人教版高中生物选修一专题4《酶的研究与应用》导学案

1/25人教版高中生物选修一专题4《酶的研究与应用》导学案第12课时果胶酶在果汁生产中的作用目标导航1.简述果胶酶的作用。2.检测果胶酶的活性。3.探究温度、pH和酶的抑制剂对果胶酶活性的影响及果胶酶的最适用量。一、基础知识1．果胶酶的作用(1)果胶的成分及作用：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。(2)果胶酶的作用：果胶酶能够把果胶分解成可溶性的________________。(3)果胶酶的组成：果胶酶并不特指某一种酶，而是____________的一类酶的总称，包括________________、________________和____________等。提醒由于原核生物的细胞壁的主要成分是肽聚糖，真菌细胞壁的主要成分是几丁质，因此这两类生物的细胞壁均不能用纤维素酶和果胶酶除去。(4)果胶酶的来源：______、________、________和________均能产生果胶酶。由________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。2．酶的活性与影响酶活性的因素(1)酶的活性：是指酶________________的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的____________来表示。(2)酶的反应速度：用____________内、____________中反应物的________或产物的________来表示。影响酶活性的因素主要有________、________和____________等。3．酶的用量酶用量过多，会导致酶的________；酶用量过少，会________酶促反应的速度。因此要得到适宜的酶用量，需通过设计实验进行探究。二、实验设计1．探究温度对酶活性的影响(1)实验原理①果胶酶活性受温度影响。在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐________；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____________。酶的活性随温度的升高而变化的趋势可用下图表示：②通过测定____________内滤出的________________大小来判断果胶酶的活性的原理是：果胶酶将果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸，半乳糖醛酸可通过滤纸，因此________________和________________反映了果胶酶催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH条件下，果胶酶的活性越高，苹果汁的体积就________，同时果汁也越________。(2)实验操作流程2/25各取一支分9组，分别放入30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃和70℃的恒温水箱中恒温加热↓待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内↓恒温保持10min↓比较果汁的澄清度，或过滤果汁，用量筒测量果汁的量，并记录结果(3)记录结果实验温度30℃35℃40℃45℃50℃55℃60℃65℃70℃果汁量(mL)(4)实验分析①本实验的实验对象是____________，温度为________，属于探究性的定量实验。这类实验的自变量通常是通过设置梯度来确定最适值。第一轮实验设置的梯度差通常较大，缩小范围后，在第二轮实验中可设置较小的梯度差。酶遇高温变性后，很难再恢复活性，不宜再回收利用。②在混合苹果泥和果胶酶之前，要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，其目的是____________________________相同，避免苹果泥与果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶的活性。提醒(1)探究不同温度(或pH)对果胶酶活性的影响，温度(或pH)为自变量，且应严格控制其他无关变量均相同，通过设置合理的温度(或pH)梯度来确定最适值。(2)在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶先达到相同的条件(温度或pH)，避免混合后条件发生变化，以确保实验结果的准确性。2．探究pH对酶活性的影响(1)实验原理大部分酶的活性受pH的影响，在一定pH下，酶促反应具有最大速度，高于或低于此pH，反应速度都下降，通常称此pH为酶反应的________。pH对酶活性的影响可用下图表示：(2)实验流程及注意问题①用搅拌器搅拌制取苹果泥，苹果泥来源要________(最好是同一个苹果)。注意制取苹果泥时，可先将苹果切成小块放入搅拌器中，加入适量的水后再进行搅拌；如果用橙子做实验，不必去皮。②将分别装有________和________的试管在恒温水浴中保温。注意a．苹果泥的用量和果胶酶的用量比例要适当。b．恒温水浴的温度可用上一实验测出的最适温度。3/25③将苹果泥和果胶酶分别加入9组实验用的试管中(pH梯度可设置为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)，并快速混合调节pH。注意a．在探究不同pH对果胶酶活性的影响时，可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液或盐酸调节pH。b．在用果胶酶处理苹果泥时，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。④放进恒温水浴中反应一段时间。⑤将试管中混合物过滤，并用量筒量取果汁体积，比较果汁多少。⑥记录实验结果，确定最适pH。pH5.05.56.06.57.07.58.08.59.0果汁量(mL)3.探究果胶酶的用量(1)实验原理实验中如果随着酶的用量增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的____________；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____________，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的____________。(2)实验流程①准确称取纯的果胶酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，配制成________体积的酶的水溶液，取等量放入9支试管中，依次编号为1～9号。制取苹果泥并称45g苹果泥，分装入9支试管中，每支试管中分装5g，依次编号为1～9号。②将上述分别装有果胶酶和苹果泥的试管放入37℃的恒温水浴中平衡内外温度。③一段时间后将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水浴中。④记录反应时间，约20min。⑤过滤后测量果汁体积。试管123456789果汁量(mL)(3)结果分析及评价①温度和pH在很大程度上对酶的空间结构会产生巨大的影响。②因有其他无关变量影响，实际用量比理论值稍多。一般为50mg/L左右，因为用此浓度处理果汁2～4h后出汁率增加10%后不再增加。当然，不同果汁的使用量有较大差别。③实验中所用的果胶酶尽量使用其纯酶制剂或不含抑制物的粗酶制剂，以免影响对酶用量的估算。知识点一果胶酶在果汁生产中的作用1．下列关于果胶酶的说法，正确的是()A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素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．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称D．果胶酶的化学本质是RNA2．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4/25知识点二实验设计3．探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中，实验变量依次为()A．温度、酶活性、酶用量B．苹果泥用量、pH、果汁量C．反应时间、酶活性、酶用量D．温度、pH、果胶酶用量4．下列操作错误的是()A．用橙子做本课题的实验，应去掉橙皮B．用体积分数为0.1%的NaOH溶液或盐酸调节pHC．为了使果胶酶能够充分地进行催化反应，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一、选择题1．在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适于除去细胞壁()A．蛋白酶B．盐酸C．果胶酶D．淀粉酶2．下图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，下列叙述错误的是()A．在B点之前，果胶酶的活性和温度成正比，之后，成反比B．当温度到B点时，果胶酶的活性最高，酶的催化作用最高C．A点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升D．C点时，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以上升3．下列关于果胶酶作用的叙述，错误的是()A．果胶酶是一种催化剂，可以改变反应速度B．果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层C．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清D．果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸4．下列各项能表示酶活性高低的是()A．单位时间、单位体积内反应物的总量B．一段时间后生成物的总量C．一段时间后，一定体积中消耗的反应物的量D．单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量5．在“探究温度对酶活性的影响”实验中，下列说法不正确的是()A．可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水B．将苹果泥和果胶酶混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理C．不同温度梯度之间可相互对照D．温度过高时，果胶酶会变性失活6．在“探究pH对酶活性的影响”实验中，不正确的是()A．自变量是不同的pH梯度B．控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等C．可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶的最适pH5/25D．pH过低时，果胶酶活性变小，但不失活7．在“探究果胶酶的用量”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，随酶用量的增大滤出的果汁增多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8．下列关于果胶酶的叙述，正确的是()①具有分泌功能的细胞产生的②凡是活细胞都能产生果胶酶③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸④植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸A．①②⑦B．②③⑥C．③④⑥D．③④⑤二、简答题9．某同学用实验来探究pH对果胶酶活性的影响。他准备了5份含有等量果胶酶溶液的试管，用0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液调节至不同的pH，每支试管加五块0.1cm3的正方体苹果块，试管均置于25℃室温条件下。(1)请你帮助选取pH梯度：__________________________________________________。(2)请设计两种方法改进实验，使实验在更短时间内完成。________________________________________________________________________。(3)生成果汁的量与酶活性强弱的关系是：____________________________________________________________________________________________________________。可根据__________________________________________________________________来判断最适pH。(4)为确认澄清果汁的大量生成是由于果胶酶的作用，还应对实验进行怎样的设计？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。10．我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，易造成积压，腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：(1)实验方法：按如图所示的顺序进行操作。(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如下图所示：①图中自变量是温度，除此之外还可用____