2014屆高一生物 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 第3課時(shí)示范教案 新人教版

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1、 第三課時(shí) 酶的特性 ●教學(xué)過(guò)程 [課前準(zhǔn)備] 教師準(zhǔn)備有關(guān)實(shí)驗(yàn)的器材和材料(根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)來(lái)提供)。學(xué)生預(yù)習(xí)探究——影響酶活性的條件,以小組為單位設(shè)計(jì)自己所選做的實(shí)驗(yàn)。 [情境創(chuàng)設(shè)] 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,從物質(zhì)本質(zhì)來(lái)看它是有機(jī)物,不同于無(wú)機(jī)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(dòng)] 回顧:過(guò)氧化氫在不同的條件下的分解。 問(wèn):過(guò)氧化氫(H2O2)在Fe3+的催化下,可分解成H2O和O2,動(dòng)物新鮮肝臟中含有的過(guò)氧化氫酶也能催化這個(gè)反應(yīng)。如果現(xiàn)在我們想弄清楚Fe3+與過(guò)氧化氫酶,哪一種催化劑的催化效率高,

2、那么,我們應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)? 答:要比較Fe3+和過(guò)氧化氫酶的催化效率,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的其他條件應(yīng)該相同,如兩支試管中過(guò)氧化氫溶液的量應(yīng)該相同,F(xiàn)e3+和動(dòng)物肝臟也應(yīng)盡可能同時(shí)加入兩支試管中。 問(wèn):上一節(jié)我們已經(jīng)做過(guò)實(shí)驗(yàn),試管3和試管4的現(xiàn)象有何不同?從這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)憧梢缘贸鍪裁唇Y(jié)論? 答:試管4(加了過(guò)氧化氫酶)放出的氧氣比試管3(加了無(wú)機(jī)催化劑)多了許多,過(guò)氧化氫酶的催化能力強(qiáng)) 過(guò)氧化氫酶的催化效率和Fe3+相比,要高很多。事實(shí)上,酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的107~1013倍。上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了酶的一個(gè)特性——高效性。 酶還具有什么特性呢?讓我們繼續(xù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索。讓學(xué)生根據(jù)自己的

3、選擇的材料來(lái) 進(jìn)行。 問(wèn):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(yīng),生成磚紅色的沉淀。現(xiàn)在給你淀粉酶溶液,要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解,應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢?(可引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)P17實(shí)驗(yàn)) 答:設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn)過(guò)程總結(jié)如下表: 2 / 13 淀粉溶液(1號(hào)試管) 蔗糖溶液(2號(hào)試管) 實(shí)驗(yàn)原理 淀

4、粉酶能讓淀粉水解成還原性糖,還原性糖與斐林試劑反應(yīng)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(yīng)生成磚紅色沉淀 實(shí)驗(yàn)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(yīng)約5 min 三 加斐林試劑→振蕩→水浴加熱煮沸 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 藍(lán)色→棕色→磚紅色沉淀 無(wú)變化 結(jié) 論 問(wèn):哪支試管加入斐林試劑后再加熱會(huì)出現(xiàn)磚紅色的沉淀? 答:在加入淀粉的試管中。 問(wèn):出現(xiàn)磚紅色沉淀的原因是什么? 答:裝有淀粉溶液的試管中出現(xiàn)了還原性糖。 問(wèn):裝有蔗糖溶液的試管中有何現(xiàn)象? 答:沒(méi)有出現(xiàn)磚紅

5、色的沉淀。 問(wèn):實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)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(shí)驗(yàn)說(shuō)明了酶具有的又一個(gè)特性——專一性。 問(wèn):根據(jù)酶的專一性,催化蔗糖的水解,應(yīng)該是哪一種酶? 答:蔗糖酶。 (用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象) 從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(gè)溫度下進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀? 答:在最適溫度下,酶的活性最高,低于或高于最適溫度時(shí)酶的活性都降低。 問(wèn):能不能設(shè)計(jì)一個(gè)這樣的實(shí)驗(yàn),來(lái)證明溫度會(huì)影響酶的活性? 答:把淀粉酶放在不同的溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下表: 淀粉溶液(1號(hào)試管)

6、 淀粉溶液(2號(hào)試管) 淀粉溶液(3號(hào)試管) 實(shí)驗(yàn)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(yīng)生成磚紅色沉淀酶只有在合適的溫度時(shí)候它的催化效率才最大 實(shí)驗(yàn)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(yīng)約5 min 加入淀粉酶2滴,振蕩,保持20 ℃左右,反應(yīng)約5 min 加入淀粉酶2滴,振蕩,加熱至100 ℃左右,反應(yīng)約5 min 三 加斐林試劑→振蕩→水浴加熱煮沸 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 無(wú)變化 藍(lán)色→棕色→磚紅色沉淀 無(wú)變化 結(jié) 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

7、) 圖5-1-1 溫度對(duì)酶促反應(yīng)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(cè),反應(yīng)速度都比較低,所以我們看到的是一個(gè)鐘形的曲線。大部分酶在較高的溫度下(如60 ℃以上)時(shí),會(huì)因?yàn)槊傅姆肿咏Y(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性。根據(jù)這個(gè)道理,我們?cè)谑褂眉用赶匆路蹠r(shí),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(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí),不同的pH條件下測(cè)同一種酶的活性,并且根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖5-1-2。 圖5-1-2 問(wèn):pH與酶的活性有什么關(guān)系呢? 答:在最適的pH下,酶的活性最高。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)

8、證不同的pH下,酶的活性不同: 1號(hào)試管 2號(hào)試管 3號(hào)試管 實(shí)驗(yàn)原理 過(guò)氧化氫酶能使過(guò)氧化氫快速分解 實(shí)驗(yàn)步驟 一 試管各加入2 mL體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)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(guò)氧化氫酶溶液2滴 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(用衛(wèi)生香來(lái)檢驗(yàn)) 反應(yīng)不劇烈,幾乎無(wú)變化 復(fù)燃 反應(yīng)不劇烈,幾乎無(wú)變化 結(jié) 論 不同的pH下過(guò)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(nèi)有些酶能夠催化某些分子結(jié)構(gòu)相近的礦物質(zhì),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(shuō),酶的專一性是指一種酶只能

9、催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。 酶的催化效率的高低與溫度有關(guān),它影響酶的活性,進(jìn)而影響酶的催化效率。 酶的催化效率還與pH等條件有關(guān)。因?yàn)樵谶^(guò)酸、過(guò)堿的條件下,都會(huì)使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去恬性。 生物催化劑——酶和無(wú)機(jī)催化劑相比,具有高效性、專一性,并且需要適宜的條件。 [評(píng)價(jià)反饋] 1.人在發(fā)高燒時(shí),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(méi)有排空 C.體溫超過(guò)合適溫度,消化酶的活性下降 D.吃藥使人沒(méi)有了胃口 2.胃蛋白酶在進(jìn)入小腸后就幾乎沒(méi)有了催化作用,主要原因是 A.pH不適合 B.胃中已經(jīng)起了消化作用,不能再起作用了 C

10、.被小腸中的物質(zhì)包裹起來(lái),所以起不到催化作用 D.小腸中沒(méi)有蛋白質(zhì)可被消化 3.蘋果削皮之后,不馬上吃掉會(huì)變色,但是放在鹽水中泡一下,卻不會(huì)變色,試解釋為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象? 答案:1.C 2.A 削皮后,水果里的酶和水果的物質(zhì)充分接觸,把水果的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成了褐色的物質(zhì)。放入鹽水中泡一下,使水果中的酶變性,失去了作用,就不會(huì)生成褐色的物質(zhì)了。 [課堂小結(jié)] 酶在細(xì)胞中的生理活動(dòng)過(guò)程中的作用是無(wú)可代替的,它在催化過(guò)程中高效性、專一性和作用條件溫和的特點(diǎn)對(duì)生物有何重要意義呢?高效性保證細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)快速進(jìn)行,專一性使細(xì)胞代謝有條不紊地進(jìn)行,作用條件的溫和符合生物體存在的基本環(huán)境。

11、 [布置作業(yè)] P86一、基礎(chǔ)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(diǎn)也有不同點(diǎn)。共同點(diǎn):(1)都能加快反應(yīng)進(jìn)行;(2)只能催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行的反應(yīng),而不能使本來(lái)不能進(jìn)行的反應(yīng)進(jìn)行;(3)只能加快反應(yīng)達(dá)到平衡,不能改變達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物和生成物的濃度。不同點(diǎn):酶的特點(diǎn)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(shè)計(jì) 第三課時(shí) 酶的特性 ●習(xí)題詳解 一、練習(xí)(課本P86) (一)基礎(chǔ)題 1.B(唾液淀粉酶是一種蛋白質(zhì),所

12、以要水解它只能用蛋白酶) 2.B(細(xì)胞壁的主要成分是纖維素,所以要去掉它而不損壞內(nèi)部結(jié)構(gòu),就只能用水解的方法來(lái)進(jìn)行) 3.這個(gè)模型中A代表酶,B代表反應(yīng)物,C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物。該模型說(shuō)明了酶的專一性。酶A專一性和反應(yīng)物B結(jié)合,使B產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。 (二)拓展題 1.(1)A點(diǎn):隨著反應(yīng)物濃度的增加(減少),反應(yīng)速率加快(減慢);B點(diǎn):反應(yīng)速率在此時(shí)達(dá)到最大值(該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為最合適濃度);C點(diǎn):反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)物濃度的增加而升高。(2)因?yàn)閳D中的曲線表示的是在最適溫度下催化的反應(yīng)速率,所以在A點(diǎn)時(shí)溫度升高(降低)10 ℃,則在該濃度下的反應(yīng)速率就會(huì)減小。即縱坐標(biāo)的值會(huì)低于原曲線。

13、如圖5-1-3所示。 圖5-1-3 (3)原曲線在B點(diǎn)的反應(yīng)物濃度足夠大,說(shuō)明是酶的濃度限制了反應(yīng)速率的提高,此時(shí)加入少量酶,會(huì)使反應(yīng)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(shù)酶是蛋白質(zhì),強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等劇烈條件都會(huì)影響到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),所以酶比較“嬌氣”。 ●備課資料 1.絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是RNA 生物體內(nèi)存在三千多種具有不同功

14、能的酶,一切生命現(xiàn)象都與酶有關(guān),因?yàn)榛罴?xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng),都是在酶的催化作用下進(jìn)行的,沒(méi)有酶,新陳代謝就不能進(jìn)行,生命也就會(huì)隨之停止。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),隨著美國(guó)科學(xué)家Sumner提取的脲酶并獲得結(jié)晶得到證實(shí)。這一認(rèn)識(shí)直到20世紀(jì)80年代后才被人們普遍接受。20世紀(jì)80年代初科學(xué)家Cech和Altman分別發(fā)現(xiàn)了具有催化作用的RNA ——核酶(RNaseP)。RNaseP酶,它是由20%的蛋白質(zhì)和80%的RNA組成的??茖W(xué)家將這種酶的蛋白質(zhì)除去,同時(shí)提高鎂離子的濃度,留下來(lái)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(xué)獎(jiǎng)。后來(lái)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)其他某

15、些RNA分子與那些構(gòu)成酶的蛋白質(zhì)分子一樣,也都是效率非常高的生物催化劑。 2.設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)常用的方法 a.空白對(duì)照 不給對(duì)照組任何處理因素。如“證明甲狀腺激素可促進(jìn)幼小動(dòng)物的發(fā)育”的實(shí)驗(yàn)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(duì)照。 b.條件對(duì)照 雖然給對(duì)照組施以部分實(shí)驗(yàn)因素,但不是所要研究的處理因素。但這種處理是有對(duì)照意義的。如“證明甲狀腺激素可促進(jìn)幼小動(dòng)物的發(fā)育”的實(shí)驗(yàn)中,可用甲狀腺抑制劑飼喂蝌蚪,這就是作為條件對(duì)照的。 c.自身對(duì)照 對(duì)照和實(shí)驗(yàn)都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行。有的是同一研究對(duì)象在實(shí)驗(yàn)前后對(duì)照,如“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”的實(shí)驗(yàn);有的是在同

16、一研究對(duì)象的不同部位進(jìn)行對(duì)照,如利用銀邊天竺葵(葉片邊緣無(wú)綠色)證明光合作用需要葉綠素。 d.相互對(duì)照 不單設(shè)對(duì)照組,而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)照。如“證明溫度對(duì)酶活性的影響”的實(shí)驗(yàn)中,用不同的溫度分別處理得出結(jié)論是作為相互對(duì)照的。 3.影響酶促反應(yīng)的常見因素 (1)溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響:升高溫度可加快酶促反應(yīng)速度,同時(shí)也會(huì)加速酶蛋白變性,酶促反應(yīng)速度降低。酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng)的最適溫度。酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù),酶可在短時(shí)間內(nèi)耐受較高的溫度,延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,酶的最適溫度會(huì)降低。由于低溫時(shí)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(cè)定酶活性時(shí),??刂品?/p>

17、應(yīng)體系在最適溫度。 (2)pH對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響:pH影響酶活性中心某些必需基團(tuán)、輔酶及許多底物的解離狀態(tài),因而,pH的改變對(duì)酶的催化作用影響很大。酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境pH稱為酶促反應(yīng)的最適pH。環(huán)境pH高于或低于最適pH,酶活性都降低。動(dòng)物體內(nèi)多數(shù)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(shù)。在測(cè)定酶活性時(shí),應(yīng)選用適宜pH的緩沖液保持酶活性相對(duì)恒定。 (3)抑制劑對(duì)反應(yīng)速率的影響:能使酶活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)稱酶的抑制劑。抑制劑與酶活性中心內(nèi)、外的必需基團(tuán)結(jié)合而抑制酶的活性。除去抑制劑可使酶的活性恢復(fù)。根據(jù)抑制劑與酶結(jié)合牢固或疏松,分為可逆性抑制與不可逆性抑制。 希望對(duì)大家有所幫助,多謝您的瀏覽!

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