新人教版生物選修1課題2《多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段》教案一

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1、 2019 最新新人教版生物選修 1 課題 2《多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增 DNA片段》教案一果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 [ 教學(xué)目標(biāo) ] 1．簡(jiǎn)述果膠酶作用。 2．檢測(cè)果膠酶活性。 3．探究溫度和 pH 對(duì)果膠酶活性影響。 4．探究果膠酶的最適用量 ,搜集有關(guān)果膠酶應(yīng)用的資料。 [教學(xué)重點(diǎn) ] 探究溫度和 pH 對(duì)果膠酶活性影響 [教學(xué)難點(diǎn) ] 探究果膠酶的最適用量 [教學(xué)過(guò)程 ] 討論： 果汁生產(chǎn)中存在的問(wèn)題 ? （ 1、果肉的出汁率低 ,耗時(shí)長(zhǎng)． 2、榨取的果汁渾濁 ,黏度高

2、,易發(fā)生沉淀．）怎么能夠提高水果的出汁率并使果汁變得澄清？ 在生產(chǎn)上 ,使用果膠酶、纖維素酶等解決。果膠酶有什么作用？ 一、基礎(chǔ)知識(shí) （一）酶的基礎(chǔ)知識(shí) 回憶： 在高一我們學(xué)習(xí)過(guò)有關(guān)酶的知識(shí) ,請(qǐng)回憶以下問(wèn)題 , 1、酶的概念： 酶是活細(xì)胞所產(chǎn)生的具有生物催化作用的一類特殊的有機(jī)物； 2、酶的本質(zhì)： 蛋白質(zhì)（大多數(shù)）或 RNA； 基本組成單位：氨基酸或核糖核苷酸 3、酶的功能： 在各種化學(xué)反應(yīng)中起催化作用。 原因： 酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 ,從而使反應(yīng)能夠迅速的進(jìn)行 4、酶的特性 （1）高效性： 酶的催化效率是無(wú)要催化劑的 1

3、07～ 1013 倍。 （ 2）專一性： 一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。 （ 3）需要適宜的條件： 適宜的溫度、適宜的 PH 值。 （二）果膠酶的作用 閱讀課本 P42 的內(nèi)容 ,回答以下問(wèn)題 ： （ 1）細(xì)胞壁的組成成分？ 1 / 6 （ 2）果膠的單體是什么？ （ 3）果膠酶的作用？ 1、果膠 是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一 ,它是由半乳糖醛酸聚合而成的 一種高分子化合物 ,不溶于水。 思考： 要破壞植物的細(xì)胞壁 ,你有什么方法？結(jié)果一樣嗎？

4、 2、果膠對(duì)果 汁制作的影響： 影響果汁的出汁率 ,還會(huì)使果汁渾濁。 3、果膠酶： 它是分解果膠的一類酶的總稱 ,包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等。 果膠酶 果膠 半乳糖醛酸 4、果膠酶在果汁制作中的作用 ① 分解果膠 ,瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層；使果膠水解為半 乳糖醛酸。 ② 提高水果的出汁率 ,并使果汁變得澄清。 （三）酶的活性與影響酶活性的因素 1、酶的活性： 指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力 2、酶催化能力高低的衡量標(biāo)準(zhǔn) 在一定 的條件下 ,酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度。 酶反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)、單位體

5、積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。 3、影響酶活性的因素： ①溫度 A、溫度對(duì)酶的影響 在較低溫度時(shí) ,隨著溫度的升高 ,酶的活性也逐漸提高 ,達(dá)到最適溫度時(shí) ,酶的催化能力 最高 ,但高于最適溫度后 ,酶的催化能力迅速下降 ,最后完全失去催化能力。 B、果膠酶的最適溫度 果 膠酶的最適溫度為 45～500C。 C、討論：高溫使酶的活性喪失后 ,酶的活性可否恢復(fù)？為什么？ 不能恢復(fù) ,因高溫破壞了酶的分子結(jié)構(gòu) ,高溫對(duì)酶造成不可逆的破壞。但低溫使酶的活 性喪失后 ,緩慢恢復(fù)其溫度活性仍可恢復(fù)。 ② pH： A、 pH

6、 對(duì)酶的影響 酶的催化能力的發(fā)揮有一個(gè)最適 pH ,在低于最適 pH 時(shí) ,隨著 pH 的升高 ,酶的催化能力也相應(yīng)升高 ,高于最適 pH 時(shí),隨著 pH 的升高 ,酶的活性逐漸下降 ,pH 過(guò)高或過(guò)低會(huì)使蛋白質(zhì)變性 ,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)變性后 ,酶也就完全喪失了活性。 B、果膠酶的最適 pH 果膠酶的最適 pH 范圍為 3.0～6.0。 2 / 6 ③酶的抑制劑： Fe3＋、 Ca2＋、 Zn2＋等金屬離子對(duì)果膠酶有抑制作用。 你知道這些離子為什么能抑制酶的活性？ （四）果膠酶的用量 1、酶的生產(chǎn) ①提取

7、法： 采用各種技術(shù) ,直接從動(dòng)物或微生物的細(xì)胞或組織中將酶提取出來(lái)（在原料充分的地區(qū)得以應(yīng)用）。 ②發(fā)酵法： 通過(guò)微生物發(fā)酵來(lái)獲得人們所需的酶（ 20 世紀(jì) 50 年代以來(lái)生產(chǎn)酶的主要方法） ,如用 曲霉、青霉等微生物發(fā)酵生產(chǎn)果膠酶。 ③化學(xué)合成法： 成本比較高 ,只能合成已知結(jié)構(gòu)的酶。 2、控制酶的用量 為了果膠酶得到充分的利用 ,節(jié)約成本 ,需要控制好酶的用量。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) （一）探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響 1、實(shí)驗(yàn)原理 果膠酶的活性受溫度影響。處于最適溫度時(shí) ,活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性

8、大小成正比。 2、實(shí)驗(yàn)操作流程 你能設(shè)計(jì)嗎？ （ 1）獲取蘋(píng)果泥； （ 2）保溫 ——蘋(píng)果泥和果膠酶分別進(jìn)行；（多個(gè)溫度） （ 3）混合后保溫； （ 4）過(guò)濾。 討論： 為什么在混合蘋(píng)果泥和果膠酶之前 ,要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處 理？ 將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理 ,可以保證底物和酶在混合時(shí)的溫度 是相同的 ,避免了果泥和果膠酶混合時(shí)影響混合物的溫度 ,從而影響果膠酶活性的問(wèn)題。 （二）探究 pH 對(duì)果膠酶活性的影響 3 /

9、6 1、實(shí)驗(yàn)原理 果膠酶的活性受 pH 影響 ,處于最適 pH,酶的活性最高 ,高于或低于此值活性均下降。 果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。 2、實(shí)驗(yàn) 操作流程 你能設(shè)計(jì)嗎？ 想一想 ,為什么能夠通過(guò)測(cè)定濾出的蘋(píng)果汁的體積大小來(lái)判斷果膠酶活性的高低？ 果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì) ,小分子物質(zhì)可以通過(guò)濾紙 ,因此蘋(píng)果汁的體積大小 反應(yīng)了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和 pH 下 ,果膠酶的活性越大 ,蘋(píng)果汁的 體積就越大。 在探究溫度或 pH 的影響時(shí) ,是否需要設(shè)置對(duì)照？如果需要

10、,又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？ 需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn) ,不同的溫度梯度之間或不同的 pH 梯度之間就可以作為對(duì)照 ,這 種對(duì)照稱為相互對(duì)照。 4、果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠 ,從而分解植物的 細(xì)胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高果汁的澄清度。下面是師大附中某研 究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在 “探究果膠酶催化果 膠水解的適宜 pH”的課題過(guò)程中遇到的問(wèn)題。 （ 1）本課題實(shí)驗(yàn)步驟中 ,在完成 “燒杯中分別加入蘋(píng)果泥（假定 pH 的改變對(duì)蘋(píng)果泥成分無(wú) 影響） ,試管中分別注入果膠酶溶液、編號(hào)、編組 ”之后 ,有下面兩種操作：

11、 方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋(píng)果泥相混合 ,再把混合液的 pH 分別調(diào) 至 4、 5、 6??10。 方法二：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋(píng)果泥的 pH 分別調(diào)到 4、 5、 6??10,再把 pH 相等的果膠酶溶液和蘋(píng)果泥相混合 請(qǐng)問(wèn)哪一種方法更為科學(xué)： ,并說(shuō)明理由： 方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開(kāi)始達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的 pH（ 或 “方法一的操作會(huì)在 達(dá)到預(yù)定 pH 之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng) ”）。（ 2 ）實(shí)驗(yàn)步驟中有玻璃棒攪拌的操作 ,其目 的是使 以減少實(shí)驗(yàn)誤差。（酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸） （3）如果用曲線圖的方式

12、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ,在現(xiàn)有的條件下 ,當(dāng)橫坐標(biāo)表示 pH,縱坐標(biāo)表示 果 膠分解速率 ,該實(shí)驗(yàn)操作和記錄是比較切實(shí)可行的。根據(jù)你對(duì)酶特性的了解 ,在下圖中選擇 一個(gè)最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖： 甲 。若實(shí)驗(yàn)所獲得的最適宜 pH=m, 請(qǐng)你在所選的曲線 圖中標(biāo)出 “m”點(diǎn)的位置。 4 / 6 （“m”點(diǎn)的位置如右圖所 示,m 點(diǎn)標(biāo)在曲線上的不給分） (三)探究果膠酶的用量 1、實(shí)驗(yàn)原理 在一定的條

13、件下 ,隨著酶濃度的增加 ,果汁的體積增加；當(dāng)酶濃度達(dá)到某一數(shù)值后 ,在 增加酶的用量 ,果汁的體積不再改變 ,此值即是酶的最適用量。 2、實(shí)驗(yàn)操作 請(qǐng)你設(shè)計(jì)。 （ 1）配制不同濃度的果膠酶溶液和制備水果泥；①配制不同濃度的果膠酶溶液 準(zhǔn)確稱取純的果膠酶 1mg、 2mg、 3mg、 4mg 、 5mg、 6mg、 7mg 、 8mg、 9mg,配制成相等體積的水溶液 ,取等量放入 9 支試管中 ,并編號(hào) 1～ 9。 ②制備水果泥 攪拌器攪拌制成蘋(píng)果泥并稱 45g,等量裝入 9 支試管中 ,并編號(hào) 1～ 9。 （2）將上述試管放入恒溫水浴加熱一段

14、時(shí)間。 （3）將不同濃度的果膠酶分別迅速與各試管的蘋(píng)果泥混合 ,然后再放入恒溫水箱中。（ 4） 恒溫水浴約 20 分鐘 （5）過(guò)濾后測(cè)量果汁的體積 在最適溫度和 pH 條件下制作 1 升蘋(píng)果汁 ,使用多少果膠酶最合適？ 一般為 50mg/l 左右 ,因?yàn)橛么藵舛忍幚砉?2～ 4 小時(shí)后果汁率增加 10％后不再增加。 5 / 6 6 / 6