甘肅省武威市高中生物 第4章 酶的研究與應(yīng)用 4.1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用課件1 新人教版選修1 .ppt

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1、（一）酶的基礎(chǔ)知識,1、酶的概念,酶是活細(xì)胞所產(chǎn)生的具有生物催化作用的一類特殊的有機物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA,2、酶的本質(zhì),3、酶的功能,催化各種化學(xué)反應(yīng),一、基礎(chǔ)知識,高效性：酶的催化效率是無要催化劑的107 1013倍,專一性：一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng),需要適宜的條件：適宜的溫度、適宜的PH值,4、酶的特性,（二）果膠酶的作用,1、果膠：是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水,2、果膠對果汁制作的影響：,3、果膠酶：是分解果膠的一類酶的總稱，包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等,4、果膠酶的來源 ：

2、P43,影響果汁的出汁率，還會使果汁渾濁,（三）酶的活性與影響酶活性的因素：,1、酶的活性,2、酶催化能力的標(biāo)準(zhǔn)：,指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力,在一定的條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度,酶反應(yīng)速度用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示,3、影響酶活性的因素：,溫度,果膠酶的最適溫度為45500C,在較低溫度時，隨著溫度的升高，酶的活性也逐漸提高，達(dá)到最適溫度時，酶的催化能力最高，但高于最適溫度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力,A、溫度對酶的影響,B、果膠酶的最適溫度,C、討論：高溫使酶的活性喪失后，酶的活性可否恢復(fù)？為什么？,不能恢復(fù)，因高溫破壞了酶的

3、分子結(jié)構(gòu)，高溫對酶造成不可逆的破壞。但低溫使酶的活性喪失后，緩慢恢復(fù)其溫度活性仍可恢復(fù)。,分別用00C和1000C的溫度處理某種酶后，酶都沒有活性，但（ ）,A,A、經(jīng)過00C處理的酶活性能夠恢復(fù) B、經(jīng)過1000C處理的酶活性能夠恢復(fù) C、經(jīng)過00C處理的酶的空間結(jié)構(gòu)遭破壞 D、經(jīng)過1000C處理的酶被水解成了氨基酸, pH：,果膠酶的最適pH范圍為3.06.0,酶的催化能力的發(fā)揮有一個最適pH ，在低于最適pH時，隨著pH的升高，酶的催化能力也相應(yīng)升高，高于最適pH時，隨著pH的升高，酶的活性逐漸下降，pH過高或過低會使蛋白質(zhì)變性，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)變性后，酶也就完全喪失了活性,A、 pH對酶的影

4、響,B、果膠酶的最適pH,將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一個容器內(nèi)，調(diào)整pH至2.0，保存于370C的水浴鍋內(nèi)。過一段時間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)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、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水,A,唾液淀粉酶最適pH6.8，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),酶的抑制劑：Fe3、Ca2、Zn2等金屬離子對果膠酶有抑制作用,（四）果膠酶的用量,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。,酶的活性指酶 一定化學(xué)反應(yīng)的

5、能力。酶反應(yīng)速度用單位時間內(nèi)單位體積中 或 來表示. 酶的活性受 、 和 的影響,在生產(chǎn)果汁時，為了使果膠酶得到充分利用，節(jié)約成本，需要控制好酶的用量，用量多少常通過 的手段進(jìn)行探究。,溫度,多聚半乳糖醛酸酶,果膠分解酶,果膠脂酶,反應(yīng)物的減少量,生成物的增加量,催化,PH,酶抑制劑,實驗,復(fù)習(xí)！,課題 1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用,二 實驗設(shè)計,實驗設(shè)計的三個基本原則：,1、對照原則,2、單因子變量原則,3、等量原則,果膠酶的活性受溫度影響。處于最適溫度時，活性最高。高于或低于此值時活性均下降。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比

6、,（一）探究溫度對果膠酶活性的影響,1、實驗原理,提示：必修1中已研究過溫度對唾液淀粉酶活性的影響，掌握了在一恒定的PH下通過設(shè)置溫度梯度來確定酶催化反應(yīng)的最適溫度的方法。,如何通過實驗獲知最適溫度？,,你將如何設(shè)置溫度梯度呢？你能設(shè)計出具體的實驗操作步驟嗎？,2、實驗操作流程（步驟）,攪拌器攪拌制成蘋果泥,,均分裝入,9支試管,果膠酶水溶液,,等量,9支試管,,,將分別裝有蘋果泥和果膠酶的試管9組分別放入300C、350C、400C、450C、500C、550C、600C、650C和700C的恒溫水箱中保溫,,試管內(nèi)溫度穩(wěn)定后，將果膠酶加入相同溫度的蘋果泥內(nèi)恒溫保持10分鐘,,過濾果汁，用量

7、筒測量果汁的量，填入表格,,,,,,,, 設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格 結(jié)果分析與評價： A、根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫曲線圖；P45 B、據(jù)曲線說明溫度是如何影響酶的活性的？如果你繪制的曲線圖中無法判斷出最適溫度，你將如何改進(jìn)實驗方法？,,,例1工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高出果汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響某學(xué)生設(shè)計了如下實驗：(10分),將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管，在10水浴中恒溫處理10分鐘（如圖A）,,將步驟處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量（如圖C）。 在不同溫度條件下重復(fù)以上實驗步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表：,將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10水浴中恒

8、溫處理10分鐘（如圖B）。,根據(jù)上述實驗，請分析回答下列問題： （1）果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因為果膠酶可以促進(jìn)細(xì)胞壁中________的水解。 （2）實驗結(jié)果表明，當(dāng)溫度為________時果汁量最多，此時果膠酶的活性________。當(dāng)溫度再升高時，果汁量降低，說明，________。 （3）實驗步驟的目的是：________。,果膠,40,最高,溫度升高，降低了酶的活性,使得酶與果泥處于同一溫度條件下,（二）探究pH對果膠酶活性的影響,果膠酶的活性受pH影響，處于最適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、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比,1、實驗原理,2、實驗操作

9、步驟,試一試,,將分別裝有蘋果泥和果膠酶的試管在同一恒溫水箱中恒溫加熱,,,過濾果汁，用量筒測量果汁的量，填入表格，確定最適pH并畫曲線圖,將5組試管的蘋果泥和果膠酶的PH分別調(diào)到5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合，保持恒溫一段時間,攪拌器攪拌制成蘋果泥,,均分裝入,5支試管,果膠酶水溶液,,等量,5支試管,,,,,,,,？,,結(jié)果分析與評價,(三)探究果膠酶的用量,實驗原理,在一定的條件下，隨著酶濃度的增加，果汁的體積增加；當(dāng)酶濃度達(dá)到某一數(shù)值后，在增加酶的用量，果汁的體積不再改變，此值即是酶的最適用量,探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對

10、果膠酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。此時，研究的變量是 ，其他因素都應(yīng) 。,果膠酶的用量,保持不變,實驗提示：可以配制不同濃度的果膠酶溶液，也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液，然后使用不同的體積即可。 需要注意的是，反應(yīng)液的pH必須相同，否則將影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。,作業(yè)：實驗設(shè)計----探究果膠酶的用量,,2、實驗操作,（1）配制不同濃度的果膠酶溶液和制備水果泥,配制不同濃度的果膠酶溶液 準(zhǔn)確稱取純的果膠酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，配制成相等體積的水溶液，取等量放入9支試管中，并編號19。,制備水果泥 攪拌器攪拌制成蘋果泥并稱45g，等量

11、裝入9支試管中，并編號19。,（2）將上述試管放入恒溫水浴加熱一段時間。,（3）將不同濃度的果膠酶分別迅速與各試管的蘋果泥混合，然后再放入恒溫水箱中。,（4）恒溫水浴約20分鐘,（5）過濾后測量果汁的體積并填寫表格,一般為50mg/l左右，因為用此濃度處理果汁24小時后果汁率增加10后不再增加。,在最適溫度和pH條件下制作1升蘋果汁，使用多少果膠酶最合適？,（6）結(jié)果分析與評價,在實際的操作過程中，還需要注意下列事項：,1與其他工業(yè)用酶基本相同，果膠酶的適宜溫度范圍也比較寬泛，因此，可以選用10 作為溫度梯度，設(shè)置的具體溫度為10 、20 、30 、40 、50 和60 等，也可以嘗試以5 作

12、為溫度梯度。 2蘋果、橙子和葡萄等水果都可以作為反應(yīng)物，水果不用去皮。如用蘋果為原材料，一般可按每個中等大小的蘋果加水100200 mL的比例進(jìn)行攪拌，獲得稀的蘋果泥。,3果泥的用量可以采用5 mL左右，果膠酶的用量可采用質(zhì)量濃度為2%的果膠酶溶液2 mL。 4水浴時間可以為2030 min。 5過濾果汁時，漏斗中應(yīng)放置濾紙。 6探究pH對果膠酶活性的影響，只須將溫度梯度改成pH梯度，并選定一個適宜的溫度進(jìn)行水浴加熱。反應(yīng)液中的pH可以通過體積分?jǐn)?shù)為0.1%的氫氧化鈉或鹽酸溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。,練習(xí):,1.有兩次瞬間高溫滅菌； 2.酶處理的時間相對較長； 3.有離心分離步驟和濃縮步驟。,1、關(guān)于酶的

13、說法正確的是： A、果膠酶可以分解細(xì)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)是蛋白質(zhì)或RNA,C,2、下列不是果膠酶成分的是： A、纖維素酶 B、果膠分解酶 C、多聚半乳糖醛酸酶 D、果膠酯酶,A,3、下列敘述中對果膠酶的作用敘述錯誤的是： A、果膠酶是一種催化劑，可改變反應(yīng)速度 B、果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層 C、在果汁中加入果膠酶后可使果汁變得澄清 D、果膠酶能將乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸,D,4、下列與酶的活性有關(guān)的說法不準(zhǔn)確的是： A、酶的活性是由蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)決定的，

14、不受外界條件的影響 B、酶的活性是指酶催化一定的化學(xué)反應(yīng)的能力 C、酶的活性受溫度、PH等因素的影響 D、酶活性高低與反應(yīng)物濃度無關(guān),A,,5、下圖縱軸為酶反應(yīng)速度，橫軸為底物濃度，其中能正確表示酶量增加1倍時，底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系的是,B,6、下圖中，橫軸表示酶的反應(yīng)條件，縱軸表示酶的反應(yīng)速度，能正確反映溫度、pH、時間和底物濃度與酶反應(yīng)速度關(guān)系的是 ： A甲、乙、丙、丁 B甲、甲、丙、丁 C甲、丁、乙、丙 D甲、甲、乙、丁,D,,討論：為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？,將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時的溫度是

15、相同的，避免了果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題,在探究溫度的影響時，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？,需要設(shè)置對照實驗，不同的溫度梯度之間就可以作為對照，這種對照稱為相互對照。,該實驗中，哪個因素作為自變量？控制哪些因素不變？為什么要作這樣的處理？,溫度作為變量。 控制不變的量有：蘋果泥的用量、果膠酶的用量和濃度、水浴的時間、反應(yīng)的時間、混合物的PH和過濾的時間等。 只有保證一個自變量，結(jié)果才能說明問題,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？,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應(yīng)了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。,能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的pH（或“方法一的操作會在達(dá)到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)”）,