20192020学年高中生物专题4课题1果胶酶在果汁生产中的作用课件新人教版选修1

专题4酶的研究与应用课题1果胶酶在果汁生产中的作用学习目标：1.了解果胶酶的作用及获取方法。(重点)2.学会检测果胶酶的活性。(重点)3.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。(难点)自主预习探新知1．果胶和果胶酶(1)果胶①成分：由__________聚合而成的一种高分子化合物。②特点：________。③作用：组成植物______和胞间层的主要成分之一。半乳糖醛酸不溶于水细胞壁(2)果胶酶①来源：植物、霉菌、酵母菌和细菌等。②组成：________________、果胶分解酶和果胶酯酶等。③作用ⅰ分解果胶成可溶性的__________，使浑浊的果汁变得____。ⅱ瓦解植物的______和胞间层，使榨取果汁变得更容易。多聚半乳糖醛酸酶半乳糖醛酸澄清细胞壁2．酶的活性与影响酶活性的因素(1)酶的活性①概念：指酶催化一定化学反应的____。②表示方法：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。③酶反应速度的表示方法：用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或____________来表示。(2)影响酶活性的因素温度、pH和__________等。能力反应速度产物的增加量酶的抑制剂3．实验设计(1)探究温度和pH对酶活性的影响①实验原理果胶酶的活性受____和____影响，处于最适值时，活性最高。果肉的____率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小成____。温度pH出汁正比②实验流程制备果泥↓设置一系列梯度的__________↓加入______反应一段时间↓________pH和温度果胶酶过滤果汁③该实验的自变量是温度或____，因变量是______，检测因变量是通过测定果汁的体积或澄清度来实现的。(2)探究果胶酶的用量①变量分析ⅰ自变量：________。ⅱ无关变量：____、pH、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。pH酶活性酶的用量温度②判断的思路ⅰ如果随着酶的用量增加，过滤得到的果汁的体积也增加，说明酶的用量____。ⅱ如果当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁的体积不再改变，说明________________。不足酶的用量已经足够1．判断对错(1)探究果胶酶的最适用量时，pH、温度不影响实验结果。()(2)果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等。()(3)应将果泥与果胶酶先混合均匀后再放置于预设定温度的水浴锅中。()(4)可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来定量表示果胶酶的活性。()提示：(1)×探究果胶酶的最适用量时，pH、温度会影响实验结果，实验中要保持pH、温度相同且适宜。(2)×果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(3)×实验过程中应将果泥与果胶酶分装在不同试管中放置于预设定温度的水浴锅中，几分钟后再混合均匀。(4)√2．下列不能表示酶活性高低的是()A．一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度B．单位时间内、单位体积中反应物的减少量C．单位时间内、单位体积中酶的变化量D．单位时间内、单位体积中产物的增加量C[酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的反应速度来表示，而酶促反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。单位时间内、单位体积中酶的变化量可以影响反应速度，却不能表示酶活性的高低。]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D[探究温度对果胶酶活性的影响，温度为实验变量，同理pH对酶活性的影响、果胶酶用量的实验中，实验变量分别为pH和果胶酶用量。]合作探究攻重难果胶酶及影响酶活性的因素[合作交流]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。2．在食品工业生产中需要的果胶酶主要来自于植物吗？为什么？提示：不是。天然来源的果胶酶广泛存在于植物和微生物中，但植物来源的果胶酶产量低难以大规模提取制备，微生物则是生产果胶酶的优良生物资源，因此果胶酶最主要的来源是通过微生物发酵生产。[归纳总结]1．果胶酶与纤维素酶的比较名称组成作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等将不溶性的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸纤维素酶C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶纤维素――→C1酶CX酶纤维二糖――→葡萄糖苷酶葡萄糖2.酶活性的影响因素(1)温度：低于最适温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐增强；高于最适温度后，随着温度升高，酶的活性迅速下降，直至完全丧失活性。果胶酶的最适温度为45～50℃。如下图1所示：图1图2(2)pH：在低于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降，直至完全丧失活性。果胶酶的最适pH范围为3.0～6.0。如上图2所示：(3)酶的激活剂和抑制剂：能提高酶活性的物质叫激活剂，多为离子或简单有机化合物；加入酶的激活剂可以提高酶的活性，如NaCl可以提高果胶酶的活性。某些物质虽然不能引起酶变性，但能使酶分子中某些必需基团发生变化，引起酶活性下降，甚至失活，能引起这种抑制作用的物质称为酶的抑制剂。如Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对果胶酶有抑制作用。[典题通关]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RNAC[植物细胞壁的主要成分有纤维素和果胶，它们分别被纤维素酶和果胶酶水解，A错误。半乳糖醛酸是构成果胶的基本单位，B错误。果胶酶是一类酶的总称，其化学本质是蛋白质，C正确、D错误。](1)两位同学用足量的果肉制作果汁，甲同学使用了果胶酶而乙同学没有使用，过了相同的时间后，二位同学制作的果汁有何区别？(2)果胶酶可以催化果胶的水解，而纤维素酶不能催化果胶的水解，这体现了酶的何种特性？提示：(1)在果汁量和果汁澄清度两个方面均有区别，甲同学由于使用了果胶酶，所以果汁量较多且澄清度也较高。(2)体现了酶具有专一性。1．关于果胶酶的叙述中错误的是()A．组成植物细胞壁的主要成分是果胶和纤维素，果胶主要分布在细胞的初生壁和胞间层B．果胶酶有多种，如多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶等C．果胶酶在食品工业中有广泛的用途，在其他方面则无用处，体现了酶的专一性D．果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶配合使用，可分解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂肪、维生素和蛋白质的释放，以提高饲料的营养价值C[果胶酶的作用是分解细胞壁中的果胶，可以使果汁产量增加，透明度提高，有多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，在食品工业中如榨果汁和提高葡萄酒质量等方面作用很大，也常与纤维素酶等共同使用，提高饲料营养和降低饲料黏度，促进饲料在动物的消化道内的消化。故选C。]2．如图中曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是()A．在B点之前，果胶酶的活性和温度接近成正比，之后接近成反比B．当温度到达B点时，果胶酶的活性最高，催化能力最强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，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以上升D[从图中可以看出，在温度较低时，随着温度的不断升高，果胶酶的活性不断上升，到B点时，酶的活性达到最高；之后，随着温度的继续上升，酶的活性逐渐下降。A点和C点相比，虽然酶的活性都很低，但是A点对应的是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而C点对应的是高温条件，已破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化，即使再降低温度，酶的活性也不会上升。]实验设计[合作交流]1．为什么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？提示：将苹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，从而影响果胶酶的活性。2．探究温度(或pH)对酶活性的影响时，哪个因素为自变量，应该控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？提示：温度(或pH)为自变量，控制不变的因素有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。因为只有这样才能保证只有温度(或pH)一个变量对果胶酶的活性产生影响。3．为什么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？提示：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分解果胶的能力。[归纳总结]1．探究温度和pH对酶活性的影响(1)实验原理：果胶酶的活性受温度或pH的影响，处于最适温度或pH时，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小呈正相关。(2)操作步骤：搅拌器搅拌制苹果泥果胶酶水溶液↓均分装入↓等量9支试管9支试管↓↓各取一支分9组分别放入30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃恒温水浴箱中恒温加热(或各取一支分9组分别调节pH为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0置于同一恒温水浴锅中)↓待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度(或pH)的苹果泥内↓反应一段时间，如10min过滤果汁，用量筒测量各试管中果汁的量，填入表格：表一实验温度(℃)303540455055606570果汁量(mL)表二pH5.05.56.06.57.07.58.08.59.0果汁量(mL)(3)结果分析：根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图，最终得到果胶酶的最适温度和pH。2．探究果胶酶的最适用量(1)实验原理：在一定条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，再增加酶的用量，果汁的体积不再改变，这个值就是酶的最适用量。(2)实验过程：盛有苹果泥试管123456789盛有果胶酶试管123456789果汁量(mL)根据实验数据绘制出不同果胶酶用量与果汁体积关系的曲线图。(3)结果分析：随着果胶酶的用量增加，过滤到的果汁体积也增加，但增加到某一值时，果胶酶用量再增加，果汁体积也不增加，这个值就是果胶酶的最适用量。3．实验探究中的变量控制实验名称(目的)自变量因变量注意事项探究温度对果胶酶活性的影响温度果汁量(澄清度)①底物和酶在混合时的温度是相同的②温度梯度越小，实验结果越精确③苹果泥和果胶酶用量在各个试管应相同④pH应为最适pH探究pH对果胶酶活性的影响pH果汁量(澄清度)①温度应为最适温度②pH梯度可用NaOH和盐酸调节③用玻璃棒搅拌使反应充分进行探究果胶酶的用量果胶酶的用量果汁量(澄清度)①制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果匀浆中果胶酶变性②温度、pH应为最适且保持不变[典题通关]下表是某同学探究温度对果胶酶活性影响的实验结果。该结果不能说明()温度/℃102030405060果汁量/mL234565A．温度影响果胶酶的活性B．40℃与60℃时酶的活性相等C．50℃是该酶的最适温度D．若温度从10℃升高到40℃，酶的活性将逐渐增强C[温度影响酶的活性，上表不能说明50℃就是最适温度，只能说明果胶酶的最适温度在40～60℃之间。在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增强；高于最适温度时，随温度的升高，酶的活性降低。温度对酶活性的影响曲线图是钟罩形的，故40℃与60℃时酶的催化效率相同。](1)请根据本题中表格中的实验结果及必修1中的相关知识，描述温度对酶活性的影响。(2)本题中的实验及其结果无法确定果胶酶的最适温度，如何通过实验进一步进行探究？提示：(1)在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐升高；当达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度后，随着温度的升高，酶的活性逐渐降低。(2)可以在40～60℃再设置多组实验，将相邻两组的温差缩小，然后通过比较果汁量确定比较适合的温度，再以同样的思路进一步探究