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1、第10课时 果胶酶在果汁生产中的作用 专题4 酶的研究与应用 学习导航 1.阅读教材P42“基础知识” ， 掌握影响酶活性的因素和果胶酶的作用及用量。 2.阅读教材P43“资料一探究温度和pH对酶活性的影响”，理解并掌握 对照实验的设计原则和实验流程。 3.阅读教材P44“资料二探究果胶酶的用量”和“操作提示”，掌握影 响果汁产量的因素及果汁生产中需注意的问题。 重难点击 1.简述果胶酶的作用。 2.检测果胶酶的活性。 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。 4.搜集有关果胶酶应用的资料。 一、果胶和果胶酶以及影响酶活性的因素 当堂检测 二、探究温度和pH对果胶酶的影响和果
2、胶酶的用量 内容索引 一、果胶和果胶酶以及影响酶活性的因素 基础梳理 1.果胶果胶 (1)成分：由 聚合而成的一种高分子化合物。 (2)特点：不溶于 。 (3)作用：是植物 以及胞间层的主要组成成分之一。 2.果胶酶果胶酶 (1)种类： 、果胶分解酶、 等。 (2)作用 瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易。 把果胶分解为可溶性的 ，使浑浊的果汁变得澄清。 半乳糖醛酸 水 细胞壁 多聚半乳糖醛酸酶果胶酯酶 半乳糖醛酸 3.酶的活性与影响酶活性的因素酶的活性与影响酶活性的因素 (1)酶的活性 概念：酶催化一定 的能力。 表示方法：用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的 来 表示。 酶
3、反应速度的表示方法：单位时间内、单位体积中 或 。 (2)影响酶活性的因素： 、pH和 等。 4.酶的用量酶的用量 酶用量过多，会导致酶的浪费；酶用量过少，会限制酶促反应的速度。 因此要得到适宜的酶用量，需通过设计实验进行探究。 化学反应 反应速度 反应物的减少量 产物的增加量 温度酶的抑制剂 问题探究 答案 答案 果胶会影响出汁率； 果胶还会使果汁浑浊。 1.果胶和果胶酶 (1)从果胶是植物细胞壁以及胞间层的成分方面思考，果胶对果汁生产有 哪些不利影响？ 答案 答案 否，果胶酶是分解果胶的一类酶的总称； 果胶酶的化学本质是蛋白质。 (2)果胶酶是否特指分解果胶的一种酶？该酶的化学本质是什么？
4、 答案 答案 答案 果胶酶能分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使得浑浊的果 汁变得澄清，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。 (3)分析下图，回答果胶酶的作用原理。 答案 答案 答案 影响酶促反应速度的外界因素有温度、pH、酶抑制剂、酶的用 量、底物浓度等。 不一定。例如，温度、pH和酶抑制剂能通过改变酶的结构而影响酶的 活性，但酶的用量和底物浓度只影响反应速度，并不影响酶的活性。 2.影响酶活性的因素 (1)影响酶促反应速度的外界因素有哪些？它们是否都影响酶的活性？请 举例说明。 答案 (2)甲、乙两图是温度、pH对酶活性的影响的数学模型。 答案 答案 甲、乙两图B点所对应的温度和pH分别是酶
5、的最适温度和最适pH。 甲、乙两图中B代表的含义分别是什么？ 答案 答案 不相同。甲图A点对应的酶活性较低，乙图A点对应的酶已失活。 甲乙两图中A点对应的值对酶活性的影响相同吗？ 答案 答案 相同。两图C点所对应酶均已失活。 甲、乙两图中C点对应的值对酶活性的影响相同吗？ 答案 归纳归纳 总结总结 (1)果胶与果胶酶的比较 项目基本单位组成 果胶半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物 果胶酶氨基酸多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶、果胶分解酶等 (2)影响酶促反应速度的因素及其作用实质 拓展应用 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
6、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RNA 解析 解析 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。 答案解析 答案 答案 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。 一题多变一题多变 (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？ 答案 答案 体现了酶具有专一性。 (2
7、)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？ 答案 2.下列关于酶活性的说法中，错误的是 A.酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力 B.酶促反应速度越大，说明酶的活性越大 C.酶的活性受温度、pH等因素影响 D.酶活性的高低与反应物的浓度无关 解析 解析 酶的活性是由酶的结构决定的，温度和pH都能影响酶的结构，因 此酶的活性受温度和pH的影响。在一定条件下，反应物浓度(或酶的用 量)越大，酶促反应速度越大，但并不能说明酶的活性越大，因为反应物 浓度(或酶的用量)并不影响酶的活性。 答案解析 二、探究温度和pH对果胶酶的影响和果胶酶的用量 基础梳理 1.探究
8、温度和探究温度和pH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响 (1)实验原理 果胶酶的活性受温度(或pH)影响，处于 时，酶的活性 最高。 果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成 。 最适温度(或pH) 正比 (2)实验流程 处理原料：搅拌器搅拌制_ 分组处理：将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在 的恒温水浴 中保温(或调节至不同的pH) 反应阶段：加入果胶酶反应一段时间 测量记录：过滤果汁，用量筒测量 并记录 苹果泥 不同温度 果汁体积 2.探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量 (1)自变量： 。 (2)无关变量：温度、pH、酶催化反应的时间、 等。 (3)判断的思路 如果随着酶的用量增加， 过
9、滤到的果汁体积也增加， 说明酶的用量不足。 如果酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁体积 不再改变，说明 。 果胶酶的用量 苹果泥的用量 酶的用量已经足够 问题探究 1.实验方案 (1)当探究温度(或pH)对果胶酶活性的影响时，自变量是什么？无关变量 有哪些？ 答案 答案 温度(或pH)是自变量。果泥量、果胶酶的用量、水浴时间和 pH(或温度)等属于无关变量。 答案 答案 不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间可以作为对照，这种对 照称为相互对照。 (2)在探究温度或pH对酶活性的影响时，如何设置对照实验？ 答案 答案 答案 使酶与反应物混合前就分别达到预设的温度，避免混合时改
10、变温 度进而导致实验误差。 2.实验操作 在苹果泥和果胶酶混合之前，为什么要将苹果泥和果胶酶分装在不同的 试管中用同一恒温处理？ 答案 答案 答案 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 此可以根据滤出的苹果汁的体积判断果胶酶的活性。 3.结果分析 (1)为什么可以根据滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？ 答案 答案 果汁的澄清度。果汁越澄清，表明果胶酶的活性越高。 (2)除果汁的体积外，根据哪个因变量也能判断果胶酶活性的高低？该因 变量与果胶酶活性有何对应关系？ 答案 归纳归纳 总结总结 酶相关实验的变量控制 (1)探究温度对酶活性的影响：可以选用10 作为梯度差
11、，设置的具体 温度为10 、20 、30 、40 、50 和60 等，也可以尝试以5 作为梯度差。 (2)探究pH对酶活性的影响：只需将温度梯度改成pH梯度，并选定一个 适宜的温度进行水浴加热。反应液的pH可以用体积分数为0.1%的氢氧化 钠溶液或盐酸溶液进行调节。 (3)探究酶的用量：该实验是建立在探究最适温度和pH对酶活性影响的基 础之上的，此时，研究的变量是酶的用量，其他因素都应保持不变。 拓展应用 3.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 答案解析 温度/ 102030405060 果汁量/mL234565 A.温度影响果胶酶的活性 B.40 与60 时酶的活
12、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 解析 解析 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4060 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。 答案 答案 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。 一题多变一题多变 (1)请根据本题中表格的实验结果及必修1中的相关知识，描述温度对酶 活性
13、的影响。 答案 答案 可以在4060 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，可以探 究出酶的最适温度。 (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 一步探究？ 答案 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pH C.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 解析 解析 在用橙子制作果汁时，不必去除橙皮，因为橙皮可以增加果汁的 口味和颜色；调节pH用体积分数为0.
14、1%的NaOH或HCl溶液；玻璃棒搅 拌可使混合物均匀；制作苹果泥时，为方便榨汁，可先将苹果切成小块， 再放入榨汁机中。 答案解析 课堂小结 多聚半乳糖醛酸 果胶酯 出汁率 当堂检测 23451 1.下列不属于果胶酶成分的是 A.纤维素酶 B.果胶分解酶 C.多聚半乳糖醛酸酶 D.果胶酯酶 答案 解析 解析 果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它包括果胶分解酶、多聚半 乳糖醛酸酶和果胶酯酶等，但不包括纤维素酶。在生产上，果胶酶往往 与纤维素酶、半纤维素酶配合使用，可降解细胞壁中的果胶和纤维素。 解析 2.如图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
15、温度成正相关；之后，成负相关 B.当温度到达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，酶的活性可以恢复上升 23415 答案解析 23415 解析 解析 从图中可以看出，随着温度的不断升高，果胶酶的活性在上升， 等达到B点时，酶的活性达到最高；随后随着温度的继续上升，酶的活 性迅速下降。但是A点和C点相比，虽然酶的活性都很低，但是A点是低 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点是高温条件，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生 不可逆的变化。
16、 3.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.将苹果泥和果胶酶直接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 23415 答案 解析 解析 探究温度对果胶酶活性影响的实验中，应先将装有苹果泥和果胶 酶的试管在不同梯度的恒温水浴中分别保温，达到恒温后再混合。 解析 4.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.无关变量有温度、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pH D.pH过低时，果胶酶活性变小，
17、但不失活 解析 解析 过酸、过碱或温度过高，都会使酶变性，并可造成永久性失活。 23415 答案解析 5.下列是有关酶的应用问题，请分析回答下面的问题： 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中，在10 水浴中恒温处理10 min (如图A)。 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 min(如图B)。 将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图C)。 23415 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： 23415 温度/ 10
18、20304050607080 果汁量/mL813152515121110 根据上述实验，请分析回答下面的问题： (1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解， 产物是_。 半乳糖醛酸 答案 (2)实验结果表明，当温度在_附近时，果汁量最多，此时果胶酶的 活性_。 23415 解析 解析 从实验数据分析可知，在40 附近时，果汁量最多，说明此时的 果胶酶催化活性最高。 40 最高 (3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶 活性的高低？ _ _。 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 答案解析 (4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH在最适值，生 成物量与反应时间的关系如图。在35 min后曲线变成水平是因为_ _。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变 化的示意曲线。 答案 答案 如图(虚线所示) 底物消 耗完毕 23415 答案解析 23415 解析 解析 因为底物的量是一定的，所以底物消耗完时，生成物的量达到最 大值，其后不再发生变化；增加酶的浓度可以使反应更快地达到平衡点， 会更早结束反应，但生成物的总量不会发生变化。