1、 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
2、。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：讨论 9：与 1 号试管相比,2 号试管出
3、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？。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 2mL2 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 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
4、？。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：4结论： 。5分析讨论：实验的自变量： 因变量： 参考指标： 。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
5、 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：4结论： 。5分析讨论：（1）为什么要将试
6、管浸到 60的温水保温？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 2mL4 60温水保温 5min 5min5 注入斐林试剂，并振荡 2mL 2mL6 水溶加热 1min 1min7 现象 砖红色沉淀 无砖红色沉淀。（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
7、。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：。（改变了酶的空间结构）（2）pH：结论：温度 、 、 改变酶的空间结构，使酶酶促反应速率PH酶促反应速率温度失活变性。 （二）底物浓度 （三）酶浓度六、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
8、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？酶促反应速率底物浓度检测 底物分解速度或产物生成速度底物T 1(pH1) 酶液底物T 2(pH2) 酶液 底物T n(pHn) 酶液酶促反应速
9、率酶浓度。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）试管序号 加入试剂或处理方法1 2 31 注入新鲜的淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL2 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 2mL 2mL 2mL6 600C 水浴保温 5min7
10、 加入斐林试剂，边加边振荡2mL 2mL 2mL8 水浴加热煮沸 1min9 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
11、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
12、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：取 3 支试管，编号并注入 2mL 淀粉溶液 向各试管注入 1mL淀粉酶溶液向各试管滴 1 滴碘液 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 B C D10下列关于酶的叙述中正确的一项是（ ） 。 酶是活细胞产生的 ； 酶都有消化功能； 酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶； 酶能够降低化学反应活化能，具有专一性、高效性； 酶促反应与外界条件无关； 淀粉酶能促进淀粉水解；
13、酶只有在生物体内才起催化作用 A. B. C. D. 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
14、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
15、。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
16、 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
17、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。
