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2019-2020年高中生物 4.1《果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用》教案 新人教版選修1(1) ★課題目標(biāo) （一）知識與技能 1、果膠酶的作用 2、理解、應(yīng)用影響果膠酶活性的因素 3、提高學(xué)生的實(shí)驗?zāi)芰? （二）過程與方法 1、探究溫度對果膠酶活性的影響 2、探究PH對果膠酶活性的影響 3、探究酶量大小對反應(yīng)速度的影響 （三）情感、態(tài)度與價值觀 通過實(shí)驗探究酶的影響因素，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新精神和合作精神 ★課題重點(diǎn) 溫度和PH對果膠酶活性的影響 ★課題難點(diǎn) 　果膠酶的最適用量 ★教學(xué)方法 啟發(fā)式教學(xué) ★教學(xué)工具 多媒體課件 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，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)。在本課題中，我們將探究果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用。 （二）進(jìn)行新課 1．基礎(chǔ)知識 活動1：閱讀“果膠酶的作用”，討論并回答下列問題： 1．1果膠是 植物細(xì)胞壁和胞間層 的主要組成成分之一。 1．2在果汁加工中，果膠的存在易導(dǎo)致 果汁出汁率低，果汁渾濁 。 1．3果膠酶分解果膠的作用是：①瓦解 植物的細(xì)胞壁及胞間層 ，使榨取果汁更容易，②把果膠分解為 可溶性的半乳糖醛酸 ，使渾濁的果汁變得澄清，因此可以解決果汁加工中出現(xiàn)的問題。 1．4果膠酶是一類酶的總稱，包括： 多聚半乳糖醛酸 酶、 果膠分解 酶和 果膠酯 酶。 〖思考1〗在植物細(xì)胞工程中果膠酶的作用是 與纖維素酶一起除去植物細(xì)胞的細(xì)胞壁 。 活動2：閱讀“酶的活性與影響酶活性的因素”，討論并回答下列問題： 1．5酶的活性是指：酶催化 一定化學(xué)反應(yīng) 的能力。 1．6酶的活性高低可用一定條件下的酶促 反應(yīng)速度 來表示，即單位時間、單位體積內(nèi) 反應(yīng)物消耗量 或 產(chǎn)物生成量 來表示。 1．7影響酶活性的因素有： 溫度 、 PH 、 激活劑 和 抑制劑 等。 活動3：閱讀“果膠酶的用量”，討論并回答下列問題： 1.8食品工業(yè)生產(chǎn)中最常用的果膠酶是通過 霉菌發(fā)酵 產(chǎn)生。 1.9根據(jù)影響酶活性的因素，在實(shí)際生產(chǎn)中我們?nèi)绾潍@得果膠酶的最高活性？ 確定果膠酶的最適溫度、最適PH等條件。 2．實(shí)驗設(shè)計 活動4：閱讀“資料一：探究溫度和PH對酶的活性的影響”，思考下列問題并嘗試寫出實(shí)驗過程： 2．1實(shí)驗?zāi)康模? 定量測定溫度或pH對果膠酶活性的影響 。 〖思考2〗該實(shí)驗與必修I中探究“影響酶活性的條件”實(shí)驗有何不同？ 前者屬于是定量分析實(shí)驗，后者屬于定性分析實(shí)驗。 2．2實(shí)驗原理：果膠酶瓦解細(xì)胞壁和胞間層增大果汁產(chǎn)量；果膠酶催化分解果膠增大果汁澄清度。 2．3變量設(shè)計與控制： ①你確定的溫度梯度（或pH梯度）為 10℃或5℃（或0.5、1.0） 。 ②實(shí)驗的自變量是 溫度（或pH） ，控制自變量的方法是利用 恒溫水浴鍋（或滴加酸堿等） 。 ③實(shí)驗的因變量是 酶的活性 ，檢測因變量的方法是測定 果汁的產(chǎn)出量或澄清度 。 〖思考3〗果汁與果膠酶在混合之前，分裝在不同試管中用同一恒溫處理的目的是什么？ 保證果汁與果膠酶混合前后的溫度相同，避免因混合導(dǎo)致溫度變化而影響果膠酶活性。 〖思考4〗該實(shí)驗中是否設(shè)置了對照？若設(shè)置，那么它是如何設(shè)置的？若沒有，則如何進(jìn)行設(shè)置？ 已經(jīng)設(shè)置了對照。不同的溫度設(shè)置之間可以相互對照。 〖思考5〗怎樣排除PH和其他因素對實(shí)驗結(jié)果的干擾？目的是什么? 控制PH和其他因素相同，保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產(chǎn)生影響。 〖思考6〗教材中A、B兩個同學(xué)的實(shí)驗設(shè)計有何不同？ 測定的因變量不同（A測定果汁產(chǎn)量，B測定果汁澄清度）。 3．操作提示 活動6：閱讀“操作提示”，回答下列問題 3．1制備果泥：用 榨汁機(jī) 榨制果泥。在榨制橙子汁時應(yīng)怎樣處理橙皮? 不必去橙皮 3．2在探究不同PH對果膠酶活性的影響時，可以用 0.1%的NaOH溶液和鹽酸 調(diào)節(jié)pH。 3．3在果膠酶處理果泥時，為了是果膠酶能充分地催化反應(yīng)，如何操作? 用玻璃棒不時攪拌。 4．結(jié)果分析與評價 將以下某同學(xué)實(shí)驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線圖。 將實(shí)驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線圖的方法 ①以自變量為橫坐標(biāo)、以因變量為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系。 ②注明坐標(biāo)軸名的名稱、單位、坐標(biāo)原點(diǎn)以及曲線名稱。 ③每個坐標(biāo)軸上的取值單位要相等。 ④將實(shí)驗數(shù)據(jù)標(biāo)在坐標(biāo)系中，并用各種線型連接起來。 溫度℃ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 果汁量/ml 1 2 4 6 5 4 3 2 1 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 過濾出果汁 記錄果汁量 配制果膠酶 制備水果泥 水果泥與果膠酶分別水浴保溫 將水果泥和果膠酶混合保溫 設(shè)計實(shí)驗方案 動手實(shí)驗 記錄實(shí)驗數(shù)據(jù) 得出結(jié)論 改變不同的溫度后重復(fù)上面的實(shí)驗 （四）實(shí)例探究 例1. 水果罐頭蓋上印有“如發(fā)現(xiàn)蓋子鼓起，請勿選購”的字樣，引起蓋子鼓起的最可能原因是（ ） A、好氧型細(xì)菌呼吸，產(chǎn)生CO2和H2O B、酵母菌呼吸，產(chǎn)生CO2和C2H5OH C、乳酸菌呼吸，產(chǎn)生 CO2和 C3H6O3 D、酵母菌呼吸，產(chǎn)生CO2和 H2O [解析] 罐頭是密封、殺菌的，但不排除有微生物的孢子等存活下來，只有進(jìn)行無氧呼吸的微生物可以生存；罐頭鼓脹是過期后微生物生活產(chǎn)氣的結(jié)果，乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，無氣體產(chǎn)生；酵母菌既可以在有氧條件下生活，也可以在無氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生酒精和二氧化碳。 [答案] B 例2. 有人測定了A、B、C、D四種植物體內(nèi)多種酶的活性與溫度的關(guān)系，結(jié)果如下圖所示。 根據(jù)圖中的信息，你認(rèn)為在25攝氏度條件下，競爭能力最強(qiáng)的生物和對溫度適應(yīng)范圍最廣的生物分別是（ ） A B和D B B和C C B和A D A和C 催 C D 化 100 A B 效 率 50 （ %） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 [解析] 酶活性具有一定的溫度范圍和適宜溫度，溫度過高酶會失活，低溫對酶活性抑制；在一定溫度下，最適宜該溫度的酶活性最強(qiáng)，該生物生活的也最好，競爭力就強(qiáng)；酶有活性的范圍最大，生物的生存溫度范圍就越廣。 [答案] A ☆綜合應(yīng)用 例3.實(shí)驗研究pH對酶活性的影響，準(zhǔn)備5支含有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的試管，每支試管加1塊1 cm3的正方體凝固蛋白塊，試管均置于25 ℃室溫條件下，將各試管蛋白塊消失的時間記錄于下表： 酶溶液的pH 蛋白塊消失的時間（min） 1 2 3 4 5 13 9 11 45 >60 （1）酶活性最強(qiáng)時的pH是_________。 （2）蛋白塊消失的時間與酶活性強(qiáng)弱的關(guān)系是_________。 （3）請以2種方法改進(jìn)實(shí)驗，使實(shí)驗在更短的時間內(nèi)完成。 （4）在人體消化道中，能分泌本實(shí)驗中酶的部位是_________。 （5）為確認(rèn)蛋白塊的消失是由于酶的作用，還應(yīng)對實(shí)驗進(jìn)行什么設(shè)計 [解析] 在其他條件相同情況下，利用酶的特性知識和有關(guān)生物學(xué)知識，設(shè)計一定的濃度梯度進(jìn)行對照，觀察酶分解蛋白塊的時間，判斷蛋白酶的適宜pH值。既考查了基本知識，又能提高實(shí)驗探究的能力 [答案] （1）2 （2）酶活性越大，蛋白質(zhì)分解越快，蛋白塊消失的時間越短 （3）方法Ⅰ：將題給溫度由25℃提高至大約37℃。方法Ⅱ：將原題中正方體蛋白塊處理得更?。ㄈ缜谐?.50.50.5=0.125 cm3)，這相當(dāng)于消化道內(nèi)進(jìn)行的物理性消化 （4）胃（答小腸不給分，因pH與題意不符） （5）另增加一個試管，放入等量的蛋白塊并將pH調(diào)得適當(dāng)，但不加酶溶液 （五）鞏固練習(xí) 1．同一個體內(nèi)的各類活細(xì)胞所含的酶 A．種類有差異，數(shù)量相同 B．種類有差異，數(shù)量不同 C．種類無差異，數(shù)量相同 D．種類無差異，數(shù)量不同 2．果子酒放久了易產(chǎn)生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶則無濟(jì)于事，這說明 A．酶具有專一性 B．酶的成分是蛋白質(zhì) C．酶的活性受環(huán)境影響 D．該沉淀的是氨基酸 3．下列說法不正確的是 A．酸堿度和溫度是通過影響酶來影響果汁產(chǎn)量的 B．酶的數(shù)量越多，果汁產(chǎn)量越多 C．酶的催化反應(yīng)時間能夠影響果汁的產(chǎn)量 D．蘋果泥的數(shù)量也能夠影響果汁的產(chǎn)量 4．活細(xì)胞內(nèi)合成酶的原料是 A．脂肪酸 B．氨基酸 C．核苷酸 D．氨基酸和核苷酸 5．下列可表示酶反應(yīng)速度的是 A．單位時間內(nèi)反應(yīng)物的減少量 B．單位體積內(nèi)產(chǎn)物的增加量 C．單位時間內(nèi)產(chǎn)物的增加量 D．單位時間、單位體積內(nèi)反應(yīng)物的減少量 6．下列不能產(chǎn)生果膠酶的是 A．植物 B．霉菌 C．酵母菌 D．放線菌 7．下列不屬于果膠酶的是 A．多聚半乳糖醛酸酶 B．果膠分解酶 C．果膠酯酶 D．半乳糖醛酸酶 8．下列不能影響酶活性的是 A．溫度 B．pH C．酶的抑制劑 D．酶的數(shù)量 9．下列能影響酶的活性，但不會使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞的是 A．低溫 B．高溫 C．過酸 D．過堿 10．下列不是影響果汁產(chǎn)量的是 A．pH B．溫度 C．酶的數(shù)量 D．蘋果的能用量 答案：1．B 2．A 3．B 4．B 5．D 6．D 7．D 8．D 9．A 10．C． ★課余作業(yè) 1．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？ 2．在探究溫度或pH的影響時，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？ ★教學(xué)體會 教師在教學(xué)過程中,可以以本地某種水果的生產(chǎn)、儲存、加工和運(yùn)輸為素材，讓學(xué)生做一個簡單的估算，從而認(rèn)識到果汁加工的經(jīng)濟(jì)效益。例如，可以讓學(xué)生計算生產(chǎn)一升蘋果汁大約需要多少斤蘋果，蘋果與蘋果汁的價格相差多少；等等。此外，教師還可以聯(lián)系學(xué)生已有的關(guān)于酶的知識，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識果膠酶的特性及其作用。 ★資料袋 果汁的營養(yǎng) 果汁的營養(yǎng)比水果的營養(yǎng)少多了，果汁根本就是沒有營養(yǎng)的。 人們喝果汁大多是因為覺得有營養(yǎng)，而且好喝。許多人認(rèn)為果汁可以代替水果，喝果汁可以補(bǔ)充水果中的營養(yǎng)成分(例如維生素C)，特別是應(yīng)該給不愛吃水果的孩子多喝一些，甚至完全取代飲用水。 果汁不能代替水果 。老人和小孩適量少喝點(diǎn)果汁可以助消化、潤腸道，補(bǔ)充膳食中營養(yǎng)成分的不足。 年人如果不能保證合理膳食，通過喝果汁適量補(bǔ)充一些營養(yǎng)，也算是一種不錯的方法。還有些人不愛喝白開水，有香甜味道的果汁能使他們的飲水量增加，保證了身體對水分的需要，的確也是一件好事。 果汁中保留有水果中相當(dāng)一部分營養(yǎng)成分，例如維生素、礦物質(zhì)、糖分和膳食纖維中的果膠等，口感也優(yōu)于普通白開水。比起水和碳酸飲料來說，果汁的確有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。但是大部分果汁之所以“好喝”，是因為加入了糖、甜味劑、酸味料、香料等成分調(diào)味后的結(jié)果。 需要提醒大家的是：果汁的營養(yǎng)和水果有相當(dāng)大的差距，千萬不要把兩者混為一談，果汁不能完全代替水果。首先，果汁里基本不含水果中的纖維素；第二，搗碎和壓榨的過程使水果中的某些易氧化的維生素被破壞掉了；第三，水果中某種營養(yǎng)成分(例如纖維素)的缺失會對整體營養(yǎng)作用產(chǎn)生不利的影響；第四，在果汁生產(chǎn)的過程中有一些添加物是必然要影響到果汁的營養(yǎng)質(zhì)量的，像甜味劑、防腐劑、使果汁清亮的凝固劑、防止果汁變色的添加劑等；第五，加熱的滅菌方法也會使水果的營養(yǎng)成分受損。因此，對于能夠食用新鮮水果的人來說，整個的水果永遠(yuǎn)是營養(yǎng)學(xué)上最好的選擇。