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1、2022年高中生物《ATP和酶》教案8 蘇教版必修1
探究一:溫度對酶作用速率的影響
實驗假設
溫度影響酶作用速率。具體來說,在其他條件不變的情況下,一定范圍內增加溫度,酶作用速率升高;超過一定的溫度范圍以后,再增加溫度,酶作用速率下降,高溫導致酶失去活性。
實驗器材
冰箱,燒杯,試管,量筒,溫度計,酒精燈,淀粉溶液,稀釋的唾液、碘液等。
實驗步驟
①取8支試管,分別標記為1、2、3、4、5、6、7、8;用量筒各量取2 mL的可溶性淀粉溶液,分別加入上述8支試管;對上述8個試管分別進行0 ℃、17 ℃、27 ℃、37 ℃、47 ℃、57 ℃、67 ℃、100 ℃的溫度控制5分鐘;
2、同時,取另一組8支試管,用量筒量取2 mL稀釋的唾液也進行同樣的溫度控制處理。
②取出上述兩組試管,將稀釋的唾液分別加入到對應溫度的試管中,再水浴保持相應溫度5分鐘。
③取出試管,加入碘液2~3滴,觀察顏色變化,用“+”表示顏色變化的深淺。
實驗數據與分析
試
管
號
實
驗
數
據
1
2
3
4
5
6
7
8
加入I2后顏色變化
+++
++
+
-
+
+++
+++
+++
數據分析(酶作用速率)
-
+
++
+++
++
-
-
-
關于實驗數據的分析說明:實驗中,加入碘液后顏色變化越明顯,直接表明淀粉
3、被水解的越少,間接證明酶在該溫度條件下的催化活性越低,酶作用速率降低;反之,則相反。
教師提出下列問題,學生進行實驗或討論:
(1)假如實驗中將步驟③換成加入斐林試劑,后水浴加熱會出現怎樣的結果?
學生探究結果:在試管4中出現的磚紅色沉淀最明顯,而1、7、8試管幾乎無沉淀。
(2)假如進行重復實驗,在步驟②之后,將實驗中的試管1、7、8再置于37 ℃的條件下水浴5分鐘,有何現象?
學生探究結果:試管1中加入碘液無顏色變化(不顯藍色);而7、8試管加入碘液顯藍色。
(3)上述實驗說明了什么?
生
說明了在0 ℃時,酶的活性會受到抑制,但在一定范圍內溫度升高其活性會增加,說明這種低
4、溫導致的酶活性的降低是可以被恢復的;而在57 ℃、67 ℃、100 ℃時,酶的活性會受到抑制,并且隨著溫度的降低,其活性不再變化,說明高溫導致的這種活性的降低是不可以被恢復的。
(4)能否根據數學的函數思想,繪出唾液淀粉酶作用速率與溫度之間關系的函數示意圖?你能否對該函數圖進行解釋?
學生自主完成(見右圖):
學生解釋:說明酶的催化需要適宜的溫度范圍;并且特定的酶具有一個特定的最適宜溫度;在最適溫度范圍內,隨著溫度的升高,酶作用速率增加;超過最適溫度范圍后,隨著溫度的升高,酶作用速率降低,最終失去活性;低溫對酶活性的抑制是可以被恢復的,而高溫導致酶的活性喪失是不可以被恢復的。為什么呢
5、?
師
高溫導致了酶的空間結構的破壞,而這種破壞是不可以被恢復的,因而酶的活性中心失去其催化活性;低溫僅抑制了酶的活性中心的催化能力,并沒有破壞酶的空間結構,所以這種酶活性的降低是可以被恢復的。
(5)有些細菌生活在火山噴發(fā)口,也有一些生物生活在溫泉之中,你如何來解釋這種現象呢?
小組討論、代表發(fā)言:生活在這些環(huán)境中的生物,其體內的酶與人體內的酶的種類是不同的,所以所需要的最適溫度與人的也不同。
(6)人體內有許多種類的酶,這些不同的酶所需要的最適溫度都相同嗎?
師
人體不同的酶所需要的最適溫度是有所不同的,但大多是37 ℃左右。具體情況,可以查閱相關資料。
探究二:pH對酶作
6、用速率的影響
教學建議:可以參考探究一的實驗設計思路,設計出一組呈梯度的pH環(huán)境,以研究不同的pH對酶作用速率的影響。
師
能否根據數學的函數思想,繪出H2O2酶作用速率與pH之間關系的函數示意圖?你能否對該函數圖進行解釋?
學生自主完成(見下圖):
生
說明酶的催化需要適宜的pH范圍;并且特定的酶具有一個特定的最適宜pH;在最適pH范圍內,隨著pH的升高,酶作用速率增加;超過最適pH范圍后,隨著pH的升高,酶作用速率降低,并最終導致酶失去活性;過酸與過堿對酶活性的破壞都不可以被恢復。
師
你能否畫出不同的酶作用速率與pH之間的關系示意圖?并舉出相應的例子。
學生自主完成
7、(見下圖):
如人體內的胃蛋白酶需要的最適pH范圍是1.5~2.2之間,而胰蛋白酶需要的最適的pH范圍是8.0~9.0。
探究三:酶濃度對酶作用速率的影響
實驗假設
酶濃度影響酶作用速率。具體來說,在其他條件不變的情況下,一定范圍內增加酶濃度,酶作用速率升高;超過一定的濃度范圍以后,再增加酶濃度,酶作用速率不變。
實驗器材
燒杯、試管、量筒、干酵母菌、過氧化氫、蒸餾水等。
實驗步驟
①取一定量的酵母菌配制成酵母菌溶液,用容量瓶(或量筒與燒杯)將上述鮮酵母菌溶液分別配制成稀釋10倍、100倍、100倍、1 000倍的酵母菌稀釋液;另取4支試管,分別標記為1、2、3、4,用
8、量筒各量取3 mL的過氧化氫溶液,分別加入上述4支試管。
②將酵母菌稀釋液分別加入上述4支試管,觀察試管中氣泡逸出的速率與氣泡的大小。
實驗數據與分析
試
管
號
實
驗
數
據
1
2
3
4
加入酵母菌稀釋液后氣泡逸出的速率
++++
+++
++
+
數據分析(酶作用的速率)
++++
+++
++
+
關于實驗數據的分析說明:實驗中,加入酵母菌稀釋液后氣泡逸出的速率越快、氣泡越大,直接表明過氧化氫被分解得越多,間接證明酶作用的速率越大。
師
能否根據數學的函數思想,繪出H2O2酶作用速率與酶濃度之間關系的函數示意圖?你能否對該
9、函數圖進行解釋?
學生自主完成(見下圖):
生
具體來說,在底物濃度一定,其他條件不變的情況下,一定范圍內增加酶濃度,酶作用速率升高;酶的濃度超過一定的范圍以后,再增加酶濃度,酶作用速率不變。這主要與反應容器中底物濃度的限制、產物濃度的抑制等因素有關。
探究四:底物濃度對酶作用速率的影響
教學建議:可以參考探究三的實驗設計思路,設計出一組呈濃度梯度的過氧化氫溶液環(huán)境,以研究不同的底物濃度對酶作用速率的影響。
學生探究:進行相關的實驗并進行數據分析。并畫出底物濃度與酶作用速率關系的函數圖。
生
在其他條件不變的情況下,一定范圍內增加底物濃度,酶作用速率升高;超過一定的
10、溫度范圍以后,再增加底物濃度,酶作用速率不變。這主要與反應容器中酶濃度的限制、產物濃度的抑制等因素有關。
師
那么,反應產物的濃度對實驗中酶作用的速率有何影響呢?
教師活動:引導學生從化學平衡的角度來分析問題。
生
反應產物對實驗中酶作用的速率具有抑制作用,隨著反應產物濃度的增加,抑制作用越明顯。
課堂小結
酶促反應的速率受到多種因素共同影響;單單考慮一種因素而忽略另一種因素都是不可取的;研究其中一種因素的作用,要注意控制變量。
引導學生閱讀“放眼社會”的“酶與疾病”,讓學生了解酶和疾病的關系,如先天性酶缺陷病、酶的活性變化而導致疾病的產生、酶在診斷和治療疾病中的應用,更重要
11、的是理解酶是生物體內進行新陳代謝的重要物質。教師還可鼓勵學生收集社會生活中,尤其是醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中有關酶的應用的例子。
用作輔助消化劑的多酶片,含有淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶和脂肪酶等,盡管胃內酸度較高,不適合大多數酶發(fā)揮作用,但人們可以將某些酶制劑做成腸溶劑型,如糖衣片和膠囊等,讓酶到達腸內后再被釋放出來發(fā)揮作用,從而治療消化不良和食欲不振等癥。
學生活動:閱讀“酶與疾病”,并利用網絡、圖書館、報刊等途徑,通過資料收集與整理、實地走訪與考察等多種方法,寫出一篇有關“酶與疾病”的調查報告。
板書設計
3.酶促反應
4.影響酶促反應的因素
(1)溫度
(2)pH
(3)酶
12、的濃度
(4)底物濃度
活動與探究
“探究胃蛋白酶進入小腸后是否能發(fā)揮活性”的活動建議:
探究原理:
酶的活性受pH的影響,在過酸或過堿的環(huán)境下酶的活性都會喪失。在活性范圍內,酶的活性隨著pH的變化而有所變化。由于人體的胃蛋白酶由胃腺細胞分泌產生,并在胃中催化蛋白質分解的反應,然后隨食糜進入小腸,這時pH由2.0變成7.8,對胃蛋白酶的活性產生了影響。
實驗材料:
胃蛋白酶溶液,精肉塊,鹽酸,NaOH,pH試紙等。
實驗步驟:
(1)配制pH=2.0和pH=7.8的液體;
(2)在兩試管中分別加入等量pH=2.0和pH=7.8的液體;
(3)加入兩塊相同形狀的等重量的精肉塊;
(4)向兩試管中同時滴入胃蛋白酶溶液;
(5)定時觀察,記錄;
(6)分析得出結論。