高中生物關(guān)于ATP和酶的教案
探究一：溫度對酶作用速率的影響
實(shí)驗(yàn)假設(shè)
溫度影響酶作用速率。具體來說，在其他條件不變的情況下，一定范圍內(nèi)增加溫度，酶作用速率升高；超過一定的溫度范圍以后，再增加溫度，酶作用速率下降，高溫導(dǎo)致酶失去活性。
實(shí)驗(yàn)器材
冰箱，燒杯，試管，量筒，溫度計(jì)，酒精燈，淀粉溶液，稀釋的唾液、碘液等。
實(shí)驗(yàn)步驟
①取8支試管，分別標(biāo)記為1、2、3、4、5、6、7、8；用量筒各量取2 mL的可溶性淀粉溶液，分別加入上述8支試管；對上述8個(gè)試管分別進(jìn)行0 ℃、17 ℃、27 ℃、37 ℃、47 ℃、57 ℃、67 ℃、100 ℃的溫度控制5分鐘；同時(shí)，取另一組8支試管，用量筒量取2 mL稀釋的唾液也進(jìn)行同樣的溫度控制處理。
②取出上述兩組試管，將稀釋的唾液分別加入到對應(yīng)溫度的試管中，再水浴保持相應(yīng)溫度5分鐘。
③取出試管，加入碘液2～3滴，觀察顏色變化，用“+”表示顏色變化的深淺。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析
1 2 3 4 5 6 7 8
加入I2后顏色變化 +++ ++ + - + +++ +++ +++
數(shù)據(jù)分析（酶作用速率） - + ++ +++ ++ - - -
關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明：實(shí)驗(yàn)中，加入碘液后顏色變化越明顯，直接表明淀粉被水解的越少，間接證明酶在該溫度條件下的催化活性越低，酶作用速率降低；反之，則相反。
教師提出下列問題，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或討論：
（1）假如實(shí)驗(yàn)中將步驟③換成加入斐林試劑，后水浴加熱會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？
學(xué)生探究結(jié)果：在試管4中出現(xiàn)的磚紅色沉淀最明顯，而1、7、8試管幾乎無沉淀。
（2）假如進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，在步驟②之后，將實(shí)驗(yàn)中的試管1、7、8再置于37 ℃的條件下水浴5分鐘，有何現(xiàn)象？
學(xué)生探究結(jié)果：試管1中加入碘液無顏色變化（不顯藍(lán)色）；而7、8試管加入碘液顯藍(lán)色。
（3）上述實(shí)驗(yàn)說明了什么？
生
說明了在0 ℃時(shí)，酶的活性會受到抑制，但在一定范圍內(nèi)溫度升高其活性會增加，說明這種低溫導(dǎo)致的酶活性的降低是可以被恢復(fù)的；而在57 ℃、67 ℃、100 ℃時(shí)，酶的活性會受到抑制，并且隨著溫度的降低，其活性不再變化，說明高溫導(dǎo)致的這種活性的降低是不可以被恢復(fù)的。
（4）能否根據(jù)數(shù)學(xué)的函數(shù)思想，繪出唾液淀粉酶作用速率與溫度之間關(guān)系的函數(shù)示意圖？你能否對該函數(shù)圖進(jìn)行解釋？
學(xué)生自主完成：
學(xué)生解釋：說明酶的催化需要適宜的溫度范圍；并且特定的酶具有一個(gè)特定的最適宜溫度；在最適溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶作用速率增加；超過最適溫度范圍后，隨著溫度的升高，酶作用速率降低，最終失去活性；低溫對酶活性的抑制是可以被恢復(fù)的，而高溫導(dǎo)致酶的活性喪失是不可以被恢復(fù)的。為什么呢？
師
高溫導(dǎo)致了酶的空間結(jié)構(gòu)的破壞，而這種破壞是不可以被恢復(fù)的，因而酶的活性中心失去其催化活性；低溫僅抑制了酶的活性中心的催化能力，并沒有破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，所以這種酶活性的降低是可以被恢復(fù)的。
（5）有些細(xì)菌生活在火山噴發(fā)口，也有一些生物生活在溫泉之中，你如何來解釋這種現(xiàn)象呢？
小組討論、代表發(fā)言：生活在這些環(huán)境中的生物，其體內(nèi)的酶與人體內(nèi)的酶的種類是不同的，所以所需要的最適溫度與人的也不同。
（6）人體內(nèi)有許多種類的酶，這些不同的酶所需要的最適溫度都相同嗎？
師
人體不同的酶所需要的最適溫度是有所不同的，但大多是37 ℃左右。具體情況，可以查閱相關(guān)資料。
探究二：pH對酶作用速率的影響
教學(xué)建議：可以參考探究一的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出一組呈梯度的pH環(huán)境，以研究不同的pH對酶作用速率的影響。
師
能否根據(jù)數(shù)學(xué)的函數(shù)思想，繪出H2O2酶作用速率與pH之間關(guān)系的函數(shù)示意圖？你能否對該函數(shù)圖進(jìn)行解釋？
學(xué)生自主完成：
說明酶的催化需要適宜的pH范圍；并且特定的酶具有一個(gè)特定的最適宜pH；在最適pH范圍內(nèi)，隨著pH的升高，酶作用速率增加；超過最適pH范圍后，隨著pH的升高，酶作用速率降低，并最終導(dǎo)致酶失去活性；過酸與過堿對酶活性的破壞都不可以被恢復(fù)。
如人體內(nèi)的胃蛋白酶需要的最適pH范圍是1.5～2.2之間，而胰蛋白酶需要的最適的pH范圍是8.0～9.0。
探究三：酶濃度對酶作用速率的影響
實(shí)驗(yàn)假設(shè)
酶濃度影響酶作用速率。具體來說，在其他條件不變的情況下，一定范圍內(nèi)增加酶濃度，酶作用速率升高；超過一定的濃度范圍以后，再增加酶濃度，酶作用速率不變。
實(shí)驗(yàn)器材
燒杯、試管、量筒、干酵母菌、過氧化氫、蒸餾水等。
實(shí)驗(yàn)步驟
①取一定量的酵母菌配制成酵母菌溶液，用容量瓶（或量筒與燒杯）將上述鮮酵母菌溶液分別配制成稀釋10倍、100倍、100倍、1 000倍的酵母菌稀釋液；另取4支試管，分別標(biāo)記為1、2、3、4，用量筒各量取3 mL的過氧化氫溶液，分別加入上述4支試管。
②將酵母菌稀釋液分別加入上述4支試管，觀察試管中氣泡逸出的速率與氣泡的大小。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析
1 2 3 4
加入酵母菌稀釋液后氣泡逸出的速率 ++++ +++ ++ +
數(shù)據(jù)分析（酶作用的速率） ++++ +++ ++ +
關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明：實(shí)驗(yàn)中，加入酵母菌稀釋液后氣泡逸出的速率越快、氣泡越大，直接表明過氧化氫被分解得越多，間接證明酶作用的速率越大。
師
能否根據(jù)數(shù)學(xué)的函數(shù)思想，繪出H2O2酶作用速率與酶濃度之間關(guān)系的函數(shù)示意圖？你能否對該函數(shù)圖進(jìn)行解釋？
學(xué)生自主完成：
生
具體來說，在底物濃度一定，其他條件不變的情況下，一定范圍內(nèi)增加酶濃度，酶作用速率升高；酶的濃度超過一定的范圍以后，再增加酶濃度，酶作用速率不變。這主要與反應(yīng)容器中底物濃度的限制、產(chǎn)物濃度的抑制等因素有關(guān)。
探究四：底物濃度對酶作用速率的影響
教學(xué)建議：可以參考探究三的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出一組呈濃度梯度的過氧化氫溶液環(huán)境，以研究不同的底物濃度對酶作用速率的影響。
學(xué)生探究：進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。并畫出底物濃度與酶作用速率關(guān)系的函數(shù)圖。
生
在其他條件不變的情況下，一定范圍內(nèi)增加底物濃度，酶作用速率升高；超過一定的溫度范圍以后，再增加底物濃度，酶作用速率不變。這主要與反應(yīng)容器中酶濃度的限制、產(chǎn)物濃度的抑制等因素有關(guān)。
師
那么，反應(yīng)產(chǎn)物的濃度對實(shí)驗(yàn)中酶作用的速率有何影響呢？
教師活動：引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡的.角度來分析問題。
生
反應(yīng)產(chǎn)物對實(shí)驗(yàn)中酶作用的速率具有抑制作用，隨著反應(yīng)產(chǎn)物濃度的增加，抑制作用越明顯。
課堂小結(jié)
酶促反應(yīng)的速率受到多種因素共同影響；單單考慮一種因素而忽略另一種因素都是不可取的；研究其中一種因素的作用，要注意控制變量。
引導(dǎo)學(xué)生閱讀“放眼社會”的“酶與疾病”，讓學(xué)生了解酶和疾病的關(guān)系，如先天性酶缺陷病、酶的活性變化而導(dǎo)致疾病的產(chǎn)生、酶在診斷和治療疾病中的應(yīng)用，更重要的是理解酶是生物體內(nèi)進(jìn)行新陳代謝的重要物質(zhì)。教師還可鼓勵學(xué)生收集社會生活中，尤其是醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中有關(guān)酶的應(yīng)用的例子。
用作輔助消化劑的多酶片，含有淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶和脂肪酶等，盡管胃內(nèi)酸度較高，不適合大多數(shù)酶發(fā)揮作用，但人們可以將某些酶制劑做成腸溶劑型，如糖衣片和膠囊等，讓酶到達(dá)腸內(nèi)后再被釋放出來發(fā)揮作用，從而治療消化不良和食欲不振等癥。
學(xué)生活動：閱讀“酶與疾病”，并利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館、報(bào)刊等途徑，通過資料收集與整理、實(shí)地走訪與考察等多種方法，寫出一篇有關(guān)“酶與疾病”的調(diào)查報(bào)告。
板書設(shè)計(jì)
3.酶促反應(yīng)
4.影響酶促反應(yīng)的因素
（1）溫度
（2）pH
（3）酶的濃度
（4）底物濃度
活動與探究
“探究胃蛋白酶進(jìn)入小腸后是否能發(fā)揮活性”的活動建議：
探究原理：
酶的活性受pＨ的影響，在過酸或過堿的環(huán)境下酶的活性都會喪失。在活性范圍內(nèi)，酶的活性隨著pＨ的變化而有所變化。由于人體的胃蛋白酶由胃腺細(xì)胞分泌產(chǎn)生，并在胃中催化蛋白質(zhì)分解的反應(yīng)，然后隨食糜進(jìn)入小腸，這時(shí)pＨ由２.０變成７.８，對胃蛋白酶的活性產(chǎn)生了影響。
實(shí)驗(yàn)材料：
胃蛋白酶溶液，精肉塊，鹽酸，NaＯＨ，pＨ試紙等。
實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）配制pＨ＝２.０和pＨ＝７.８的液體；
（2）在兩試管中分別加入等量pＨ＝２.０和pＨ＝７.８的液體；
（3）加入兩塊相同形狀的等重量的精肉塊；
（4）向兩試管中同時(shí)滴入胃蛋白酶溶液；
（5）定時(shí)觀察，記錄；
（6）分析得出結(jié)論。
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