生物（人教版选修1）课件专题4课题1果胶酶在果汁生产中的作用

专题四酶的研究与应用课题一果胶酶在果汁生产中的作用1．简述果胶酶的作用；2．解释酶活性的概念；3．阐明检测果胶酶的活性的方法；4．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。一、果胶酶的作用1．制作果汁要解决两个问题：一是果肉的_________低，耗时长；二是榨取的果汁__________、黏度________，容易发生__________。出汁率浑浊高沉淀2．果胶是植物_________以及_________的主要组成成分之一，它是由_____________聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响__________，还会使果汁________。果胶酶能够分解__________，瓦解植物细胞的__________及__________，使榨取果汁变得容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得_________。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____________________、_____________和__________等。细胞壁胞间层半乳糖醛酸出汁率浑浊果胶细胞壁胞间层澄清多聚半乳糖醛酸酶果胶分解酶果胶酯酶1．利用果胶酶进行果泥处理时，可不可以再加入蛋白酶促进细胞壁分解？提示：不能。因为果胶酶是蛋白质，加入蛋白酶后会使果胶酶被分解。二、酶的活性与影响酶活性的因素1．酶的活性：酶催化______________的能力。2．酶活性的高低可用一定条件下的酶所催化的某一化学反应的______________来表示，即单位时间内、单位体积中__________________或________________来表示。3．影响酶活性的因素有：__________、__________和______________等。一定化学反应反应速度反应物的减少量产物的增加量温度pH酶的抑制剂三、果胶酶的用量1．果胶生产时，为了使果胶酶得到充分利用，控制好酶的用量，用量多少常通过________________来探究。2．实验设计：自变量是__________的用量，因变量是果汁的__________。测量果汁的体积果胶酶体积四、实验设计1．探究温度对果胶酶活性的影响(1)实验原理：果胶酶活性受温度影响，处于最适温度时，活性最高。果肉的_________率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小成________。(2)实验的变量：自变量是温度，因变量是果汁的澄清度和出汁率。出汁正比2．探究pH对酶活性的影响(1)实验原理：果胶酶活性受________影响，处于最适pH时，活性最高，高于或低于最适pH时酶活性降低。(2)实验变量：自变量是____________，因变量是果汁的__________和出汁率。pHpH澄清度2．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，从而避免影响果胶酶活性。3．探究果胶酶的用量(1)影响因素：_____________、温度、pH、反应时间、________________等。(2)实验变量是__________________，反应变量是___________________。在实验过程中，必须控制pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等__________对实验的影响。酶的用量苹果泥的用量果胶酶的用量过滤出的果汁体积无关变量一、果胶酶和纤维素酶的比较

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生产。可生成果胶酶的霉菌有黑曲霉、米曲霉和文氏曲霉等。培养曲霉可用液体培养法，需添加果胶作为诱导物。1．关于果胶酶，说法正确的是(

)A．果胶酶不是特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称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．果胶酶的化学本质是蛋白质或RNAD．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素解析：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。果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。果胶酶的化学本质是蛋白质，可以把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，不能分解纤维素。答案：A二、探究温度和pH对果胶酶活性的影响1．实验原理当酶处于最适温度或最适pH时，酶的活性最高；若温度过高、过酸或过碱，则导致酶变性失活。在一定范围内，果肉的出汁率和果汁的澄清度与果胶酶的活性成正比。2．实验操作流程(1)温度对果胶酶活性的影响(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进行水浴加热，反应液中的pH可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液和HCl进行调节。3．变量分析(1)实验变量与反应变量(如表)(2)严格控制无关变量①苹果泥和果胶酶的用量要严格控制相等。②在混合苹果泥和果胶酶之前，要进行恒温处理，而且处理时间不能太短。2．下列实验操作错误的是(

)A．测定pH和温度对酶活性的影响时，两个条件同时变化B．用体积分数为0.1%的NaOH溶液和HCl进行pH调节C．为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物D．制作苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中解析：A项未遵循实验的单一变量原则。答案：A三、探究果胶酶的用量1．实验原理(1)如果随着酶的用量增加，过滤到的果汁体积也增加，则说明酶的用量不足；(2)如果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变，则说明酶的用量已经足够。2．实验方案：可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积。反应液的温度、pH必须相同，否则会影响实验结果的准确性。3．实验流程过滤果汁，用量简测果汁的量，填入表格4．实验结果分析(1)本实验是一个探究性的定量实验，实验结果会因为各种无关变量的影响而发生改变。(2)如果设定的酶的浓度梯度出现过低或过高现象，就应该及时进行调整。3．在“探究果胶酶用量”的实验中，下列说法不正确的是(

)A．实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液B．底物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多C．本实验应控制在适宜温度和pH条件下D．反应液的pH必须相同解析：本实验中的实验变量是酶用量，温度和pH属于无关变量，因此要控制好。即每个实验组实验前后都应控制适宜的温度和pH条件。实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以配制一种浓度的果胶酶溶液，使用不同的体积即可。在其他条件固定不变的情况下，在一定范围内，随着酶用量的增多，酶促反应速度加快，滤出的果汁也增多，当酶用量达到一定量，底物成为限制因素时，再增加酶的用量，酶促反应速度也不再增大，滤出的果汁也不再增多。此外，影响果汁产量的因素，除了酶用量、底物浓度外，还有温度、pH、酶促反应时间等。答案：B果胶和果胶酶的组成及作用

果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是A．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一B．果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清C．果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物D．果胶酶就是果胶分解酶的简称

解析：本题考查果胶和果胶酶的组成及其作用，同时考查学生对果胶酶作用原理的理解。本知识点常和细胞壁的成分、纤维素酶等知识相联系。本题中果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的生物大分子，被果胶酶水解后的产物是半乳糖醛酸，果胶酶是一类酶的总称，果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，在果汁生产中使用果胶酶可使果汁变得澄清。答案：A探究影响果胶酶活性的因素

工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁及胞间层以提高水果的出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计了如下实验：Ⅰ：将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10℃水浴中恒温处理10分钟(如图甲)。Ⅱ：将步骤I处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10℃水浴中恒温处理10分钟(如图乙)。Ⅲ：将步骤Ⅱ处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图丙)。Ⅳ：在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：根据上述实验，请分析回答下列问题：(1)果胶酶能破除细胞壁及胞间层，是因为果胶酶可以分解细胞壁中的果胶，产物是________。(2)实验结果表明，当温度为________左右时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________。(3)为什么该实验能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？____________________________。(4)下列A、B、C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，据图完成下列问题：①图A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B中，曲线ab段表明________，曲线bc段表明________。③将装有果胶酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入12℃和90℃水浴锅中，20分钟后取出转入40℃的水浴锅中保温，两支试管内的反应是：甲________，乙________。④图C表示果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时，果胶酶催化反应的速率随pH变化的曲线，实验时可根据________来判定果胶酶的最适pH。解析：(1)果胶酶催化植物细胞壁中的果胶分解成为半乳糖醛酸。(2)由题干中的表格可知，40℃时果汁量最多，说明此温度下酶活性最强。(3)该实验中衡量结果的指标有两项，一是观察在相同的时间内，滤出苹果汁的体积的多少。体积多说明果胶酶活性高，将果胶分解得多，使果汁更好地流出。二是观察果汁的澄清度。(4)酶是生物体内具有催化能力的有机物，绝大多数是蛋白质，其催化效率受反应物浓度、温度、pH的影响。

①图A中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速度迅速上升；当反应物达到一定浓度时，随反应物浓度增加，反应速度不再增加。这是因为酶虽然有高效性，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，这时受酶浓度影响。②从a点到b点曲线上升，这是因为温度升高，酶活性升高。曲线bc下降，因为温度超过最适温度，酶活性降低。

③由于甲试管温度较低，所以酶活性较低，反应速度很慢，当转入40℃(酶反应的适宜温度)的水浴锅中加热时，其反应速度迅速增加。乙试管在90℃高温下，酶结构被破坏，酶变性失活，当转入40℃的水浴锅中保温时，酶活性也不再恢复，故无催化反应。④图C表示果胶酶浓度、反应物浓度、温度等一定时，果胶酶催化反应的速率随pH变化的曲线，实验时可根据果汁的量来判定果胶酶的最适pH。答案：(1)半乳糖醛酸(2)40℃最强(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化果胶分解的能力(4)①受反应物中酶浓度的限制②果胶酶的活性随温度升高而升高果胶酶的活性随温度的继续升高而下降③反应速度加快无催化反应④果汁的量旁栏思考1．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。2．在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？提示：需要设置对照实验，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。3．A同学将哪个因素作为变量