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1、1,專題4 酶的研究與應(yīng)用,課題1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用,2,1、植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基 。,課前回顧,2、被子植物花粉的發(fā)育要經(jīng)歷 、 、 等階段。,3、產(chǎn)生花粉植株的兩種途徑：一是花粉通過 階段發(fā)育為植株，二是通過 階段發(fā)育為植株。這兩種途徑的區(qū)別主要取決于培養(yǎng)基中 的種類及其 的配比。,影響花粉植株的主要因素：,MS培養(yǎng)基,小包子四分體時(shí)期,單核期,雙核期,胚狀體,愈傷組織,激素,濃度,材料的選擇,培養(yǎng)基的組成,3,課題背景,我國每年上市的新鮮水果品種多、數(shù)量大。但由于收獲的季節(jié)性強(qiáng)，易造成積壓滯銷，腐爛變質(zhì)。水果的加工技術(shù)（制作果汁、果干、果粉和

2、果酒等）可以緩解產(chǎn)銷矛盾。,本課題將探究： 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用,制作果汁要解決兩個(gè)主要問題:,1.果肉的出汁率低，耗時(shí)長,2.榨取的果汁渾濁，黏度高，容易出現(xiàn)沉淀,生產(chǎn)上，人們通常用 來解決上述問題。,纖維素酶和果膠酶,5,酶的基礎(chǔ)知識,回憶---回答： （1）酶的概念 （2）酶的化學(xué)本質(zhì)，基本組成單位 （3）酶的功能及原因 （4）酶的特性,6,1.酶的概念:,基礎(chǔ)知識,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(jī)物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，極少數(shù)是RNA；氨基酸或核糖核苷酸,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。在各種化學(xué)反應(yīng)中起催化作用,2.酶的本質(zhì): 基

3、本單位：,3.酶的功能:,4.酶的特性:,（1）高效性,（2）專一性,（3）需要適宜的條件,7,基礎(chǔ)知識,你還能畫出溫度和PH值對酶影響的曲線嗎？ 關(guān)于酶的三個(gè)特性你能舉例說明嗎？ 你認(rèn)為影響酶促反應(yīng)的因素有哪些？,閱讀課本P42的內(nèi)容，回答以下問題： （1）細(xì)胞壁的組成成分？ （2）果膠的單體是什么？ （3）果膠酶有什么作用？,思 考,,果膠酶,纖維素、果膠,半乳糖醛酸,果膠酶能夠提高水果的出汁率并使果汁變得澄清。,8,（一）果膠酶的作用,1.果膠： 它是由 聚合而成的一種高分子化合物。不溶于水。它在植物細(xì)胞壁和胞間層中與纖維素結(jié)合在一起，是重要的黏合和支撐物質(zhì)。新鮮水果、根、葉和綠莖

4、中特別豐富。在食品上作凝固劑，用于果凍、冰激凌、果醬等生產(chǎn)。,果膠不僅會影響出汁率，還會使果汁渾濁。,半乳糖醛酸,基礎(chǔ)知識,9,2.果膠酶： 分解果膠，瓦解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高出汁率(果汁量）和澄清度。 常由霉菌發(fā)酵生產(chǎn)果膠酶。,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。,多聚半乳糖醛酸酶,果膠分解酶,果膠脂酶,思考：,果膠酶的化學(xué)本質(zhì) ，在細(xì)胞中合成的場所是： 。,蛋白質(zhì),核糖體,10,（二）酶的活性與影響酶活性的因素：,1.酶的活性,2.酶活性高低的標(biāo)準(zhǔn)：,指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力,在一定的條

5、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)物的增加量來表示。,11,3.影響酶活性的因素,有溫度、pH、酶的抑制劑等。,生產(chǎn)果汁時(shí),為了使果膠酶得到充分的利用,節(jié)約成本,需要控制好酶的用量。,（三）果膠酶的用量,12,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?探究溫度對酶活性的影響,果膠酶的活性受溫度影響。當(dāng)酶處于最適溫度時(shí)，活性最高。在一定范圍內(nèi)，果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。,實(shí)驗(yàn)原理：,實(shí)驗(yàn)原則：,單一變量原則、對照性原則、等量性原則等,單一變量是什么？如何設(shè)置？,單一變量為：溫度的不同,設(shè)置溫度梯度，如：30、 35、 40、 45

6、、 50、 55、 60、 65和 70。,13,1.當(dāng)探究溫度對果膠酶活性的影響時(shí)，哪個(gè)因素是變量，哪些因素應(yīng)該保持不變？,思 考,溫度是自變量（單一變量）。,2.為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大?。ㄒ蜃兞浚﹣砼袛喙z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。,果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時(shí)間、混合物的pH等其他無關(guān)變量應(yīng)保持不變（即等量性原則）。,14,操作流程：,攪拌器攪拌制成蘋果泥,果膠酶溶液,,9支試管,9支試管,,,各取一支分9組分別放入30，35，40，45，50，55，60，65，70攝

7、氏度的恒溫水箱中恒溫加熱,均分 裝入,,等量,？,15,3.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(shí)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題。,思 考,16,操作流程：,攪拌器攪拌制成蘋果泥,果膠酶溶液,,9支試管,9支試管,,,各取一支分9組分別放入30，35，40，45，50，55，60，65，70攝氏度的恒溫水箱中恒溫加熱,,待試管內(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，用量筒測量果汁的量，做好記錄,均分 裝入,,

8、等量,,17,注意事項(xiàng) ：,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，也可以選用10作為溫度梯度。,2水果不用去皮。如用蘋果為原材料，一般可按每個(gè)中等大小的蘋果加水100200mL的比例進(jìn)行攪拌，獲得稀的蘋果泥。,請你設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表格：,3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(gè)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%的氫氧化鈉和鹽酸溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。,,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論：,在最適溫度時(shí)，果膠酶的活性 ，低于或高于最適合溫度酶活性 ，果膠酶的活性與果汁的出汁率和澄清度成 比。,減弱,最強(qiáng),正,18,4.在探究溫度

9、或pH的影響時(shí)，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？,思 考,需要設(shè)置對照實(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照，這種對照稱為相互對照。,19,,,謝謝！,20,5.閱讀課本P44資料一，A同學(xué)將哪個(gè)因素作為變量，控制哪些因素不變？為什么要作這樣的處理？B同學(xué)呢？,A同學(xué)將溫度或pH作為變量，控制不變的量有蘋果泥的用量、果膠酶的用量、反應(yīng)的時(shí)間和過濾的時(shí)間等。 只有在實(shí)驗(yàn)中保證一個(gè)自變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果才能說明問題。 B同學(xué)對于變量的處理應(yīng)該與A同學(xué)相同，只是觀察因變量的角度不同。,思 考,21,下面是某研究性學(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

10、課題過程中遇到的問題。 （1）本課題實(shí)驗(yàn)步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥（假定pH的改變對蘋果泥成分無影響），試管中分別注入果膠酶溶液、編號、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果泥相混合。,資料分析,請問哪一種方法更為科學(xué)，并說明理由？,22,請問哪一種方法更為科學(xué)，并說明理由？,方法二更科學(xué)，方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始達(dá)到實(shí)驗(yàn)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

11、化反應(yīng)”）。,（2）實(shí)驗(yàn)過程中，果膠酶溶液與蘋果泥相混合后用玻璃棒攪拌，其目的是使什么？,酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸以減少實(shí)驗(yàn)誤差。,23,實(shí)驗(yàn)過程中，果膠酶溶液與蘋果泥相混合后用玻璃棒攪拌，其目的是使什么？,酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸以減少實(shí)驗(yàn)誤差。,24,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(shí)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

12、,,,,,,,,？,,結(jié)果分析與評價(jià),能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH,選擇適宜的恒溫水浴鍋,25,（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 ，該實(shí)驗(yàn)操作和記錄是比較切實(shí)可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖中選擇一個(gè)最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖： 。 若實(shí)驗(yàn)所獲得的最適宜pH=m，請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點(diǎn)的位置。,果膠分解速率,甲,（“m”點(diǎn)的位置如右圖所示，m點(diǎn)標(biāo)在曲線上的不給分）,26,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?探究果膠酶的用量,2、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，

13、再增加酶的用量，果汁的體積不再改變，此值即是酶的最適用量。,閱讀P44資料二，說一說這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理？,27,探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對果膠酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。此時(shí)，研究的變量是 ，其他因素都應(yīng) 。,果膠酶的用量,保持不變,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，但必須保證反應(yīng)液的用量必須相同，否則影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。,方案：,28,,3、實(shí)驗(yàn)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

14、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，等量裝入9支試管中，并編號19。,29,（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,30,一般為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。,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(jià),31,,欄目鏈接,32,在實(shí)際的操作過程中，還需要注意下列事項(xiàng)：,1與其他工業(yè)用酶基本相同，果膠酶的適宜溫

15、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(gè)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。,33,3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(shí)間可以為2030 min。 5過濾果汁時(shí)，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(gè)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.

16、1%的氫氧化鈉或鹽酸溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。,34,1.下列可表示酶反應(yīng)速度的是 （ ） A.單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的減少量 B.單位體積內(nèi)產(chǎn)物的增加量 C.單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的增加量 D.單位時(shí)間、單位體積內(nèi)反應(yīng)物的減少量,2.果膠酶是是分解果膠的一類酶的總稱，它不包括 ( ) A.多聚半乳糖醛酸酶 B.果膠分解酶 C.乳糖分解酶 D.果膠脂酶,3.下列不能影響酶活性的是 （ ） A溫度 BpH C酶的抑制劑 D酶的數(shù)量,D,C,D,鞏固練習(xí),35,工業(yè)生產(chǎn)果汁時(shí)，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(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：,將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管，在

17、10水浴中恒溫處理10分鐘（如圖A） 將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10水浴中恒溫處理10分鐘（如圖B） 將步驟處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量(如圖C. 不同溫度條件下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（1-1）探究溫度對果膠酶活性的影響,提供,36,根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請分析回答下列問題： （1）果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因?yàn)楣z酶可以促進(jìn)細(xì)胞壁中________的水解。 （2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度為________時(shí)果汁量最多，此時(shí)果膠酶的活性________。當(dāng)溫度再升高時(shí)，果汁量降低，說明，___________________________________。 （3）實(shí)驗(yàn)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。,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（1-1）探究溫度對果膠酶活性的影響,37,實(shí)驗(yàn)操作中，如果不經(jīng)過步驟的處理，直接將果膠酶和蘋果泥混合，是否可以？請解釋原因。,不可以，因?yàn)橹苯踊旌虾蟮墓z酶和蘋果泥的溫度并不處于實(shí)驗(yàn)溫度下，這樣對實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有影響。,38,,,謝謝！,