高中生物ATP和酶的教案

2020-07-20教案

高中生物关于ATP和酶的教案

  探究一:温度对酶作用速率的影响

  实验假设

  温度影响酶作用速率。具体来说,在其他条件不变的情况下,一定范围内增加温度,酶作用速率升高;超过一定的温度范围以后,再增加温度,酶作用速率下降,高温导致酶失去活性。

  实验器材

  冰箱,烧杯,试管,量筒,温度计,酒精灯,淀粉溶液,稀释的唾液、碘液等。

  实验步骤

  ①取8支试管,分别标记为1、2、3、4、5、6、7、8;用量筒各量取2 mL的可溶性淀粉溶液,分别加入上述8支试管;对上述8个试管分别进行0 ℃、17 ℃、27 ℃、37 ℃、47 ℃、57 ℃、67 ℃、100 ℃的温度控制5分钟;同时,取另一组8支试管,用量筒量取2 mL稀释的唾液也进行同样的温度控制处理。

  ②取出上述两组试管,将稀释的唾液分别加入到对应温度的试管中,再水浴保持相应温度5分钟。

  ③取出试管,加入碘液2~3滴,观察颜色变化,用“+”表示颜色变化的深浅。

  实验数据与分析

  1 2 3 4 5 6 7 8

  加入I2后颜色变化 +++ ++ + - + +++ +++ +++

  数据分析(酶作用速率) - + ++ +++ ++ - - -

  关于实验数据的分析说明:实验中,加入碘液后颜色变化越明显,直接表明淀粉被水解的越少,间接证明酶在该温度条件下的催化活性越低,酶作用速率降低;反之,则相反。

  教师提出下列问题,学生进行实验或讨论:

  (1)假如实验中将步骤③换成加入斐林试剂,后水浴加热会出现怎样的结果?

  学生探究结果:在试管4中出现的砖红色沉淀最明显,而1、7、8试管几乎无沉淀。

  (2)假如进行重复实验,在步骤②之后,将实验中的试管1、7、8再置于37 ℃的条件下水浴5分钟,有何现象?

  学生探究结果:试管1中加入碘液无颜色变化(不显蓝色);而7、8试管加入碘液显蓝色。

  (3)上述实验说明了什么?

  生

  说明了在0 ℃时,酶的活性会受到抑制,但在一定范围内温度升高其活性会增加,说明这种低温导致的酶活性的降低是可以被恢复的;而在57 ℃、67 ℃、100 ℃时,酶的活性会受到抑制,并且随着温度的降低,其活性不再变化,说明高温导致的这种活性的降低是不可以被恢复的。

  (4)能否根据数学的函数思想,绘出唾液淀粉酶作用速率与温度之间关系的函数示意图?你能否对该函数图进行解释?

  学生自主完成:

  学生解释:说明酶的催化需要适宜的温度范围;并且特定的酶具有一个特定的最适宜温度;在最适温度范围内,随着温度的升高,酶作用速率增加;超过最适温度范围后,随着温度的升高,酶作用速率降低,最终失去活性;低温对酶活性的抑制是可以被恢复的,而高温导致酶的活性丧失是不可以被恢复的'。为什么呢?

  师

  高温导致了酶的空间结构的破坏,而这种破坏是不可以被恢复的,因而酶的活性中心失去其催化活性;低温仅抑制了酶的活性中心的催化能力,并没有破坏酶的空间结构,所以这种酶活性的降低是可以被恢复的。

  (5)有些细菌生活在火山喷发口,也有一些生物生活在温泉之中,你如何来解释这种现象呢?

  小组讨论、代表发言:生活在这些环境中的生物,其体内的酶与人体内的酶的种类是不同的,所以所需要的最适温度与人的也不同。

  (6)人体内有许多种类的酶,这些不同的酶所需要的最适温度都相同吗?

  师

  人体不同的酶所需要的最适温度是有所不同的,但大多是37 ℃左右。具体情况,可以查阅相关资料。

  探究二:pH对酶作用速率的影响

  教学建议:可以参考探究一的实验设计思路,设计出一组呈梯度的pH环境,以研究不同的pH对酶作用速率的影响。

  师

  能否根据数学的函数思想,绘出H2O2酶作用速率与pH之间关系的函数示意图?你能否对该函数图进行解释?

  学生自主完成:

  说明酶的催化需要适宜的pH范围;并且特定的酶具有一个特定的最适宜pH;在最适pH范围内,随着pH的升高,酶作用速率增加;超过最适pH范围后,随着pH的升高,酶作用速率降低,并最终导致酶失去活性;过酸与过碱对酶活性的破坏都不可以被恢复。

  如人体内的胃蛋白酶需要的最适pH范围是1.5~2.2之间,而胰蛋白酶需要的最适的pH范围是8.0~9.0。

  探究三:酶浓度对酶作用速率的影响

  实验假设

  酶浓度影响酶作用速率。具体来说,在其他条件不变的情况下,一定范围内增加酶浓度,酶作用速率升高;超过一定的浓度范围以后,再增加酶浓度,酶作用速率不变。

  实验器材

  烧杯、试管、量筒、干酵母菌、过氧化氢、蒸馏水等。

  实验步骤

  ①取一定量的酵母菌配制成酵母菌溶液,用容量瓶(或量筒与烧杯)将上述鲜酵母菌溶液分别配制成稀释10倍、100倍、100倍、1 000倍的酵母菌稀释液;另取4支试管,分别标记为1、2、3、4,用量筒各量取3 mL的过氧化氢溶液,分别加入上述4支试管。

  ②将酵母菌稀释液分别加入上述4支试管,观察试管中气泡逸出的速率与气泡的大小。

  实验数据与分析

  1 2 3 4

  加入酵母菌稀释液后气泡逸出的速率 ++++ +++ ++ +

  数据分析(酶作用的速率) ++++ +++ ++ +

  关于实验数据的分析说明:实验中,加入酵母菌稀释液后气泡逸出的速率越快、气泡越大,直接表明过氧化氢被分解得越多,间接证明酶作用的速率越大。

  师

  能否根据数学的函数思想,绘出H2O2酶作用速率与酶浓度之间关系的函数示意图?你能否对该函数图进行解释?

  学生自主完成:

  生

  具体来说,在底物浓度一定,其他条件不变的情况下,一定范围内增加酶浓度,酶作用速率升高;酶的浓度超过一定的范围以后,再增加酶浓度,酶作用速率不变。这主要与反应容器中底物浓度的限制、产物浓度的抑制等因素有关。

  探究四:底物浓度对酶作用速率的影响

  教学建议:可以参考探究三的实验设计思路,设计出一组呈浓度梯度的过氧化氢溶液环境,以研究不同的底物浓度对酶作用速率的影响。

  学生探究:进行相关的实验并进行数据分析。并画出底物浓度与酶作用速率关系的函数图。

  生

  在其他条件不变的情况下,一定范围内增加底物浓度,酶作用速率升高;超过一定的温度范围以后,再增加底物浓度,酶作用速率不变。这主要与反应容器中酶浓度的限制、产物浓度的抑制等因素有关。

  师

  那么,反应产物的浓度对实验中酶作用的速率有何影响呢?

  教师活动:引导学生从化学平衡的角度来分析问题。

  生

  反应产物对实验中酶作用的速率具有抑制作用,随着反应产物浓度的增加,抑制作用越明显。

  课堂小结

  酶促反应的速率受到多种因素共同影响;单单考虑一种因素而忽略另一种因素都是不可取的;研究其中一种因素的作用,要注意控制变量。

  引导学生阅读“放眼社会”的“酶与疾病”,让学生了解酶和疾病的关系,如先天性酶缺陷病、酶的活性变化而导致疾病的产生、酶在诊断和治疗疾病中的应用,更重要的是理解酶是生物体内进行新陈代谢的重要物质。教师还可鼓励学生收集社会生活中,尤其是医疗卫生事业中有关酶的应用的例子。

  用作辅助消化剂的多酶片,含有淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶和脂肪酶等,尽管胃内酸度较高,不适合大多数酶发挥作用,但人们可以将某些酶制剂做成肠溶剂型,如糖衣片和胶囊等,让酶到达肠内后再被释放出来发挥作用,从而治疗消化不良和食欲不振等症。

  学生活动:阅读“酶与疾病”,并利用网络、图书馆、报刊等途径,通过资料收集与整理、实地走访与考察等多种方法,写出一篇有关“酶与疾病”的调查报告。

  板书设计

  3.酶促反应

  4.影响酶促反应的因素

  (1)温度

  (2)pH

  (3)酶的浓度

  (4)底物浓度

  活动与探究

  “探究胃蛋白酶进入小肠后是否能发挥活性”的活动建议:

  探究原理:

  酶的活性受pH的影响,在过酸或过碱的环境下酶的活性都会丧失。在活性范围内,酶的活性随着pH的变化而有所变化。由于人体的胃蛋白酶由胃腺细胞分泌产生,并在胃中催化蛋白质分解的反应,然后随食糜进入小肠,这时pH由2.0变成7.8,对胃蛋白酶的活性产生了影响。

  实验材料:

  胃蛋白酶溶液,精肉块,盐酸,NaOH,pH试纸等。

  实验步骤:

  (1)配制pH=2.0和pH=7.8的液体;

  (2)在两试管中分别加入等量pH=2.0和pH=7.8的液体;

  (3)加入两块相同形状的等重量的精肉块;

  (4)向两试管中同时滴入胃蛋白酶溶液;

  (5)定时观察,记录;

  (6)分析得出结论。

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