恒定温度下，通过设置 来确定酶催化反应的最来确定酶催化反应的最适适pH；在一恒定的；在一恒定的pH下；通过设置下；通过设置 来确定酶催化反来确定酶催化反应的最适温度。应的最适温度。 2检测方法检测方法 (1)在研究温度和在研究温度和pH对唾液淀粉酶活性的影响时，通过用对唾液淀粉酶活性的影响时，通过用 检测反应后的溶液是否变检测反应后的溶液是否变 来判断酶是否具有活性。来判断酶是否具有活性。 (2)定量测定果胶酶的活性，判断标准：一是果汁的定量测定果胶酶的活性，判断标准：一是果汁的 ，二是果汁的二是果汁的 。pH梯度梯度温度梯度温度梯度碘液碘液蓝蓝出

5、汁率出汁率澄清度澄清度 四、探究果胶酶的用量四、探究果胶酶的用量 (1)意义：生产果汁时，为了使果胶酶得到充分利用，节约意义：生产果汁时，为了使果胶酶得到充分利用，节约成本，需控制好酶的成本，需控制好酶的 。 (2)自变量：自变量： 。 (3)其他影响因素：其他影响因素： pH、温度、酶催化反应的、温度、酶催化反应的 、苹果、苹果泥的泥的 等。等。用量用量酶的用量酶的用量时间时间用量用量 1阅读教材阅读教材P4243基础知识基础知识的相关内容，归纳能够的相关内容，归纳能够破坏植物细胞壁的酶有哪些？所起作用相同吗？破坏植物细胞壁的酶有哪些？所起作用相同吗？组成组成作用作用果胶酶果胶酶多聚半乳糖醛

6、酸多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、酶、果胶分解酶、果胶酯酶等果胶酯酶等将不溶的果胶分解为可溶性将不溶的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸的半乳糖醛酸纤维素纤维素酶酶C1酶、酶、Cx酶和葡酶和葡萄糖苷酶萄糖苷酶纤维素在纤维素在C1酶、酶、Cx酶的作用酶的作用下分解生成纤维二糖，再在下分解生成纤维二糖，再在葡萄糖苷酶的作用下将纤维葡萄糖苷酶的作用下将纤维二糖分解为葡萄糖二糖分解为葡萄糖 提示：提示： 2下图是温度、下图是温度、pH对酶活性影响曲线，分析曲线对酶活性影响曲线，分析曲线回答下列问题？回答下列问题？ (1)根据图一曲线信息，回答下列问题：根据图一曲线信息，回答下列问题： 描述温度对酶活性具有怎样

7、的影响？描述温度对酶活性具有怎样的影响？ 提示：提示：在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；超过一定温度之后，随着温度的升高，酶的活性逐渐降低；强；超过一定温度之后，随着温度的升高，酶的活性逐渐降低；当达到一定温度后，酶的活性全部丧失。当达到一定温度后，酶的活性全部丧失。 图一中温度为图一中温度为t2、t4时，酶活性一样，其原因是否相同？时，酶活性一样，其原因是否相同？ 提示：提示：不相同。不相同。t2温度低于最适温度，酶活性未达到最大温度低于最适温度，酶活性未达到最大是因为温度还较低；而是因为温度还较低；而t4温度超过该酶的最适温度，部分

8、酶分温度超过该酶的最适温度，部分酶分子结构被破坏，酶活性降低。子结构被破坏，酶活性降低。 (2)根据图二曲线信息，回答下列问题：根据图二曲线信息，回答下列问题： 根据曲线分析根据曲线分析pH对酶活性的影响结果是怎样的？对酶活性的影响结果是怎样的？ 提示：提示：过酸、过碱都会使酶发生不可逆失活。过酸、过碱都会使酶发生不可逆失活。 当酶在过酸或过碱的环境中一段时间后，将其环境再当酶在过酸或过碱的环境中一段时间后，将其环境再恢复到该酶的最适恢复到该酶的最适pH，酶的活性会怎样变化？分析原因。，酶的活性会怎样变化？分析原因。 提示：提示：酶的活性不会改变。过酸或过碱都会使酶分子结构酶的活性不会改变。过

9、酸或过碱都会使酶分子结构被破坏，再调整到最适被破坏，再调整到最适pH时，酶活性也无法恢复。时，酶活性也无法恢复。 3读教材读教材P43实验设计实验设计的相关内容，归纳并回答下列问的相关内容，归纳并回答下列问题：题： (1)探究不同温度探究不同温度(或或pH)对酶活性的影响实验中，实验的自对酶活性的影响实验中，实验的自变量是什么？无关变量有哪些？变量是什么？无关变量有哪些？ 提示：提示：自变量：温度自变量：温度(或或pH)；无关变量：；无关变量：pH(温度温度)、苹果、苹果泥的用量、果胶酶的用量和浓度、反应时间等。泥的用量、果胶酶的用量和浓度、反应时间等。 (2)观察教材观察教材P43图图43实

10、验流程图，分析并讨论实验中将实验流程图，分析并讨论实验中将每一组盛有果胶酶和苹果泥两支试管放在所设定同一温度每一组盛有果胶酶和苹果泥两支试管放在所设定同一温度(或或pH)下一段时间后再混合的原因。下一段时间后再混合的原因。 提示：提示：保证苹果泥和果胶酶混合后的温度保证苹果泥和果胶酶混合后的温度(或或pH)相同，避相同，避免了二者因温度免了二者因温度(pH)不同，混合后的混合液没有到达预设的温不同，混合后的混合液没有到达预设的温度度(pH)，从而影响酶活性。，从而影响酶活性。 (3)在预实验的基础上，若要进一步探究的果胶酶的最适温在预实验的基础上，若要进一步探究的果胶酶的最适温度度(或或pH)

11、更接近该酶的实际最适温度更接近该酶的实际最适温度(或或pH)，应怎样操作？，应怎样操作？ 提示：提示：在原来预实验基础上，进一步缩小温度在原来预实验基础上，进一步缩小温度(或或pH)梯度，梯度，进行重复实验。进行重复实验。 (4)探究果胶酶用量实验中，自变量、因变量和无关变量是探究果胶酶用量实验中，自变量、因变量和无关变量是什么？什么？ 提示：提示：自变量：果胶酶的用量；因变量：过滤出的果汁体自变量：果胶酶的用量；因变量：过滤出的果汁体积；无关变量：积；无关变量：pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。量等。 (5)根据你的实验结果并结合所学知识，尝试

12、构建榨出根据你的实验结果并结合所学知识，尝试构建榨出的果汁体积与果胶酶用量之间关系的曲线模型。的果汁体积与果胶酶用量之间关系的曲线模型。 提示：提示：如下图所示：如下图所示： 下图中曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，下图中曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是此曲线不能说明的是 () A在在b点之前，果胶酶的活性和温度接近成正比；之后，点之前，果胶酶的活性和温度接近成正比；之后，接近成反比接近成反比 B当温度达到当温度达到b点时，果胶酶的活点时，果胶酶的活性最高，催化能力最强性最高，催化能力最强 Ca点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶点时，果胶酶的活性很低

13、，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升的活性可以上升 Dc点时，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性点时，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以上升可以上升 解析解析从图中可以看出：在温度较低时，随着温度的不从图中可以看出：在温度较低时，随着温度的不断升高，果胶酶的活性不断上升，到断升高，果胶酶的活性不断上升，到b点时，酶的活性达到最点时，酶的活性达到最高；之后，随着温度的继续上升，酶的活性不断下降。高；之后，随着温度的继续上升，酶的活性不断下降。a点和点和c点相比，虽然酶的活性都很低，但是点相比，虽然酶的活性都很低，但是a点是低温条件，对酶的点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以

14、，随着温度的上升，其活性也会不断上分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而升，而c点是高温条件，已破坏酶的分子结构，使酶的活性发点是高温条件，已破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化，即使再降低温度，酶的活性也不会上升。生不可逆的变化，即使再降低温度，酶的活性也不会上升。 答案答案D 不同条件下酶活性降低的本质不同不同条件下酶活性降低的本质不同 酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，其成分是生物酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，其成分是生物大分子，易受温度、大分子，易受温度、pH和某些化合物影响而变性失活。和某些化合物影响而变性失活。 低温抑制酶活性，但不破坏酶的空间

15、结构；高温破坏酶低温抑制酶活性，但不破坏酶的空间结构；高温破坏酶的空间结构，使酶永久失活；过酸、过碱均可破坏酶的空间的空间结构，使酶永久失活；过酸、过碱均可破坏酶的空间结构，使酶永久失活，不可再恢复。结构，使酶永久失活，不可再恢复。 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。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。以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。

16、实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、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、质量分数为玻璃棒、漏斗、纱布等；苹果、质量分数为2%的果胶酶溶的果胶酶溶液、蒸馏水等。液、蒸馏水等。 课题一课题一验证果胶酶在果汁生产中的作用。验证果胶酶在果汁生产中的作用。 实验方法及步骤：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。馏水备用。 (2)取两个取两个100 mL的洁净烧杯，编号的洁净烧杯，编号1、2，按相应程序，按相应程序进行操作，请把表中进行操作，请把表中a、b两处未填写的

17、内容填上。两处未填写的内容填上。 操作操作顺序顺序项目项目烧杯烧杯12在烧杯中加入苹果泥在烧杯中加入苹果泥20 mL20 mLa2 mL注入蒸馏水注入蒸馏水b在恒温水浴中保温，在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌并用玻璃棒不时搅拌10 min10 min (3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察取两个烧杯，同时进行过滤。观察(或比较或比较)_，并记录结果。并记录结果。 (4)实验结果的预测及结论：如果是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。则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。 课题二课题二探究果胶酶催化果胶水解的最适探究果胶酶催化果胶水解的最适pH。本课题实验步骤

18、中，在完成本课题实验步骤中，在完成课题一课题一中的中的、步骤、编号、步骤、编号、编组之后，有下面两种操作：编组之后，有下面两种操作： 方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的合，再把混合液的pH分别调至分别调至4、5、6、10。 方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至分别调至4、5、6、10，再把，再把pH相同的果胶酶溶液和苹果泥相同的果胶酶溶液和苹果泥相混合。相混合。 (1)请问上述哪一种操作更科学？请问上述哪一种操作更科学？_。 理由是：理由是：_。 (

19、2)该实验步骤中也有用玻璃棒搅拌的操作，其目的是该实验步骤中也有用玻璃棒搅拌的操作，其目的是_，以减少实验误差。，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，以如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，以横坐标表示横坐标表示pH，纵坐标表示，纵坐标表示_(果汁体积或试管体积果汁体积或试管体积)，实，实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，请在验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，请在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图_。 解析解析课题一课题一中，实验目的很明确为中，实验目的很明确为“验证果胶

20、酶验证果胶酶可以提高出汁率和澄清度可以提高出汁率和澄清度”，不难找出对照实验的单一变，不难找出对照实验的单一变量是是否加入果胶酶溶液。由于是验证性实验，结果应与量是是否加入果胶酶溶液。由于是验证性实验，结果应与前面的实验目的相对应，即相同时间内前面的实验目的相对应，即相同时间内1号烧杯滤出的果号烧杯滤出的果汁体积比汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高。号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高。 课题二课题二中方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的中方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的pH分别调至分别调至4、5、6、10，再把，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合，这样

21、操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验相混合，这样操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的预设的pH，否则，由于酶有高效性，在升高或降低，否则，由于酶有高效性，在升高或降低pH过程中过程中分解果胶，造成实验结果误差较大。实验中玻璃棒搅拌的目的分解果胶，造成实验结果误差较大。实验中玻璃棒搅拌的目的是使酶和果胶充分地接触，以减少实验误差。实验结果以坐标是使酶和果胶充分地接触，以减少实验误差。实验结果以坐标图的形式表示，以横坐标表示图的形式表示，以横坐标表示pH，纵坐标表示果汁体积较恰，纵坐标表示果汁体积较恰当。根据在一定范围内，随着当。根据在一定范围内，随着pH的增加，酶的活性增强，果的增加，酶的活性增强，果汁体积增大，当超过最适汁体积增大，当