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1、专题专题4 4 酶的研究与应用酶的研究与应用酶是细胞合成的生物催化剂，几乎酶是细胞合成的生物催化剂，几乎所有生命活动都离不开酶。随着生所有生命活动都离不开酶。随着生物科学技术的发展，酶已经走出实物科学技术的发展，酶已经走出实验室，走进人们的生产和生活。成验室，走进人们的生产和生活。成吨的葡萄糖靠酶生产；加酶洗衣粉、吨的葡萄糖靠酶生产；加酶洗衣粉、加酶牙膏在商店货架比比皆是；药加酶牙膏在商店货架比比皆是；药店有帮助消化的多酶片；医院有诊店有帮助消化的多酶片；医院有诊断检测的酶传感器等。断检测的酶传感器等。然而，酶的商品化生产和应用并非然而，酶的商品化生产和应用并非易事。在本专题中，我们将重点研易
2、事。在本专题中，我们将重点研究酶在生产生活中的实际应用，包究酶在生产生活中的实际应用，包括制作果汁、洗涤衣物以及通过细括制作果汁、洗涤衣物以及通过细胞的固定化技术应用酶。胞的固定化技术应用酶。制作果汁要解决两个主要问题制作果汁要解决两个主要问题:1.1.果肉的出汁率低，耗时长；果肉的出汁率低，耗时长；2.2.榨取的果汁浑浊，黏度高，容易出现沉淀。榨取的果汁浑浊，黏度高，容易出现沉淀。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。在本课题中，我们于收获的季节性强，易造成积压滞销，
3、腐烂变质。在本课题中，我们将探究果胶酶在果汁生产中的作用。将探究果胶酶在果汁生产中的作用。课题课题1 1 果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶在果汁生产中的作用课题背景课题背景在生产上，人们使用果胶酶、纤维素酶解决上述问题。本课题，我们在生产上，人们使用果胶酶、纤维素酶解决上述问题。本课题，我们将探究利用果胶酶制作苹果汁的适宜条件，自己动手做苹果汁。将探究利用果胶酶制作苹果汁的适宜条件，自己动手做苹果汁。课题目标课题目标1.1.简述果胶酶的作用；简述果胶酶的作用；2.2.检测果胶酶的活性；检测果胶酶的活性；3.3.探究温度和探究温度和pHpH对果胶酶活性的影响以及对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用
4、量；果胶酶的最适用量；4.4.搜集有关果胶酶应用的资料。搜集有关果胶酶应用的资料。一、基础知识一、基础知识（一）果胶酶的作用（一）果胶酶的作用植物植物细胞壁细胞壁以及以及胞间层胞间层的主的主要组成成分要组成成分由由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的高分聚合而成的高分子化合物，不溶于水子化合物，不溶于水是果汁加工中影响是果汁加工中影响出汁率出汁率和和果汁澄清度果汁澄清度的主要原因的主要原因植物细胞模式图植物细胞模式图植物细胞模式图植物细胞模式图 细胞壁细胞壁胞间层胞间层2.2.果胶酶果胶酶1.1.果胶果胶加加果果胶胶酶酶瓦解植物细胞的细胞壁、胞间层，瓦解植物细胞的细胞壁、胞间层，将果胶分解成可溶性的
5、半乳糖醛酸将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸（1 1）作用：）作用：（1 1）作用：）作用：（2 2）性质：）性质：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。和果胶酯酶等。(2)(2)种类：种类：能够提高水果的出汁率并使果汁变得澄清能够提高水果的出汁率并使果汁变得澄清（二）酶的活性与影响酶活性的因素（二）酶的活性与影响酶活性的因素1.1.酶的活性酶的活性:2.2.酶活性的高低酶活性的高低:指酶催化一定化学反应的能力。指酶催化一定化学反应的能力。一定条件下，酶催化的某一化学反应的反应速度来表示。一定条件下，酶催化的某一化学反应的反应速度来表示。单位时间内、单位体积中，单位
6、时间内、单位体积中，反应物的减少量反应物的减少量或或产物的增加量产物的增加量。3.3.影响酶活性的因素影响酶活性的因素（1 1）温度）温度（2 2）pH pH（3 3）酶的抑制剂：）酶的抑制剂：FeFe3 3、CaCa2 2、ZnZn2 2等金属离子等金属离子【典型例题典型例题】下列关于果胶酶的叙述，不正确的是（下列关于果胶酶的叙述，不正确的是（）A A它能分解半乳糖醛酸它能分解半乳糖醛酸 B B是指一类酶的总称是指一类酶的总称C C它和纤维素酶都能瓦解细胞壁它和纤维素酶都能瓦解细胞壁 D D果胶酯酶是果胶酶的一种果胶酯酶是果胶酶的一种A A1.1.果胶酶是分解果胶的一类酶总称，包括果胶酶是分
7、解果胶的一类酶总称，包括半乳糖醛酸酶、半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶果胶分解酶、果胶酯酶。【方法点拨方法点拨】2.2.果胶酶能瓦解植物细胞壁及胞间层，能将果胶分解成果胶酶能瓦解植物细胞壁及胞间层，能将果胶分解成半乳糖醛酸半乳糖醛酸。二、实验设计二、实验设计 （一）探究温度对果胶酶活性的影响（一）探究温度对果胶酶活性的影响1.1.实验原理实验原理果胶酶活性受温度的影响，在最适温度下，其活性最高。果胶酶活性受温度的影响，在最适温度下，其活性最高。果肉出汁率、澄清度与果胶酶活性成正比。果肉出汁率、澄清度与果胶酶活性成正比。2.2.实验设计实验设计（1 1）变量分析）变量分析自变量自变量：温度。温
8、度。分组对照：分组对照：10 20 30 40 50 6010 20 30 40 50 60。因变量因变量：果胶酶活性果胶酶活性。用用果肉出汁率、澄清度果肉出汁率、澄清度表示。表示。无关变量无关变量：苹果泥、果胶酶用量，反应时间、过滤时间等苹果泥、果胶酶用量，反应时间、过滤时间等等量相同等量相同控制。控制。问题思考问题思考1.1.怎样保证各组温度的准确？怎样保证各组温度的准确？将果泥和果胶酶分装在不同的试管内恒温处理后再混合。将果泥和果胶酶分装在不同的试管内恒温处理后再混合。2.2.为什么能够通过测定滤出苹果汁的体积大小判断果胶酶活性高低？为什么能够通过测定滤出苹果汁的体积大小判断果胶酶活性高
9、低？果胶酶将果胶分解为果胶酶将果胶分解为半乳糖醛酸半乳糖醛酸可以通过滤纸，因此苹果汁的体可以通过滤纸，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pHpH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。（2 2）实验操作流程）实验操作流程搅拌器搅制苹果泥搅拌器搅制苹果泥将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水域中保温将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水域中保温加入果胶酶反应一段时间加入果胶酶反应一段时间过滤果汁过滤果汁（二二）探究）探究PHPH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响探
10、究探究pHpH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯改成对果胶酶活性的影响，只须将温度梯改成pHpH梯度，并选定一梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pHpH可以通过体积分数为可以通过体积分数为0.1%0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。【典型例题典型例题】在探究温度和在探究温度和pHpH对酶活性的影响实验中，不需要始终保持的思想对酶活性的影响实验中，不需要始终保持的思想方法是（方法是（）A A设置梯度设置梯度 B B等量原则等量原则 C C单因子变量原则单因子变量原则 D D重复性原则重复性原则D D1.1.设置梯度
11、才能得出最适温度和设置梯度才能得出最适温度和PHPH【方法点拨方法点拨】2.2.等量原则等量原则是排除无关变量对实验结果的影响是排除无关变量对实验结果的影响1.1.实验原理实验原理2.2.实验设计实验设计果汁澄清度和出汁率。果汁澄清度和出汁率。随着酶浓度的增加，过滤到的果汁体积也增加，说明酶的用量不足；当随着酶浓度的增加，过滤到的果汁体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的最适用量。改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的最
12、适用量。（1 1）变量分析）变量分析自变量：自变量：果胶酶用量。果胶酶用量。因变量：因变量：无关变量：无关变量：温度、温度、PHPH等等等量相同等量相同控制。控制。分组对照：分组对照：1mg 2mg 3mg 1mg 2mg 3mg 9mg 9mg（2 2）实验操作流程）实验操作流程关于探究果胶酶最适用量的实验，叙述错误的是关于探究果胶酶最适用量的实验，叙述错误的是（）A A配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液B B调节调节pHpH，使各组中的，使各组中的pHpH相同而且处于适宜状态相同而且处于适宜状态C C用玻璃棒搅拌加酶的果
13、泥，搅拌时间可以不同用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不同D D在相同且适宜的温度条件下进行实验在相同且适宜的温度条件下进行实验【典型例题典型例题】C C【方法点拨方法点拨】注意变量分析：注意变量分析：自变量：果胶酶用量，用不同浓度调控。自变量：果胶酶用量，用不同浓度调控。无关变量：果胶酶溶液的量、无关变量：果胶酶溶液的量、PHPH、温度、搅拌时间等必须相同控制，、温度、搅拌时间等必须相同控制，表明对实验结果影响。表明对实验结果影响。三、操作提示三、操作提示1.1.制备果泥：制备果泥：用榨汁机榨制果泥。在榨制橙子汁时不必去橙皮用榨汁机榨制果泥。在榨制橙子汁时不必去橙皮。2.2.在探究不同在探
14、究不同PHPH对果胶酶活性的影响时，对果胶酶活性的影响时，可以用可以用 0.1%0.1%的的NaOHNaOH溶液和溶液和盐酸调节盐酸调节pHpH。3.3.在果胶酶处理果泥时，在果胶酶处理果泥时，为了为了使使果胶酶能充分地催化反应，用玻璃果胶酶能充分地催化反应，用玻璃棒不时搅拌。棒不时搅拌。四、结果分析与评价四、结果分析与评价1.1.根据实验数据绘制出的温度和根据实验数据绘制出的温度和pHpH对果胶酶活性影响的曲线图对果胶酶活性影响的曲线图2.2.不同果胶酶用量对出汁量影响的曲不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图（在浓度和体积相同的条件下）线图（在浓度和体积相同的条件下）最适温度为最适温度为454
15、550 50 、最适、最适pHpH范围范围3.03.06.06.0【课堂小结课堂小结】一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识（一）果胶酶的作用（一）果胶酶的作用将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，提高水果的出汁率并使果汁变澄清将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，提高水果的出汁率并使果汁变澄清（二）影响酶活性的因素（二）影响酶活性的因素温度、温度、PHPH、酶抑制剂等、酶抑制剂等二、实验设计二、实验设计二、实验设计二、实验设计 （一）探究温度（一）探究温度、PHPH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响(二）探究果胶酶的用量二）探究果胶酶的用量 【课堂练习课堂练习】（20152015海南卷）海南
16、卷）生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题：率。回答下列相关问题：（1 1）某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来）某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是胶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是 。（2 2）现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设）现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管计了如下实验：取试管1616支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为液，混匀，平均分为4 4组，分别置于组，分别置于0 0、5 5、1010、4040下保温相下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有该实验温度设置的不足之处有 和和 。探究不同来源果胶酶的活性探究不同来源果胶酶的活性温度范围设置不合适温度范围设置不合适温度梯度设置不合理温度梯度设置不合理