高二生物質(zhì)疑解惑課件：4-1《果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用》（人教版選修I）

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歡迎進入生物課堂 課題1果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 課程標(biāo)準(zhǔn)1 研究酶的存在和簡單制作的方法 2 探究利用蘋果制成果汁的最佳條件 3 檢測果膠酶的活性 課標(biāo)解讀1 知道果膠酶的作用 2 理解影響果膠酶活性的因素 1 果膠酶的作用 1 果膠的成分及作用 果膠是植物以及的主要組成成分之一 它是由聚合而成的一種高分子化合物 不溶于水 果膠酶的作用 酶活性及其影響因素 細胞壁 胞間層 半乳糖醛酸 2 果膠酶的作用 果膠酶能夠分解 瓦解植物的 使榨取果汁變得 也使得渾濁的果汁變得 果膠酶能夠分解果膠的實質(zhì)是將果膠分解成可溶性的 3 果膠酶的組成 果膠酶并不特指某一種酶 而是分解果膠的一類酶的總稱 包括 和等 果膠 細胞壁 及胞間層 更容易 澄清 半乳糖醛酸 多聚半乳糖醛酸酶 果膠分解酶 果膠酯酶 2 酶的活性是指酶的能力 酶活性的高低可以用在一定條件下 酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的來表示 3 酶的反應(yīng)速度用單位時間內(nèi) 單位體積中反應(yīng)物的或產(chǎn)物的來表示 影響酶活性的因素主要有 和等 催化一定化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)速度 減少量 增加量 溫度 pH 酶的抑制劑 4 酶的用量酶用量過多 會導(dǎo)致酶的 酶用量過少 會酶促反應(yīng)的速度 因此要得到適宜的酶用量 需通過設(shè)計實驗進行探究 思維激活1 果膠酶的合成場所在哪里 果膠酶只存在于植物細胞中嗎 提示果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) 其合成場所為核糖體 果膠酶并非只存在于植物細胞中 植物 霉菌 酵母菌和細菌均能產(chǎn)生果膠酶 浪費 限制 1 影響果汁產(chǎn)量的物質(zhì)及處理方法 1 影響果汁產(chǎn)量的物質(zhì) 種類 纖維素 果膠 造成的問題 果肉的出汁率低 耗時長 果汁渾濁 黏度高 易發(fā)生沉淀 2 處理方法 酶解法常用的酶及其作用特點 如下表 2 果膠酶的來源 化學(xué)本質(zhì) 特性及功能 見下表 特別提醒自然界中的酶并不完全適于在生活和生產(chǎn)上應(yīng)用 可以利用 酶工程 技術(shù)對酶進行改造 使之更加符合人們的需求 鞏固1 下列關(guān)于果膠酶的敘述 正確的是 A 果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶 果膠分解酶 果膠酯酶等B 果膠酶的化學(xué)成分為固醇C 果膠酶的催化作用不受溫度影響D 果膠酶可以催化多種化學(xué)反應(yīng)解析果膠酶同其他大多數(shù)酶一樣 其主要成分是蛋白質(zhì) 其催化作用受溫度和pH等因素的影響 果膠酶只能催化果膠的分解 答案A 1 探究溫度和pH對果膠酶活性的影響 1 實驗流程包括制備蘋果泥 設(shè)置一系列具有梯度的和 加入果膠酶反應(yīng)一段時間 2 該實驗的自變量是 因變量是 檢測因變量是通過測定或來實現(xiàn)的 果膠酶活性影響因素的實驗探究 溫度 pH 過濾果汁 溫度或pH 果膠酶活性 蘋果汁的體積 蘋果汁的澄清度 2 探究果膠酶的用量 1 該實驗的自變量是 除此之外 影響果汁產(chǎn)量的因素還有 酶催化反應(yīng)的時間 蘋果泥的用量等無關(guān)變量 2 判斷的思路是 如果隨著酶的用量增加 過濾到的果汁的體積也增加 說明 如果當(dāng)酶的用量增加到某個值后 再增加酶的用量 過濾到的果汁的體積不再改變 說明 果膠酶的量 溫度 pH 酶的用量不足 酶的用量已經(jīng)足夠 思維激活2 探究果膠酶活性的溫度或pH最適值 其實驗思路上有何共性 提示盡管實驗變量不同 但通過設(shè)置梯度來確定最適值是兩種實驗設(shè)計思路上的共性 1 探究溫度對果膠酶活性的影響 1 實驗原理酶處于最適溫度時 活性最高 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 實驗變量自變量是溫度 因變量是果汁的澄清度和出汁率 3 實驗流程 2 探究pH對果膠酶活性的影響 1 實驗原理果膠酶的活性受pH的影響 處于最適pH時 活性最高 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 實驗變量自變量是pH 因變量是果汁的澄清度和出汁率 3 實驗流程 3 探究果膠酶的用量 1 實驗原理隨著酶濃度的增加 過濾到的果汁體積也增加 說明酶的用量不足 當(dāng)酶的濃度增加到某個值后 再增加酶的用量 過濾到的果汁的體積不再改變 說明酶的用量已經(jīng)足夠 那么 這個值就是酶的最適用量 2 實驗變量自變量 果膠酶用量 因變量 果汁澄清度和出汁率 3 實驗流程 特別提醒 1 實驗過程中 除控制自變量外 須控制無關(guān)變量適宜且相同 2 結(jié)果分析與評價 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出的溫度 或pH 對果膠酶活性的影響曲線 如圖1 不同果膠酶用量對出汁量的影響曲線 如圖2 鞏固2 下表是某同學(xué)探究溫度對果膠酶活性影響的實驗結(jié)果 該結(jié)果不能說明 A 溫度影響果膠酶的活性B 40 與60 時酶的活性相等C 50 是該酶的最適溫度D 若溫度從10 升高到40 酶的活性將逐漸增強 解析溫度影響酶的活性 果膠酶的最適溫度在40 60 之間 上表不能說明50 就是最適溫度 在低于最適溫度時 隨溫度的升高 酶的活性增強 高于最適溫度時 隨溫度的升高 酶的活性降低 溫度對酶活性的影響曲線圖是鐘罩形的 故40 與60 時酶的催化效率相同 答案C 例1 下列關(guān)于果膠酶的說法 正確的是 A 果膠酶可以分解細胞壁的主要成分 纖維素B 果膠酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物C 果膠酶不特指某種酶 而是分解果膠的一類酶的總稱D 果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA 果膠酶及其功能 思維導(dǎo)圖 深度剖析因為酶具有專一性 因此果膠酶只能分解果膠而不能分解纖維素 因此A錯誤 半乳糖醛酸是果膠的組成單位 而不是果膠酶的組成單位 因此B錯誤 果膠酶是能夠分解果膠的一類酶的總稱 其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) 基本組成單位是氨基酸 因此D錯誤 答案C 例2 下列A B C圖依次表示果膠酶濃度一定時 果膠酶的反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度 溫度 pH之間的關(guān)系 據(jù)圖完成問題 果膠酶活性的影響因素 1 圖A中 反應(yīng)物達到某一濃度時反應(yīng)速度不再上升的原因是 2 圖B中 b點所對應(yīng)的溫度稱為 如果你根據(jù)實驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的曲線圖無法判斷果膠酶的最適溫度 你將如何改進 3 圖B中 曲線ab段表明 bc段表明 4 將裝有果膠酶與反應(yīng)物的甲 乙兩試管分別放入12 和90 水浴鍋中 20min后取出 轉(zhuǎn)入40 的水浴鍋中保溫 兩試管內(nèi)的反應(yīng) 甲試管 乙試管 5 圖C表示了果膠酶濃度 反應(yīng)物濃度 溫度等一定時 果膠酶催化反應(yīng)的速度隨pH變化的曲線 實驗時可根據(jù) 來判定果膠酶的最適pH 思維導(dǎo)圖 深度剖析 1 酶的催化能力也是有一定限度的 并不會隨反應(yīng)物濃度的上升而無限上升 2 圖B中b點所對應(yīng)的為酶的最適溫度 在適宜溫度附近設(shè)置差值間隔更小的溫度梯度將有利于確認(rèn)最適溫度 3 圖B中曲線ab段表明 在最適溫度之前 隨溫度升高 酶活性升高 在最適溫度之后 隨溫度升高 酶活性降低 4 低溫可抑制酶活性 當(dāng)溫度升高時酶活性尚可恢復(fù) 但高溫可破壞酶分子的空間結(jié)構(gòu) 即使溫度降低 酶活性也不再恢復(fù) 5 確認(rèn)果膠酶活性 可依據(jù)果汁量作為因變量 答案 1 酶雖然有高效性 但催化能力也有一定限度 當(dāng)所有酶都發(fā)揮了最高效能后 反應(yīng)物濃度再增加 反應(yīng)速度也不增加 這時受酶濃度影響 2 最適溫度應(yīng)據(jù)適宜溫度范圍確定間隔近的溫度梯度 重新實驗 3 溫度升高 酶活性升高溫度升高 酶活性降低 4 反應(yīng)速度迅速增加無催化反應(yīng) 5 果汁的量 思維深化 自變量與因變量及其之間的關(guān)系 單擊此處進入隨堂達標(biāo)檢測 旁欄思考題1 為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前要將蘋果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理 提示將蘋果泥和果膠酶分裝在不同試管中有利于確保在酶和底物混合前分別達到預(yù)設(shè)的溫度 以排除溫度差對實驗結(jié)果的干擾 2 在探究溫度和pH的影響時 是否需要設(shè)置對照 如果需要 又應(yīng)該如何設(shè)置 為什么 提示本實驗中有對照實驗 但不需額外設(shè)置 因為不同溫度和pH梯度之間就可以作為對照 這種對照稱為相互對照 3 A同學(xué)將哪個因素作為變量 控制哪些因素不變 為什么要做這樣的處理 B同學(xué)呢 提示A同學(xué)將溫度或pH作為變量 控制不變的量有蘋果泥的用量 果膠酶的用量 反應(yīng)的時間和過濾的時間等 只有在實驗中保證一個自變量 實驗結(jié)果才能說明問題 B同學(xué)對于變量的處理應(yīng)該與A同學(xué)相同 只是觀察因變量的角度不同 4 想一想 為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低 提示果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì) 小分子物質(zhì)可以通過濾紙 因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶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 蘋果汁的體積就越大 解析本題考查酶活性的檢測方法 酶促反應(yīng)的本身有時不易直接檢測 但是通過一定的方法 可以將酶促反應(yīng)的結(jié)果以一定的形式反映出來 本題中果膠酶的催化作用是不能直接檢測的 但是可以通過濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低 5 當(dāng)探究溫度對果膠酶活性的影響時 哪個因素是自變量 哪些因素應(yīng)該保持不變 提示溫度是變量 應(yīng)控制果泥量 果膠酶的濃度和用量 水浴時間和混合物的pH等所有其他條件不變 只有這樣才能保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產(chǎn)生影響 解析為了使實驗具有說服力 對照實驗的設(shè)計要控制單一變量 即除自變量外 其他可能影響實驗結(jié)果的變量都應(yīng)保持不變 練習(xí)解析大規(guī)模生產(chǎn)比實驗室制備考慮的因素要多 包括產(chǎn)品的質(zhì)量 生產(chǎn)效率 生產(chǎn)成本等因素 而實驗室制備則主要強調(diào)實驗的結(jié)果 答案大規(guī)模生產(chǎn)與實驗室制備的主要不同點是 有兩次瞬間高溫滅菌 酶處理的時間相對較長 有離心分離步驟和濃縮步驟 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全