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第32讲 酶的应用 植物的组织培养

知识内容 1．果汁中的果胶和果胶酶 2．α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 果胶和果胶酶

1．果胶：果胶是植物细胞壁的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。鉴别果胶的简易方法是用乙醇。

2．果胶酶

(1)来源：黑曲霉、苹果青霉。

(2)组成：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，主要包括果胶酶和果胶甲酯酶。

(3)作用：将果胶分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。 3．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

果胶酶、果胶

①果胶甲酯酶――→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相关。

③果胶不溶于乙醇。 (2)实验流程设计

实验与探究能力 考试要求 实验与探究能力 知识内容 3.植物的组织培养 考试要求 实验与探究能力

(3)实验结论：果胶酶能分解果胶，提高果汁的澄清度。

[基础诊断]

(1)果胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成(√) (2)鉴别果胶最简便的方法是加入乙醇(√)

(3)黑曲霉和苹果青霉属于原核生物，可用于生产果胶酶(×) (4)果胶酶和果胶甲酯酶均可水解果胶，与制备果汁有关(√) (5)通过出汁率和澄清度分析可判断果胶酶的活性(√) (6)果胶酶常存在于动物细胞，用于消化纤维素等营养成分(×)

关于果胶酶的三个实验的变量分析 实验名称(目的) 自变量 因变量 注意事项 ①底物和酶在混合时的温度是相同的； 探究温度对果胶酶活性的影响 ②温度梯度越小，实验结果越精确； 温度 果汁量(澄清度) ③果泥和果胶酶用量在各个试管中应相同； ④pH应为最适pH 探究pH对果胶酶活性的影响 ①温度应为最适温度； pH 果汁量(澄清度) ②pH梯度可用NaOH和盐酸调节； ③用玻璃棒搅拌使反应充分进行 果胶酶的用量 ①制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果匀果汁量(澄清度) 浆中果胶酶变性； ②温度、pH应为最适且保持不变 [题组冲关] 1．如图表示某研究小组在探究果胶酶的用量时的实验结果。下列有关说法不正确的是( )

探究果胶酶的用量

A．在AB段限制反应速率的主要因素是酶的用量

B．在BC段限制反应速率的因素可以是温度、pH、底物浓度 C．在AC段增加底物浓度，可以明显加快反应速率

D．在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是B点对应的值

解析：选C。应从酶的用量和活性、底物的浓度两方面进行分析。由曲线图可以看出，

在AB段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率加快，说明此阶段限制反应速率的主要因素是酶的用量；此时增加底物浓度，反应速率不会明显加快。在BC段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率不再加快，此时底物浓度成为限制反应速率的因素之一，增加底物浓度，反应速率会加快。

2．工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高水果的出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计了如下实验：

①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图甲)。 ②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合后，再次在10 ℃ 水浴中恒温处理10 min(如图乙)。

③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图丙)。 ④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如表所示：

温度/℃ 果汁量/mL 10 8 20 13 30 15 40 25 50 15 60 12 70 11 80 10 根据上述实验，请分析回答下列问题： (1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中________的水解。

(2)实验结果表明，当温度为________左右时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________。当温度再升高时，果汁量降低，说明________________。

(3)实验步骤①的目的是____________________________________________________ ________________________。

解析：(1)植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一是果胶，而果胶酶则是水解果胶的一类酶的总称。(2)通过表中数据可知：在40 ℃时，产生的果汁量最多，在题中所给的温度范围内，40 ℃时酶活性最高。当温度再升高时，出汁量降低，酶的催化活性降低。(3)因为酶具有高效性，使底物与酶的温度都达到预定值后再混合，避免它们事先发生反应，而引起结果不准确。

答案：(1)果胶 (2)40 ℃ 最高 酶活性降低

(3)避免果汁和果胶酶混合时影响混合物温度，从而影响果胶酶活性

α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测

1．固定化酶的概念和方法

(1)概念：将水溶性的酶用物理或化学的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。

(2)方法：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。 2. α-淀粉酶的固定化、淀粉水解的测定实验 (1)α-淀粉酶的固定化原理

①α-淀粉酶作用的最适条件：最适pH为5.5～7.5，最适温度为50～75__℃。 ②方法：吸附法。 ③介质：石英砂。 (2)淀粉水解的检测原理

α-淀粉酶β-淀粉酶糖化淀粉酶淀粉――→糊精――→麦芽糖――→葡萄糖 遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色 (3)实验过程

固定化α-淀粉酶，装入注射器中 ↓

以0.3 mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱 ↓

流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液 ↓

滴加KI-I2溶液，观察颜色，用水稀释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 (4)实验结果

加KI－I2 再加水稀释1倍 对照组 实验组 0.5 mL淀粉溶液 0.5 mL流出液 几天后重复实验中0.5 mL流出液 变蓝 浅蓝 红色 浅红色 红色 浅红色 (5)实验结论：固定化α-淀粉酶能将淀粉水解成糊精。 [基础诊断]

(1)固定化酶是通过物理或化学的方法将非水溶性的酶固定在某种介质上，使之成为可重复使用的酶制剂(×)

(2)酶分子被固定化后不再具有酶的专一性(×) (3)酶分子被固定化后稳定性较酶在水溶液中稳定(√) (4)α-淀粉酶分解淀粉为糊精，糊精遇碘液变紫色(×)

(5)固定化酶技术能够实现酶的永久利用，在工业生产中具有极大的推广价值(×) (6)固定化酶的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法(√)