2019 最新新人教版生物選修 1 課題 2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增 DNA片段教案一果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 教學(xué)目標(biāo) 1簡(jiǎn)述果膠酶作用。2檢測(cè)果膠酶活性。3探究溫度和pH 對(duì)果膠酶活性影響。4探究果膠酶的最適用量,搜集有關(guān)果膠酶應(yīng)用的資料。教學(xué)重點(diǎn) 探究溫度和pH 對(duì)果膠酶活性影響教學(xué)難點(diǎn) 探究果膠酶的最適用量教學(xué)過(guò)程 討論： 果汁生產(chǎn)中存在的問(wèn)題?（ 1、果肉的出汁率低 ,耗時(shí)長(zhǎng) 2、榨取的果汁渾濁 ,黏度高 ,易發(fā)生沉淀）怎么能夠提高水果的出汁率并使果汁變得澄清？在生產(chǎn)上 ,使用果膠酶、纖維素酶等解決。果膠酶有什么作用？一、基礎(chǔ)知識(shí)（一）酶的基礎(chǔ)知識(shí)回憶： 在高一我們學(xué)習(xí)過(guò)有關(guān)酶的知識(shí),請(qǐng)回憶以下問(wèn)題,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(lèi)特殊的有機(jī)物；2、酶的本質(zhì)：蛋白質(zhì)（大多數(shù)）或RNA；基本組成單位：氨基酸或核糖核苷酸3、酶的功能：在各種化學(xué)反應(yīng)中起催化作用。原因： 酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,從而使反應(yīng)能夠迅速的進(jìn)行4、酶的特性（1）高效性：酶的催化效率是無(wú)要催化劑的107 1013 倍。（ 2）專(zhuān)一性： 一種酶只能催化一種化合物或一類(lèi)化合物的化學(xué)反應(yīng)。（ 3）需要適宜的條件： 適宜的溫度、適宜的 PH 值。（二）果膠酶的作用閱讀課本P42 的內(nèi)容 ,回答以下問(wèn)題：（ 1）細(xì)胞壁的組成成分？1 / 6（ 2）果膠的單體是什么？（ 3）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。思考： 要破壞植物的細(xì)胞壁,你有什么方法？結(jié)果一樣嗎？2、果膠對(duì)果汁制作的影響：影響果汁的出汁率,還會(huì)使果汁渾濁。3、果膠酶：它是分解果膠的一類(lèi)酶的總稱,包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等。果膠酶果膠半乳糖醛酸4、果膠酶在果汁制作中的作用 分解果膠 ,瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層；使果膠水解為半乳糖醛酸。 提高水果的出汁率,并使果汁變得澄清。（三）酶的活性與影響酶活性的因素1、酶的活性：指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力2、酶催化能力高低的衡量標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(lái)表示。3、影響酶活性的因素：溫度A、溫度對(duì)酶的影響在較低溫度時(shí),隨著溫度的升高,酶的活性也逐漸提高,達(dá)到最適溫度時(shí),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。B、果膠酶的最適溫度果 膠酶的最適溫度為45500C。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) ,因高溫破壞了酶的分子結(jié)構(gòu),高溫對(duì)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)。 pH：A、 pH 對(duì)酶的影響酶的催化能力的發(fā)揮有一個(gè)最適 pH ,在低于最適 pH 時(shí) ,隨著 pH 的升高 ,酶的催化能力也相應(yīng)升高 ,高于最適 pH 時(shí),隨著 pH 的升高 ,酶的活性逐漸下降 ,pH 過(guò)高或過(guò)低會(huì)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。B、果膠酶的最適pH果膠酶的最適pH 范圍為 3.06.0。2 / 6酶的抑制劑：Fe3、 Ca2、 Zn2等金屬離子對(duì)果膠酶有抑制作用。你知道這些離子為什么能抑制酶的活性？（四）果膠酶的用量1、酶的生產(chǎn)提取法：采用各種技術(shù) ,直接從動(dòng)物或微生物的細(xì)胞或組織中將酶提取出來(lái)（在原料充分的地區(qū)得以應(yīng)用）。發(fā)酵法：通過(guò)微生物發(fā)酵來(lái)獲得人們所需的酶（20 世紀(jì) 50 年代以來(lái)生產(chǎn)酶的主要方法）,如用曲霉、青霉等微生物發(fā)酵生產(chǎn)果膠酶?；瘜W(xué)合成法：成本比較高 ,只能合成已知結(jié)構(gòu)的酶。2、控制酶的用量為了果膠酶得到充分的利用,節(jié)約成本 ,需要控制好酶的用量。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（一）探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響1、實(shí)驗(yàn)原理果膠酶的活性受溫度影響。處于最適溫度時(shí) ,活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。2、實(shí)驗(yàn)操作流程你能設(shè)計(jì)嗎？（ 1）獲取蘋(píng)果泥；（ 2）保溫 蘋(píng)果泥和果膠酶分別進(jìn)行；（多個(gè)溫度）（ 3）混合后保溫；（ 4）過(guò)濾。討論： 為什么在混合蘋(píng)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(shí)的溫度是相同的 ,避免了果泥和果膠酶混合時(shí)影響混合物的溫度,從而影響果膠酶活性的問(wèn)題。（二）探究 pH 對(duì)果膠酶活性的影響3 / 61、實(shí)驗(yàn)原理果膠酶的活性受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。2、實(shí)驗(yàn) 操作流程你能設(shè)計(jì)嗎？想一想 ,為什么能夠通過(guò)測(cè)定濾出的蘋(píng)果汁的體積大小來(lái)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(guò)濾紙,因此蘋(píng)果汁的體積大小反應(yīng)了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和pH 下 ,果膠酶的活性越大,蘋(píng)果汁的體積就越大。在探究溫度或pH 的影響時(shí) ,是否需要設(shè)置對(duì)照？如果需要,又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),不同的溫度梯度之間或不同的pH 梯度之間就可以作為對(duì)照,這種對(duì)照稱為相互對(duì)照。4、果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠,從而分解植物的細(xì)胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高果汁的澄清度。下面是師大附中某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在“探究果膠酶催化果膠水解的適宜pH”的課題過(guò)程中遇到的問(wèn)題。（ 1）本課題實(shí)驗(yàn)步驟中,在完成 “燒杯中分別加入蘋(píng)果泥（假定pH 的改變對(duì)蘋(píng)果泥成分無(wú)影響） ,試管中分別注入果膠酶溶液、編號(hào)、編組”之后 ,有下面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋(píng)果泥相混合,再把混合液的pH 分別調(diào)至 4、 5、 610。方法二：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋(píng)果泥的pH 分別調(diào)到4、 5、 610,再把pH 相等的果膠酶溶液和蘋(píng)果泥相混合請(qǐng)問(wèn)哪一種方法更為科學(xué)：,并說(shuō)明理由：方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開(kāi)始達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH（ 或 “方法一的操作會(huì)在達(dá)到預(yù)定pH 之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)”）。（ 2 ）實(shí)驗(yàn)步驟中有玻璃棒攪拌的操作,其目的是使以減少實(shí)驗(yàn)誤差。（酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸）（3）如果用曲線圖的方式記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在現(xiàn)有的條件下,當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH,縱坐標(biāo)表示果膠分解速率,該實(shí)驗(yàn)操作和記錄是比較切實(shí)可行的。根據(jù)你對(duì)酶特性的了解,在下圖中選擇一個(gè)最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖：甲。若實(shí)驗(yàn)所獲得的最適宜pH=m, 請(qǐng)你在所選的曲線圖中標(biāo)出 “m”點(diǎn)的位置。4 / 6（“m”點(diǎn)的位置如右圖所示,m 點(diǎn)標(biāo)在曲線上的不給分）(三)探究果膠酶的用量1、實(shí)驗(yàn)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。2、實(shí)驗(yàn)操作請(qǐng)你設(shè)計(jì)。（ 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(hào) 1 9。制備水果泥攪拌器攪拌制成蘋(píng)果泥并稱45g,等量裝入 9 支試管中 ,并編號(hào) 1 9。（2）將上述試管放入恒溫水浴加熱一段時(shí)間。（3）將不同濃度的果膠酶分別迅速與各試管的蘋(píng)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(guò)濾后測(cè)量果汁的體積在最適溫度和pH 條件下制作1 升蘋(píng)果汁 ,使用多少果膠酶最合適？一般為 50mg/l 左右 ,因?yàn)橛么藵舛忍幚砉? 4 小時(shí)后果汁率增加10后不再增加。5 / 66 / 6