降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶導(dǎo)學(xué)案

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1、第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶導(dǎo)學(xué)案 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、說(shuō)明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)。（重點(diǎn)記?。? 2、進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測(cè)因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。（學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方法及過(guò)程） 3、通過(guò)閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷地探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的。 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 酶的作用、本質(zhì)和特性 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 1．酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理 2．控制變量的科學(xué)方法 學(xué)習(xí)過(guò)程： 一、自學(xué)自展 知識(shí)點(diǎn)一、酶的作用： 1、 細(xì)胞代謝：

2、 。 2、 實(shí)驗(yàn)：比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解 （1） 原理：____________________________________ H2O2酶分子數(shù)：Fe3+數(shù)=1：25萬(wàn) （2） 實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象： 試管編號(hào) 加入物質(zhì) 處理 現(xiàn)象 1 2ml H2O2 溶液 不做處理 無(wú)氣泡 2 2ml H2O2 溶液 3 2ml H2O2 溶液 4 2ml H2O2 溶液 （3） 分析：1號(hào)和2號(hào)對(duì)照說(shuō)明：___________能促進(jìn)H2O2

3、的分解速率 1號(hào)和3號(hào)對(duì)照說(shuō)明：___________能促進(jìn)H2O2 的分解速率 1號(hào)和4號(hào)對(duì)照說(shuō)明：___________能促進(jìn)H2O2 的分解速率 3號(hào)和4號(hào)對(duì)照說(shuō)明：____________________________________ （4） 控制變量： ① 變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中_____________________的因素 自變量：該實(shí)驗(yàn)要研究的變量，即 的變量。 因變量：隨著__________的變化而變化的變量 無(wú)關(guān)變量：除自

4、變量外，實(shí)驗(yàn)中對(duì)_______________________________因素 以本實(shí)驗(yàn)為例分析變量： 自變量： 因變量： 無(wú)關(guān)變量： ② 對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)： 對(duì)照組： 實(shí)驗(yàn)組： 在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，除了要觀察的變量外，其它條件均相同，即遵循____________原則。 以本實(shí)驗(yàn)為例分析： ________試管為對(duì)照組；________試管為實(shí)驗(yàn)組。 3、 酶的作用原理： （1）活化能：分子從______轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)________________________

5、__狀態(tài)所需要的能量 （2）原理：_________化學(xué)反應(yīng)所需的____________更顯著，因而_________更高 （3）意義：使細(xì)胞代謝在______________條件下快速進(jìn)行 知識(shí)點(diǎn)二、酶的本質(zhì)： 1、探索歷程：（閱讀資料分析，回答下列問(wèn)題） ①巴斯德的觀點(diǎn)是 。 ②李比希的觀點(diǎn)是

6、 。 ③畢希納研究的的結(jié)論是什么？ 。 ④薩姆納研究的成果是什么？ 。 ⑤所有酶都是蛋白質(zhì)嗎？為什么？ 。

7、 ⑥試給酶下一個(gè)較完整的定義？ 。 2、酶的本質(zhì)： 酶是__________產(chǎn)生的具有_____________的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)的酶是________少數(shù)酶是_________。 知識(shí)點(diǎn)三、酶的特性 導(dǎo)言：酶作為催化劑，與無(wú)機(jī)催化劑相比有什么不同呢？ 通過(guò)教材P78實(shí)驗(yàn)，我們已經(jīng)知道加肝臟研磨液的4號(hào)試管放出的O2遠(yuǎn)多于加FeCl3溶液的3號(hào)試管。從而說(shuō)明了酶具有高效性。 （一）、酶具有高效性 酶的催化效率大約是無(wú)機(jī)催化劑的1017——1013倍（思考：這對(duì)細(xì)胞有什么意義？）

8、 （二）、酶具有專一性 補(bǔ)充“探索淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖水解的作用”實(shí)驗(yàn)。 1、實(shí)驗(yàn)原理 a.淀粉 麥芽糖 （非還原性糖） 還原性糖 蔗糖 葡萄糖＋果糖 （非還原性糖） b.還原性糖＋斐林試劑→磚紅色氧化亞銅沉淀 c.用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀來(lái)判斷淀粉酶是否對(duì)二者都有催化作用，從而探索酶的專一性。 2、實(shí)驗(yàn)步驟 序號(hào) 實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容 試管1 試管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2ml 2 注入蔗糖溶液

9、 2ml 3 注入淀粉酶溶液 2ml 2ml 4 將試管放在60℃水中 5分鐘 5分鐘 5 加入斐林試劑 2ml 2ml 6 放熱水于大燒杯中加熱煮沸 1分鐘 1分鐘 7 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（是否出現(xiàn)磚紅色沉淀） 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 。 4、酶的專一性，每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 （二）、酶的作用條件較溫和 [探究]影響酶活性的條件。 1、實(shí)驗(yàn)原理 淀粉→麥芽糖和葡萄糖→磚紅色沉淀 ↓碘液 ↓碘液

10、 紫藍(lán)色復(fù)合物 不形成紫藍(lán)色復(fù)合物 2、步驟 實(shí)驗(yàn)1、 序號(hào) 實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容 試管1 試管2 試管3 試管1′ 試管2′ 試管3′ 1 注入可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 2ml 2 注入新鮮淀粉酶溶液 1ml 1ml 1ml 3 放置溫度 60℃ 100℃ 0℃ 60℃ 100℃ 0℃ 4 保溫時(shí)間 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5 混合 試管1′ 試管2′ 試管3′ 6 保溫時(shí)間 5分鐘 5分鐘 5分鐘 7 滴碘液 1滴

11、1滴 1滴 8 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 （是否變藍(lán)） 問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)1的自變量是： ，因變量是 ，能得出什么結(jié)論？ 。 實(shí)驗(yàn)2 序號(hào) 實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容 試管1 試管2 試管3 1 注入等量的新鮮淀粉溶液 1mL 1 mL 1 mL 2 注入等量的不同PH的溶液 1 mL蒸餾水 1 mL NaOH 1 mL HCl 3 注入等量的可溶性淀粉溶

12、液 2 mL 2 mL 2 mL 4 放60℃熱水中相等時(shí)間 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5 加等量斐林試劑并搖勻 2 mL 2 mL 2 mL 6 放熱水中用酒精燈加熱煮沸 1分鐘 1分鐘 1分鐘 7 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（是否出現(xiàn)磚紅色沉淀） 問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)2的自變量是： ，因變量是 ，能得出什么結(jié)論？ 。 （三）分析教材 ⑴組織學(xué)生討論完成教材P84相關(guān)問(wèn)

13、題。 ⑵教師結(jié)合教材P85相關(guān)圖講解。 ① 在一定溫度范圍內(nèi)，酶活性隨溫度升高而增強(qiáng)，其中酶的活性最高時(shí)的溫度，即為該種酶的最適溫度。若超過(guò)最適溫度，酶的活性逐漸下降，甚至喪失。（低溫使酶的活性明顯降低，但酶的空間結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復(fù)。） ② 每種酶只能在一定限度的PH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，其中酶活性最強(qiáng)的PH即為該酶的最適PH。（過(guò)酸、過(guò)堿會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活） 四、總結(jié)： 影響酶催化作用的因素及其規(guī)律 1、酶催化速率的表示方法：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量。 2、影響酶促反應(yīng)的因素的研究方法：以所要研究的因素為自變量，其余因素為無(wú)關(guān)

14、變量，嚴(yán)格控制后者不變，操縱前者并觀察結(jié)果（因變量），此即單因子變量原則，如研究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，除溫度為自變量外，其他實(shí)驗(yàn)因素都為無(wú)關(guān)變量，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)無(wú)關(guān)變量都應(yīng)控制相同。 另外，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究影響酶活性的因素時(shí)，還應(yīng)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。 3、影響酶催化速率的因素 ①酶濃度的影響：在有足夠底物而又不受其他因素影響的情況下，則酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比，如下圖。 ②底物濃度的影響：當(dāng)酶濃度、溫度和pH恒定時(shí)，在底物濃度很低的范圍內(nèi)，反應(yīng)速率與底物濃度幾乎成正比；當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定限度時(shí)，所有的酶全部與底物結(jié)合，反應(yīng)速率達(dá)到最大，此時(shí)，即使再增加底物也不能使反應(yīng)速率再增加，如下

15、圖： ③溫度的影響：酶促反應(yīng)在一定溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨溫度升高而升高，其中反應(yīng)速率最快時(shí)的溫度，即為該種酶的最適溫度。若超過(guò)最適溫度，酶促反應(yīng)速率即逐漸下降，甚至停止（此時(shí)酶已變性失活），如下圖： ④pH的影響：每種酶只能在一定限度的pH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，其中酶活性最強(qiáng)時(shí)的pH，即為該酶的最適pH，如下圖。 自展 【例題精析】 〖例1〗下表是為了認(rèn)識(shí)酶作用的特性，以20%的過(guò)氧化氫溶液為反應(yīng)底物的一組實(shí)驗(yàn)方法 步 驟 方法 觀察結(jié)果 1 常溫下自然分解 氧氣泡少而小 2 常溫下加鐵離子 氧氣泡稍多而小 3 常溫下加入鮮肝提取

16、液 氧氣泡極多而大 4 加入煮沸后冷卻的鮮肝提取液 同自然分解一樣 及結(jié)果，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)不能得出的結(jié)論是 A.酶的催化效率有高效性 B.酶的催化條件有溫和性 C.酶的催化對(duì)象有專一性 D.高溫會(huì)使酶失去活性 解析: 本題是以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)分析酶的特征，在考試中比較常見(jiàn)。實(shí)驗(yàn)1是其它實(shí)驗(yàn)的對(duì)照，實(shí)驗(yàn)3與1比較可得出酶具有高效性的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)4分析可得出酶發(fā)揮作用需要一定的條件，即必須是在常溫下有效。實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)2比較說(shuō)明酶的催化效率比普通的化學(xué)催化劑要強(qiáng)。但整個(gè)實(shí)驗(yàn)不能得出酶有專一性的特點(diǎn)。 答案:C 〖例2〗在探索溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中,假若用稀

17、釋10倍的唾液代替2﹪的新鮮淀粉酶溶液,則應(yīng)將其中的三支試管分別放入40 C左右的熱水、沸水和冰塊中，而不是60 C、沸水和冰塊中，原因是（ ） A.40 C熱水易配制且不易降溫 B.唾液淀粉酶只能在40 C發(fā)揮作用 C.淀粉酶(市售)的最適溫度為50 C～75教學(xué)反思： C,而唾液淀粉酶的最適溫度在37 C左右 D.無(wú)任何原因 解析：唾液淀粉酶的最適溫度在37 C左右,若溫度達(dá)到60 十生組

18、 2009年8月22日 C則其活性很低,甚至失活,從而影響實(shí)驗(yàn)效果. 答案:C 自評(píng)： ●基礎(chǔ)題（10分鐘）（做題：不急不躁，認(rèn)真思考，落實(shí)知識(shí)） 1．1783年，斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用時(shí)做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的巧妙之處在于（ ）。 A．排除了鳥(niǎo)的胃中物理性消化的干擾 B．證明了何種消化酶對(duì)食物起了消化作用 C．證明了胃對(duì)于食物只有化學(xué)性消化 D．證明了細(xì)胞代謝離不開(kāi)消化酶 2．在過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率比較的實(shí)驗(yàn)中，把肝臟制成研磨液的目

19、的是（? ）。 A．有利于過(guò)氧化氫酶的釋放??? B．保護(hù)過(guò)氧化氫酶 C．提高過(guò)氧化氫酶的活性????? D．以上說(shuō)法都不正確 3．下列有關(guān)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，錯(cuò)誤的是（? ）。 A．要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組??????? B．要遵循單因子變量原則 C．無(wú)關(guān)變量要始終相同且適宜??? D．自變量要始終保持相同 4．同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因是（? ）。 A．能降低反應(yīng)的活化能?? B．能供給反應(yīng)物能量 C．改變了反應(yīng)的途徑???? D．降低反應(yīng)活化能的作用更顯著 5．關(guān)于活化能，下列說(shuō)法不正確的是（?? ）。 A．是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需要的能量

20、 B．加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足夠的活化能 C．無(wú)機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能的總量更多而加快反應(yīng)速率 D．酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能而使反應(yīng)更容易進(jìn)行 6．20世紀(jì)80年代初，Cech 和Altman分別發(fā)現(xiàn)了具有催化功能的核酶，打破了酶只是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念，為此雙雙獲得了1989年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?！昂嗣浮笔侵改承? ）。 A．DNA??? B．RNA?? C．染色體?? D．ATP 注：做完基礎(chǔ)題的同學(xué)接下來(lái)完成課本課后習(xí)題，完成后可以繼續(xù)做拓展題 ●拓展題（10分鐘）（挑戰(zhàn)自我，相信自己，我能行） 酶的相關(guān)曲線分析題 1、有一種化學(xué)反應(yīng)P＋Q＝

21、R，圖中所示的實(shí)線表示在沒(méi)有酶的時(shí)候此反應(yīng)的進(jìn)程，在t1時(shí)將催化此反應(yīng)的酶加入反應(yīng)底物混合物中，圖中能表示加入酶以后此反應(yīng)進(jìn)程的曲線是（? ）。 A．a(chǎn)?? B．b? C．c? D．d 2、下圖縱軸為酶反應(yīng)速率，橫軸為底物濃度，其中正確表示酶量增加1倍時(shí)，底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的是（? ）。 3、下圖是小麥淀粉酶在不同溫度下的催化效率的變化曲線，下列判斷不正確的是（ ）。 A．小麥淀粉酶在35 ℃時(shí)，小麥淀粉酶的催化效率最高 B．0 ℃和100 ℃時(shí)，酶的催化效率都降為0 C．A圖曲線表示從0～35 ℃過(guò)程中酶的催化效率可望恢復(fù) D．B圖從100 ～

22、35 ℃的過(guò)程中酶的活性也將直線上升 4、請(qǐng)根據(jù)下圖回答下面的問(wèn)題： （1）圖中甲表示 ，判斷的理由是 ； （2）若圖中的乙表示人類食物中的蔗糖，則丙、丁可能為 、 ，甲可能為? ； （3）某些特制的洗衣粉能夠除去衣物上的奶漬、血跡，該過(guò)程中相當(dāng)于圖中甲的是（? ）。 A． 蛋白質(zhì)? ?B．蛋白酶?? C．脂肪或脂肪酶?? D．蛋白質(zhì)氧化酶 5、A、B、C三圖依次表示某種酶濃度一定時(shí)，反應(yīng)速率和反應(yīng)物濃度、溫度、pH的關(guān)系。請(qǐng)根據(jù)圖回答下面的問(wèn)題：

23、 （1）圖A中，反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)，反應(yīng)速率不再上升，其原因是???????????????；若增加酶的濃度，其他條件不變，請(qǐng)?jiān)贏圖中畫出反應(yīng)速率變化的示意圖； 　（2）圖B中，a點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度稱為???????????????； 　（3）圖B中，a點(diǎn)到b點(diǎn)曲線急劇下降，其原因是??????????????????????????????； ?。?）圖C表示了???????????????催化反應(yīng)的速率變化曲線； 　　A.唾液淀粉酶? B.胃蛋白酶? C.胰蛋白酶? D.植物淀粉酶 ?。?）下圖曲線中能反映出該酶在80 ℃漸變至0 ℃的環(huán)境中，剩余反應(yīng)物的量與溫度關(guān)系的是????

24、???????????； 6、下圖曲線能反映出該酶對(duì)底物的分解速率與溫度的關(guān)系是???????????????。 十年級(jí) 生物組 參考答案：六、隨堂練習(xí) 1~6 AADDCB 參考答案：七、酶的相關(guān)曲線分析題 1~3 CBD 4.（1）酶? 在反應(yīng)前后本身性質(zhì)和質(zhì)量不發(fā)生變化 （2）葡萄糖、果糖? 蔗糖酶 （3）B 5.（1）反應(yīng)物濃度達(dá)到3時(shí)，反應(yīng)速度上升不再明顯，說(shuō)明酶的數(shù)量限制反應(yīng)速度。反應(yīng)速度變化的如右圖 （2）酶的最適溫度 （3）a→b溫度升高使酶的活性下降 （4）C? （5）B? （6）C 9