《果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道影響果膠酶活性的因素。2.學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究影響果膠酶活性的因素。3.體驗(yàn)探索的歷程 ,培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度 ,養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣?！咀灾黝A(yù)習(xí)】一、果膠酶的作用1.果膠:(1)成分:由___________聚合而成的一種高分子化合物。(2)特點(diǎn):不溶于___。(3)作用:是植物_______以及胞間層的主要組成成分之一。2.果膠酶:(1)種類:_________________、果膠分解酶、 _________等。(2)作用。①瓦解植物的 _______________,使榨取果汁變得更容易。②把果膠分解為可溶性的 ___________,使渾濁的果汁變得澄清。二、酶的活性與影響酶活性的因素1.酶的活性:(1)概念:酶催化一定_________的能力。(2)表示方法:用在一定條件下 ,酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的 _________來表示。(3)酶反應(yīng)速度的表示方法 :單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中 _______________或_____________。2.影響酶活性的因素 :_____、pH和___________等。三、探究溫度和 pH對酶活性的影響1.實(shí)驗(yàn)原理:(1)果膠酶的活性與溫度和 pH的關(guān)系:果膠酶活性受溫度和 pH影響,處于_________和_______時(shí),果膠酶活性最高。(2)果膠酶活性的表示方法 :果膠酶的活性影響果肉的 _______和果汁的_______。果膠酶活性最強(qiáng)時(shí)榨取的果汁_____________最大。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):(1)變量的控制。①探究溫度對酶活性的影響。a.在一恒定的___下,通過設(shè)置_________來確定。b.反應(yīng)物和底物分別 _____達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后 ,再混合。②探究pH對酶活性的影響。a.在一恒定的_____下,通過設(shè)置_______來確定。b.先分別將反應(yīng)物和底物的 ___調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè) pH后,再混合。(2)將果膠酶加入一定量的蘋果泥中 ,反應(yīng)相同時(shí)間后 ,將反應(yīng)液_____相同時(shí)間,收集濾液。(3)結(jié)果檢測:用量筒測量并比較產(chǎn)生的蘋果汁的 _____或比較蘋果汁的 _______。3.果膠酶的最適溫度和 pH的判斷:(1)根據(jù)果汁體積判斷 :獲得的蘋果汁體積 _____時(shí)對應(yīng)的溫度和 pH。(2)根據(jù)果汁的澄清度判斷 :獲得的蘋果汁澄清度 _____時(shí)對應(yīng)的溫度和 pH。四、探究果膠酶的用量1.探究目的:生產(chǎn)果汁時(shí),為了使果膠酶得到充分的 _____,節(jié)約成本。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):(1)實(shí)驗(yàn)思路:通過設(shè)計(jì)果膠酶的濃度梯度 ,來確定酶的最適用量。(2)變量控制。1①自變量:酶的_____。②無關(guān)變量:_____、___、酶催化反應(yīng)的時(shí)間、蘋果泥的用量等。(3)結(jié)果檢測:與探究溫度和 pH對酶活性的影響實(shí)驗(yàn)方法相同。3.判斷方法:(1)如果隨著酶的用量增加 ,過濾到的果汁的體積也增加 ,說明_____________。如果當(dāng)酶的用量增加到某個(gè)值后,再增加酶的用量,過濾到的果汁的體積不再改變,說明__________________?！竞献魈骄俊恐黝}1 果膠和果膠酶以及影響酶活性的因素果膠和果膠酶：從果膠是植物細(xì)胞壁和胞間層的成分分析果膠對果汁生產(chǎn)的不利影響：①果膠會降低出汁率。②果膠使果汁 ________。分析P42圖4-1，說出果膠酶的作用原理。提示：果膠酶能分解 ________，瓦解植物的細(xì)胞壁及 ________，使得渾濁的果汁變得 ________，將果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸。影響酶活性的因素：影響酶促反應(yīng)速度的外界因素有________、__________、_________、酶的用量、底物濃度等，其中能．．．．．．影響酶活性的有________、________和酶抑制劑。．．．(2)甲、乙兩圖是溫度、pH對酶活性影響的數(shù)學(xué)模型。①甲、乙兩圖中B代表的含義分別是______________________。②甲、乙兩圖中A點(diǎn)對應(yīng)的值對酶活性的影響相同嗎？提示：_____。甲圖中A點(diǎn)對應(yīng)的酶活性_____，而乙圖中A點(diǎn)對應(yīng)的酶已_______。③甲、乙兩圖中C點(diǎn)對應(yīng)的值對酶活性的影響相同嗎？提示：________。甲、乙兩圖中的C點(diǎn)對應(yīng)的酶均已失去________?！咎骄靠偨Y(jié)】果膠與果膠酶的比較：基本單位 組 成果膠 半乳糖醛酸 半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物果膠酶 氨基酸 多聚半乳糖醛酸酶、果膠酯酶、果膠分解酶等影響酶反應(yīng)速度的因素及其作用實(shí)質(zhì)：2主題2 探究溫度和 pH對果膠酶活性的影響以及果膠酶的最適用量實(shí)驗(yàn)方案：填表比較三個(gè)實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)變量。自變量因變量無關(guān)變量溫度對酶________、蘋果泥用量、___________________用量、反應(yīng)時(shí)間活性的影響過濾時(shí)間等pH對酶活________、____________________________、________性的影響_________________等果膠酶____________________、_________的用量_________、________等在探究溫度或pH對酶活性的影響時(shí)，是否需要設(shè)置對照？若需要該如何設(shè)置？提示：_______另外設(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。2.實(shí)驗(yàn)操作：在蘋果泥和果膠酶混合之前，為什么要將蘋果泥和果膠酶分裝在不同的試管中用同一恒溫處理？提示：使酶與反應(yīng)物混合前就分別達(dá)到_______的溫度，因酶具有______性，避免混合后達(dá)到預(yù)設(shè)溫度前發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。分析判斷果膠酶活性高低的方法。①通過測定單位時(shí)間內(nèi)濾出的果汁體積大小 (出汁率)來判斷：獲得的果汁越多，說明 _______________。．．．②通過比較果汁的澄清度來判斷： ___________，說明果膠酶的活性越高。在探究果膠酶用量的實(shí)驗(yàn)中，如何判斷果膠酶已達(dá)到最適用量？①如果隨著酶用量的增加，過濾到的果汁體積也增加，說明 _____________。②如果當(dāng)酶的用量增加到某個(gè)值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁體積不再改變，說明__________________________________________。3《探討加酶洗衣粉的洗滌效果》學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】說出加酶洗衣粉的洗滌原理。探討溫度對加酶洗衣粉洗滌的影響。探討不同種類的加酶洗衣粉對同一污物和不同污物洗滌效果的區(qū)別。【重點(diǎn)和難點(diǎn)】重點(diǎn)：區(qū)別不同種類的加酶洗衣粉對同一污物和不同污物的洗滌效果。難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)過程中各種變量的控制?！菊n前預(yù)習(xí)】1.加酶洗衣粉是指含有①的洗衣粉，目前常用的酶制劑有②四類，其中應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是③，它們是通過基因工程生產(chǎn)出來的能夠耐④、耐⑤、忍受⑥的酶。2.脂肪酶可以將脂肪分解成①；蛋白酶可以將蛋白質(zhì)水解為②；淀粉酶可以將淀粉水解為③；纖維素酶可以將纖維素水解為④。加酶洗衣粉降低了⑤的用量，使洗滌劑朝⑥的方向發(fā)展，減少對環(huán)境的污染。3.影響酶活性的因素有①等。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則是②。探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果的區(qū)別時(shí)，要控制③為單一變量，其他條件一致，同時(shí)普通洗衣粉處理污漬與加酶洗衣粉處理污漬形成④實(shí)驗(yàn)。在探究加酶洗衣粉的最適溫度時(shí)，溫度梯度的設(shè)置要考慮⑤的具體情況。在探究不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果時(shí)，自變量是⑥?！菊n堂探究】一、基礎(chǔ)知識以下是雕牌加酶洗衣粉的主要成分：污漬懸浮劑高活性生物酶陰離子表面活性劑非離子表面活性劑衣物增艷劑水軟化劑香精（1）你使用的洗衣粉中還有哪些成分？ ① 。（2）用反應(yīng)表達(dá)式寫出脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶的作用： ①。（3）酶能直接添加到洗衣粉中嗎？ ① 。為什么？ ② ?？茖W(xué)家是如何解決這一難題的？ ③ 。（4）加酶洗衣粉能減少對環(huán)境污染的原因是 ① 。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究普通洗衣粉與加酶洗衣粉的洗滌效果。實(shí)驗(yàn)步驟如下表所示：（1）完成表中內(nèi)容。（2）該實(shí)驗(yàn)的自變量是①，因變量是燒杯編號甲乙丙②，無關(guān)變量有③水量（mL）500500500等，觀測指標(biāo)是水溫（℃）4040①④。相同污布（塊）1②1（3）甲燒杯的作用是①。普通洗衣粉（g）010（4）實(shí)驗(yàn)中污布除了大小和污染程度相同外，污布本身的顏色加酶洗衣粉（g）0③④應(yīng)該是深一些好呢還是淺一些好？①。攪拌時(shí)除了時(shí)間相攪拌時(shí)間（min）⑤55同外，還應(yīng)保證攪拌②也相同，否則也會影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。4探究溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響（1）該實(shí)驗(yàn)的自變量是 ① ，因變量是 ② 。自變量的設(shè)置要考慮日常生活中的具體情況，一般按春夏秋冬設(shè)置四個(gè)梯度。請以表格的形式表達(dá)實(shí)驗(yàn)步驟： ③ 。（2）使用加酶洗衣粉洗滌衣物時(shí)不能用沸水的原因是 ① ；不能用于洗滌絲綢、毛料衣物的原因是 ② ；能否使用含纖維素酶的加酶洗衣粉洗滌棉麻衣物？ ③ 。手洗時(shí)佩戴手套的原因是④ 。探究不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果實(shí)驗(yàn)步驟如下表所示：燒杯編號甲乙丙丁水量（mL）500500500500水溫（℃）40404040血漬污布（塊）1111普通洗衣粉（g）5①②③蛋白酶洗衣粉（g）④1⑤⑥脂肪酶洗衣粉（g）⑦⑧1⑨復(fù)合洗衣粉（g）⑩⑾⑿1攪拌時(shí)間（min）5555（1）表中①～⑿應(yīng)該加入洗衣粉的量分別是①，甲燒杯實(shí)驗(yàn)所起的作用是②（2）該實(shí)驗(yàn)的自變量是①，因變量是②。5酵母細(xì)胞的固定化一、基礎(chǔ)知識：（一）、實(shí)驗(yàn)原理：固定化酶的應(yīng)用實(shí)例活動(dòng)一、仔細(xì)閱讀課文，舉例說明固定化酶技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)的？與一般的酶反應(yīng)相比，意義在哪里？高果糖漿是指 ，能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖的酶是 。使用固定化酶技術(shù)，將這種酶固定在一種 上，再將這些酶顆粒裝到一個(gè) 內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的 。酶顆粒無法通過 ，而自由出入。生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱，與接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的下端流出。反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。固定化細(xì)胞技術(shù)活動(dòng)二、閱讀課文，試說明固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)有哪些異同？固定化酶和固定化細(xì)胞是利用 或 方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括 、 和 法。一般來說，酶更適合采用和 法固定，而細(xì)胞多采用 法固定化。這是因?yàn)榧?xì)胞個(gè)大，而酶分子很小；個(gè)大的難以被 或 ，而個(gè)小的酶容易從 中漏出。包埋法固定化細(xì)胞即將微生物細(xì)胞 包埋在不溶于水的 中。常用的載體有 、 、 、 和 等。（將酶和細(xì)胞固定化方法有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。 ）【比較】酶和細(xì)胞的固定方法和特點(diǎn)固定對象酶細(xì)胞適宜固定法化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法包埋法特點(diǎn)體積小，固定一種酶。包體積大，固定一系列酶。難埋法容易丟失以化學(xué)結(jié)合和吸附思考1對固定酶的作用影響較小的固定方法是什么？思考2將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)固定什么？；若將蛋白質(zhì)變成氨基酸，應(yīng)當(dāng)固定什么？（二）、實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)三、實(shí)驗(yàn)操作中，制備固定化酵母細(xì)胞的操作可以分為哪幾步？應(yīng)該注意哪些問題？（一）制備固定化酵母細(xì)胞制備固定化酵母細(xì)胞需要的材料是、和1．酵母菌的活化活化就是處于狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。2．配制物質(zhì)的量嘗試為 0．05mol/L的Cacl2溶液3．配制海藻酸鈉溶液加熱溶化海藻酸鈉時(shí)要注意：思考3 微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？4．海藻酸鈉溶液與酵母菌細(xì)胞混合思考4 為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞？5．固定化酵母細(xì)胞以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的 溶液中，并浸泡 （時(shí)間）。（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵1．將固定好的酵母細(xì)胞用 沖洗2-3次。2．發(fā)酵時(shí)的溫度就為 ，時(shí)間 。6思考5 發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？思考6 錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？思考7 在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作碼？（三）、結(jié)果分析與評價(jià)活動(dòng)四、結(jié)果分析中，如何通過凝膠珠的特點(diǎn)來判斷細(xì)胞固定化是否成功？（一）觀察凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明，制作失敗，需要再作嘗試。（二）觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多，同時(shí)會聞到。（四）、課題延伸工業(yè)生產(chǎn)中，細(xì)胞的固定化技術(shù)是在條件下進(jìn)行的活動(dòng)五、課堂閱讀并填寫下表直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示。類型優(yōu)點(diǎn)不足對環(huán)境條件非常敏感，容易；溶液中的酶直接使用酶催化效率，低耗能、污染等。很難，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應(yīng)后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。酶既能與反應(yīng)物，又能與產(chǎn)物分一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)踐固定化酶離，同時(shí)，固定在載體上的酶還可以中，很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)被反復(fù)。才能得到的。固定化細(xì)胞成本低，操作更容易。固定后的酶或細(xì)胞與反應(yīng)物不容易，可能導(dǎo)致反應(yīng)效果下降等。三、總結(jié)酵母細(xì)胞的固定化酵母細(xì)胞的固定化直接使用酶 固定化酶 固定化細(xì)胞酶的種類常用載體制作方法是否需要營養(yǎng)催化反應(yīng)反應(yīng)物分子的大小優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)一、固定化酵母細(xì)胞的流程酵母細(xì)胞的活化（將休眠的酵母細(xì)胞加入 中）↓配制CaCl2溶液（作用： ）↓配制海藻酸鈉（鈣）溶液（注意點(diǎn)：①濃度高時(shí)，；濃度低時(shí)，，影響實(shí)驗(yàn)效果。②小火或間斷加熱，避免焦糊。）↓海藻酸鈉與酵母菌混合（注意點(diǎn)： 。）↓固定化酵母細(xì)胞二、注意點(diǎn)1．固定化細(xì)胞要在嚴(yán)格的 條件下進(jìn)行。2．反復(fù)使用固定化酵母細(xì)胞時(shí)，需要避免 。73．用固定化酵母細(xì)胞生產(chǎn)果酒時(shí)應(yīng)注意：①控制好 ②確保 環(huán)境 ③及時(shí)排除產(chǎn)生的 ④適當(dāng)延長發(fā)酵時(shí)間《血紅蛋白的提取和分離》學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】嘗試對血液中血紅蛋白的提取和分離，體驗(yàn)從復(fù)雜體系中提取生物大分子的基本過程和方法。了解色譜法、電泳法等分離生物大分子的基本原理?！局攸c(diǎn)和難點(diǎn)】重點(diǎn): 凝膠色譜法的原理和方法。難點(diǎn): 樣品的預(yù)處理；色譜柱填料的處理和色譜柱的裝填。【課前預(yù)習(xí)】1.不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時(shí)，相對分子質(zhì)量 的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，路程 ，移動(dòng)速度 ，而相對分子質(zhì)量 的蛋白質(zhì)無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在 移動(dòng)，路程 ，移動(dòng)速度 ，相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)因此得以分離。2.在一定范圍內(nèi)，緩沖溶液抵制外界的 對溶液pH的影響，維持pH 。電泳是利用了待分離樣品中各種分子 以及分子本身的 、 的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的 ，從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。3.采用 的方法分離紅細(xì)胞。紅細(xì)胞洗滌的目的是 ，以利于后續(xù)步驟的分離純化。在洗滌好的紅細(xì)胞中加入 ，充分?jǐn)嚢韬蠹t細(xì)胞破裂，釋放出血紅蛋白。血紅蛋白溶液經(jīng)離心后，明顯分為 4層，從上到下的主要成分分別是。對血紅蛋白溶液進(jìn)行透析的目的是去除 。4. 制作凝膠色譜柱的材料有 。裝填凝膠色譜柱的材料是 ，裝填時(shí)要 緩慢倒人色譜柱內(nèi)，不能有 存在。裝填完后，用20mmol/L的 充分洗滌平衡凝膠 12h。加樣時(shí)用吸管小心地將 1mL透析后的樣品加到 的頂端，注意不要破壞 ?！菊n堂探究】一、基礎(chǔ)知識下圖是凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的原理，據(jù)圖分析：1）（2）（3）（4）（5）蛋白質(zhì)a凝膠顆粒蛋白質(zhì)b多孔板A B（1）圖A中蛋白質(zhì) a能進(jìn)入凝膠顆粒內(nèi)部而蛋白質(zhì) b被排阻在凝膠顆粒外面的原因是 。所以蛋白質(zhì) 在圖B中的路程就短，移動(dòng)速度 ，當(dāng)它從凝膠柱中洗脫出來時(shí)，蛋白質(zhì) 還在行進(jìn)中。（2）除了上述原理外，還可以利用哪些原理分離蛋白質(zhì)？ 。2.人體血漿中的 H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等的作用是 ，體內(nèi)細(xì)胞或物質(zhì)在體外是否需要與體內(nèi)一樣的環(huán)境條件才能保持原有的生物活性？ 。怎樣使其保持與體內(nèi)一樣的酸堿度呢？ 。3.電泳時(shí)，帶正電和負(fù)電的蛋白質(zhì)在電場中的遷移方向是 ；若蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)和數(shù)量相同，但蛋白質(zhì)的分子大小不同，則蛋白質(zhì)在電場中的遷移情況是 。