資源簡介

5.1降低化學反應活化能的酶
課標要求 2.2 細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些反應發生在細胞的特定區域 2.2.1說明絕大多數酶是一類催化生化反應的蛋白質，酶活性受到環境因素（如PH和溫度等）的影響。
學習目標 1.分析實驗“過氧化氫在不同條件下的分解”，闡明自變量、因變量、對照實驗、實驗組、對照組等實驗基本理論，培養科學探究素養；分析實驗得出結論，培養科學思維。 2.闡明酶的作用原理及特性、概念，培養生命觀念（物質與能量觀、結構與功能觀）。 3.設計實驗探究酶活性的影響因素，培養科學探究、科學思維素養。 4.構建酶促反應的相關曲線，培養科學思維（模型與建模）。 5.分析酶的發現歷史、酶的應用，培養社會責任、科學思維。
重點與難點 重點：1、2、3、4 難點：1、3、5
問題探討
1783年，意大利科學家斯帕蘭札尼設計了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間他把小籠子取出來發現籠內的肉塊消失了。
斯帕蘭札尼為什么要將肉塊放入金屬籠內,再讓鷹吞下 金屬籠子有什么作用呢？
2.肉塊去哪兒了 是什么物質使肉塊消失了
怎樣才能證明你的推測？
酶在細胞代謝中的作用
1.探究酶在細胞代謝中的作用
（1）問題：①常見有機化學反應一般在什么條件下進行？
②細胞內外的環境
③細胞代謝是什么？
④過氧化氫是細胞代謝過程中產生的一種對細胞有害的物質，必須及時被分解為氧氣和水，細胞才能不被毒害。過氧化氫在什么條件可以分解？
⑤綜合以上四個小問題，對于實驗“探究酶在細胞代謝中的作用”或“比較過氧化氫酶在不同條件下的分解”你能提出什么問題？
（2）假設：對于你提出的問題做出假設？
（3）演繹推理（實驗設計及預期結果、結論）
①實驗設計：你認為需要設計幾組實驗？每組實驗應該怎么做？
②演繹推理：出現什么現象能夠說明酶具有催化作用？什么現象能夠說明酶的催化效率高？
（4）實驗
步驟 試管編號
1 2 3 4
一 H2O2濃度
劑量
二 反應條件 常溫 90℃ 常溫FeCl3 常溫 肝臟研磨液
劑量 —— ——
現象 氣泡產生情況
衛生香燃燒程度 —— ——
（5）結論：
1與2對照→_____________________________。1與3對照→ ________________________
1與4對照→____________________________。3與4對照→_________________________
（6）交流討論：
①與1號試管相比，2號試管出現什么現象？這一現象說明什么？ 在細胞中，能通過加熱來提高反應速率嗎？
②3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？為什么說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要？
2.實驗理論
（1）實驗中的變量是指_________________________。自變量是指__________________ 。本實驗中自變量是____________________________________。
（2）因變量是指_______________________________________________。本實驗中因變量是_____________________________________。通過什么指標測量的？_______________。
（3）無關變量是指_______________________。本實驗中的無關變量有________________。
①這個實驗為什么要選擇新鮮的肝臟？為什么要研磨？
②滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時，可否共用一個滴管？為什么？、
（4）對照實驗是指___________________________________________________________，本實驗中對照組是________________________，實驗組是___________________________。
3.酶的作用原理
（1）活化能：
（2）同樣是促進化學反應的進行，加熱、無機催化劑和酶的作用原理相同嗎？
酶為什么比無機催化劑的催化效率更高？
【例】右圖表示有酶催化和無催化劑情況下所需的活化能
①AC段表示____________________________ ；
BC段表示_______________________________；
AB段表示________________________________。
②若將酶變為無機催化劑，B在縱軸上如何移動？
酶的本質
1.完成教材第79-80頁資料“關于酶本質的探索”，分析回答資料后的討論問題（1）-（4）
2.若你是科學家薩姆納的助手,你會如何設計實驗協助薩姆納證明他在刀豆種子中得到的結晶是蛋白質
3.寫出酶的定義:
酶定義的分析
化學本質 蛋白質 RNA
合成原料
合成場所
生理功能
作用原理
來源與作用場所 來自____細胞，可以在細胞_____也可在細胞_____發揮作用
三、酶的特性（一）酶具有高效性
1.酶的高效性的含義是什么？原理是什么？
2.簡要寫出證明酶具有高效性的實驗思路？
3.建立“酶具有高效性”的數學模型
（二）酶具有專一性
1.酶的專一性的含義是什么？酶具有專一性的意義是什么？
2.酶具有專一性的驗證實驗：（淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用）
（1）完善以下實驗設計思路：
試管編號 1 2
可溶性淀粉溶液 2 mL －
蔗糖溶液 － 2 mL
新鮮的淀粉酶溶液
60 ℃水浴保溫5 min
________的斐林試劑
沸水浴煮沸1 min
實驗現象
(1)1號試管有磚紅色沉淀生成，2號試管不出現磚紅色沉淀，說明什么？你能從該實驗得到什么結論？
(2)上述實驗中能否使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑？
3.請嘗試建立“酶具有專一性”的數學模型
（三）酶的作用條件比較溫和
1.酶的作用條件具有溫和性的含義和原因？酶制劑應在什么條件下保存？
2.實驗：溫度、pH對酶活性的影響
（1）溫度對酶活性的影響（實驗設計思路參考）
序號 項目 1 1* 2 2* 3 3*
1 注入可溶性淀粉溶液保溫5 min 2 mL 2 mL 2 mL
2 注入淀粉酶溶液保溫5 min 1 mL 1 mL 1 mL
3 溫度條件(℃) 0 60 100
4 相同溫度下淀粉溶液與淀粉酶溶液混合，保持溫度 3 mL混合液 3 mL混合液 3 mL混合液
5 碘液檢驗
①為什么要將淀粉和淀粉酶在各自處理條件下分別保溫
②能不能用斐林試劑顯色作為觀測指標？
③探究溫度對酶活性的影響，能不能用H2O2作為底物？
（2）pH對酶活性的實驗（實驗設計思路參考）
序號 項目 試管1 試管2 試管3
1 注入新鮮的肝臟研磨液 每支試管各1 mL
2 不同pH的處理 注入物質的量濃度為0.01 mol/L的鹽酸溶液1 mL 注入蒸餾水1 mL 注入物質的量濃度為0.01 mol/L的NaOH溶液1 mL
3 注入過氧化氫溶液 每支試管各2 mL
4 用帶火星的衛生香進行檢驗
5 預期實驗現象
3.請嘗試建立“酶作用條件較溫和”的數學模型

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