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,课题背景,我国水果生产发展迅速，每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于收获的季节性强，易造成积压滞销，腐烂变质。,水果的加工技术，不仅可以缓解产销矛盾，而且能够提高产品的附加值，满足人们不同层次的需求。水果的加工包括制作果汁、果干、果粉和果酒等。,在本课题中，我们将探究果胶酶在果汁生产中的应用，探究利用果胶酶制作苹果汁的适宜条件，自己动手制作苹果汁。,制作果汁要解决两个问题：一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高，易沉淀。,一、基础知识,（一）酶的基础知识,3、酶的功能,1、酶的概念,2、酶的本质及基本组成单位,4、酶
2、的特性,酶是活细胞所产生的具有生物催化作用的一类特殊的有机物,蛋白质（大多数）或RNA； 基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸,酶能降低化学反应的活化能,高效性、专一性、需要适宜的条件,思考：你还能画出温度和PH值对酶影响的曲线吗？关于酶的三个特性你能举例说明吗？你认为影响酶促反应的因素有哪些？,一、基础知识,课堂练习：,1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 A.所吃食物不能消化 （ ） B.胃没有排空 C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降 D.吃药使人没有了胃口 2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用， 主要原因是（ ） A.pH不适合 B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了
3、 C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用 D.小肠中没有蛋白质可被消化,C,A,3.能够使唾液淀粉酶水解的是（ ） A.淀粉酶 B.脂肪酶 C.蛋白酶 D.肽酶 4.关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（ ）A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变 C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响 D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力,C,D,一、基础知识,（二）果胶酶的作用,阅读课本P42的内容，思考下列问题：,什么是果胶，其单体是什么？,果胶对果汁制作的影响？,什么是果胶酶？,果胶酶在果汁制作中的作用是什么？,一、基础知识,（二）果胶酶的作用,
4、什么是果胶，其单体是什么？,果胶对果汁制作的影响？,果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。,影响果汁的出汁率，还会使果汁浑浊。,什么是果胶酶？,它是分解果胶的一类酶的总称，包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等。,一、基础知识,（二）果胶酶的作用,果胶酶在果汁制作中的作用是什么？, 分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；使果胶水解为半乳糖醛酸。, 提高水果的出汁率，并使果汁变得澄清。,一、基础知识,（三）酶的活性与影响酶活性的因素,阅读课本P4243的内容，思考下列问题：,什么是酶的活性？,表示酶活性高低的方法及衡量标准？,影响酶活
5、性的因素有哪些？,一、基础知识,（三）酶的活性与影响酶活性的因素,什么是酶的活性？,表示酶活性高低的方法及衡量标准？,指酶催化一定化学反应的能力。,在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度可表示酶活性的高低。,酶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。,一、基础知识,（三）酶的活性与影响酶活性的因素,影响酶活性的因素有哪些？,在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提高，达到最适温度时，酶的催化能力最高，但高于最适温度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力。,A、温度对酶的影响,温度,一、基础知识,（三）酶的活性与影响酶活性的因素,影响酶活性的因
6、素有哪些？,温度,果胶酶的最适温度为4550。,B、果胶酶的最适温度,C、高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？为什么？低温呢？,不能恢复，因高温破坏了酶的分子结构，高温对酶造成不可逆的破坏。但低温使酶的活性丧失后，缓慢恢复其温度活性仍可恢复。,一、基础知识,（三）酶的活性与影响酶活性的因素,影响酶活性的因素有哪些？,酶的催化能力的发挥有一个最适pH ，在低于最适pH时，随着pH的升高，酶的催化能力也相应升高，高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降，pH过高或过低会使蛋白质变性，当蛋白质变性后，酶也就完全丧失了活性。,A、pH对酶的影响, pH：,果胶酶的最适pH范围为3.06.0
7、。,B、果胶酶的最适pH,一、基础知识,（三）酶的活性与影响酶活性的因素,影响酶活性的因素有哪些？, pH：,酶的抑制剂：Fe3、Cu2、Zn2等金属离子对果胶酶有抑制作用。,1.果胶是植物组织的组成成分之一,它主要存 在于植物组织的哪一部分?（ ）细胞核 细胞质 细胞间隙 细胞壁及胞间层 果胶酶能将植物组织内的果胶分解成（ ） 透明果汁 半乳糖醛酸 丙酮酸 酶制剂 果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它不包括 A.多聚半乳糖醛酸酶 B.果胶分解酶 C.乳糖分解酶 D.果胶酯酶,D,B,C,4、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一个容器内，调整pH至2.0，保存于370C的水
8、浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ） A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 C、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水,A,提示： 唾液淀粉酶最适pH6.8，其化学本质是蛋白质,一、基础知识,（四）果胶酶的用量,1、酶的生产,提取法：采用各种技术，直接从动物或微生物的细胞或组织中将酶提取出来（在原料充分的地区得以应用）。,发酵法：通过微生物发酵来获得人们所需的酶（20世纪50年代以来生产酶的主要方法），如用曲霉、青霉等微生物发酵生产果胶酶。,化学合成法：成本比较高，只能合成已知结构的酶。,2、控制酶的用量,生产果汁时，为
9、了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。,果胶酶的活性受温度影响。处于最适温度时，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成正比。,（一）探究温度对果胶酶活性的影响,1、实验原理,2、实验操作流程你能设计吗？,二、实验设计,思考： 1、你打算设置多少个温度值？ 2、你如何得到苹果泥？ 3、你怎样保证在任一温度装置中苹果泥和果胶酶及混合后温度的一至？ 4、你依据什么来判定果胶酶的活性大小的大小？,（1）获取苹果泥； （2）保温苹果泥和果胶酶分别进行；（多个温度） （3）混合后保温； （4）过滤。,(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。,（一）探
10、究温度对果胶酶活性的影响,二、实验设计,2、实验操作流程,(2) 分别向编号为l9的9个100 mL洁净的烧杯中各加入20ml苹果泥,(3)将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的温度分别调至0、10 、20 、 80 ，再把温度相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合后，放置一段时间。,(4)过滤后测量记录果汁体积（量）,3制作用于记录结果的表格,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。,?,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？,（二）探究pH对果胶酶活性
11、的影响,果胶酶的活性受pH影响，处于最适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、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。,1、实验原理,2、实验操作流程请你设计。,二、实验设计,（二）探究pH对果胶酶活性的影响,2、实验操作流程,二、实验设计,有两位同学分别用以下两种方法操作： (1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。 (2)分别向编号为l7的7个100 mL洁净的烧杯中各加入20ml苹果泥之后，下面两种操作：,方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4、5、10。 方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分
12、别调至4、5、6、 10 ，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。 (1)请问上述哪一种方法更科学? 。 理由： _。 (2)该实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使 ，以减少实验误差。,方法二,酶和反应物（果胶）充分接触,（二）探究pH对果胶酶活性的影响,2、实验操作流程,二、实验设计,一开始便达到实验预设的pH,方法二的操作能够确保酶的反应环境从,或“方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应”,(3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，以横坐标表示pH，纵坐标表示(果汁体积或果胶分解速率)，实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，请在下图中选择一
13、个最可能是实验结果的曲线图 。若实验所获得的最适宜pH=m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。,甲,m,果胶分解率,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。,?,在探究温度或pH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？,问3A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？,提示：A同学将温度或pH作为自变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同
14、,?,(三)探究果胶酶的用量,1、实验原理,在一定的条件下，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，在增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。,二、实验设计,2、实验操作请你设计。,（1）配制不同浓度的果胶酶溶液和制备水果泥；,配制不同浓度的果胶酶溶液准确称取纯的果胶酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，配制成相等体积的水溶液，取等量放入9支试管中，并编号19。,2、实验操作流程,(三)探究果胶酶的用量,二、实验设计,制备水果泥 搅拌器搅拌制成苹果泥并称45g，等量装入9支试管中，并编号19。,（2）将上述试管放入恒温水浴加
15、热一段时间。,（3）将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水箱中。,（4）恒温水浴约20分钟,（5）过滤后测量果汁的体积,3制作用于记录结果的表格,根据你对酶的特性的了解，画出实验结果的可能坐标曲线：,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应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。,?,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：温度是自变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶
16、酶的活性产生影响。,当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？,?,本实验的自变量、应变量、无关变量分析(以探究果胶酶的用量实验为例),果胶酶的量,果汁量,温度等,知识拓展,一般为50mg/l左右，因为用此浓度处理果汁24小时后果汁率增加10后不再增加。,在最适温度和pH条件下制作1升苹果汁，使用多少果胶酶最合适？,知识拓展,1.果胶酶常在0-4下 保存。其原因是 此温度条件下，酶的活性最高。 此温度条件下，酶变性失活。 低温可降低酶的活性，但酶不变性失活。 . 自然条件下，果胶酶常在0-4下发生催化 作用。,课堂练习,C,课堂练习,3探究温度对果胶酶活性的影响、p
17、H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,D,4同一个体内的各类活细胞所含的酶A种类有差异，数量相同 B种类有差异，数量不同C种类无差异，数量相同 D种类无差异，数量不同,5.下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是,B,B,6工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响。某学生设计了如下实验：,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A）,将步骤
18、处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量（如图C）。 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：,将步骤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B）。,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，是因为果胶酶可以促进细胞壁中_的水解。 （2）实验结果表明，当温度为_时果汁量最多，此时果胶酶的活性_。当温度再升高时，果汁量降低，说明：_ _ _。 （3）实验步骤的目的是：_ _。 （4）为什么说果汁体积越大，酶的活性越高？,果胶,40,最高,温度升高，酶的活性降低,使得酶与果泥处于,同一温度条件下。,果胶酶可将果胶分解为小分子物质，小
19、分子物质可以通过滤纸。所以苹果汁的体积就越大，表明果胶酶的活性越高。,7.某生物课外活动小组发现，新鲜水果比放置一段时间的水果硬。他们根据所学知识，认为可能的原因是放置一段时间的水果果胶酶含量高，而且果胶酶能将细胞壁分解，使水果细胞相互分离，导致水果变软。为了探究上述假设是否正确，他们进行了如下探究： 实验原理： _ _。 实验假设：_ _。 实验方法步骤：,果胶酶能将胞间层的果胶分解，,放置一段时间的水果果胶酶含量,使细胞分散，水果变软。,比新鲜水果高 。,（1）称等量的去皮的新鲜苹果和放置一段时间的苹果切成小块，放在榨汁机中，制成果泥， （2）用滤纸或5层纱布过滤，收集滤液（条件相同）。
20、（3）_。 （4）结果：新鲜苹果收集的滤液少，澄清度低。 （5）结论：_ _ （6）根据此实验，能否得出水果放置时间越长，营养价值越高的结果？,观察比较滤液的体积和澄清度,放置一段时间的水果果胶酶含量,不能。因为水果放置时间过长，维生素C损耗多。,比新鲜水果高 。,8验证果胶酶在果汁生产中的作用。 实验方法及步骤： (1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。 (2)取两个100 mL洁净的烧杯，编号l、2，按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上。,注入果胶酶溶液,2mL,(3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察(或比较)， _，并记录结果。 (4)实验结果的预测及结论：如果是_ _，说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。,相同时间滤出的果汁的体积及果汁的澄清度,1号烧杯中,果汁的体积多于2号烧杯中的果汁，澄清度也,高于2号烧杯,在实验设计时，如何保证实验的单因素控制?,说明:等量的控制（果泥、果胶酶的量、蒸馏水） 等时间的控制（反应时间） 恒温的控制（不同反应物的预热 水浴、反应物的混合搅拌等） 其他处理（加水、滤纸等）,
