第二部分 酶的应用
梳理知识 构建纲要
整合重点 提升技能
突破1 定量探究某实验变量对实验结果的影响的三个步骤
第一步：通过设置一系列具有一定梯度的自变量进行实验。
第二步：根据实验结果分析实验自变量的取值范围是否合适(即是否出现最适值)。
①如果出现最适值，说明自变量的范围设置合理。
②如果不出现最适值，说明自变量的范围设置不合理，可将此实验作为预实验，然后根据实验结果重新设置自变量的梯度和范围。
第三步：如果要提高实验的精度，应减小实验自变量的梯度，且梯度差越小，实验结果越精确。
突破体验
1.某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响，进行了如下实验。
实验步骤：
①制备苹果汁：将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果汁匀浆。加热苹果汁到100 ℃，再冷却至50 ℃左右。
②配制不同浓度的酶液：取5支10 mL的试管，依次编号为2～6号。分别加入不同量的质量浓度为10 g/mL的果胶酶溶液，再分别加入苹果酸定容至10 mL，获得质量浓度分别为2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL的果胶酶溶液备用。
③降解苹果汁(如下图)
④沉淀：向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，充分混匀后静置，分别过滤。
记录并处理结果：用量筒测量澄清滤液(即苹果汁)的体积，记入表格，并计算出汁率。
请回答下列问题：
(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原因是
________________________________________________________________________。
(2)步骤①中，苹果汁先加热到100 ℃的目的是
________________________________________________________________________。
(3)步骤②中，在2～6号试管中加入10 g/mL果胶酶溶液的量分别是____________________；
步骤③中，在1号烧杯中加入1 mL___________________________________________。
(4)根据预期结果，请绘制出澄清苹果汁出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线，并在坐标轴上标出澄清苹果汁最高出汁率所需的果胶酶最佳浓度。
答案 (1)果胶酶能分解果胶，瓦解细胞壁 (2)使苹果中的酶失活，防止对实验结果产生干扰 (3)2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL 苹果酸 (4)如图(关注坐标含义，曲线变化趋势，起点，最佳浓度)
解析 出汁率曲线起点于纵轴某点，在一定范围内随果胶酶浓度升高而升高，出汁率上升达饱和点后可稳定。
突破2 酶的研究及应用
1.酶的本质
酶是由活细胞产生的、具有生物催化作用的有机物。绝大多数酶的化学本质为蛋白质，少数酶的化学本质为RNA。
2.酶的特性
具有高效性、专一性，需要适宜的pH和温度。能够降低反应所需的活化能。
3.酶的分类
(1)根据存在部位不同，可分为胞内酶、胞外酶。
(2)根据酶催化的作用类型，可分为氧化还原酶、水解酶、裂解酶、连接酶、转移酶、异构酶等。
4.固定化酶
经过固定化的酶不仅仍具有较高的催化效率和高度专一性，而且增强了对酸、碱和温度的耐受性，增加了酶的使用寿命。使用固定化酶可简化工艺，反应后易与反应产物分离，减少了产物分离纯化的困难，从而提高了产品的产量和质量。
通常情况下，酶是在水溶液中与底物进行反应，固定化酶将水溶性的酶与不溶于水的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定空间范围内进行催化反应。
固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离；同时，固定在载体上还可以被反复利用。注意比较一般酶与固定化酶的主要不同是后者在位置上是相对独立的，其他特点如影响酶活性的因素、影响反应速度的因素等都是相同的。
突破体验
2.酶的固定化是将酶束缚或限制于一定区域内，使其进行酶促反应后可回收及重复利用的一类技术，下列关于固定化酶技术的叙述不正确的是( )
A.为使葡萄糖液与葡萄糖异构酶充分接触生产果糖，葡萄糖液应从固定化酶反应柱下端注入
B.制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法
C.固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性
D.用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆可以大幅度提高产量
答案 A
解析 葡萄糖液应从固定化酶反应柱的上端注入，使葡萄糖液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖。制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法。固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性。(共15张PPT)
章末整合提升
第二部分 酶的应用
梳理知识 构建纲要
整合重点 提升技能
内容索引
梳理知识 构建纲要
整合重点 提升技能
突破1 定量探究某实验变量对实验结果的影响的三个步骤
第一步：通过设置一系列具有一定梯度的自变量进行实验。
第二步：根据实验结果分析实验自变量的取值范围是否合适(即是否出现最适值)。
①如果出现最适值，说明自变量的范围设置合理。
②如果不出现最适值，说明自变量的范围设置不合理，可将此实验作为预实验，然后根据实验结果重新设置自变量的梯度和范围。
第三步：如果要提高实验的精度，应减小实验自变量的梯度，且梯度差越小，实验结果越精确。
突破体验
1.某校生物兴趣小组为探究不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响，进行了如下实验。
实验步骤：
①制备苹果汁：将苹果洗净，切成小块，用榨汁机打碎成苹果汁匀浆。加热苹果汁到100 ℃，再冷却至50 ℃左右。
②配制不同浓度的酶液：取5支10 mL的试管，依次编号为2～6号。分别加入不同量的质量浓度为10 g/mL的果胶酶溶液，再分别加入苹果酸定容至10 mL，获得质量浓度分别为2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL的果胶酶溶液备用。
③降解苹果汁(如下图)
④沉淀：向上述6只烧杯中添加明胶、活性炭等物质搅拌处理，充分混匀后静置，分别过滤。
记录并处理结果：用量筒测量澄清滤液(即苹果汁)的体积，记入表格，并计算出汁率。
请回答下列问题：
(1)果胶酶能提高苹果的出汁率并使果汁澄清的原因是__________________
。
答案
解析
解析 出汁率曲线起点于纵轴某点，在一定范围内随果胶酶浓度升高而升高，出汁率上升达饱和点后可稳定。
果胶酶能分解果胶，
瓦解细胞壁
(2)步骤①中，苹果汁先加热到100 ℃的目的是_________________________
。
(3)步骤②中，在2～6号试管中加入10 g/mL果胶酶溶液的量分别是_______
；
步骤③中，在1号烧杯中加入1 mL 。
使苹果中的酶失活，防止对
实验结果产生干扰
2 mL、
4 mL、6 mL、8 mL、10 mL
苹果酸
答案
答案
(4)根据预期结果，请绘制出澄清苹果汁出汁率与果胶酶浓度之间大致的关系曲线，并在坐标轴上标出澄清苹果汁最高出汁率所需的果胶酶最佳浓度。
答案 如图(关注坐标含义，曲线变化趋势，起点，最佳浓度)
突破2 酶的研究及应用
1.酶的本质
酶是由活细胞产生的、具有生物催化作用的有机物。绝大多数酶的化学本质为蛋白质，少数酶的化学本质为RNA。
2.酶的特性
具有高效性、专一性，需要适宜的pH和温度。能够降低反应所需的活化能。
3.酶的分类
(1)根据存在部位不同，可分为胞内酶、胞外酶。
(2)根据酶催化的作用类型，可分为氧化还原酶、水解酶、裂解酶、连接酶、转移酶、异构酶等。
4.固定化酶
经过固定化的酶不仅仍具有较高的催化效率和高度专一性，而且增强了对酸、碱和温度的耐受性，增加了酶的使用寿命。使用固定化酶可简化工艺，反应后易与反应产物分离，减少了产物分离纯化的困难，从而提高了产品的产量和质量。
通常情况下，酶是在水溶液中与底物进行反应，固定化酶将水溶性的酶与不溶于水的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定空间范围内进行催化反应。
固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离；同时，固定在载体上还可以被反复利用。注意比较一般酶与固定化酶的主要不同是后者在位置上是相对独立的，其他特点如影响酶活性的因素、影响反应速度的因素等都是相同的。
突破体验
2.酶的固定化是将酶束缚或限制于一定区域内，使其进行酶促反应后可回收及重复利用的一类技术，下列关于固定化酶技术的叙述不正确的是
A.为使葡萄糖液与葡萄糖异构酶充分接触生产果糖，葡萄糖液应从固定化
酶反应柱下端注入
B.制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法
C.固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性
D.用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆可以大幅度提高产量
答案
解析
解析 葡萄糖液应从固定化酶反应柱的上端注入，使葡萄糖液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖。制备固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法。固定化酶固定时可能会对酶造成损伤而影响其活性。第3课时 果汁中的果胶和果胶酶
考试要求
知识内容 考试属性及要求 考情解读
果汁中的果胶和果胶酶 加试 1.得出制作果汁的最佳条件。2.检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用。3.说明果胶的化学性质及果胶酶的作用原理。4.搜集果胶酶在其他方面应用的资料。
一、果胶与果胶酶
1.果胶
(1)果胶是植物细胞壁的主要成分。在山楂(山里红)的果实中果胶含量最多。
(2)组成：它由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。
(3)作用：能将植物细胞粘合在一起，去掉果胶，就会使植物组织变得松散。由于果胶的作用，煮沸的山楂泥可制成山楂糕。
(4)特性：不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。
2.果胶酶
(1)化学本质：蛋白质。
(2)作用：果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶。
(3)可用于生产果胶酶的微生物有黑曲霉、苹果青霉等。
在生产中，制作果汁时由于果胶的存在，往往出汁率低、耗时长，而且果汁浑浊、易沉淀，人们常使用果胶酶来解决这些问题。试结合教材思考果胶和果胶酶的知识。
1.填写下表掌握纤维素与果胶的区别
项目 相同点 不同点
纤维素 ①都是高分子化合物②都不溶于水③都参与细胞壁的组成 ①组成单位：葡萄糖②分解所需的酶：纤维素酶
果胶 ①组成单位：半乳糖醛酸、半乳糖醛酸甲酯②分解所需的酶：果胶酶
2.说明果胶酶的组成及特点
果胶酶不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称；果胶酶的化学本质是蛋白质，其作用的底物为果胶。能被蛋白质酶水解；果胶酶具有酶的通性：只改变反应速度，不改变反应的平衡点。
1.果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是( )
A.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一
B.果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清
C.果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物
D.果胶酶就是果胶分解酶的简称
答案 A
解析 果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的；果胶被果胶酶分解后的产物是半乳糖醛酸；果胶酶是一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
2.下列关于果胶酶的叙述，正确的是( )
①具有分泌功能的细胞产生的 ②凡是活细胞都能产生果胶酶 ③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸 ④植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶 ⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶 ⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁 ⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸
A.①②⑦ B.②③⑥ C.③④⑥ D.③④⑤
答案 C
二、探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验
1.实验原理
(1)果胶半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯。
(2)果胶酶的活性受温度(或pH)的影响，处于最适温度(或pH)时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
(3)果胶不溶于乙醇。
2.实验步骤
3.实验结果
烧杯号 管号 处理 加酒精前现象 加酒精后现象
A 1 加热 较澄清 沉淀物较少
2 不加热 最澄清 沉淀物最少
B 3 加热 最浑浊 沉淀物最多
4 不加热 较浑浊 沉淀物较多
4.实验结论
果胶酶能水解果胶，提高果汁的澄清度；高温会破坏果胶酶活性，不利于制作果汁。
阅读教材，试完成检测果胶酶的活性、探究制作果汁的最佳条件的实验，分析并思考下面的问题：
1.制作果汁的最佳条件
品质最好的果汁应该是：(1)尽量保留水果中的营养成分；(2)具有水果的原始口味；(3)有更多的固形物；(4)分散程度好，不沉淀，不上浮；(5)有原始的水果色彩；(6)除去所有的机械组织，更易消化。
由此看出，能使最多的水果成分溶解或分散在果汁中的条件就是最佳条件，达到这些条件的方法要温和，且对人体无害。
2.果胶酶在制作果汁中的作用
果胶是细胞间的黏连成分，也是果汁中的成分，加入果胶酶可将细胞离析，增加固形物的分散度。此外，还降低了水果匀浆悬液的黏度，有利于过滤掉不溶物，并使果胶分解成半乳糖醛酸。
3.果胶酶的其他功能
果胶酶除用于制备果汁外，还用于果酒澄清，同时也作为洗衣粉的添加剂。加果胶酶的洗衣粉可除去衣服上的果汁、果酱等污垢。
4.果胶酶水解果胶的最终产物是半乳糖醛酸。要使果汁澄清，应同时使用果胶酶和果胶甲酯酶。从微生物中获得的果胶酶都包括这两种酶。因为，如果不使果胶完全降解成半乳糖醛酸，则不可能减少组织的分散性，许多水果中的固形物不能除去，这样会降低果汁的营养成分，也影响其澄清度。
5.探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，因变量都相同，该因变量是什么？
答案 三个实验的因变量都是果汁量或果汁的澄清度。
6.下表是某小组利用部分材料进行的有关实验(“/”表示不加)，材料如下提供。现有磨浆机、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液等实验材料及试剂。请回答下列4个问题：
编号 项目 试管
甲 乙 丙 丁
1 在试管中加入苹果泥 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
2 ① 2 mL / 2 mL 2 mL
3 加入不同的液体 2 mL蒸馏水 4 mL蒸馏水 2 mL盐酸 2 mL氢氧化钠
4 摇匀，恒温处理 15分钟 15分钟 15分钟 15分钟
(1)表中①处的内容是加入质量分数为2%的果胶酶溶液。
(2)若要验证果胶酶的作用，应把甲与乙两个试管同时取出并过滤相同时间，观察并比较，预期的实验现象与结果是甲果汁比乙澄清。
(3)比较试管甲、丙、丁可知，其实验目的是探究pH对果胶酶活性的影响。为确保实验成功，请将表中的编号正确排序(用数字和箭头表示)：2→3→1→4。
7.画出温度和pH对果胶酶活性的影响曲线图。
答案 如图所示
3.我国水果生产发展迅速，但由于收获的季节性强，易造成积压，腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如图所示实验。
(1)实验方法：请将图中所示的操作进行排序______________________________________。
(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图中曲线甲所示。
①图中自变量是温度，除此之外还可用________表示。
A.酶的浓度 B.苹果泥的量
C.水的加入量 D.pH
②图中的纵坐标还可用________来表示。
③实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，两次实验中苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是_____________________________________。
④步骤c中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中进行恒温处理的目的是________________________________________________________________________。
(3)下表是某实验小组的详细实验结果：
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80
果汁的产量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10
根据上述实验结果可知，当温度为________时果汁的产量最多，能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度？如果不能，请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案。
________________________________________________________________________。
答案 (1)acdb (2)①D ②苹果汁的体积 ③同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量的不同而改变 ④保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免底物和果胶酶混合时因二者温度不同而影响混合物的温度，进而影响果胶酶活性 (3)40 ℃ 不能。可以再设置多组实验，以40 ℃为中心，以更小的温度梯度(如0.5 ℃)设置自变量，测量在更小的温度范围内的果汁的产量，果汁的产量最高的温度更接近酶的最适温度
解析 (1)实验顺序：准备苹果泥和配置果胶酶、苹果泥和果胶酶分别水浴保温、苹果泥和果胶酶混合保温、过滤果汁后用量筒计量。(2)果胶酶的活性受温度、pH等的影响，而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系。每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两个，一个是果汁的产量，另一个是果汁的澄清度。为使实验中反应的温度达到相应的设计温度，必须使酶与底物分别保温达到设计温度后才能混合。在相同温度条件下，pH、酶的浓度和底物浓度也会影响反应速率。(3)根据表格中数据可看出，在40 ℃时产生果汁量最多，因此40 ℃比较接近酶的最适温度。要将最适温度确定得更加精确，可以40 ℃为中心，以更小的温度梯度(如0.5 ℃)设置自变量。
4.果胶酶是一种生物催化剂，很多因素都会影响该酶的活性。下列叙述中正确的是( )
A.教材实验中沸水浴或酒精灯加热会使果胶酶失去活性，但温度下降后，其活性能再恢复
B.实验中间歇搅拌20～30 min的目的是为了让果胶酶与果胶充分接触，使半乳糖醛酸的最终生成量增加
C.实验最后滴加乙醇所依据的原理是果胶不溶于乙醇
D.实验中选用黑曲霉提取液的原因是果胶酶只有在生物体内才能发挥催化作用
答案 C
解析 高温使酶失活以后，活性不能再恢复，A错。酶与底物充分接触可以加快反应速率，但最终生成量取决于底物的多少，B错。酶在生物体外也能发挥作用，D错。
一题多变
判断正误：
(1)植物细胞壁只含有果胶一种成分( )
(2)果胶不溶于乙醇，但溶于水( )
(3)果胶酶特指可水解果胶的一种酶( )
(4)探究实验应严格控制无关变量( )
(5)果胶酶的用量会影响果胶酶的活性( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
果汁中的果胶和果胶酶
1.在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适于除去细胞壁( )
A.蛋白酶 B.盐酸
C.果胶酶 D.淀粉酶
答案 C
解析 细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性，用果胶酶和纤维素酶可达到目的。
2.在果汁生产中主要应用的酶包括( )
A.果胶酶、纤维素酶 B.脂肪酶、淀粉酶
C.淀粉酶、果胶酶 D.蛋白酶、纤维素酶
答案 A
解析 榨取果汁必须使细胞破裂，释放出其中的细胞液。破坏植物细胞首先必须将细胞壁破坏，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。
3.在设计生物实验时，往往要科学地设计对照实验，以获得较为科学的结论，通常的对照可以分为自身对照、空白对照、相互对照、条件对照等。在探究温度和pH对果胶酶活性的影响时，是否设置了对照实验，是什么对照实验( )
A.不需要对照实验 B.有对照，空白对照
C.有对照，相互对照 D.有对照，自身对照
答案 C
解析 在探究温度或pH对果胶酶的活性的影响实验中，分别设计了一系列温度梯度或pH梯度的反应液对酶的活性进行研究，其他条件相同，在各种实验中，只有一个变量(温度或pH)，因此在一系列温度或pH梯度实验中，各种条件的实验相互之间可以形成对照，探究不同条件(温度或pH)对酶活性的影响。
4.假设你已经探究了果胶酶的最适温度(45 ℃)和最适pH(4.8)，你还想进一步研究果胶酶的最适用量。此时的实验变量是________。合理设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁的多少来判断酶的用量是否合适。请根据所给的材料和用具完成以下探究实验。
(1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分数为2%的果胶酶溶液、体积分数为0.1%的NaOH和HCl。
(2)实验步骤：
①取6只试管，编号1～6，分别加入______________，调整pH至4.8。
②向1～6号试管分别加入______________，然后放入45 ℃恒温水浴装置中__________________。
③________________________________________________________________________。
(3)结果与讨论：请叙述怎样根据实验数据确定某一果胶酶用量是最适用量？
________________________________________________________________________。
答案 果胶酶用量 (2)①等量的苹果泥 ②不同体积的果胶酶溶液 保温相同时间 ③过滤苹果泥并记录果汁体积 (3)随着果胶酶用量的增加，过滤得到的果汁的体积也增加，当果胶酶的用量增加到某个值后，再增加果胶酶的用量，过滤得到的果汁体积不再增加，则这个值(即果汁不再增加时果胶酶用量的最低值)就是果胶酶的最适用量
解析 根据题目要求探究的问题可知，实验的自变量是果胶酶的用量。
(2)实验步骤按照以下模式总结归纳，第一步：分组编号；第二步：实验变量控制，控制单一变量，平衡无关变量，消除无关变量对实验结果的影响；第三步：观察记录实验的结果；第四步：实验结果与结论的分析。
课时作业
[基础过关]
1.下列关于果胶酶的说法，正确的是( )
A.果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素
B.果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物
C.果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称
D.果胶酶的化学本质是RNA
答案 C
解析 因为酶具有专一性，因此果胶酶只能分解果胶而不能分解纤维素，因此A错误；半乳糖醛酸是果胶的组成单位，而不是果胶酶的组成单位，因此B错误；果胶酶是能够分解果胶的一类酶的总称，其化学本质是蛋白质，基本组成单位是氨基酸，因此C正确、D错误。
2.下列关于果胶的叙述，不正确的是( )
A.果胶是植物细胞壁的主要成分
B.果胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成
C.果胶不溶于水，但能溶于乙醇
D.果胶对果汁的澄清度会产生影响
答案 C
解析 果胶既不溶于水，也不溶于乙醇，后者正是鉴别果胶的一种简易方法。
3.下列关于果胶酶作用的叙述，错误的是( )
A.果胶酶是一种催化剂，可以改变反应速度
B.果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层
C.在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清
D.果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸
答案 D
解析 果胶酶是催化剂，可以改变反应速度；细胞壁和胞间层中含有果胶，在生产果汁时，加入果胶酶能提高出汁率，也能使果汁变得澄清；果胶酶能够将果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸，从而达到使果汁变澄清的目的。
4.在“探究pH对酶活性的影响”实验中，不正确的是( )
A.自变量是不同的pH梯度
B.控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等
C.可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶的最适pH
D.pH过低时，果胶酶活性降低，但不会失活
答案 D
解析 过酸、过碱或温度过高，都会使酶变性，永久性失活。
5.下列关于“探究果胶酶最适用量的实验”的叙述，错误的是 ( )
A.配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液
B.实验温度为无关变量，要在相同的适宜温度条件下进行实验
C.用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不相同
D.调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态
答案 C
解析 在探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶量为自变量，通过配制不同浓度的果胶酶溶液来控制；实验温度、搅拌时间、pH为无关变量，需要等量、适宜控制，A、B、D项正确，C项错误。
6.探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。据此分析其中不正确的是( )
温度(℃) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
果汁量(mL) 3.5 4.6 8.6 10.9 12.3 11.7 10.1 5.4 3.9 4.8 5.6
A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合
B.为了实验结果的科学性，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同
C.应在50～55 ℃设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度
D.该实验结果表明高温能使果胶酶失活，但高温也可能促进果胶分解
答案 C
解析 实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合，A项正确；为了实验结果的科学性和控制单一变量，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同，B项正确；实验中的温度梯度跨度较大，要想确定最适温度，需要设置更细温度梯度进行实验，分析数据可知，应该在45～55 ℃设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度，C项错误；高温可以使酶失活，由表格数据可以看出，高温也可能促进果胶分解，D项正确。
7.蒸熟的苹果具有很好的止泻作用，这是因为苹果中果胶的“立场”不太坚定，未经加热的生果胶可软化大便，与膳食纤维共同起着通便的作用，而煮过的果胶则摇身一变，不仅具有吸收细菌和毒素的作用，而且还有收敛、止泻的功效。下列有关果胶的叙述，不正确的是( )
A.果胶是植物细胞壁的主要成分之一
B.酵母菌可产生果胶酶，是因为酵母菌的细胞壁中也含有果胶
C.果胶酶能够分解果胶
D.果胶影响出汁率
答案 B
解析 果胶是植物细胞壁的组成成分。细菌、真菌等虽然有细胞壁，但其细胞壁中不含果胶成分。
[能力提升]
8.如图中曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是( )
A.在B点之前，果胶酶的活性和温度接近成正比；之后，接近成反比
B.当温度到达B′点时，果胶酶的活性最高，催化能力最强
C.A点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升
D.C点时，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以上升
答案 D
解析 从图中可以看出：在温度较低时，随着温度的不断升高，果胶酶的活性不断上升，到B点时，酶的活性达到最高；之后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。A点和C点相比，虽然酶的活性都很低，但是A点对应的是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而C点对应的是高温条件，已破坏了酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化，即使再降低温度，酶的活性也不会上升。
9.下列有关酶的叙述，正确的是( )
A.高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B.酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C.果胶酶能使榨取果汁变得比较容易
D.细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
答案 C
解析 在高温下酶的结构被破坏，失去活性不能恢复，在低温下酶只是活性降低；大多数酶的本质是蛋白质，少数是RNA；线粒体和叶绿体中有DNA，DNA复制和转录时需要解旋酶；果胶酶能分解植物的细胞壁和胞间层，使榨取果汁变得比较容易。
10.下表是某同学探究温度对果胶酶活性影响的实验结果。该结果不能说明( )
温度/℃ 10 20 30 40 50 60
果汁量/mL 2 3 4 5 6 5
A.温度影响果胶酶的活性
B.40 ℃与60 ℃时酶的活性相等
C.50 ℃是该酶的最适温度
D.若温度从10 ℃升高到40 ℃，酶的活性将逐渐增强
答案 C
解析 在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增强；高于最适温度时，随温度的升高，酶的活性降低。温度影响酶的活性，果胶酶的最适温度在40～60 ℃之间，上表不能说明50 ℃就是最适温度。温度对酶活性的影响曲线图是钟罩形的，故40 ℃与60 ℃时酶的催化效率相同。
11.探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中，实验变量依次为( )
A.温度、酶活性、酶用量
B.苹果泥用量、pH、果汁量
C.反应时间、酶活性、酶用量
D.温度、pH、酶用量
答案 D
解析 实验变量又称自变量，指实验中由实验者所操纵的因素和条件。探究温度对酶活性的影响时，需要设置不同的温度梯度作为对照，所以温度就是实验变量。同理，研究pH对酶活性影响的实验，实验变量为pH；研究果胶酶的用量实验，实验变量为酶用量。
12.在原材料有限的情况下，下列曲线中能正确表示相同时间内果胶酶的用量对果汁产量影响的曲线是( )
答案 C
解析 在一定的条件下(温度、pH、反应物量、反应时间均相同)，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，即使再增加酶的用量，果汁的体积也不再改变。
13.请你帮助完成以下有关探究果胶酶在果汁生产中的作用的实验课题。
实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布、苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。
实验方法及步骤：
(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。
(2)取两个100 mL洁净烧杯，编号为1、2号，按相应程序进行操作，请完成表中未填写的内容。
操作顺序 项目 烧杯
1 2
① 在烧杯中加入苹果泥 20 mL 20 mL
② 2 mL
③ 注入蒸馏水
④ 在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不断搅拌 10 min 10 min
(3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察或比较__________________________________________，并记录结果。
(4)实验结果的预测及结论：
如果________________________________________________________________________，
则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。
答案 (2)
操作顺序 项目 烧杯
1 2
① 在烧杯中加入苹果泥 20 mL 20 mL
② 在烧杯中加入2%的果胶酶溶液 2 mL
③ 注入蒸馏水 2 mL
④ 在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不断搅拌 10 min 10 min
(3)相同时间内，滤出果汁体积和果汁的澄清度
(4)相同的时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高
14.如图是果胶酶在不同温度条件下的酶活性变化曲线，请回答下列问题。
(1)在35 ℃时，果胶酶的活性________。
(2)在________和________时，果胶酶的活性都降为0，但恢复至35 ℃时，________图的催化活性可恢复，请在图中画出恢复曲线，由此表明________图中所示酶的结构未受到破坏。
答案 (1)最高 (2)0 ℃ 100 ℃ 甲 如下图 甲
解析 从图中看出，果胶酶在35 ℃时催化效率最高，当温度降至0 ℃或升高至100 ℃时，催化效率均降至0。果胶酶的化学本质是蛋白质，当温度升高至100 ℃时，果胶酶的分子结构发生改变，从而使酶变性失活，当温度再恢复到35 ℃时，酶也不会恢复活性。而温度降至0 ℃时，酶的结构并没有发生变化，再恢复到35 ℃时，活性还会恢复。
[个性拓展]
15.某同学通过实验来探究pH对酶活性(最适温度约为50 ℃，最适pH约为7)的影响。他准备了5支含有等量果胶酶溶液的试管，用0.1%的盐酸或氢氧化钠溶液调节至不同的pH，每支试管加五块0.1 cm3的正方体苹果块，试管均置于25 ℃室温条件下。
(1)请你帮助选取pH梯度________________________________________________________。
(2)为使实验在更短的时间内完成，请写出一处改进实验的方法
________________________________________________________________________。
(3)生成果汁量与酶活性强弱的关系是__________________________________________，可根据______________________来判断最适pH。
(4)某同学为探究温度对果胶酶活性的影响，在不同温度下，将等量的果胶酶加入到等量的苹果泥中，在反应同样时间后，再将反应液过滤同样时间，用量筒测定滤出苹果汁的体积。下列四幅曲线图能正确反映实验结果的是( )
答案 (1)5、6、7、8、9(说明：其他合理答案也可)
(2)将温度由25 ℃提高到大约50 ℃(或升高温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥
(3)在一定范围内酶活性越大，果胶分解越快，生成的果汁越多 生成果汁量的多少(果汁的澄清度)
(4)B
解析 (1)由于酶发挥作用的最适pH在7附近，故可选择5、6、7、8、9梯度。(2)反应温度和反应底物与酶的接触面积都会影响反应速度，故可将温度由25 ℃提高到大约50 ℃(或升高温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥。(3)在一定范围内，果汁量与酶活性呈正相关，酶活性越大，果胶分解越快，生成的果汁越多。(4)果胶酶在0 ℃时活性较低，但也能催化苹果泥形成果汁，果汁量不为0。随着温度升高果胶酶的活性升高，生成果汁量增加。当超过最适温度时，果胶酶活性降低，生成果汁量减少，正确的曲线应是B图所示。(共40张PPT)
第3课时 果汁中的果胶和果胶酶
第二部分 酶的应用
考试要求
知识内容 考试属性及要求 考情解读
果汁中的果胶和果胶酶 加试 1.得出制作果汁的最佳条件。
2.检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用。
3.说明果胶的化学性质及果胶酶的作用原理。
4.搜集果胶酶在其他方面应用的资料。
一、果胶与果胶酶
二、探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验
内容索引
当堂检测
一、果胶与果胶酶
基础梳理
1.果胶
(1)果胶是植物 的主要成分。在 的果实中果胶含量最多。
(2)组成：它由 和 组成。
(3)作用：能将植物细胞 在一起，去掉果胶，就会使植物组织变得
。由于 的作用，煮沸的山楂泥可制成山楂糕。
(4)特性：不溶于 ，这是 果胶的一种简易方法。
细胞壁
山楂(山里红)
半乳糖醛酸
半乳糖醛酸甲酯
松散
粘合
果胶
乙醇
鉴别
2.果胶酶
(1)化学本质： 。
(2)作用：果胶酶和 酶可水解果胶。
(3)可用于生产果胶酶的微生物有 、苹果青霉等。
蛋白质
果胶甲酯
黑曲霉
问题探究
在生产中，制作果汁时由于果胶的存在，往往出汁率低、耗时长，而且果汁浑浊、易沉淀，人们常使用果胶酶来解决这些问题。试结合教材思考果胶和果胶酶的知识。
1.填写下表掌握纤维素与果胶的区别
项目 相同点 不同点
纤维素 ①都是高分子化合物
②都不溶于水
③都参与细胞壁的组成 ①组成单位：_______
②分解所需的酶：_________
果胶 ①组成单位：__________________________
②分解所需的酶：_______
答案
葡萄糖
纤维素酶
半乳糖醛酸、半乳糖醛酸甲酯
果胶酶
答案
2.说明果胶酶的组成及特点
果胶酶不是特指某一种酶，而是分解果胶的 的总称；果胶酶的化学本质是 ，其作用的底物为 。能被 水解；果胶酶具有酶的通性：只改变反应速度，不改变反应的平衡点。
一类酶
蛋白质
果胶
蛋白质酶
活学活用
1.果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是
A.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一
B.果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清
C.果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物
D.果胶酶就是果胶分解酶的简称
解析 果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的；果胶被果胶酶分解后的产物是半乳糖醛酸；果胶酶是一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
答案
解析
2.下列关于果胶酶的叙述，正确的是
①具有分泌功能的细胞产生的
②凡是活细胞都能产生果胶酶
③果胶酶能将果胶分解成半乳糖醛酸
④植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶
⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁
⑦组成果胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸
A.①②⑦ B.②③⑥
C.③④⑥ D.③④⑤
答案
二、探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的
最佳条件的实验
基础梳理
1.实验原理
(1)果胶 半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯。
(2)果胶酶的活性受温度(或pH)的影响，处于 (或pH)时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的 成正比。
(3)果胶不溶于乙醇。
最适温度
活性大小
2.实验步骤
果胶酶
不加热
加热
乙醇
3.实验结果
4.实验结论
能水解果胶，提高果汁的澄清度； 会破坏果胶酶活性，不利于制作果汁。
烧杯号 管号 处理 加酒精前现象 加酒精后现象
A 1 加热 较澄清 沉淀物较少
2 _______ _______ __________
B 3 _____ _______ __________
4 不加热 较浑浊 沉淀物较多
不加热
最澄清
沉淀物最少
加热
最浑浊
沉淀物最多
果胶酶
高温
问题探究
阅读教材，试完成检测果胶酶的活性、探究制作果汁的最佳条件的实验，分析并思考下面的问题：
1.制作果汁的最佳条件
品质最好的果汁应该是：(1)尽量保留水果中的营养成分；(2)具有水果的原始口味；(3)有更多的固形物；(4)分散程度好，不沉淀，不上浮；(5)有原始的水果色彩；(6)除去所有的机械组织，更易消化。
由此看出， 的条件就是最佳条件，达到这些条件的方法要温和，且对人体无害。
答案
能使最多的水果成分溶解或分散在果汁中
2.果胶酶在制作果汁中的作用
果胶是细胞间的黏连成分，也是果汁中的成分，加入果胶酶可将细胞离析，增加 。此外，还降低了水果 ，有利于过滤掉不溶物，并使果胶分解成 。
3.果胶酶的其他功能
果胶酶除用于制备果汁外，还用于 ，同时也作为 。
加果胶酶的洗衣粉可除去衣服上的果汁、果酱等污垢。
答案
固形物的分散度
匀浆悬液的黏度
半乳糖醛酸
果酒澄清
洗衣粉的添加剂
4.果胶酶水解果胶的最终产物是 。要使果汁澄清，应同时使用 和 。从微生物中获得的果胶酶都包括这两种酶。因为，如果不使果胶完全降解成半乳糖醛酸，则不可能减少组织的分散性，许多水果中的固形物不能除去，这样会降低果汁的营养成分，也影响其 。
5.探究温度、pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，因变量都相同，该因变量是什么？
答案 三个实验的因变量都是果汁量或果汁的澄清度。
答案
半乳糖醛酸
果胶酶
果胶甲酯酶
澄清度
6.下表是某小组利用部分材料进行的有关实验(“/”表示不加)，材料如下提供。现有磨浆机、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液等实验材料及试剂。请回答下列4个问题：
编号 项目 试管
甲 乙 丙 丁
1 在试管中加入苹果泥 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
2 ① 2 mL / 2 mL 2 mL
3 加入不同的液体 2 mL
蒸馏水 4 mL蒸馏水 2 mL盐酸 2 mL氢氧化钠
4 摇匀，恒温处理 15分钟 15分钟 15分钟 15分钟
答案
(1)表中①处的内容是 。
编号 项目 试管
甲 乙 丙 丁
1 在试管中加入苹果泥 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
2 ① 2 mL / 2 mL 2 mL
3 加入不同的液体 2 mL
蒸馏水 4 mL蒸馏水 2 mL盐酸 2 mL氢氧化钠
4 摇匀，恒温处理 15分钟 15分钟 15分钟 15分钟
加入质量分数为2%的果胶酶溶液
答案
(2)若要验证果胶酶的作用，应把 两个试管同时取出并过滤相同时间，观察并比较，预期的实验现象与结果是 。
(3)比较试管甲、丙、丁可知，其实验目的是探究pH对果胶酶活性的影响。为确保实验成功，请将表中的编号正确排序(用数字和箭头表示)：
。
甲与乙
甲果汁比乙澄清
2→3→1→4
答案
7.画出温度和pH对果胶酶活性的影响曲线图。
答案 如图所示
活学活用
3.我国水果生产发展迅速，但由于收获的季节性强，易造成积压，腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如图所示实验。
(1)实验方法：请将图中所示的操作进行排序______。
答案
解析
解析 实验顺序：准备苹果泥和配置果胶酶、苹果泥和果胶酶分别水浴保温、苹果泥和果胶酶混合保温、过滤果汁后用量筒计量。
acdb
(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图中曲线甲所示。
①图中自变量是温度，除此之外还可用_____表示。
A.酶的浓度 B.苹果泥的量
C.水的加入量 D.pH
答案
解析
D
解析 果胶酶的活性受温度、pH等的影响，而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系。每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两个，一个是果汁的产量，另一个是果汁的澄清度。为使实验中反应的温度达到相应的设计温度，必须使酶与底物分别保温达到设计温度后才能混合。在相同温度条件下，pH、酶的浓度和底物浓度也会影响反应速率。
②图中的纵坐标还可用_____________来表示。
③实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，两次实验中苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是__________________
_______________________________________________。
④步骤c中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中进行恒温处理的目的是____________________________________________________
___________________________________________________________。
苹果汁的体积
同一种酶的最适温度
是一定的，不会因酶的浓度、底物的量的不同而改变
保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免底物和果胶酶
混合时因二者温度不同而影响混合物的温度，进而影响果胶酶活性
答案
答案
(3)下表是某实验小组的详细实验结果：
根据上述实验结果可知，当温度为______时果汁的产量最多，能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度？如果不能，请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案。
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80
果汁的产量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10
40 ℃
不能。可以再设置多组实验，以40 ℃为中心，以更小的温度梯度(如0.5 ℃)设置自变量，测量在更小的温度范围内的果汁的产量，果汁的产量最高的温度更接近酶的最适温度
解析
解析 根据表格中数据可看出，在40 ℃时产生果汁量最多，因此40 ℃比较接近酶的最适温度。要将最适温度确定得更加精确，可以40 ℃为中心，以更小的温度梯度(如0.5 ℃)设置自变量。
答案
4.果胶酶是一种生物催化剂，很多因素都会影响该酶的活性。下列叙述中正确的是
A.教材实验中沸水浴或酒精灯加热会使果胶酶失去活性，但温度下降后，
其活性能再恢复
B.实验中间歇搅拌20～30 min的目的是为了让果胶酶与果胶充分接触，
使半乳糖醛酸的最终生成量增加
C.实验最后滴加乙醇所依据的原理是果胶不溶于乙醇
D.实验中选用黑曲霉提取液的原因是果胶酶只有在生物体内才能发挥催
化作用
答案
解析
解析 高温使酶失活以后，活性不能再恢复，A错。
酶与底物充分接触可以加快反应速率，但最终生成量取决于底物的多少，B错。
酶在生物体外也能发挥作用，D错。
一题多变
判断正误：
(1)植物细胞壁只含有果胶一种成分( )
(2)果胶不溶于乙醇，但溶于水( )
(3)果胶酶特指可水解果胶的一种酶( )
(4)探究实验应严格控制无关变量( )
(5)果胶酶的用量会影响果胶酶的活性( )
答案
×
√
×
×
×
课堂小结
果汁中的果胶和果胶酶
果胶
分布：植物 的主要成分
组成：由 和 组成
功能：将植物细胞粘合在一起
果胶酶
化学本质：_______
作用：果胶酶和 酶可水解果胶
影响酶活性的因素： 、温度等
制作果汁的最佳条件、检测果胶酶活性
细胞壁
半乳糖醛酸
半乳糖醛酸甲酯
蛋白质
果胶甲酯
pH
当堂检测
1.在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适于除去细胞壁
A.蛋白酶 B.盐酸
C.果胶酶 D.淀粉酶
解析 细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性，用果胶酶和纤维素酶可达到目的。
√
2
3
4
1
答案
解析
2.在果汁生产中主要应用的酶包括
A.果胶酶、纤维素酶
B.脂肪酶、淀粉酶
C.淀粉酶、果胶酶
D.蛋白酶、纤维素酶
解析 榨取果汁必须使细胞破裂，释放出其中的细胞液。破坏植物细胞首先必须将细胞壁破坏，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。
答案
解析
2
3
4
1
√
3.在设计生物实验时，往往要科学地设计对照实验，以获得较为科学的结论，通常的对照可以分为自身对照、空白对照、相互对照、条件对照等。在探究温度和pH对果胶酶活性的影响时，是否设置了对照实验，是什么对照实验
A.不需要对照实验
B.有对照，空白对照
C.有对照，相互对照
D.有对照，自身对照
√
答案
解析
2
3
4
1
解析 在探究温度或pH对果胶酶的活性的影响实验中，分别设计了一系列温度梯度或pH梯度的反应液对酶的活性进行研究，其他条件相同，在各种实验中，只有一个变量(温度或pH)，因此在一系列温度或pH梯度实验中，各种条件的实验相互之间可以形成对照，探究不同条件(温度或pH)对酶活性的影响。
2
3
4
1
4.假设你已经探究了果胶酶的最适温度(45 ℃)和最适pH(4.8)，你还想进一步研究果胶酶的最适用量。此时的实验变量是____________。合理设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁的多少来判断酶的用量是否合适。请根据所给的材料和用具完成以下探究实验。
(1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分数为2%的果胶酶溶液、体积分数为0.1%的NaOH和HCl。
解析 根据题目要求探究的问题可知，实验的自变量是果胶酶的用量。
解析
2
3
4
1
答案
果胶酶用量
(2)实验步骤：
①取6只试管，编号1～6，分别加入_____________，调整pH至4.8。
②向1～6号试管分别加入______________________，然后放入45 ℃恒温水浴装置中_____________。
③_________________________。
解析 实验步骤按照以下模式总结归纳，第一步：分组编号；第二步：实验变量控制，控制单一变量，平衡无关变量，消除无关变量对实验结果的影响；第三步：观察记录实验的结果；第四步：实验结果与结论的分析。
解析
2
3
4
1
答案
等量的苹果泥
不同体积的果胶酶溶液
保温相同时间
过滤苹果泥并记录果汁体积
(3)结果与讨论：请叙述怎样根据实验数据确定某一果胶酶用量是最适用量？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
2
3
4
1
答案
随着果胶酶用量的增加，过滤得到的果汁的体积也增加，当果胶酶的用量增加到某个值后，再增加果胶酶的用量，过滤得到的果汁体积不再增加，则这个值(即果汁不再增加时果胶酶用量的最低值)就是果胶酶的最适用量(共39张PPT)
第4课时 α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
第二部分 酶的应用
考试要求
知识内容 考试属性及要求 考情解读
α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 加试 1.尝试用吸附法制作固定化α－淀粉酶。
2.运用固定化α－淀粉酶进行淀粉水解的测定。
3.说明酶固定化的方法及制作原理。
4.通过此实验探讨固定化酶的应用价值。
一、固定化技术的基础知识
二、α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验
内容索引
当堂检测
一、固定化技术的基础知识
基础梳理
1.酶：酶是生物体内各种 的催化剂，它有高度的 性和
性。
2.固定化酶：将 的酶用 的方法固定在 上，使之成为 而又有 的制剂。
3.将酶改造成固定化酶的原因：酶在水溶液中 ，且不利于______
使用。
4.酶固定化的方法有： 法、 法、 法和共价偶联法。教材实验中用的是 法。
化学反应
专一
高效
水溶性
物理或化学
某种介质
不溶于水
酶活性
很不稳定
工业化
吸附
包埋
交联
吸附
5.固定化酶作用的机理(如图)：将固定化酶装柱，当甲 经过该柱时，在 的作用下转变为乙 。
底物
酶
产物
问题探究
1.固定化酶的优点是什么？
答案 固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。
答案
答案
2.根据图示连接固定化技术与原理
答案
3.下列所示的酶固定化技术中属于包埋法的是 。
③④
活学活用
1.关于固定化酶技术的说法，正确的是
A.固定化酶技术就是固定反应物，并将酶依附着载体围绕反应物旋转的
技术
B.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C.固定化酶中的酶无法重复利用
D.固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术
答案
解析
解析 固定化酶技术就是将水溶性的酶利用物理或化学方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂，其优点是酶被固定在一定装置内可以重复利用，缺点是无法同时催化一系列酶促反应；在固定过程中，固定的是酶而不是反应物，因此A、B、C项均错误。
一题多变
判断正误：
(1)固定化酶可反复永久使用( )
(2)不管是固定化酶柱还是固定化悬浮体，回收后，在一定条件下贮存，还可以利用( )
(3)酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化( )
(4)固定化酶可催化一系列的酶促反应( )
答案
×
√
√
×
题后反思
直接使用酶和固定化酶的比较
项目 直接使用酶 固定化酶
制作方法 － 吸附法、共价偶联法、交联法、
包埋法等
是否需要营养物质 否 否
酶的种类 一种或多种 一种
催化反应 单一或多种 单一
反应底物 各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子)
缺点 对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，可能影响产品质量 不利于催化一系列反应
优点 催化效率高、耗能低、低污染 既能与反应底物接触，又能与产物分离；可以重复使用；可提高酶的热稳定性
二、α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用
的检测实验
基础梳理
1.α－淀粉酶的固定化
(1)α－淀粉酶作用的最适条件：最适pH为 ；最适温度为 。
(2)方法： 法，将α－淀粉酶固定在 上。
(3)淀粉的水解作用
淀粉 葡萄糖
遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色
5.5～7.5
50～75 ℃
吸附
石英砂
糊精
麦芽糖
2.淀粉水解的测定实验
固定α－淀粉酶→滴管滴加淀粉溶液→加 溶液→观察→ →
几天后重复实验。
3.实验步骤
固定化α－淀粉酶，装入注射器中
↓
以0.3 mL/min的流速滴加 过柱
↓
流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液
↓
KI－I2
洗涤
淀粉溶液
滴加 溶液，观察颜色，稀释1倍后再观察颜色
↓
以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4 ℃冰箱中，几天后重复实验
KI－I2
问题探究
结合实验教材，完成下面的实验，并思考后面的问题：
1.实验原理
将 酶固定在 上，一定浓度的淀粉溶液经过 后，可使淀粉水解成 。用 测试，若流出物呈 色，表明有 生成。
淀粉 糊精
(遇碘显蓝色) (遇碘显红色)
答案
α－淀粉
石英砂
固定化酶柱
糊精
淀粉指示剂
红
糊精
2.实验材料制备
(1)α－淀粉酶的固定化
在烧杯中将5 mg 溶于4 mL蒸馏水中
(由于 ，可能有些不溶物)
↓
加入5 g ，不时搅拌
30 min后↓
答案
α－淀粉酶
酶不纯
石英砂
将上述溶液装入1支注射器中
(该注射器的下端接有 ，并用 封住)
↓
用 倍体积的蒸馏水 此注射器，以除去 ，流速为1 mL/min
答案
气门心
夹子
10
洗涤
未吸附的游离淀粉酶
(2)可溶性淀粉溶液：取 mg可溶性淀粉溶于100 mL 中，搅拌均匀。
(3)5 mmol/LKI－I2溶液：称取0.127 g I2和0.83 g KI。加蒸馏水100 mL，完全溶解后装入滴瓶中。
3.实验结果的比较
答案
50
热水
蓝
红
红
活学活用
2.淀粉在各种酶的作用下会依次水解，不同阶段的水解产物遇到指示剂会出现不同的显色反应。下列选项中属于本实验中的产物和显色现象的是
A.淀粉遇碘显蓝色
B.糊精遇KI－I2溶液显红色
C.麦芽糖遇碘不显色
D.葡萄糖遇本尼迪特试剂显红黄色
解析 该过程所依据的原理是淀粉流经α－淀粉酶固定化酶柱时，淀粉被酶水解成了糊精，而糊精遇到KI－I2溶液时显红色。
答案
答案
解析
3.某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。
请据图回答：
(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是 。黑曲霉提取液中含有的____
可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过 方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去 。
答案
解析
消毒
酶
果胶
吸附
末吸附的游离酶等
解析 KMnO4有杀菌消毒的作用，可将苹果表面的杂菌杀死。果汁中因含有果胶等而使苹果汁浑浊，用果胶酶处理可使果胶水解，使果汁澄清。固定化酶技术是将酶固定在固定化柱的载体上，固定化柱内填充的石英砂可以起到很好的吸附作用。酶被固定后用蒸馏水冲洗是为了除去末吸附的游离的酶等。
(2)实验中，操作流程A和B的先后顺序为 。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是 。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否有果胶，可取一定量的果汁与等量的 混合，如果出现 现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调 。
答案
解析
A、B
阀1
乙醇
浑浊(沉淀)
慢
解析 具体操作时，先提取果胶酶，将果胶酶固定在固定化柱中，再将阀2打开，使苹果汁进入固定化柱，与酶接触，固定的果胶酶就能将果汁中的果胶分解，而果胶酶不流失。果胶不溶于乙醇，与乙醇作用形成沉淀，故可用乙醇鉴定果汁中的果胶，如有浑浊现象，说明果汁中仍有果胶存在，此时应控制阀2的流量，调慢果汁流速。
(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被 使用。
答案
解析
重复
解析 酶被固定化后，便于与反应物和产物分离，可重复利用，提高酶的利用率。
一题多变
下列有关α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测的实验的叙述，请判断：
(1)石英砂的作用是吸附固定α－淀粉酶( )
(2)为了缩短实验用时，可以加快淀粉滴加的速度( )
(3)固定化酶可反复多次利用，节约了经济成本( )
(4)向亲和层析洗脱液中加KI－I2溶液呈红色( )
答案
√
×
√
√
课堂小结
吸附
包埋
交联
糊精
红色
当堂检测
1.α－淀粉酶的固定化所采用的方法是
A.吸附法 B.共价偶联法
C.交联法 D.包埋法
√
2
3
4
1
答案
2.某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α－淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α－淀粉酶量相同)。实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是
1号试管 2号试管
固定化淀粉酶 √ －
普通α－淀粉酶 － √
淀粉溶液 √ √
60 ℃保温5 min，取出冷却至室温，滴加碘液
现象 变蓝 不变蓝
注：“√”表示加入，“－”表示未加入。
2
3
4
1
答案
解析
A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性
B.淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触
C.水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解
D.实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温
解析 由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘液呈现蓝色。
√
2
3
4
1
3.下列关于固定化酶实验的叙述，错误的是
A.固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量
B.淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉
C.各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同
D.淀粉溶液的pH对实验结果有影响
√
答案
解析
2
3
4
1
解析 A项，固定化酶柱的长度决定了酶的含量，反应是否充分与淀粉溶液的流速有关，从而决定了产物的浓度。
B项，如果淀粉溶液的流速过快，则淀粉与酶接触不充分，从而使淀粉不能被充分水解。
C项，各组淀粉溶液的浓度是实验的无关变量，故各组实验所用的淀粉溶液浓度应该相同。
D项，温度、pH会影响酶的活性，从而对实验结果造成影响。
2
3
4
1
4.果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，常用于果汁的生产。
(1)果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶，可解决果肉出汁率低和
等问题。
(2)果胶由 和 组成。
(3)若要检测苹果汁中是否还含有果胶，可取一定量的果汁与 混合，若出现 现象，说明果胶还没有被完全分解。
答案
果汁浑浊
半乳糖醛酸
半乳糖醛酸甲酯
乙醇
浑浊
2
3
4
1
(4)右图为某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是
A.实验中所用的固定化果胶酶可由某些物质吸附，吸附
后的酶可永久使用
B.为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后需瞬间高温灭菌
C.通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行
D.固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前需重新装填
反应柱
答案
√
2
3
4
1
(5)固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使酶能与 接触，又能与 分离。
(6)在“α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”这一实验中，α－淀粉酶固定在石英砂上，固定化方法使用了下图中的 。
答案
底物(反应物)
产物
③
2
3
4
1
