降低化学反应活化能的酶-导学案.doc

　　导　学　案
第1节　降低化学反应活化能的酶
台山市第一中学 杨英
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：这个实验要解决什么问题？
。
讨论2：是什么物质使肉块消失了？
。
讨论3：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4：巴斯德的观点是什么？
。
讨论5：李比希的观点又是什么？
。
讨论6：从毕希纳的实验可以得出什么结论？
。
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。 后来还发现少数RNA也具有生物催化功能。
讨论7：你能给酶下一个较完整的定义吗？
。
讨论8：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： 。
（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。
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
1
2mL

2
2mL
90℃左右水浴加热
很少

3
2mL
滴加3.5%FeCl3溶液2滴
较多
燃烧但不猛烈
4
2mL
滴加20%肝脏研磨液2滴
很多
燃烧猛烈

讨论9：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10：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11：在细胞内能通过加热来提高反应速率吗？
。
讨论12：3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
。
讨论13：3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？

。
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
思路：
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： 　因变量：
　　　　无关变量： 。
★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
和氧气
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
1
2mL
滴加3.5%FeCl3溶液2滴
较多
燃烧但不猛烈
2
2mL
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： 。
★实验2：证明酶具有专一性
思路：　
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： 因变量：
无关变量：
★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。
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
/
2mL
3
注入新鲜淀粉酶溶液，并振荡
2mL
2mL
4
60℃温水保温
5min
5min
5
注入斐林试剂，并振荡
2mL
2mL
6
水溶加热
1min
1min
7
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？
。
（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？
。
★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。
酶促反应速率
温度
2．影响因素：
（1）温度：
图示含义：

。
　　　（改变了酶的空间结构）

酶促反应速率
PH
（2）pH：

结论：温度 、 、 改变酶的空间结构，使酶失活变性。
（二）底物浓度 （三）酶浓度
酶促反应速率
酶浓度
酶促反应速率
底物浓度

★六、探究温度（pH）对酶活性的影响
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
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600C
2．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 。无关变量是 。

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。

。
（二）操作步骤：用表格显示实验步骤：（注意操作顺序不能错）
序号
加入试剂或处理方法
试管
1
2
3
1
注入新鲜的淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
2
注入蒸馏水
1mL
/
/
3
注入氢氧化钠溶液
/
1mL
/
4
注入盐酸
/
/
1mL
5
注入可溶性淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
6
600C水浴保温5min

7
加入斐林试剂，边加边振荡
2mL
2mL
2mL
8
水浴加热煮沸1min

9
观察3支试管中溶液颜色变化变记录

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 ；
无关变量是 。
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
果？为什么？
。

七、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，数量不同
C、种类无差异，数量相同 D、种类无差异，数量不同
2．关于酶生理功能的叙述，下列哪一项是正确的（ ）
A、生物体内的化学反应提供能量
B、能加快生物体内的生化反应速度
C、酶是一种高效、专一的无机催化剂
D、能促进生物体内营养物质的运输
3．在唾液淀粉酶水解淀粉的实验中，将唾液稀释10倍，与用唾液原液的实验效果基本相同，这表明酶具有 （ ）
A、专一性　B、多样性　C、高效性　D、稳定性
4．进入冬眠的动物体，代谢极为缓慢，最根本的原因是 （ ）
A、体内酶活性降低　B、气温低　C、进食少　D、消耗能量少
5．下列条件中，不能使酶失活的是（ ）
A、高温 B、低温 C、强酸 D、强碱
6．下图纵轴为生成物量，横轴为反应时间，其中能正确表示酶浓度增加，而其他条件不变时，生成物量变化的曲线图是(图中虚线表示酶浓度增加后的变化曲线)（　　）

7．下列关于酶的正确叙述是：（ ）
A．活细胞产生的，在细胞内起作用 B．酶与激素的作用相同
C．酶的产生受遗传物质控制 D．在催化过程中不断被消耗
8．探索温度对酶活性影响的实验，需进行如下步骤的的操作：
①取3支试管，编号并注入2mL淀粉溶液
② 向各试管注入1mLα－淀粉酶溶液
③向各试管滴1滴碘液
④将3 支试管分别放在60℃热水、沸水和冰块中维持温度5min
要观察到正确的实验现象，其合理的实验顺序应为 （ ）
A．①→②→③→④ B．①→③→②→④
C．①→②→④→③ D．①→④→②→③
10．下列关于酶的叙述中正确的一项是（ ）。
① 酶是活细胞产生的 ；
② 酶都有消化功能；
③ 酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶；
④ 酶能够降低化学反应活化能，具有专一性、高效性；
⑤ 酶促反应与外界条件无关；
⑥ 淀粉酶能促进淀粉水解；
⑦ 酶只有在生物体内才起催化作用
A. ①②③ B. ①②④⑤ C. ①②④⑥ D. ①③⑥
11．下图是人体内某化学反应的图解，其中英文字母代表物质，数字表示反应前、中、后过程，请据图说明：

（1）图中代表酶的是____________。
（2）从图1和图2可以反映出酶具有___________性。
（3）如果D代表二肽，那么E和F能发生的化学反应是___________。
（4）如果D代表蔗糖， 那么A为 ， E和F则是____________和______________
答案：
一、
讨论1：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化。
讨论2：胃内的化学物质将肉块消化了。
讨论3：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
二、
讨论4：造酒中的发酵是由于酵母细胞的存在，如果没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。
讨论5：认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
讨论6：毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
讨论7：酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物，其中绝大数是蛋白质，少数是RNA。
讨论8：可用鉴定蛋白质的方法。
三、细胞代谢　 （一）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）讨论9：2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
讨论10：加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
讨论11：不能。体内的生化反应需在常温、常压下高效率地进行。我们生病发热时医生总是想方设法首先降温。
讨论12：说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
讨论13：4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。
四（二）实验1：催化剂种类　 底物分解速率或产生生成速率 　试剂的量、反应温度、pH等 4、酶的催化具有高效性　　5、催化剂种类 　
产物生成速率　　单位时间内产生的气泡的数量　 实验2：不同底物或酶液 底物是否被分解或有无产物生成 试剂的量、反应温度、pH等 4、酶的催化具有专一性 5（1）是淀粉酶在60℃左右时，催化效率最高 （2）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。 6（1）略 （2）没有 （3）不能，酶具有专一性
（4）不能，加快反应速率先达平衡点
五（一）（1）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。 （2）过高 过酸 过碱
六、温度梯度 酶活性（底物分解速率或产物生成速率） 底物浓度与量、酶的浓度与量等
实例1
思考题1：防止混合时，由于两种溶液的温度不同而使混合后温度发生变化，反应温度不是操作者所要控制的温度，影响实验结果
思考题2：试管A、B、C的现象分别是：不变蓝、变蓝、变蓝
思考题3：温度会影响酶的活性
思考题4：自变量是不同的温度 无关变量是可溶性淀粉溶液、新鲜淀粉酶溶液、碘液的量
思考题5：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。
思考题6：有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
思考题7：溶液PH值会影响酶的活性
思考题8：不同的PH值 可溶性淀粉溶液、新鲜淀粉酶溶液、斐林试剂的量以及用于调节PH的蒸馏水、氢氧化钠溶液、盐酸的量。
思考题9：不能；因为如用斐林试剂来检验实验结果，需加热煮沸，会使低温试管中也出现砖红色沉淀，从而影响实验结果、结论。

11