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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(duì)酶作用速率的影響
實(shí)驗(yàn)假設(shè)
溫度影響酶作用速率。具體來(lái)說(shuō),在其他條件不變的情況下,一定范圍內(nèi)增加溫度,酶作用速率升高;超過(guò)一定的溫度范圍以后,再增加溫度,酶作用速率下降,高溫導(dǎo)致酶失去活性。
實(shí)驗(yàn)器材
冰箱,燒杯,試管,量筒,溫度計(jì),酒精燈,淀粉溶液,稀釋的唾液、碘液等。
實(shí)驗(yàn)步驟
①取8支試管,分別標(biāo)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(duì)上述8個(gè)試管分別進(jìn)行0 ℃、17 ℃、27 ℃、37 ℃、47 ℃、57 ℃、67 ℃、100 ℃的溫度控制5分鐘;
2、同時(shí),取另一組8支試管,用量筒量取2 mL稀釋的唾液也進(jìn)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(duì)應(yīng)溫度的試管中,再水浴保持相應(yīng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析
試
管
號(hào)
實(shí)
驗(yàn)
數(shù)
據(jù)
1
2
3
4
5
6
7
8
加入I2后顏色變化
+++
++
+
-
+
+++
+++
+++
數(shù)據(jù)分析(酶作用速率)
-
+
++
+++
++
-
-
-
關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說(shuō)明:實(shí)驗(yàn)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(wèn)題,學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或討論:
(1)假如實(shí)驗(yàn)中將步驟③換成加入斐林試劑,后水浴加熱會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果?
學(xué)生探究結(jié)果:在試管4中出現(xiàn)的磚紅色沉淀最明顯,而1、7、8試管幾乎無(wú)沉淀。
(2)假如進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn),在步驟②之后,將實(shí)驗(yàn)中的試管1、7、8再置于37 ℃的條件下水浴5分鐘,有何現(xiàn)象?
學(xué)生探究結(jié)果:試管1中加入碘液無(wú)顏色變化(不顯藍(lán)色);而7、8試管加入碘液顯藍(lán)色。
(3)上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么?
生
說(shuō)明了在0 ℃時(shí),酶的活性會(huì)受到抑制,但在一定范圍內(nèi)溫度升高其活性會(huì)增加,說(shuō)明這種低
4、溫導(dǎo)致的酶活性的降低是可以被恢復(fù)的;而在57 ℃、67 ℃、100 ℃時(shí),酶的活性會(huì)受到抑制,并且隨著溫度的降低,其活性不再變化,說(shuō)明高溫導(dǎo)致的這種活性的降低是不可以被恢復(fù)的。
(4)能否根據(jù)數(shù)學(xué)的函數(shù)思想,繪出唾液淀粉酶作用速率與溫度之間關(guān)系的函數(shù)示意圖?你能否對(duì)該函數(shù)圖進(jìn)行解釋?
學(xué)生自主完成(見(jiàn)右圖):
學(xué)生解釋:說(shuō)明酶的催化需要適宜的溫度范圍;并且特定的酶具有一個(gè)特定的最適宜溫度;在最適溫度范圍內(nèi),隨著溫度的升高,酶作用速率增加;超過(guò)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(duì)酶活性的抑制是可以被恢復(fù)的,而高溫導(dǎo)致酶的活性喪失是不可以被恢復(fù)的。為什么呢
5、?
師
高溫導(dǎo)致了酶的空間結(jié)構(gòu)的破壞,而這種破壞是不可以被恢復(fù)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(méi)有破壞酶的空間結(jié)構(gòu),所以這種酶活性的降低是可以被恢復(fù)的。
(5)有些細(xì)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(lái)解釋這種現(xiàn)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(nèi)的酶與人體內(nèi)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(nèi)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(guān)資料。
探究二:pH對(duì)酶作
6、用速率的影響
教學(xué)建議:可以參考探究一的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,設(shè)計(jì)出一組呈梯度的pH環(huán)境,以研究不同的pH對(duì)酶作用速率的影響。
師
能否根據(jù)數(shù)學(xué)的函數(shù)思想,繪出H2O2酶作用速率與pH之間關(guān)系的函數(shù)示意圖?你能否對(duì)該函數(shù)圖進(jìn)行解釋?
學(xué)生自主完成(見(jiàn)下圖):
生
說(shuō)明酶的催化需要適宜的pH范圍;并且特定的酶具有一個(gè)特定的最適宜pH;在最適pH范圍內(nèi),隨著pH的升高,酶作用速率增加;超過(guò)最適pH范圍后,隨著pH的升高,酶作用速率降低,并最終導(dǎo)致酶失去活性;過(guò)酸與過(guò)堿對(duì)酶活性的破壞都不可以被恢復(fù)。
師
你能否畫出不同的酶作用速率與pH之間的關(guān)系示意圖?并舉出相應(yīng)的例子。
學(xué)生自主完成
7、(見(jiàn)下圖):
如人體內(nèi)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(duì)酶作用速率的影響
實(shí)驗(yàn)假設(shè)
酶濃度影響酶作用速率。具體來(lái)說(shuō),在其他條件不變的情況下,一定范圍內(nèi)增加酶濃度,酶作用速率升高;超過(guò)一定的濃度范圍以后,再增加酶濃度,酶作用速率不變。
實(shí)驗(yàn)器材
燒杯、試管、量筒、干酵母菌、過(guò)氧化氫、蒸餾水等。
實(shí)驗(yàn)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(biāo)記為1、2、3、4,用
8、量筒各量取3 mL的過(guò)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析
試
管
號(hào)
實(shí)
驗(yàn)
數(shù)
據(jù)
1
2
3
4
加入酵母菌稀釋液后氣泡逸出的速率
++++
+++
++
+
數(shù)據(jù)分析(酶作用的速率)
++++
+++
++
+
關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說(shuō)明:實(shí)驗(yàn)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(guò)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(jù)數(shù)學(xué)的函數(shù)思想,繪出H2O2酶作用速率與酶濃度之間關(guān)系的函數(shù)示意圖?你能否對(duì)該
9、函數(shù)圖進(jìn)行解釋?
學(xué)生自主完成(見(jiàn)下圖):
生
具體來(lái)說(shuō),在底物濃度一定,其他條件不變的情況下,一定范圍內(nèi)增加酶濃度,酶作用速率升高;酶的濃度超過(guò)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(yīng)容器中底物濃度的限制、產(chǎn)物濃度的抑制等因素有關(guān)。
探究四:底物濃度對(duì)酶作用速率的影響
教學(xué)建議:可以參考探究三的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,設(shè)計(jì)出一組呈濃度梯度的過(guò)氧化氫溶液環(huán)境,以研究不同的底物濃度對(duì)酶作用速率的影響。
學(xué)生探究:進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。并畫出底物濃度與酶作用速率關(guān)系的函數(shù)圖。
生
在其他條件不變的情況下,一定范圍內(nèi)增加底物濃度,酶作用速率升高;超過(guò)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(yīng)容器中酶濃度的限制、產(chǎn)物濃度的抑制等因素有關(guān)。
師
那么,反應(yīng)產(chǎn)物的濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)中酶作用的速率有何影響呢?
教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡的角度來(lái)分析問(wèn)題。
生
反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)實(shí)驗(yàn)中酶作用的速率具有抑制作用,隨著反應(yīng)產(chǎn)物濃度的增加,抑制作用越明顯。
課堂小結(jié)
酶促反應(yīng)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(dǎo)學(xué)生閱讀“放眼社會(huì)”的“酶與疾病”,讓學(xué)生了解酶和疾病的關(guān)系,如先天性酶缺陷病、酶的活性變化而導(dǎo)致疾病的產(chǎn)生、酶在診斷和治療疾病中的應(yīng)用,更重要
11、的是理解酶是生物體內(nèi)進(jìn)行新陳代謝的重要物質(zhì)。教師還可鼓勵(lì)學(xué)生收集社會(huì)生活中,尤其是醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中有關(guān)酶的應(yīng)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(nèi)酸度較高,不適合大多數(shù)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(dá)腸內(nèi)后再被釋放出來(lái)發(fā)揮作用,從而治療消化不良和食欲不振等癥。
學(xué)生活動(dòng):閱讀“酶與疾病”,并利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館、報(bào)刊等途徑,通過(guò)資料收集與整理、實(shí)地走訪與考察等多種方法,寫出一篇有關(guān)“酶與疾病”的調(diào)查報(bào)告。
板書設(shè)計(jì)
3.酶促反應(yīng)
4.影響酶促反應(yīng)的因素
(1)溫度
(2)pH
(3)酶
12、的濃度
(4)底物濃度
活動(dòng)與探究
“探究胃蛋白酶進(jìn)入小腸后是否能發(fā)揮活性”的活動(dòng)建議:
探究原理:
酶的活性受pH的影響,在過(guò)酸或過(guò)堿的環(huán)境下酶的活性都會(huì)喪失。在活性范圍內(nèi),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(xì)胞分泌產(chǎn)生,并在胃中催化蛋白質(zhì)分解的反應(yīng),然后隨食糜進(jìn)入小腸,這時(shí)pH由2.0變成7.8,對(duì)胃蛋白酶的活性產(chǎn)生了影響。
實(shí)驗(yàn)材料:
胃蛋白酶溶液,精肉塊,鹽酸,NaOH,pH試紙等。
實(shí)驗(yàn)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(shí)滴入胃蛋白酶溶液;
(5)定時(shí)觀察,記錄;
(6)分析得出結(jié)論。