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1、专题4 酶的研究和应用,成都市树德中学 生物教研组,果胶酶在果汁生产中的作用,1. 确定课题的教学目标和重、难点。 2. 课时如何安排？ 3. 如何指导学生设计实验？ 4. 实验操作和过程管理如何进行？ 5.课题成果如何评价？ 6.课题的延伸与研究性学习相结合,面临的主要问题：,一、课题的教学目标和重、难点,（一）课标要求：,1.具体内容标准： 尝试利用酶活力测定的一般原理和方法,2.活动建议： 探究利用苹果匀浆制成果汁的最佳条件， 检测果胶酶的活性， 观察果胶酶对果汁形成的作用， 收集果胶酶其他方面利用的资料。,（二）核心价值：,1.培养学生的科学探究能力。,2. 培养学生的科学精神。,3.
2、使学生领悟科学知识对生产实践的指导能力。,一、课题的教学目标和重、难点,（三）高考考点,一、课题的教学目标和重、难点,答案 ACD,1(2009江苏高考)加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)，会产生严重污染。目前使用酶解法去除橘络，可减少污染。下列生长在特定环境中的4类微生物，可以大量产生所用酶的有 ( ) A生长在麦麸上的黑曲霉 B生长在酸奶中的乳酸菌 C生长在棉籽壳上的平菇 D生长在木屑上的木霉,2.（09江苏卷）31酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛（以植物为食）消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实
3、验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。,（1）实验过程中，需要轻摇试管，其目的是为了使细 胞壁与酶充分接触，提高酶解效果，使原生质体从叶小 片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。 （2）从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好， 原因是蜗牛酶液含有果胶酶和纤维素酶等多种酶。该实验 中 、是空白对照组，其设置意义是 排除无关变量的干扰 。,3. （10浙江自选模块）某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。,(1)图中用的溶液浸泡苹果的目的是 消毒 。黑曲霉提取液中含有的 果胶酶 可水解果胶，从而使果汁澄清。,4.（12上海）
4、在高温淀粉酶运用到工业生产前，需对该酶的 最佳温度范围进行测定。图中的曲线表示酶在各种温度下酶 活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长 的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到 的数据为酶的热稳定性数据，即图16中的曲线。 47根据图中的数据，判断该酶使 用的最佳温度范围是_。 A40一50 B50一60 C60一70 D70-80,48据图判断下列叙述错误的是_。 A该酶只能在最佳温度范围内测出活性 B曲线35数据点是在80时测得的 C曲线表明80是该酶活性最高的温度 D曲线表明该酶的热稳定性在70之后急剧下降,C,A,结合必修相关知识，以选择题或实验分析题形式
5、侧重考查酶的应用、酶的特性、对照实验原理等。,（三）高考考点,一、课题的教学目标和重、难点,1. 学生应该掌握测定酶活力的简单方法； 2. 学生能够研究影响酶活性的因素 3. 学生能了解果胶酶的作用，能通过实验确定果胶酶的最适用量。,（四）教学目标,一、课题的教学目标和重、难点,二、课时安排,三、指导学生完成实验设计,1、与实验设计有关的教材基础知识,（1）果胶酶的作用及其来源,果胶 ：由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。, 果胶酶 是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。,作用：果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，
6、而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。,（2）酶的活性与影响酶活性的因素, 酶活性的定义, 果胶酶活性的表示方法,本课题中通过测定滤出的果汁的体积大小来判断果胶酶 活性的高低。,（3）果胶酶的最适用量,为什么要控制好酶的用量？,影响酶活性的因素,2. 实验设计,设计原则：,确定自变量 影响果汁出汁率的主要因素：,对照原则和等量原则。,通过设置梯度手段探究。,温度、pH值、果胶酶的用量、,（定量分析、确定实验程序）,水果种类、水果泥的用量、酶作用反应的时间、过滤的方法、时间等。,实验的可操作性,实验设计报告的要求,例：实验1 探究温度对酶活性的影响,1. 设计实验方案学生必须
7、考虑的具体问题,确定温度梯度,确定控制温度的方法和措施,确定水果种类,确定制备果汁的方法,确定果胶酶的用量,2实验流程：,制备水果泥,配制果胶酶,将水果泥与果胶酶分别在同一温度的水浴中保温,将相同温度下保温的水果泥和果胶酶混合保温,过滤出果汁,记录果汁量,改变温度后重复实验,1实验要点, 实验仪器和设备：,特别提示：如果用恒温水浴箱，则可以不使用酒精灯、石棉网,烧杯、量筒、试管、漏斗、温度计、玻璃棒、滤纸、滴管、三角架、酒精灯、石棉网,四、 实验操作及过程管理,榨汁机,电子天平、,恒温水浴箱, 实验试剂或药品：,果胶酶 用量： 质量百分比浓度为 12%的果胶酶溶 液1 mL。,确定水果种类,效
8、果较好的实验材料：苹果、橙子、梨,水果泥（水果匀浆）的制作,苹果、橙子等水果，不用去皮，但要去籽。,特别提示：用苹果、橙子为原材料，如果只加少量的水进行搅拌，获得稠的果泥； 还可按水果：水=1:3的质量比进行搅拌，获得稀的果泥； 如用西瓜或番茄为原料，应按水果：水=1:1的质量比进行搅拌，获得稀的果泥,枇杷 梨 西红柿 （只加入少量水制成的果泥）,橙子 苹果 （只加入少量水制成的果泥）,苹果 梨 西红柿 橙子 按水果：水=1:3的质量比进行搅拌，获得稀的果泥,水果泥的用量,可以采用5g(约为5 mL)左右,水浴保温,（1）将水果泥和果胶酶分装在不同的烧杯或试管中恒温处理为5分钟，即可达到所需反
9、应温度 （2）两者混合后恒温水浴时间20 min，即可接近最大果汁产量。,特别提示：除了可用恒温水浴锅，也可以如右图这样用冰水或热水勾兑保温, 果汁过滤,（1）可用滤纸，但过滤所需时间长，滤液较少； （2）也可用一层纱布，但果汁澄清度较差。,特别提示：此时提醒学生充分过滤，并防止果汁洒出。,橙子,梨,苹果,番茄,西瓜,过滤后获得的果汁, 记录实验数据,用量筒测量滤出的果汁，精确到0.1mL，记录到表格中。,实验2：研究pH与酶活性的关系,实验步骤：,一只试管放入5g（约5mL）水果泥，编号A； 另一只试管放入 1mL果胶酶，编号B,b. 将A、B试管分别加入同一pH值的缓冲液1mL,c. 两只
10、试管放入同一个保温装置，40水浴保温5分钟,e. 过滤出果汁，用量筒测量果汁量，记录实验结果。,f. 改变pH值后重复上面的实验,实验结果记录表格如下：,d. 将A、B试管中水果泥和果胶酶混合，再40水浴保温20分钟,如果要确定最适pH值： 反应液中的pH最好通过PH缓冲溶液进行控制； 也可以用0.1M的氢氧化钠或盐酸溶液对水果泥进行调节（用pH计测定，或用试纸测定）。,特别提示：水果泥本身呈弱酸性，苹果泥的pH值约为5.56.0,如果仅仅探究pH对果胶酶活性的影响：,通过0.1M的氢氧化钠或盐酸溶液设置pH梯度，即可进行实验。,附：主要试剂的配制 1. 0.1M盐酸 36HCl 0.84ml
11、加水至100ml 2. 0.1M NaOH 2g NaOH+500ml蒸馏水 3. 1N 醋酸钠 (82g/L) 8.2g+H2O 100ml 41N 盐酸 (84ml/L) 36% 的HCl 42ml加水至500ml 5. 0.2M磷酸氢二钠 （71.6g/L） 7.16g Na2HPO412H2O 加水至100ml 6. 柠檬酸0.1M (19.2g/L) 1.92g柠檬酸+ H2O 100ml 7. 0.1M硼砂 四硼酸钠(Na2B4O710H2O) 1.905g+50ml 0.1M HCl 8. 0.1N NaOH 取4g NaOH加水至 1000ml 9. 0.15N磷酸氢二钠（Na
12、2HPO412H2O） 53.7g/L 5.37g Na2HPO412H2O+ H2O 100ml,pH 1：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 70ml,再加水至250ml pH 2：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 52.5ml,再加水至250ml 缓冲液 pH 3：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 48.5ml,再加水至250ml pH 4：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 40ml,再加水至250ml pH 5：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 15ml,再加水至250ml PH 3：0.2M Na2HPO4 4.11ml+0.1M柠檬酸
13、溶液 15.89ml pH 4：0.2M Na2HPO4 7.71ml+0.1M柠檬酸溶液 12.29ml 缓冲液 pH 5：0.2M Na2HPO4 10.3ml+0.1M柠檬酸溶液 9.7ml pH 6：0.2M Na2HPO4 12.63ml+0.1M柠檬酸溶液 7.37ml pH 7：0.2M Na2HPO4 16.47ml+0.1M柠檬酸溶液 3.53ml pH 8：0.2M Na2HPO4 19.45ml+0.1M柠檬酸溶液 0.55ml pH 8：50ml 0.1M HCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1N NaOH 3.97ml,再加水至100ml 缓冲液 pH 9：50m
14、l 0.1M HCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1N NaOH 21.3ml,再加水至100ml pH 10：50ml 0.1M HCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1N NaOH 43.9ml,再加水至100ml,配制的缓冲液,实验3：研究果胶酶的用量,设置酶用量梯度,准确称取纯的果胶酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、 7mg、8mg、9mg，配制成相等体积的水溶液，放入9支试管中，）并编号19。,b. 制备水果泥,另取9支试管各加入5g（即5ml）水果泥。,实验步骤：,（或者配制不同浓度的果胶酶溶液：质量百分比浓度为0.1%、0.2%、0.3 %、0.4 %、0.
15、5 %、0.6%、0.7 %、0.8%、0.9% 的果胶酶溶液，各取1mL放入9支试管中。）,实验结果记录表格如下：,c. 将上述试管放入40恒温水浴保温5分钟，,d. 将不同浓度的果胶酶溶液分别迅速与各试管的水 果泥混合，然后再放入40水浴保温20分钟。,e. 过滤出果汁，用量筒测量果汁的体积。,配制的不同浓度的酶溶液,实验结果分析：,a. 温度与酶活性的关系 b. pH与酶活性的关系,用坐标曲线表示,c. 榨出的果汁与果胶酶用量的关系,结论：我校实验中所用果胶酶的最适温度约为3550；最适PH在46；果胶酶用量最适为0.6mg/每克苹果汁,2.实验过程管理,（1）分组建议 （2）对照组不宜设置过多 （3）根据学生的实验设计调整实验材料和用具 （4）实验过程中的及时指导 （5）安全问题,五、课题成果评价,本课题评价的重点：学生探究实验报告,报告的主要内容包括： 实验设计 实验数据分析（曲线图） 实验过程中存在的问题分析,六、课题的延伸与研究性学习相结合,可以组织部分学生进一步研究。 准确探讨果胶酶对多种果汁制取的最适宜的用量； 果胶酶准确的最适温度和最适pH； 保温时间（酶作用时间）对果汁产量的影响； 过滤方式对果汁产量和品质的影响。,u,谢 谢,成都树德中学 生物组,
