科学·技术·社会　酶为生活添姿彩第一课时教学实录

导学案

降低化学反应活化能的酶

【教学目标】1.理解酶在代谢中的作用。2.探究影响酶活性的因素。

【基础梳理】

一、酶的作用和本质

1．酶在细胞代谢中的作用

(1)细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的________的统称，是细胞生命活动的基础。

(2)活化能：分子从________转变为容易发生化学反应的________所需要的能量。

(3)酶的作用机理：降低化学反应的________，且与无机催化剂相比，酶________________的作用更显著，催化效率更高。

2．酶的本质：酶是________产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是________，少数是________。

3．关于实验变量

(1)变量：实验过程中可以变化的因素。

(2)自变量：人为改变的变量。

(3)因变量：随着自变量的变化而变化的变量。

(4)无关变量：除________外，其他对实验结果能造成影响的可变因素。

4．对照实验：除了一个因素以外，其余因素都________的实验。它一般要设置________和________。

二、酶的特性

1．高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。

2．专一性：每一种酶只能催化__________化学反应。

3．作用条件较温和

(1)最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显________。

(2)过酸、过碱或高温下，酶________。

思考

胃蛋白酶在肠道内还会有作用吗？

【问题探究】

探究一

酶的催化特性及影响酶促反应的因素

1．酶的高效性的实验验证

(1)实验原理

①________________________________________________________________________。

3＋②H2O2在常温、高温、过氧化氢酶（或肝脏研磨液）、Fe等不同条件下气泡产生的________或卫生香燃烧的________不同。

(2)实验过程

(3)实验结论

酶具有________，与无机催化剂相比，酶的催化效率________。

2．酶的专一性的验证实验

(1)实验原理

酶―→麦芽糖淀粉非还原性糖―①→________________ 还原糖＋斐林试剂―酶蔗糖非还原性糖――→葡萄糖＋果糖②用________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，从而验证酶的________。

(2)实验程序

试管

序号

项目

1 2 1 2 mL ____ 注入可溶性淀粉

2 ____ ____ 注入蔗糖溶液

3 注入新鲜______溶液

2 mL振荡

2 mL振荡

4 5 min 5 min 50℃温水保温

5 加斐林试剂

1 mL振荡

1 mL振荡

6 2 min 2 min 将试管下部放入____热水中

7 ______ ______ 观察实验结果

结论

______只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解

问题探讨1 (1)在证明酶的高效性的实验的各组试管中分别释放的氧气总量大小关系如何，这说明了什么问题？

(2)保证肝脏研磨液新鲜程度以及蔗糖的纯度和新鲜程度分别是做好两组实验的关键，否则对实验结果分别会造成什么影响？

(3)选择好检测反应物的试剂。如验证酶的专一性，反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶溶液，检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，为什么？

探究示例1

下图一表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图二的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图，则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是(

)

A．曲线1

B．曲线2

C．曲线3

D．曲线4

探究二

影响酶活性的条件

1．温度对酶活性的影响

(1)实验原理

①淀粉――→麦芽糖

↓碘液

↓碘液

②温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解程度。滴加碘液，根据________________________来判断酶的活性。

淀粉酶

(2)设计思路

(3)实验设计程序

淀粉

淀粉酶

↓

↓各自在所控制的温度下处理一段时间

↓淀粉与

下的淀粉酶混合

↓在各自所控制的温度下保温一段时间

↓滴加

，观察颜色变化2．pH对酶活性的影响

(1)实验原理

①2H2O2――→________ ②pH可影响酶活性，从而影响O2的产生情况，可根据__________ ______________________________________来判断pH对酶活性的影响。

(2)实验设计思路

过氧化氢酶

H2O2酶＋

＋H2O2溶液H2O2酶＋

＋H2O2溶液

→

⋮

⋮

⋮HO酶＋

＋HO溶液2222(3)实验设计程序

取n支试管→分别加入等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液→用________________调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)→分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的____________→用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。

3．观察下列变化曲线，回答下列问题：

(1)在低于最适温度(pH)的条件下，随着温度(pH)升高，酶促反应速率________，表明酶的活性________。超过最适温度(pH)，随着温度(pH)升高，酶促反应速率________，表明酶的活性________。温度过高(pH过低或过高)，酶的活性________。

(2)温度过低，酶的活性________(低，丧失)；而pH值过低，酶的活性________。

(3)两条酶促变化速率变化曲线表明，酶所催化的化学反应一般是在____________条件进行的。

问题探讨2

(1)操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加氢氧化钠、加盐酸)，然后再加入反应物(如过氧化氢溶液)。为什么不能在加入酶后，先加入反应物？

(2)为什么不适合以过氧化氢溶液作为探究温度对酶活性影响的实验的底物？

(3)为什么不适合用斐林试剂检测探究温度对酶活性影响的实验结果？

(4)如果将探究pH对酶活性影响的实验的研究对象换成淀粉酶催化淀粉水解的反应，则应使用斐林试剂检测实验结果，而不适合用碘液检测，为什么？

探究示例2

取3支试管分别加入等量的α淀粉酶溶液，分为A、B、C 3组，并分别调整到0℃、60℃、100℃，然后在每支试管中加入温度分别为0℃、60℃、100℃的等量淀粉溶液，保持各组温度30 min后，继续进行实验。下列关于该实验的说法，合理的是(

) A．若向3支试管中各加入等量的碘液，试管内液体颜色都可能出现蓝色

B．若向3支试管中各加入等量的斐林试剂，水浴加热一段时间，试管都不出现砖红色沉淀

C．该实验的对照组是A组，实验组是B、C两组

D．只要在0℃和100℃之间每隔10℃设置一个实验组，就可确定该反应的最适温度

思维拓展

底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响

(1)图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度和酶数量。

(2)在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

【知识网络小结】

课前准备区

一、1.(1)化学反应

(2)常态

活跃状态

(3)活化能

降低活化能

2．活细胞

蛋白质

RNA 知道吗

不能。酶只是降低活化能，加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但不会使生成物的量增加。

3．(4)自变量

4．保持不变

对照组

实验组

二、2.一种或一类

3．(1)降低

(2)失活

思考

不会。人体内胃蛋白酶的最适pH在2.0左右，但它流入肠道后会自动丧失其功能，因为肠内的

pH为碱性。

课堂活动区

探究点二

1．(1)①2H2O2――→2H2O＋O2↑

②多少

剧烈程度

(2)大而多

迅速剧烈

小而或Fe3＋过氧化氢酶少

不剧烈

(3)高效性

更高

2．(1)①砖红色Cu2O↓

②淀粉酶

专一性

(2)无

无

2 mL

淀粉酶

60℃

有砖红色沉淀

无砖红色沉淀

淀粉酶

3．(1)升高

升高

降低

降低

丧失

(2)低

丧失

(3)比较温和的

探究示例2

B

[本题考查温度对酶活性的影响。酶不改变化学反应的平衡点，故A、D错误。从图一中可以看到，温度为2a时的酶促反应速率比a时要高，所以温度为2a时的曲线比图二中的a曲线先达到最大值，根据图二可以看出只有曲线2符合。] 实验探究

1．(1)①蓝色

无蓝色出现

②是否出现蓝色及蓝色的深浅

(2)是否出现蓝色及蓝色深浅

(3)相应温度

碘液

2．(1)①2H2O＋O2

②点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少

(2)pH1

pH2

pHn

检测O2产生的多少和速率或卫生香燃烧情况

(3)盐酸或NaOH溶液

肝脏研磨液

探究示例3

A

[本题考查温度对酶活性影响的实验。若向3支试管中加入碘液，A试管由于酶活性较低、C试管由于酶活性丧失，有淀粉存在会出现蓝色，B试管也有可能因淀粉没有完全水解而出现蓝色；加入斐林试剂水浴加热后，A、B两试管出现砖红色沉淀；本实验中的3组实验相互对照，每一组都是实验组，又是另两组的对照组。]

构建知识网络

①蛋白质

②RNA

③催化作用

④降低活化能

⑤高效性、专一性作用条件较温和

⑥温度、pH、酶浓度、底物浓度等