生物學(xué)案：課堂探究專題課題果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課堂探究探究點(diǎn)一纖維素酶與果膠酶·問題導(dǎo)引·提示：植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶。纖維素酶與果膠酶都能分解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，但不是同一種酶?！っ麕熅v·1．纖維素與果膠相同點(diǎn)不同點(diǎn)纖維素①都是高分子化合物②都不溶于水③都參與細(xì)胞壁的組成①組成的基本單位：葡萄糖②分解所需的酶：纖維素酶果膠①組成的基本單位：半乳糖醛酸②分解所需的酶:果膠酶2．纖維素酶與果膠酶組成作用纖維素酶C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶纖維素在C1酶、CX酶的作用下分解生成纖維二糖，再在葡萄糖苷酶的作用下將纖維二糖分解為葡萄糖果膠酶多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等將不溶性的果膠分解為可溶性的半乳糖醛酸【例題1】下列關(guān)于果膠酶的說法，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RNA解析：酶具有專一性，果膠酶只能分解果膠而不能分解纖維素，因此A項(xiàng)錯(cuò)誤；半乳糖醛酸是果膠的組成單位，而不是果膠酶的組成單位，因此B項(xiàng)錯(cuò)誤；果膠酶是能夠分解果膠的一類酶的總稱，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，基本組成單位是氨基酸,因此C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C方法點(diǎn)撥果膠酶能分解細(xì)胞壁及胞間層的組成成分——果膠，具有專一性，不能分解細(xì)胞壁中的纖維素成分。探究點(diǎn)二探究溫度和pH對(duì)果膠酶活性的影響及果膠酶的最適用量·問題導(dǎo)引·某果汁加工廠生產(chǎn)的果汁在夏季產(chǎn)量高，澄清度好，但到了冬季出汁率低，果汁渾濁，易發(fā)生沉淀。請(qǐng)你幫助分析解決這個(gè)難題，你認(rèn)為引起上述問題的關(guān)鍵在哪兒？提示：可能是冬季廠房氣溫低，果膠酶沒有達(dá)到最適溫度，活性降低；若廠房溫度正常，也可能是pH不適合或催化反應(yīng)的時(shí)間過短、加入的果膠酶量太少等?！っ麕熅v·1．探究溫度對(duì)酶活性的影響(1）實(shí)驗(yàn)原理:果膠酶活性受溫度影響，處于最適溫度時(shí)，酶活性最高；低于或高于最適溫度,酶活性受抑制.即果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。（2）實(shí)驗(yàn)思路:設(shè)置一系列溫度梯度,從中選出酶活性最高的溫度（此步為預(yù)實(shí)驗(yàn)）,然后再以該溫度為中心，縮小溫度梯度向兩個(gè)方向各設(shè)置溫度梯度，進(jìn)一步確定最適溫度范圍。(3)實(shí)驗(yàn)操作流程.攪拌器攪拌制成蘋果泥果膠酶水溶液(4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄.實(shí)驗(yàn)溫度30℃35℃40℃45℃50℃55℃60℃65℃70℃eq\f(果汁量，mL)2．探究pH對(duì)酶活性的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理：酶活性受pH的影響，在一定pH下，酶具有最大活性，通常稱此pH為最適pH，高于或低于最適pH，酶活性都一定程度地受到抑制，反應(yīng)速度下降,甚至變性失活。（2)實(shí)驗(yàn)思路：設(shè)置pH梯度從中選出反應(yīng)速度最大的pH（此步為預(yù)實(shí)驗(yàn))，進(jìn)一步縮小pH梯度，確定最適pH.(3）實(shí)驗(yàn)操作流程。將試管中混合物過濾,用量筒測量果汁體積并填表記錄(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄。pH5.05。56。06.57。07。58.08.59。0eq\f(果汁量,mL）3．探究果膠酶的用量（1）實(shí)驗(yàn)原理。酶活性的高低可以用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。酶反應(yīng)速度可用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。（2）實(shí)驗(yàn)思路。在溫度、pH、反應(yīng)時(shí)間、底物用量等條件相同的前提下,設(shè)置梯度酶用量，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選出最適酶用量。(3)實(shí)驗(yàn)操作流程.(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄。試管編號(hào)123456789eq\f（果汁量，mL）【例題2】在果汁生產(chǎn)中一般會(huì)用到果膠酶，某課題研究小組為了探究果膠酶的某些特性,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):（1)實(shí)驗(yàn)方法：如圖中所示的A→B→C順序進(jìn)行操作。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了相同時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。①圖中自變量是溫度，除此之外還可表示__________。A．酶的濃度 B．蘋果泥的量C．水的加入量 D．pH②圖中的縱坐標(biāo)還可用__________來表示。③實(shí)驗(yàn)小組改變了實(shí)驗(yàn)條件后重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，得到曲線b，蘋果汁的澄清度最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置的原因是____________________。④步驟A中在果膠酶和蘋果泥混合前，將兩者分裝在不同試管中恒溫的目的是__________。解析：果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響，而與底物的量、酶的濃度和水的加入量沒有關(guān)系，所以每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的。在衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)中有兩種，一是果汁的量，另一個(gè)是果汁的澄清度。為使實(shí)驗(yàn)中達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度，必須使酶與底物分別保溫達(dá)到要求后才能混合。答案:(2）①D②蘋果汁的體積③同一種酶的最適溫度是一定的，不會(huì)因酶的濃度、底物量不同而改變④保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的方法點(diǎn)撥自變量與因變量及其之間的關(guān)系變量名稱含義實(shí)例關(guān)系實(shí)