降低化学反应活化能的酶学案

降低化学反应活化能的酶学案第1页共8页第五章第一节《降低化学反应活化能的酶》学案教学重点1.酶的作用和本质教学难点1.酶能够降低化学反应的活化能；2.控制变量的科学方法【自主学习】自主阅读课本p78-86，完成填空一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢：_______每时每刻都进行着许多，是细胞生命活动的。2.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解（1）实验原理过程和现象记录H2O2―→_______+_____新鲜肝脏中有较多的____________。实验中每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的______倍。（2）控制变量自变量：在实验过程中__________的变量。因变量：随_________变化而变化的变量。无关变量：除_______外，实验过程中还存在的一些对实验结果__________的可变因素。对照实验：除了一个因素以外，其余因素都__________的实验单一变量原则：在对照实验中，除了____________外，其他变量都应当_________。3.酶的作用原理（1）活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的_________所需要的能量。（2）原理：同无机催化剂相比，酶__________的作用更显著，因而催化效率更高。（3）意义：使细胞代谢能在________条件下______进行。二．酶的本质1.探索历程科学家实验推论或结论法国巴斯德糖类变成酒精一定有存在德国李比希只有在，酵母细胞中的某些物质才能引起发酵。德国毕希纳发现不含酵母细胞的提取液同样能引起发酵并将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶美国萨姆纳从刀豆中提取脲酶结晶，并证明其本质是美国切赫和奥特曼发现少数也具有生物催化功能2.酶的本质：大多数是，少数是。三．酶的特性：酶具有性和性，通过实验可以看出和对酶的活性都有影响。课堂探究一、问题探讨1773年，斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。讨论1：斯帕兰札尼设计的实验巧妙之处在哪里？讨论2：这个实验要解决什么问题？讨论3：是什么物质使肉块消失了？讨论4：这个实验证明了什么？降低化学反应活化能的酶学案第2页共8页讨论5：怎样才能证明你的推测？二、酶的发现及酶的本质阅读教材P81资料分析，讨论。讨论6：巴斯德的观点是什么？讨论7：李比希的观点又是什么？讨论8：结束这一争论的是谁？讨论9：巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性?巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的讨论10：科学发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起了什么作用？巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢讨论11：从毕希纳的实验可以得出什么结论？讨论12：萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔奖。你认为他成功的主要原因是什么？萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人讨论13：在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？讨论14：你能给酶下一个较完整的定义吗？讨论15：给你一份某种酶的结晶，你能设计实验鉴定它是不是蛋白质吗？三、酶的催化作用是细胞生命活动的基础。（一）相关概念1．酶促反应：酶所催化的化学反应称为酶促反应。2．底物：在酶促反应中被酶催化的物质。3．产物：经酶催化所产生的物质。4．酶的活性：酶所具有的催化能力。5．酶的失活（酶失活）：酶失去催化能力。6．活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。（二）酶具有催化作用★实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解1．实验原理：过氧化氢在加热、化学催化剂Fe3+,生物催化剂酶的作用下，可以分解为水和氧气。化学反应式如下：2．材料用具：略3．实验步骤：讨论16：与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？讨论17：为什么加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率？加热起了什么作用？讨论18：在细胞内能通过加热来提高反应速率吗？讨论19：3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？试管号3%的过氧化氢溶液控制变量点燃的卫生香检测实验处理气泡多少12mL不处理基本无气泡产生22mL90℃左右水浴加热很少32mL滴加3.5%FeCl3溶液2滴较多燃烧但不猛烈42mL滴加20%肝脏研磨液2滴很多燃烧猛烈降低化学反应活化能的酶学案第3页共8页讨论20：3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的进行至关重要？4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。4.实验的结论5.实验中的相关变量自变量在实验中人为改变的变量试管2试管3试管4因变量随自变量变化而变化的变量无关变量除自变量外，实验中对实验结果造成影响的变量6.对照实验：（三）酶的作用原理四、酶的特性（一）特性：（1）高效性（2）专一性（3）作用条件较温和(需适宜的温度、pH)（二）如何证明酶具有高效性和专一性？★实验1、验证酶具有高效性实验组：底物＋生物催化剂（酶）→底物分解速率（产物形成速率）对照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率（产物形成速率）实验中：自变量：催化剂因变量：底物分解速率或产生生成速率无关变量：试剂的量、反应温度、pH等★实例：比较过氧化氢酶与Fe3+的催化效率1．原理：过氧化氢在化学催化剂Fe3+,生物催化剂酶的作用下，可以分解为水和氧2．材料用具：略3．实验步骤：试管号3%的过氧化氢溶液控制变量点燃的卫生香检测实验处理气泡多少12mL滴加3.5%FeCl3溶液2滴较多燃烧但不猛烈22mL滴加20%肝脏研磨液2滴很多燃烧猛烈4．结论：5．分析讨论：①实验的自变量：②因变量：③参考指标：6、思考：如何绘制酶高效性图？★实验2：证明酶具有专一性实验组：底物＋相应酶液→底物分解对照组：相同底物＋另一种酶液→底物不分解或：实验组：底物＋相应酶液→底物分解对照组：另一底物＋相同酶液→底物不分解实验中：自变量：不同底物或酶液因变量：底物是否被分解或有无产物生成无关变量：试剂的量、反应温度、pH等★实例：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用1．原理：淀粉和蔗糖不具还原性，与斐林试剂不发生反应。用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。降低化学反应活化能的酶学案第4页共8页2．材料用具：略3．实验步骤：操作序号项目1号试管2号试管1注入3%的可溶性淀粉溶液2mL/2注入3%的蔗糖溶液/2mL3注入新鲜淀粉酶溶液，并振荡2mL2mL460℃温水保温5min5min5注入斐林试剂，并振荡2mL2mL6水溶加热1min1min7现象砖红色沉淀无砖红色沉淀4．结论：5．分析讨论：（1）为什么要将试管浸到60℃的温水保温？因为：一是淀粉酶在60℃左右时，催化效率最高；二是温度在这个实验设计中是无关变量，在60℃的温水中保温可排除温度对实验结果的干扰。（2）为什么用斐林试剂而不用碘液？____________________________________________________6、思考：（1）如何绘制酶专一性的图？（2）酶在反应前后有没有发生质和量的变化？（3）每一种酶都能催化所有化学反应吗？___________________________（4）酶能改变化学反应平衡吗？___________________________________（5）酶与无机催化剂有何异同？★五、影响酶促反应的因素（一）酶的活性：影响酶活性的因素一定会影响酶促反应的速率。1．表示方法：以单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示。2．影响因素：（1）温度：图示含义：在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐增强，达到最适温度时，酶的活性最高，但高于最适温度后酶的催化能力会迅速下降，最后完全失去催化能力。（改变了酶的空间结构）（2）pH：图示含义：酶的催化能力有一个最适pH，在低于最适pH时，随着pH的升高，酶的催化能力也相应升高；高于最适pH，随着pH升高，酶的活性逐渐下降，最终失活。（改变了酶的空间结构）（二）底物浓度图示含义：酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性影响。（三）酶浓度图示含义：在底物充足、其他条件适宜的条件下，反应系统中不含有抵制酶活性和物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应速率与酶浓度成正比。酶促反应速率PH酶促反应速率温度酶促反应速率底物浓度酶促反应速率酶浓度降低化学反应活化能的酶学案第5页共8页（四）激活剂与抑制剂激活剂：可以提高酶的活性，但不是必需的。抑制剂：使酶活性下降，但不会使酶变性。抑制剂可分两种：可逆抑制作用与不可逆的抑制作用。★六、探究温度（pH）对酶活性的影响思路：自变量：___________因变量：_________________无关变量：___________________________实例1：探究温度对淀粉酶活性的影响。1．实验原理：（1）淀粉遇碘后，形成蓝色的复合物。（2）淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。注：市售a-淀粉酶的最适温度约600C2．方法步骤：（1）取3支试管，编上号（A、B、C），然后分别注入2mL可溶性淀粉溶液；（2）另取3支试管，编上号（a、b、c），然后分别注入1mL新鲜淀粉酶溶液；（3）将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成3组，分别放入沸水、热水（约600C）和冰块中，维持各自的温度5min；（4）分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min；（5）在3支试管中各滴入1-2滴碘液，摇匀后观察这3支试管中溶液颜色变化并记录；思考题1、为什么用不同温度处理淀粉溶液或酶溶液，这是为什么？思考题2、在试管A、B、C中分别能观察到什么现象？思考题3、通过上述实验，你能得出什么结论？思考题4、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？实例2：探究PH值对酶活性的影响（一）实验原理：思考题5、请依据下面所列实验操作步骤，写出该实验的实验原理。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖是还原性糖，遇斐林试剂煮沸的情况下会有砖红色沉淀。序号加入试剂或处理方法试管1231注入新鲜的淀粉酶溶液1mL1mL1mL2注入蒸馏水1mL//3注入氢氧化钠溶液/1mL/4注入盐酸//1mL5注入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL6600C水浴保温5min7加入斐林试剂，边加边振荡2mL2mL2mL8水浴加热煮沸1min9观察3支试管中溶液颜色变化变记录检测底物分解速度或产物生成速度底物＋T1(pH1)＋酶液底物＋T2(pH2)＋酶液┊┊┊底物＋Tn(pHn)＋酶液降低化学反应活化能的酶学案第6页共8页（二）操作步骤：用表格显示实验步骤：（注意操作顺序不能错）思考题6、请在上表中填入你所观察到的实验现象。思考题7、通过上述实验，你能得出什么结论？思考题8、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？思考题9、探究温度对酶活性的影响实验中是否可以用斐林试剂来检验实验结果？为什么？七、其它实验：探究底物浓度或酶浓度对酶促反应速率的影响精选练习1．同一个体内的各类活细胞所含酶的（）A、种类有差异，数量相同B、种类有差异，数量不