高中生物 51降低化学反应活化能的酶教案2新人教版必修1.docx
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高中生物51降低化学反应活化能的酶教案2新人教版必修1
2019-2020年高中生物5.1降低化学反应活化能的酶教案
(2)新人教版必修1
教学内容
教师活动
学生活动
情境创设
回顾
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,从物质本质来看它是有机物,不同于无机催化剂,但是它们又有共性,就是都具有催化功能,那么它们的功能是不是完全一样呢?
回顾:
过氧化氢在不同的条件下的分解。
问:
过氧化氢(H2O2)在Fe3+的催化下,可分解成H2O和O2,动物新鲜肝脏中含有的过氧化氢酶也能催化这个反应。
如果现在我们想弄清楚Fe3+与过氧化氢酶,哪一种催化剂的催化效率高,那么,我们应该如何设计这个实验?
答:
要比较Fe3+和过氧化氢酶的催化效率,设计实验中的其他条件应该相同,如两支试管中过氧化氢溶液的量应该相同,Fe3+和动物肝脏也应尽可能同时加入两支试管中。
问:
上一节我们已经做过实验,试管3和试管4的现象有何不同?
从这个实验你可以得出什么结论?
答:
试管4(加了过氧化氢酶)放出的氧气比试管3(加了无机催化剂)多了许多,过氧化氢酶的催化能力强)
过氧化氢酶的催化效率和Fe3+相比,要高很多。
事实上,酶的催化效率一般是无机催化剂的107~1013倍。
上述实验说明了酶的一个特性——高效性。
酶还具有什么特性呢?
让我们继续通过实验来探索。
让学生根据自己的选择的材料来进行。
学生思考
回答
酶的特性
问:
淀粉和蔗糖都是非还原性糖,淀粉在酶的催化下能水解为麦芽糖和葡萄糖,蔗糖在酶的催化下能水解为葡萄糖和果糖。
麦芽糖、果糖、葡萄糖均属还原性糖。
还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应,生成砖红色的沉淀。
现在给你淀粉酶溶液,要观察淀粉酶能催化哪种糖水解,应该如何设计这个实验?
你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢?
(可引导学生复习P17实验)
答:
设计一个对照实验,分别取两支试管,加入等量的淀粉和蔗糖,然后加入同样的淀粉酶,放在同样的环境(60℃)。
实验过程总结如下表:
淀粉溶液(1号试管)
蔗糖溶液(2号试管)
实验原理
淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖,还原性糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
淀粉酶不能让蔗糖水解,所以与斐林试剂不能反应生成砖红色沉淀
实验步骤
一
试管各加入2mL淀粉溶液
试管各加入5mL蔗糖溶液
二
加入淀粉酶2滴,振荡,放在60℃的左右,反应约5min
三
加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸
实验现象
蓝色→棕色→砖红色沉淀
无变化
结论
问:
哪支试管加入斐林试剂后再加热会出现砖红色的沉淀?
答:
在加入淀粉的试管中。
问:
出现砖红色沉淀的原因是什么?
答:
装有淀粉溶液的试管中出现了还原性糖。
问:
装有蔗糖溶液的试管中有何现象?
答:
没有出现砖红色的沉淀。
问:
实验得出的结论是什么?
答:
淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解。
上述实验说明了酶具有的又一个特性——专一性。
问:
根据酶的专一性,催化蔗糖的水解,应该是哪一种酶?
答:
蔗糖酶。
(用实验来验证上述实验现象)
从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件,比如淀粉酶要在60℃左右最好,那么我们能不能在低于或高于这个温度下进行这个实验呢?
答:
在最适温度下,酶的活性最高,低于或高于最适温度时酶的活性都降低。
问:
能不能设计一个这样的实验,来证明温度会影响酶的活性?
答:
把淀粉酶放在不同的温度下进行实验。
设计实验如下表:
淀粉溶液(1号试管)
淀粉溶液(2号试管)
淀粉溶液(3号试管)
实验原理
淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖,还原性糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀酶只有在合适的温度时候它的催化效率才最大
实验步骤
一
试管各加入2mL淀粉溶液
二
加入淀粉酶2滴,振荡,加热至60℃左右,反应约5min
加入淀粉酶2滴,振荡,保持20℃左右,反应约5min
加入淀粉酶2滴,振荡,加热至100℃左右,反应约5min
三
加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸
实验现象
无变化
蓝色→棕色→砖红色沉淀
无变化
结论
只有在一定温度下酶的催化效率最好
介绍右图(P85图5-3)
图5-1-1
温度对酶促反应速度有很大影响,如图5-1-1所示,每种酶都有自己的最适温度。
在最适温度的两侧,反应速度都比较低,所以我们看到的是一个钟形的曲线。
大部分酶在较高的温度下(如60℃以上)时,会因为酶的分子结构遭到破坏而失去活性。
根据这个道理,
我们在使用加酶洗衣粉时,用哪种水(如凉水、沸水、温水)浸泡好呢?
答:
温水。
酶的催化效率还能受pH的影响,展示图介绍,科学实验证实,不同的pH条件下测同一种酶的活性,并且根据所得到的数据绘制成曲线图5-1-2。
图5-1-2
问:
pH与酶的活性有什么关系呢?
答:
在最适的pH下,酶的活性最高。
设计实验来验证不同的pH下,酶的活性不同:
1号试管
2号试管
3号试管
实验原理
过氧化氢酶能使过氧化氢快速分解
实验步骤
一
试管各加入2mL体积分数为3%的过氧化氢溶液
二
pH为2左右
pH为7左右
pH为12左右
三
分别加入过氧化氢酶溶液2滴
实验现象(用卫生香来检验)
反应不剧烈,几乎无变化
复燃
反应不剧烈,几乎无变化
结论
不同的pH下过氧化氢酶的催化效率不同
[教师精讲]
酶的专一性是普遍存在的,生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的矿物质,如二肽酶,可以催化任何两种氨基酸组成的二肽水解。
所以,确切地说,酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。
酶的催化效率的高低与温度有关,它影响酶的活性,进而影响酶的催化效率。
酶的催化效率还与pH等条件有关。
因为在过酸、过碱的条件下,都会使酶的分子结构遭到破坏而失去恬性。
旁栏思考题
绝大多数酶是蛋白质,强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构,所以酶比较“娇气”。
酶的特性:
高效性:
与无机催化剂相比酶的催化效率很高。
(酶降低化学反应活化能的作用更显著)
实验:
探究过氧化氢在不同条件下的分解(注意实验设计及原则)
专一性:
一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。
如:
蛋白酶只能催化蛋白质分解成为多肽,麦芽糖酶只能催化麦芽糖,将麦芽糖水解成为葡萄糖,而对其他的糖则不起催化作用。
实验设计:
①酶相同,底物不同。
②酶不同,底物相同。
探究淀粉酶只能分解淀粉而不能分解蔗糖。
(注意此实验不能用碘液检验只能用斐林试剂检验现象)
作用条件温和:
酶的催化需要适宜的温度和PH。
不同的酶最适温度不同。
人体内的酶最适温度为37℃,a-淀粉酶最适温度为60℃。
低温抑制酶的活性,
高温使酶变性失活(空间结构被破坏),温度恢复时酶活性不能恢复。
实验:
验证温度对酶活性的影响(3组,如果用淀粉溶液和唾液淀粉酶做实验只能用碘液检验)
探究酶催化所需的最适温度。
需设置一系列的梯度温度。
(加酶洗衣粉的实验)
不同的酶最适PH不同。
唾液淀粉酶为6.8,胃蛋白酶为2,胰蛋白酶为8~9。
(肠液为碱性)
过酸,过碱使酶变性失活。
验证PH对酶活性的影响(3组,如果用淀粉溶液和唾液淀粉酶做实验只能用斐林试剂检验)
探究酶催化所需的最适温度。
需设置一系列的梯度PH。
(3)影响化学反应速率的其他因素:
底物足够酶的量(浓度)是有限的酶和底物都是有限的
第二小节练习
基础题
1.B。
2.B。
3.提示:
这个模型中A代表某类酶,B代表反应底物,C和D代表反应产物。
这个模型的含义是:
酶A与底物B专一性结合,催化反应的发生,产生了产物C和D。
这个模型揭示了酶的专一性。
拓展题
1.
(1)A点:
随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。
B点:
反应速率在此时达到最高。
C点:
反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。
(2)如果A点时温度升高10℃,曲线上升的幅度变小。
因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。
温度高于或低于最适温度,反应速率都会变慢。
(3)该曲线表明,B点的反应底物的浓度足够大,是酶的数量限制了反应速率的提高,这时加入少量的酶,会使反应速率加快(图略)。
2019-2020年高中生物5.1降低化学反应活化能的酶教案(3)新人教版必修1
●三维目标
1.知识与技能
(1)细胞代谢的概念。
(2)酶的作用和本质。
(3)酶的特性。
(4)提高学生观察、分析、判断的思维能力,提高学生的实验操作能力。
2.过程与方法
(1)通过本节课教学,让学生进行有关的实验和探索,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
(2)通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用地位;通过讨论酶在生产、生活中的应用,使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系;体会科学、技术、社会之间相互促进的关系,进而体会研究生命科学价值。
(3)在实验能力提高的基础上,提高学生运用语言表达的能力和分享信息、分享实验成果的能力。
3.情感态度与价值观
(1)通过学习生物学家研究酶的本质的过程,激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。
(2)通过实验探究影响酶活性的条件,培养学生的探索精神、创新精神和合作精神。
●教学重点
1.比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验,并引导学生得出结论——酶的高效催化作用(酶的作用)。
2.酶的本质。
3.酶的特性。
●教学难点
1.酶的活化能降低的原理。
2.实验中控制变量的科学方法。
●教具准备
酶活性受温度、pH影响的示意图。
●课时安排
建议课时:
3课时
第一课时酶的作用
●教学过程
[课前准备]
教师准备实验器材,并设计好观察记录表;学生预习实验,掌握实验的原理并设计好实验的过程。
[情境创设]
人不吃饭行吗?
食物进入人体内发生了怎样的变化?
这些问题在现在来说都已经十分清楚了。
这些变化过程在其他生物中有没有呢?
早在二百多年前科学家就对此进行了探索。
实验介绍:
1783年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中,然后让鹰吞下,过了一段时间,将笼子取出,肉块不见了。
[师生互动]
问:
(1)为何要将肉块放在笼子中?
答:
排除了胃对肉块的物理性消化。
问:
(2)对肉起消化作用的是什么物质?
答:
一定是某些物质进入到金属笼中,使肉分解。
现在已经知道这个能让肉分解的物质就是——酶。
问:
(3)进行肉类消化的过程的条件是怎样的?
答:
进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。
问:
(4)在实验室中能否也能让肉分解?
能的话需要怎样的条件?
答:
实验室也能进行肉的分解,但是比起在生物体中来说,需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件才能进行。
总结:
对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多,构成生物体的每一个细胞内的物质需要不断地合成与分解,不断地处于自我更新的状态,而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的生物化学反应,每一个化学反应都伴随着能量的变化。
细胞中全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。
细胞生存的条件是很温和的,那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条件下,迅速高效地进行呢?
在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢?
过氧化氢在不同条件下的分解
实验前介绍:
动植物在代谢中产生的过氧化氢,对机体是有毒的。
机体通过过氧化氢酶,催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。
铁离子也可催化这一反应。
2H2O2H2O+O2
问:
如何获得过氧化氢酶?
答:
新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,所以新鲜肝脏研磨液含有较多的过氧化氢酶。
按以下实验步