2019-2020年高一生物 降低化學反應活化能的酶 第3課時示范教案 新人教版.doc

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2019-2020年高一生物 降低化學反應活化能的酶 第3課時示范教案 新人教版 ●教學過程 ［課前準備］ 教師準備有關實驗的器材和材料（根據學生的設計來提供）。學生預習探究——影響酶活性的條件，以小組為單位設計自己所選做的實驗。 ［情境創(chuàng)設］ 酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，從物質本質來看它是有機物，不同于無機催化劑，但是它們又有共性，就是都具有催化功能，那么它們的功能是不是完全一樣呢？ ［師生互動］ 回顧：過氧化氫在不同的條件下的分解。 問：過氧化氫（H2O2）在Fe3＋的催化下，可分解成H2O和O2，動物新鮮肝臟中含有的過氧化氫酶也能催化這個反應。如果現在我們想弄清楚Fe3＋與過氧化氫酶，哪一種催化劑的催化效率高，那么，我們應該如何設計這個實驗？ 答：要比較Fe3＋和過氧化氫酶的催化效率，設計實驗中的其他條件應該相同，如兩支試管中過氧化氫溶液的量應該相同，Fe3＋和動物肝臟也應盡可能同時加入兩支試管中。 問：上一節(jié)我們已經做過實驗，試管3和試管4的現象有何不同？從這個實驗你可以得出什么結論？ 答：試管4（加了過氧化氫酶）放出的氧氣比試管3（加了無機催化劑）多了許多，過氧化氫酶的催化能力強） 過氧化氫酶的催化效率和Fe3＋相比，要高很多。事實上，酶的催化效率一般是無機催化劑的107～1013倍。上述實驗說明了酶的一個特性——高效性。 酶還具有什么特性呢？讓我們繼續(xù)通過實驗來探索。讓學生根據自己的選擇的材料來 進行。 問：淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化下能水解為麥芽糖和葡萄糖，蔗糖在酶的催化下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、果糖、葡萄糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應，生成磚紅色的沉淀?，F在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解，應該如何設計這個實驗？你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢？（可引導學生復習P17實驗） 答：設計一個對照實驗，分別取兩支試管，加入等量的淀粉和蔗糖，然后加入同樣的淀粉酶，放在同樣的環(huán)境（60 ℃）。 實驗過程總結如下表： 淀粉溶液（1號試管） 蔗糖溶液（2號試管） 實驗原理 淀粉酶能讓淀粉水解成還原性糖，還原性糖與斐林試劑反應生成磚紅色沉淀 淀粉酶不能讓蔗糖水解，所以與斐林試劑不能反應生成磚紅色沉淀 實驗步驟 一 試管各加入2 mL淀粉溶液 試管各加入5 mL蔗糖溶液 二 加入淀粉酶2滴，振蕩，放在60 ℃的左右，反應約5 min 三 加斐林試劑→振蕩→水浴加熱煮沸 實驗現象 藍色→棕色→磚紅色沉淀 無變化 結 論 問：哪支試管加入斐林試劑后再加熱會出現磚紅色的沉淀？ 答：在加入淀粉的試管中。 問：出現磚紅色沉淀的原因是什么？ 答：裝有淀粉溶液的試管中出現了還原性糖。 問：裝有蔗糖溶液的試管中有何現象？ 答：沒有出現磚紅色的沉淀。 問：實驗得出的結論是什么？ 答：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。 上述實驗說明了酶具有的又一個特性——專一性。 問：根據酶的專一性，催化蔗糖的水解，應該是哪一種酶？ 答：蔗糖酶。 （用實驗來驗證上述實驗現象） 從上面進行的實驗我們看出進行實驗需要一定的條件，比如淀粉酶要在60 ℃左右最好，那么我們能不能在低于或高于這個溫度下進行這個實驗呢？ 答：在最適溫度下，酶的活性最高，低于或高于最適溫度時酶的活性都降低。 問：能不能設計一個這樣的實驗，來證明溫度會影響酶的活性？ 答：把淀粉酶放在不同的溫度下進行實驗。 設計實驗如下表： 淀粉溶液（1號試管） 淀粉溶液（2號試管） 淀粉溶液（3號試管） 實驗原理 淀粉酶能讓淀粉水解成還原性糖，還原性糖與斐林試劑反應生成磚紅色沉淀酶只有在合適的溫度時候它的催化效率才最大 實驗步驟 一 試管各加入2 mL淀粉溶液 二 加入淀粉酶2滴，振蕩，加熱至60 ℃左右，反應約5 min 加入淀粉酶2滴，振蕩，保持20 ℃左右，反應約5 min 加入淀粉酶2滴，振蕩，加熱至100 ℃左右，反應約5 min 三 加斐林試劑→振蕩→水浴加熱煮沸 實驗現象 無變化 藍色→棕色→磚紅色沉淀 無變化 結 論 只有在一定溫度下酶的催化效率最好 介紹右圖（P 85圖5－3） 圖5－1－1 溫度對酶促反應速度有很大影響，如圖5－1－1所示，每種酶都有自己的最適溫度。在最適溫度的兩側，反應速度都比較低，所以我們看到的是一個鐘形的曲線。大部分酶在較高的溫度下（如60 ℃以上）時，會因為酶的分子結構遭到破壞而失去活性。根據這個道理，我們在使用加酶洗衣粉時，用哪種水（如涼水、沸水、溫水）浸泡好呢？ 答：溫水。 酶的催化效率還能受pH的影響，展示圖介紹，科學實驗證實，不同的pH條件下測同一種酶的活性，并且根據所得到的數據繪制成曲線圖5－1－2。 圖5－1－2 問：pH與酶的活性有什么關系呢？ 答：在最適的pH下，酶的活性最高。 設計實驗來驗證不同的pH下，酶的活性不同： 1號試管 2號試管 3號試管 實驗原理 過氧化氫酶能使過氧化氫快速分解 實驗步驟 一 試管各加入2 mL體積分數為3%的過氧化氫溶液 二 pH為2左右 pH為7左右 pH為12左右 三 分別加入過氧化氫酶溶液2滴 實驗現象（用衛(wèi)生香來檢驗） 反應不劇烈，幾乎無變化 復燃 反應不劇烈，幾乎無變化 結 論 不同的pH下過氧化氫酶的催化效率不同 ［教師精講］ 酶的專一性是普遍存在的，生物體內有些酶能夠催化某些分子結構相近的礦物質，如二肽酶，可以催化任何兩種氨基酸組成的二肽水解。所以，確切地說，酶的專一性是指一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學反應。 酶的催化效率的高低與溫度有關，它影響酶的活性，進而影響酶的催化效率。 酶的催化效率還與pH等條件有關。因為在過酸、過堿的條件下，都會使酶的分子結構遭到破壞而失去恬性。 生物催化劑——酶和無機催化劑相比，具有高效性、專一性，并且需要適宜的條件。 ［評價反饋］ 1.人在發(fā)高燒時，常常食欲大減，最根本的原因是 A.所吃食物不能消化 B.胃沒有排空 C.體溫超過合適溫度，消化酶的活性下降 D.吃藥使人沒有了胃口 2.胃蛋白酶在進入小腸后就幾乎沒有了催化作用，主要原因是 A.pH不適合 B.胃中已經起了消化作用，不能再起作用了 C.被小腸中的物質包裹起來，所以起不到催化作用 D.小腸中沒有蛋白質可被消化 3.蘋果削皮之后，不馬上吃掉會變色，但是放在鹽水中泡一下，卻不會變色，試解釋為什么會出現這樣的現象？ 答案：1.C 2.A 削皮后，水果里的酶和水果的物質充分接觸，把水果的有機物轉變成了褐色的物質。放入鹽水中泡一下，使水果中的酶變性，失去了作用，就不會生成褐色的物質了。 ［課堂小結］ 酶在細胞中的生理活動過程中的作用是無可代替的，它在催化過程中高效性、專一性和作用條件溫和的特點對生物有何重要意義呢？高效性保證細胞中的化學反應快速進行，專一性使細胞代謝有條不紊地進行，作用條件的溫和符合生物體存在的基本環(huán)境。 ［布置作業(yè)］ P86一、基礎題1、2、3，二、拓展題1。 ［課后拓展］ 酶和一般的催化劑相比，有共同點也有不同點。共同點：（1）都能加快反應進行；（2）只能催化熱力學上允許進行的反應，而不能使本來不能進行的反應進行；（3）只能加快反應達到平衡，不能改變達到平衡時反應物和生成物的濃度。不同點：酶的特點就是它的高效性和專一性，而且作用的條件比較溫和。 ●板書設計 第三課時 酶的特性 ●習題詳解 一、練習（課本P86） （一）基礎題 1.B（唾液淀粉酶是一種蛋白質，所以要水解它只能用蛋白酶） 2.B（細胞壁的主要成分是纖維素，所以要去掉它而不損壞內部結構，就只能用水解的方法來進行） 3.這個模型中A代表酶，B代表反應物，C和D代表反應產物。該模型說明了酶的專一性。酶A專一性和反應物B結合，使B產生了產物C和D。 （二）拓展題 1.（1）A點：隨著反應物濃度的增加（減少），反應速率加快（減慢）；B點：反應速率在此時達到最大值（該點對應的橫坐標為最合適濃度）；C點：反應速率不再隨反應物濃度的增加而升高。（2）因為圖中的曲線表示的是在最適溫度下催化的反應速率，所以在A點時溫度升高（降低）10 ℃，則在該濃度下的反應速率就會減小。即縱坐標的值會低于原曲線。如圖5－1－3所示。 圖5－1－3 （3）原曲線在B點的反應物濃度足夠大，說明是酶的濃度限制了反應速率的提高，此時加入少量酶，會使反應速率加快。如圖5－1－4所示。 圖5－1－4 2.（略） 二、本節(jié)聚焦（課本P83） 1.酶具有高效性、專一性、作用條件溫和等特性。 2.受環(huán)境中的溫度、pH以及抑制劑的影響。 三、旁欄思考題（課本P85） 絕大多數酶是蛋白質，強酸、強堿、高溫等劇烈條件都會影響到蛋白質的結構，所以酶比較“嬌氣”。 ●備課資料 1.絕大多數的酶是蛋白質，少數的酶是RNA 生物體內存在三千多種具有不同功能的酶，一切生命現象都與酶有關，因為活細胞內的生物化學反應，都是在酶的催化作用下進行的，沒有酶，新陳代謝就不能進行，生命也就會隨之停止。酶的化學本質是蛋白質，隨著美國科學家Sumner提取的脲酶并獲得結晶得到證實。這一認識直到20世紀80年代后才被人們普遍接受。20世紀80年代初科學家Cech和Altman分別發(fā)現了具有催化作用的RNA——核酶（RNaseP）。RNaseP酶，它是由20%的蛋白質和80%的RNA組成的?？茖W家將這種酶的蛋白質除去，同時提高鎂離子的濃度，留下來的RNA仍具有與該酶相同的催化活性。為此兩人于1989年共同獲得諾貝爾化學獎。后來的科學實驗進一步證實其他某些RNA分子與那些構成酶的蛋白質分子一樣，也都是效率非常高的生物催化劑。 2.設計對照實驗常用的方法 a.空白對照 不給對照組任何處理因素。如“證明甲狀腺激素可促進幼小動物的發(fā)育”的實驗中，可用含甲狀腺制劑的飼料喂蝌蚪，另一組不作任何處理作為對照。 b.條件對照 雖然給對照組施以部分實驗因素，但不是所要研究的處理因素。但這種處理是有對照意義的。如“證明甲狀腺激素可促進幼小動物的發(fā)育”的實驗中，可用甲狀腺抑制劑飼喂蝌蚪，這就是作為條件對照的。 c.自身對照 對照和實驗都在同一研究對象上進行。有的是同一研究對象在實驗前后對照，如“觀察植物細胞的質壁分離和復原”的實驗；有的是在同一研究對象的不同部位進行對照，如利用銀邊天竺葵（葉片邊緣無綠色）證明光合作用需要葉綠素。 d.相互對照 不單設對照組，而是幾個實驗組相互對照。如“證明溫度對酶活性的影響”的實驗中，用不同的溫度分別處理得出結論是作為相互對照的。 3.影響酶促反應的常見因素 （1）溫度對反應速度的影響：升高溫度可加快酶促反應速度，同時也會加速酶蛋白變性，酶促反應速度降低。酶促反應速率最快時的環(huán)境溫度稱為該酶促反應的最適溫度。酶的最適溫度不是酶的特征性常數，酶可在短時間內耐受較高的溫度，延長反應時間，酶的最適溫度會降低。由于低溫時酶活性雖降低但不被破壞，故保存菌種和酶制劑需低溫條件。測定酶活性時，?？刂品磻w系在最適溫度。 （2）pH對酶促反應速率的影響：pH影響酶活性中心某些必需基團、輔酶及許多底物的解離狀態(tài)，因而，pH的改變對酶的催化作用影響很大。酶促反應速率最快時的環(huán)境pH稱為酶促反應的最適pH。環(huán)境pH高于或低于最適pH，酶活性都降低。動物體內多數酶的最適pH接近體液中性pH，但胃蛋白酶最適pH約為1.8，肝精氨酸酶最適pH約為9.8。酶的最適pH也不是酶的特征常數。在測定酶活性時，應選用適宜pH的緩沖液保持酶活性相對恒定。 （3）抑制劑對反應速率的影響：能使酶活性下降而不引起酶蛋白變性的物質稱酶的抑制劑。抑制劑與酶活性中心內、外的必需基團結合而抑制酶的活性。除去抑制劑可使酶的活性恢復。根據抑制劑與酶結合牢固或疏松，分為可逆性抑制與不可逆性抑制。