《果胶酶在果汁生产中的作用》导学案

《果胶酶在果汁生产中的作用》导学案【学习目标】1.知道影响果胶酶活性的因素。2.学会设计实验探究影响果胶酶活性的因素。3.体验探索的历程,培养科学的态度,养成科学的思维习惯。【自主预习】一、果胶酶的作用1.果胶:(1)成分:由___________聚合而成的一种高分子化合物。(2)特点:不溶于___。(3)作用:是植物_______以及胞间层的主要组成成分之一。2.果胶酶:(1)种类:_________________、果胶分解酶、_________等。(2)作用。①瓦解植物的_______________,使榨取果汁变得更容易。②把果胶分解为可溶性的___________,使浑浊的果汁变得澄清。二、酶的活性与影响酶活性的因素1.酶的活性:(1)概念:酶催化一定_________的能力。(2)表示方法:用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的_________来表示。(3)酶反应速度的表示方法:单位时间内、单位体积中_______________或_____________。2.影响酶活性的因素:_____、pH和___________等。三、探究温度和pH对酶活性的影响1.实验原理:(1)果胶酶的活性与温度和pH的关系:果胶酶活性受温度和pH影响,处于_________和_______时,果胶酶活性最高。(2)果胶酶活性的表示方法:果胶酶的活性影响果肉的_______和果汁的_______。果胶酶活性最强时榨取的果汁_____________最大。2.实验设计:(1)变量的控制。①探究温度对酶活性的影响。a.在一恒定的___下,通过设置_________来确定。b.反应物和底物分别_____达到预设温度后,再混合。②探究pH对酶活性的影响。a.在一恒定的_____下,通过设置_______来确定。b.先分别将反应物和底物的___调节至预设pH后,再混合。(2)将果胶酶加入一定量的苹果泥中,反应相同时间后,将反应液_____相同时间,收集滤液。(3)结果检测:用量筒测量并比较产生的苹果汁的_____或比较苹果汁的_______。3.果胶酶的最适温度和pH的判断:(1)根据果汁体积判断:获得的苹果汁体积_____时对应的温度和pH。(2)根据果汁的澄清度判断:获得的苹果汁澄清度_____时对应的温度和pH。四、探究果胶酶的用量1.探究目的:生产果汁时,为了使果胶酶得到充分的_____,节约成本。2.实验设计:(1)实验思路:通过设计果胶酶的浓度梯度,来确定酶的最适用量。(2)变量控制。①自变量:酶的_____。②无关变量:_____、___、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。(3)结果检测:与探究温度和pH对酶活性的影响实验方法相同。3.判断方法:(1)如果随着酶的用量增加,过滤到的果汁的体积也增加,说明_____________。(2)如果当酶的用量增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤到的果汁的体积不再改变,说明__________________。【合作探究】主题1果胶和果胶酶以及影响酶活性的因素1.果胶和果胶酶：(1)从果胶是植物细胞壁和胞间层的成分分析果胶对果汁生产的不利影响：①果胶会降低出汁率。②果胶使果汁________。(2)分析P42图4-1，说出果胶酶的作用原理。提示：果胶酶能分解________，瓦解植物的细胞壁及________，使得浑浊的果汁变得________，将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。2.影响酶活性的因素：(1)影响酶促反应速度的外界因素有________、__________、_________、酶的用量、底物浓度等，其中能影响酶活性的有________、________和酶抑制剂。(2)甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。①甲、乙两图中B代表的含义分别是______________________。②甲、乙两图中A点对应的值对酶活性的影响相同吗？提示：_____。甲图中A点对应的酶活性_____，而乙图中A点对应的酶已_______。③甲、乙两图中C点对应的值对酶活性的影响相同吗？提示：________。甲、乙两图中的C点对应的酶均已失去________。【探究总结】1.果胶与果胶酶的比较：基本单位组成果胶半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物果胶酶氨基酸多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶、果胶分解酶等2.影响酶反应速度的因素及其作用实质：主题2探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量1.实验方案：(1)填表比较三个实验中的有关变量。自变量因变量无关变量温度对酶活性的影响____________________、苹果泥用量、_______用量、反应时间过滤时间等pH对酶活性的影响__________________、__________________、_________________________等果胶酶的用量____________________、__________________、________等(2)在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？若需要该如何设置？提示：_______另外设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。2.实验操作：(1)在苹果泥和果胶酶混合之前，为什么要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中用同一恒温处理？提示：使酶与反应物混合前就分别达到_______的温度，因酶具有______性，避免混合后达到预设温度前发生反应，进而导致实验误差。(2)分析判断果胶酶活性高低的方法。①通过测定单位时间内滤出的果汁体积大小(出汁率)来判断：获得的果汁越多，说明_______________。②通过比较果汁的澄清度来判断：___________，说明果胶酶的活性越高。(3)在探究果胶酶用量的实验中，如何判断果胶酶已达到最适用量？①如果随着酶用量的增加，过滤到的果汁体积也增加，说明_____________。②如果当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁体积不再改变，说明__________________________________________。《探讨加酶洗衣粉的洗涤效果》学案【学习目标】1.说出加酶洗衣粉的洗涤原理。2.探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响。3.探讨不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。【重点和难点】重点：区别不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物的洗涤效果。难点：实验过程中各种变量的控制。【课前预习】加酶洗衣粉是指含有①的洗衣粉，目前常用的酶制剂有②四类，其中应用最广泛、效果最明显的是③，它们是通过基因工程生产出来的能够耐④、耐⑤、忍受⑥的酶。2.脂肪酶可以将脂肪分解成①；蛋白酶可以将蛋白质水解为②；淀粉酶可以将淀粉水解为③；纤维素酶可以将纤维素水解为④。加酶洗衣粉降低了⑤的用量，使洗涤剂朝⑥的方向发展，减少对环境的污染。3.影响酶活性的因素有①等。实验设计遵循的原则是②。探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果的区别时，要控制③为单一变量，其他条件一致，同时普通洗衣粉处理污渍与加酶洗衣粉处理污渍形成④实验。在探究加酶洗衣粉的最适温度时，温度梯度的设置要考虑⑤的具体情况。在探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果时，自变量是⑥。【课堂探究】一、基础知识以下是雕牌加酶洗衣粉的主要成分：（1）你使用的洗衣粉中还有哪些成分？①。（2）用反应表达式写出脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶的作用：①。（3）酶能直接添加到洗衣粉中吗？①。为什么？②。科学家是如何解决这一难题的？③。（4）加酶洗衣粉能减少对环境污染的原因是①。二、实验设计1.探究普通洗衣粉与加酶洗衣粉的洗涤效果。实验步骤如下表所示：烧杯编号甲乙丙水量（mL）500500500水温（℃）4040①相同污布（块）1②1普通洗衣粉（g）010加酶洗衣粉（g）0③④搅拌时间（min）⑤55（1）完成表中内容。（2）该实验的自变量是①，因变量是②，无关变量有③等，观测指标是④。（3）甲烧杯的作用是①。（4）实验中污布除了大小和污染程度相同外，污布本身的颜色应该是深一些好呢还是浅一些好？①。搅拌时除了时间相同外，还应保证搅拌②也相同，否则也会影响实验的准确性。2.探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响（1）该实验的自变量是①，因变量是②。自变量的设置要考虑日常生活中的具体情况，一般按春夏秋冬设置四个梯度。请以表格的形式表达实验步骤：③。（2）使用加酶洗衣粉洗涤衣物时不能用沸水的原因是①；不能用于洗涤丝绸、毛料衣物的原因是②；能否使用含纤维素酶的加酶洗衣粉洗涤棉麻衣物？③。手洗时佩戴手套的原因是④。3.探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果实验步骤如下表所示：烧杯编号甲乙丙丁水量（mL）500500500500水温（℃）40404040血渍污布（块）1111普通洗衣粉（g）5①②③蛋白酶洗衣粉（g）④1⑤⑥脂肪酶洗衣粉（g）⑦⑧1⑨复合洗衣粉（g）⑩⑾⑿1搅拌时间（min）5555（1）表中①～⑿应该加入洗衣粉的量分别是①，甲烧杯实验所起的作用是②（2）该实验的自变量是①，因变量是②。酵母细胞的固定化一、基础知识：（一）、实验原理：固定化酶的应用实例活动一、仔细阅读课文，举例说明固定化酶技术是如何实现的？与一般的酶反应相比，意义在哪里？高果糖浆是指，能将葡萄糖转化为果糖的酶是。使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种上，再将这些酶颗粒装到一个内，柱子底端装上分布着许多小孔的。酶颗粒无法通过，而自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。固定化细胞技术活动二、阅读课文，试说明固定化酶技术与固定化细胞技术有哪些异同？固定化酶和固定化细胞是利用或方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括、和法。一般来说，酶更适合采用和法固定，而细胞多采用法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被或，而个小的酶容易从中漏出。包埋法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的中。常用的载体有、、、和等。（将酶和细胞固定化方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。）【比较】酶和细胞的固定方法和特点固定对象酶细胞适宜固定法化学结合法、物理吸附法包埋法特点体积小，固定一种酶。包埋法容易丢失体积大，固定一系列酶。难以化学结合和吸附思考1对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？思考2将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定什么？；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定什么？（二）、实验操作活动三、实验操作中，制备固定化酵母细胞的操作可以分为哪几步？应该注意哪些问题？（一）制备固定化酵母细胞制备固定化酵母细胞需要的材料是、和1．酵母菌的活化活化就是处于状态的微生物重新恢复正常的生活状态。2．配制物质的量尝试为0．05mol/L的Cacl2溶液3．配制海藻酸钠溶液加热溶化海藻酸钠时要注意：思考3微火加热并不断搅拌的目的是什么？4．海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合思考4为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？5．固定化酵母细胞以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的溶液中，并浸泡（时间）。（二）用固定化酵母细胞发酵1．将固定好的酵母细胞用冲洗2-3次。2．发酵时的温度就为，时间。思考5发酵过程中锥形瓶为什么要密封？思考6锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？思考7在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作码？（三）、结果分析与评价活动四、结果分析中，如何通过凝胶珠的特点来判断细胞固定化是否成功？（一）观察凝胶珠的颜色和形状如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明，制作失败，需要再作尝试。（二）观察发酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多，同时会闻到。（四）、课题延伸工业生产中，细胞的固定化技术是在条件下进行的活动五、课堂阅读并填写下表直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。类型优点不足直接使用酶催化效率，低耗能、污染等。对环境条件非常敏感，容易；溶液中的酶很难，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。固定化酶酶既能与反应物，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。固定化细胞成本低，操作更容易。固定后的酶或细胞与反应物不容易，可能导致反应效果下降等。三、总结酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类常用载体制作方法是否需要营养催化反应反应物分子的大小优点缺点一、固定化酵母细胞的流程酵母细胞的活化（将休眠的酵母细胞加入中）↓配制CaCl2溶液（作用：）↓配制海藻酸钠（钙）溶液（注意点：①浓度高时，；浓度低时，，影响实验效果。②小火或间断加热，避免焦糊。）↓海藻酸钠与酵母菌混合（注意点：。）↓固定化酵母细胞二、注意点1．固定化细胞要在严格的条件下进行。2．反复使用固定化酵母细胞时，需要避免。3．用固定化酵母细胞生产果酒时应注意：①控制好②确保环境③及时排除产生的④适当延长发酵时间《血红蛋白的提取和分离》学案【学习目标】1.尝试对血液中血红蛋白的提取和分离，体验从复杂体系中提取生物大分子的基本过程和方法。2.了解色谱法、电泳法等分离生物大分子的基本原理。【重点和难点】重点:凝胶色谱法的原理和方法。难点:样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。【课前预习】1.不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程，移动速度，而相对分子质量的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在移动，路程，移动速度，相对分子质量不同的蛋白质因此得以分离。2.在一定范围内，缓冲溶液抵制外界的

对溶液pH的影响，维持pH

。电泳是利用了待分离样品中各种分子以及分子本身的、的不同，使带电分子产生不同的，从而实现样品中各种分子的分离。3.采用

的方法分离红细胞。红细胞洗涤的目的是

，以利于后续步骤的分离纯化。在洗涤好的红细胞中加入

，充分搅拌后红细胞破裂，释放出血红蛋白。血红蛋白溶液经离心后，明显分为4层，从上到下的主要成分分别是

。对血红蛋白溶液进行透析的目的是去除

。制作凝胶色谱柱的材料有

。装填凝胶色谱柱的材料是

，装填时要

缓慢倒人色谱柱内，不能有

存在。装填完后，用20mmol/L的充分洗涤平衡凝胶12h。加样时用吸管小心地将1mL透析后的样品加到

的顶端，注意不要破坏

。【课堂探究】一、基础知识1.下图是凝胶色谱法分离蛋白质的原理，据图分析：（1）图A中蛋白质a能进入凝胶颗粒内部而蛋白质b被排阻在凝胶颗粒外面的原因是。所以蛋白质在图B中的路程就短，移动速度，当它从凝胶柱中洗脱出来时，蛋白质还在行进中。（2）除了上述原理外，还可以利用哪些原理分离蛋白质？。2.人体血浆中的H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等的作用是，体内细胞或物质在体外是否需要与体内一样的环境条件才能保持原有的生物活性？。怎样使其保持与体内一样的酸碱度呢？。3.电泳时，带正电和负电的蛋白质在电场中的迁移方向是；若蛋白质的带电性质和数量相同，但蛋白质的分子大小不同，则蛋白质在电场中的迁移情况是。叶绿体色素分离使用的支持物是，电泳分离蛋白质使用的支持物是。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的迁移率完全取决于。二、实验操作1.分析与样品处理有关的问题：（1）分离红细胞离心速度不能过高和时间过长的原因是。洗涤红细胞的目的是。用生理盐水洗涤红细胞的原因是。洗涤次数不能过少的原因是。洗涤成功的标志是