课题1　果胶酶在果汁生产中的作用优秀教案板书设计

成都石室白马中学

生物学科高二年级

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专题四

酶的研究与应用

备注

（教学反思

学困生辅导）

课题一

果胶酶在果汁生产中的作用

教学目标

1．简述果胶酶作用。

2．检测果胶酶活性。

3．探究温度和pH对果胶酶活性影响。

4．探究果胶酶的最适用量，搜集有关果胶酶应用的资料。

教学重点

探究温度和pH对果胶酶活性影响

教学难点

探究果胶酶的最适用量

课时安排

2课时

教学过程

讨论：果汁生产中存在的问题? （1、果肉的出汁率低,耗时长．2、榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀．）

怎么能够提高水果的出汁率并使果汁变得澄清？

在生产上，使用果胶酶、纤维素酶等解决。

果胶酶有什么作用？

一、基础知识

（一）酶的基础知识

回忆：在高一我们学习过有关酶的知识，请回忆以下问题，

1、酶的概念：酶是活细胞所产生的具有生物催化作用的一类特殊的有机物；

2、酶的本质：蛋白质（大多数）或RNA；

基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸

3、酶的功能：在各种化学反应中起催化作用。

原因：酶能降低化学反应的活化能，从而使反应能够迅速的进行。

4、酶的特性

（1）高效性：

酶的催化效率是无要催化剂的107～

1013倍。

（2）专一性：

一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。

（3）需要适宜的条件：

适宜的温度、适宜的PH值。

（二）果胶酶的作用

阅读课本P42的内容，回答以下问题：

（1）细胞壁的组成成分？

（2）果胶的单体是什么？（3）果胶酶的作用？

1、果胶

是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。

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思考：要破坏植物的细胞壁，你有什么方法？结果一样吗？

2、果胶对果汁制作的影响：

影响果汁的出汁率，还会使果汁浑浊。

3、果胶酶：

它是分解果胶的一类酶的总称，包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等。

果胶酶

果胶

半乳糖醛酸

4、果胶酶在果汁制作中的作用

①

分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；使果胶水解为半乳糖醛酸。

②

提高水果的出汁率，并使果汁变得澄清。

备注

（教学反思

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（三）酶的活性与影响酶活性的因素

1、酶的活性：

指酶催化一定化学反应的能力。

2、酶催化能力高低的衡量标准

在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度。

酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。

3、影响酶活性的因素：

①温度

A、温度对酶的影响

在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提高，达到最适温度时，酶的催化能力最高，但高于最适温度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力。

B、果胶酶的最适温度

果胶酶的最适温度为45～500C。

C、讨论：高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？为什么？

不能恢复，因高温破坏了酶的分子结构，高温对酶造成不可逆的破坏。但低温使酶的活性丧失后，缓慢恢复其温度活性仍可恢复。

②pH：

A、

pH对酶的影响

酶的催化能力的发挥有一个最适pH ，在低于最适pH时，随着pH的升高，酶的催化能力也相应升高，高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降，pH过高或过低会使蛋白质变性，当蛋白质变性后，酶也就完全丧失了活性。

B、果胶酶的最适pH 果胶酶的最适pH范围为3.0～6.0。

③酶的抑制剂：

Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对果胶酶有抑制作用。

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你知道这些离子为什么能抑制酶的活性？

备注

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（四）果胶酶的用量

1、酶的生产

①提取法：

采用各种技术，直接从动物或微生物的细胞或组织中将酶提取出来（在原料充分的地区得以应用）。

②发酵法：

通过微生物发酵来获得人们所需的酶（20世纪50年代以来生产酶的主要方法），如用曲霉、青霉等微生物发酵生产果胶酶。

③化学合成法：

成本比较高，只能合成已知结构的酶。

2、控制酶的用量

为了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。

二、实验设计

（一）探究温度对果胶酶活性的影响

1、实验原理

果胶酶的活性受温度影响。处于最适温度时，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。

2、实验操作流程你能设计吗？

1）获取苹果泥；

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（2）保温——苹果泥和果胶酶分别进行；（多个温度）

（3）混合后保温；

（4）过滤。

讨论：为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？

将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。

备注

（教学反思

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（二）探究pH对果胶酶活性的影响

1、实验原理

果胶酶的活性受pH影响，处于最适pH，酶的活性最高，高于或低于此值活性均下降。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。

2、实验操作流程

你能设计吗？

让学生仿照实验过程设计，提示自变量、因变量；实验设计应遵循胡两个原则。

找一个同学胡设计当范例，肯定其的优势部分，同时请其他同学评价补充。

(三)探究果胶酶的用量

1、实验原理

在一定的条件下，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，在增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。

2、实验操作

请你设计。

（1）配制不同浓度的果胶酶溶液和制备水果泥；

①配制不同浓度的果胶酶溶液

准确称取纯的果胶酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，

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配制成相等体积的水溶液，取等量放入9支试管中，并编号1～9。

②制备水果泥

搅拌器搅拌制成苹果泥并称45g，等量装入9支试管中，并编号1～9。

（2）将上述试管放入恒温水浴加热一段时间。

（3）将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水箱中。

（4）恒温水浴约20分钟

（5）过滤后测量果汁的体积

在最适温度和pH条件下制作1升苹果汁，使用多少果胶酶最合适？

一般为50mg/l左右，因为用此浓度处理果汁2～4小时后果汁率增加10％后不再增加。

想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？

果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。

在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？

需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。

备注

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课堂练习：

果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，从而分解植物的细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高果汁的澄清度。下面是师大附中某研究性学习小组同学在“探究果胶酶催化果胶水解的适宜pH”的课题过程中遇到的问题。

（1）本课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥（假定pH的改变对苹果泥成分无影响），试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：

方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调到4、5、6……10，分别调至4、5、6……10。

再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合

请问哪一种方法更为科学：

，并说明理由：

方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始达到实验预设的pH（或“方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应”）。

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（2）实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使

少实验误差。（酶和反应物（果胶）充分地接触）

（3）如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，纵坐标表示

果胶分解速率

，该实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：

甲

。若实验所获得的最适宜pH=m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。

以减备注

（教学反思

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板书设计

课题一

果胶酶在果汁生产中的作用

基础知识

（1）

果胶

（2）

果胶酶

（3）

酶的活性和影响酶活性的因素

实验设计

（1）

探究温度对果胶酶活性的影响

（2）

探究PH值对果胶酶活性的影响

（3）

探究果胶酶的用量

教学反思

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备注

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第二节

内环境稳态的重要性

教学目标：

1、知识目标：稳态的概念。简述稳态的调节机制。

了解稳态的生理意义。

2、能力目标：进行实验，了解生物体具有维持内环境稳定的机制。

尝试解释生物体维持pH稳定的机制。

3、情感目标：关注维持内环境稳态与健康的关系。

建立敢于质疑尊重事实，严谨、仔细的科学精神和科学态度。

教学重点：1、态的概念。2、简述稳态的调节机制

教学难点：1、态的概念。2、简述稳态的调节机制

3进行实验，了解生物体具有维持内环境稳定的机制。

教学方法：

直观教学法、谈话法、讨论法、自主探究法。

课时安排：2

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第二课时

复习旧知，导入新课

请同学汇报体温调查的结果，并根据调查结果回答下面的问题：

1．同一个人在一日内的体温变化有何特点？

2．不同的人（年龄、性别不同）体温变化有何异同？

3．人体温的日变化与当地气温的日变化有何差异？

学生汇报调查结果，回答问题。

总结：健康人的体温始终接近37 ℃，处于动态平衡中。讲述：像体温的变化情况一样，健康人内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡之中，这种动态平衡称之为稳态，内环境的稳定是机体进行正常生命活动的必要条件。这节课我们一起来学习“

第2节

内环境稳态的重要性

师：体温是内环境理化性质的一个方面，调查结果证明体温处于动态平衡中。上一节课我们通过实验了解了生物材料在加酸或加碱后pH变化范围较小，这就证明了生物内环境的pH也处于动态平衡中。

那么，内环境的渗透压又如何呢？我们知道内环境中的渗透压与内环境中的化学成分有着密不可分的关系。我们先了解内环境中的各种化学成分是如何变化的。

多媒体显示：课本“问题探讨”中的血液生化六项检查化验单。

多媒体显示问题：

1、为什么血浆的生化指标能反映机体的健康状况？

2、每种成分的参考值（即正常值）都有一个变化范围，这说明什么？

3、

从化验单上可以看出哪几种成分超出正常范围？这可能会对人体造成什么不利影响

生：血浆的生化指标能反映机体的健康状况，因为血浆是机体内环境的重要组成部分之一，对机体的正常生命活动起着至关重要的作用，血浆中各种化合物的含量如果发生异常变化就会导致机体出现相应的病症。

师：说得不错。血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分的含量，其中包括机体多种代谢产物的含量。健康机体的生化指标一般都处于正常范围内。当机体某项生理功能出现障碍时，势必影响其代谢产物的含量，因此血浆的生化指标可以反映机体的健康状况，并可以作为诊断疾病的依据。例如，正常情况下，转氨酶主要分布在各种组织的细胞内，以心脏和肝脏的活性最高，在血浆中的活性很低。当某种原因使细胞膜通透性增高时，或因组织坏死细胞破裂后，可有大量转氨酶进入血浆，引起血浆中转氨酶活性升高。

生：每种成分的正常值都有一个变化范围，这说明内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动。

生：还能说明不同个体存在一定差异。

师：说的很好。由此我们可以得出结论，正常集体的内环境中的化学成分是稳定的，而这种稳定是一种动态的相对稳定。既然内环境中的各项化学成分都是稳定的，那么它们综合起来就能说明内环境的渗透压也是稳定的。

下面来看看问题3。

生1：肌酐含量超标，肌酐是有毒的代谢废物，积累过多会影响健康。这表

8 （教学反思

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明肾脏的排泄功能有障碍。

生2：葡萄糖含量超标，血糖含量过高可并发酮症酸中毒、糖尿病的心血管合并症等。

生3：甘油三脂超标，可引起高脂血症，易并发冠心病、动脉粥样硬化等。

【教师精讲】

师：我们做过的“生物体维持pH稳定的机制”实验能够说明内环境的pH是相对稳定的，大家作的“体温日变化规律”的调查说明了内环境的温度是相对稳定的，通过刚才对血液生化六项检查化验单的讨论，又说明了内环境的渗透压是相对稳定的。论证至此，我们可以下结论了：健康人的内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡中。这种动态平衡是通过机体的调节作用实现的。

生物学家把正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态叫做稳态。

这里注意两点：一是稳态不是恒定不变，而是相对恒定的一种动态变化；二是这种动态变化保持在一定范围内。

那么，稳态是怎样实现的呢？

多媒体显示：

二、对稳态调节机制的认识

师：下面以内环境中的营养物质、代谢废物，O2、CO2和水等化学成分为例来分析。我们先来看一段动画演示，看完以后分别请3位同学说一说内环境中营养物质和代谢废物、O2和CO2、水的来源与去路。

（教学反思

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生1：营养物质通过消化系统进入内环境，后为组织细胞所用；代谢废物由细胞排放到内环境中，最后经过泌尿系统、排泄系统、皮肤等排出内环境。

生2：O2通过呼吸系统进入内环境，后为组织细胞用来进行呼吸作用产生CO2；CO2由细胞排放到内环境中，最后经过呼吸系统排出内环境。

生3：水主要通过消化系统进入内环境，除了为组织细胞所用，也通过泌尿系统、呼吸系统、皮肤等排出内环境。

师：（总结）

多媒体显示：

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机体内各个机体内各个器官、系统，为什么能保持协调一致？

师：同学们把教材翻到11页。我们来了解人类对机体维持稳态机制的认识是怎样逐步完善的。

生：（自行阅读）

师：科学家贝尔纳和坎农对这一机制分别是怎样解释的？

生：贝尔纳推测：内环境的稳定主要依赖于神经系统的调节。坎农解释：内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体的各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。

【教师精讲】

师：坎农的解释对贝尔纳的推测做出了补充，但是他的解释还不够全面。随着分子生物学的发展，人们发现，免疫系统也起着重要的调节作用：它能发现并清除异物、外来病原微生物等引起内环境波动的原因。因此目前普遍认为，神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。

稳态的概念源于对内环境的研究，后来逐渐发展成为适用于整个生物科学的基本概念。这从一个侧面反映出生物科学从分析走向综合、由分支走向统一的发展趋势。

【知识拓展】

内环境稳态遭会不会出现失调的情形呢？

多媒体显示问题：

1、

你有过发高烧的经历吗？谈谈高烧最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施？

2、

大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压会出现什么变化？这会带来怎样的后果？

3、

有人到青藏高原后会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状，为什么？这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系？

三、内环境稳态的重要意义

师：同学们试着从细胞代谢需要的物质和条件角度入手，分析分析为什么内环境稳态失调后，会对机体造成危害。

生：细胞的代谢过程是由细胞内众多复杂的化学反应组成的，完成这些反应需要各种物质和条件，只有各种所需物质和条件保持在正常范围内，才能为

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反应提供充足的反应物。从另一个角度讲，细胞代谢的进行离不开酶，酶的活性又受温度、pH等因素的影响，只有它们都在适宜的范围内，酶才能正常地发挥催化作用。

师：（总结）由此可见，内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。

师：每一个人的健康都与内环境的稳态有关。学习有关内环境稳态的知识，有助于养成自我保健的意识和习惯，还可以运用这方面的知识关爱家人和亲友。

（教学反思

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