2019-2020年高中生物 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 第3課示范教案 新人教版教學(xué)過程課前準(zhǔn)備教師準(zhǔn)備有關(guān)實驗的器材和材料（根據(jù)學(xué)生的設(shè)計來提供）。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)計自己所選做的實驗。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)來看它是有機(jī)物，不同于無機(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(yīng)。如果現(xiàn)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(yīng)該如何設(shè)計這個實驗？答：要比較Fe3和過氧化氫酶的催化效率，設(shè)計實驗中的其他條件應(yīng)該相同，如兩支試管中過氧化氫溶液的量應(yīng)該相同，F(xiàn)e3和動物肝臟也應(yīng)盡可能同時加入兩支試管中。問：上一節(jié)我們已經(jīng)做過實驗，試管3和試管4的現(xiàn)象有何不同？從這個實驗?zāi)憧梢缘贸鍪裁唇Y(jié)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(jī)催化劑）多了許多，過氧化氫酶的催化能力強(qiáng)）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(jī)催化劑的1071013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(xué)生根據(jù)自己的選擇的材料來 進(jìn)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(yīng)，生成磚紅色的沉淀?，F(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(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)P17實驗）答：設(shè)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(jié)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(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(yīng)約5 min三加斐林試劑振蕩水浴加熱煮沸實驗現(xiàn)象藍(lán)色棕色磚紅色沉淀無變化結(jié) 論問：哪支試管加入斐林試劑后再加熱會出現(xiàn)磚紅色的沉淀？答：在加入淀粉的試管中。問：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：裝有蔗糖溶液的試管中有何現(xiàn)象？答：沒有出現(xiàn)磚紅色的沉淀。問：實驗得出的結(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。上述實驗說明了酶具有的又一個特性專一性。問：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。（用實驗來驗證上述實驗現(xiàn)象）從上面進(jìn)行的實驗我們看出進(jìn)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(jìn)行這個實驗?zāi)?？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(shè)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(jìn)行實驗。設(shè)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(yīng)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(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驗現(xiàn)象無變化藍(lán)色棕色磚紅色沉淀無變化結(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53）圖511溫度對酶促反應(yīng)速度有很大影響，如圖511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(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性。根據(jù)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(xué)實驗證實，不同的pH條件下測同一種酶的活性，并且根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖512。圖512問：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?jǐn)?shù)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(xiàn)象（用衛(wèi)生香來檢驗）反應(yīng)不劇烈，幾乎無變化復(fù)燃反應(yīng)不劇烈，幾乎無變化結(jié) 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(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，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(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)。因為在過酸、過堿的條件下，都會使酶的分子結(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(jìn)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(jīng)起了消化作用，不能再起作用了C.被小腸中的物質(zhì)包裹起來，所以起不到催化作用D.小腸中沒有蛋白質(zhì)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(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(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。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，有共同點也有不同點。共同點：（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)到平衡時反應(yīng)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(shè)計 第三課時 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進(jìn)行）3.這個模型中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：隨著反應(yīng)物濃度的增加（減少），反應(yīng)速率加快（減慢）；B點：反應(yīng)速率在此時達(dá)到最大值（該點對應(yīng)的橫坐標(biāo)為最合適濃度）；C點：反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)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(yīng)速率，所以在A點時溫度升高（降低）10 ，則在該濃度下的反應(yīng)速率就會減小。即縱坐標(biāo)的值會低于原曲線。如圖513所示。圖513（3）原曲線在B點的反應(yīng)物濃度足夠大，說明是酶的濃度限制了反應(yīng)速率的提高，此時加入少量酶，會使反應(yīng)速率加快。如圖514所示。圖5142.（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能的酶，一切生命現(xiàn)象都與酶有關(guān)，因為活細(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，沒有酶，新陳代謝就不能進(jìn)行，生命也就會隨之停止。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，隨著美國科學(xué)家Sumner提取的脲酶并獲得結(jié)晶得到證實。這一認(rèn)識直到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。科學(xué)家將這種酶的蛋白質(zhì)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(xué)獎。后來的科學(xué)實驗進(jìn)一步證實其他某些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(jìn)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(jìn)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(jìn)行。有的是同一研究對象在實驗前后對照，如“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”的實驗；有的是在同一研究對象的不同部位進(jìn)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(shè)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(jié)論是作為相互對照的。3.影響酶促反應(yīng)的常見因素（1）溫度對反應(yīng)速度的影響：升高溫度可加快酶促反應(yīng)速度，同時也會加速酶蛋白變性，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)，酶可在短時間內(nèi)耐受較高的溫度，延長反應(yīng)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?yīng)體系在最適溫度。（2）pH對酶促反應(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的改變對酶的催化作用影響很大。酶促反應(yīng)速率最快時的環(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)。在測定酶活性時，應(yīng)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(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。