酶与酶促反应教学设计

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第一篇:酶与酶促反应教学设计

酶与酶促反应教学设计

李培花 静待花开一生物学科工作坊

(作者简介:李培花,女,汉族,生于1986年,现任教于横山中学,二级教师。2009年7月毕业于延安大学,特岗教师,2010年开始担任高中生物教学。性格开朗,心直口快;积极乐观,勤勉刻苦;默默无闻;兢兢业业;治学严谨,教学有方,诲人不倦。)

一、教材分析

“酶与酶促反应”是苏教版“分子与细胞”的第四章第一节内容。前面已学习已经认识了细胞的结构和物质基础,但没有接触细胞的代谢。本节内容是在学生学习了酶的定义和ATP相关内容的基础上进行的,进一步深入了解酶的高效性、专一性和酶的作用条件温和。同时穿插实验的设计、实验变量的判断、实验设计的原则,并能简单分析实验现象,为下节课探究影响酶促反应速率的因素做铺垫。

二、教学设计思路

运用旧知识导入法,让学生回忆酶的定义和酶具有催化性实验,提出问题:酶具有催化性,那么它的催化机理是什么呢?它还有什么性质呢?进入本节新课的研学。首先让学生阅读课本66页的“知识海洋”结合导学案的6、7内容思考:

1、什么是活化能?

2、PPT中曲线中的CA和CB的含义是什么?然后师生共同分析得出酶具有催化的实质是降低了化学反应的活化能。同时质疑:无机催化剂和酶都有催化性,那么谁得催化效率更高呢?接着让学生结合导学案8和PPT所示内容,分析实验现象进而得出实验结论:酶具有高效性。尝试分析导学案9的曲线,师生总结得出高效性的实质和意义。其次开始讲述酶的另一特性----专一性,结合课本的“酶具有专一性”实验,设置问题,让学生探讨理解专一性的含义,最后以加酶洗衣粉的使用温度得出酶的作用条件温和这一特性。

三、教学目标

1、通过实验认识酶的高效性和专一性,根据相曲线进一步理解酶高效性的实质。

2、通过学生阅读教材、导学案相关内容,尝试分析实验中的自变量和因变量,初步掌握控制变量的方法并尝试设计实验。

3、将生物核心素养----科学探究的方法:观察法、实验法和资料分析法渗透在教学过程中。

四、教学重难点

1、教学重点:酶的高效性和专一性的实验设计分析。

2、教学难点:酶的高效性实质的理解,专一性的实验设计分析。

五、课前准备

PPT、导学案

六、教学过程

(一)、导课 旧知识导入法

利用学生已学习的酶的定义,共同回忆其来源、作用和本质以及验证催化性的实验过程,然后质疑:酶的催化机理是什么?进入新课研学

(二)、新课

1、酶的高效性

活动安排;(1)、学生阅读66页内容的“知识海洋”,结合导学案的6、7,明确活化能的含义,对照曲线:尝试说出ca、cb、ba段的含义(图一)

(2)教师引导学生得出酶催化性的机理是降低了化学反应的活化能。(图二)

(3)教师PPT展示图片及相关数据帮助学生理解酶的高效性

知识过度:我们都有这样的体会:吃馒头时,越嚼越甜,那是因为唾液中含有唾液淀粉酶可以使淀粉水解,所以馒头变甜。但是吃肉时不小心把肉丝卡在牙缝里了,结果两天后他还有被消化,为什么?导出酶的特异性(专一性)

2、酶的特异性

活动安排:(1)PPT展示酶的特异性的概念,学生阅读66页内容的理解特异性的含义。

(2)教师引导如何设计验证酶的特异性实验。

设计思路:酶相同底物不同或者底物相同酶不同

(3)学生阅读课本65页实验,分析讨论PPT所示的问题:

(4)老师根据学生的回答对其进行点评,补充,最后得出实验结论:淀粉酶只能催化淀粉水解,对蔗糖不起作用,则酶具有特异性。

3、作用条件温和

教师从学生熟悉的加酶洗衣粉作为切入点,询问用怎样的水温洗的衣服更加干净?然后PPT展示酶的另一个性质,作用条件温和,以及其意义。酶需要在常温、常压和适宜的温度,正好符合生物体内的生活环境。

(三)课堂小结

师生边回忆边完成知识框架

七、板书设计

二、酶的性质

1、催化性 活化能含义

2、高效性

实质:降低了反应的活化能

3、特异性(专一性):(一种酶只催化一种底物的分解)

4、作用条件温和

第二篇:【典型题】酶促反应速率问题的研究

[2003年上海高考生物第11题]下图纵轴为酶反应速度,横轴为底物浓度,其中正确表示酶量增加1倍时,底物浓度和反应速度关系的是

命题者提供的参考答案是B。但在K12生物论坛的讨论中,很多老师认为应该选A。也有老师说虽然知道应该选B,但总觉得理由不充分。笔者认为,要正确理解这道题目,首先是必须弄懂酶促反应速度(题目中如此,其实正确的说法,应该称为“酶促反应速率”)的含义,其次要有酶促反应的动力学的有关知识作为基础。下面,笔者先把那些认为应该选A的老师提出的理由整理出来,然后介绍酶促反应速率的含义以及酶促反应的动力学的有关知识,并在此基础上阐述该题正确答案是B的理由。1 许多老师错误地选A的理由

先观察A、B选项中任何一条曲线,曲线的前半段,随横坐标底物浓度的增加,纵坐标酶促反应速度也增加,说明底物浓度是此时反应速度增加的限制因素。此时,即使增加酶量也不会使反应速度也增加。而曲线的后半段反应速度不再随底物浓度变化而变化,说明底物足够,此时底物浓度已不是反应速度增加的限制因素了;此时,酶的数量则相对不足,此时增加酶量会使反应速度加快。综上所述,正确的曲线应该是最初两条曲线重合,底物浓度足够多时才能体现出酶的数量对反应速度的影响。2 酶促反应速率的概念

酶促反应的速率(v),一般是以单位时间内底物被分解的量来表示的。假设x克蔗糖在t时间内被一定的蔗糖酶水解为葡萄糖和果糖,则x/t即为蔗糖酶反应的速率。

酶促反应在开始的初期速率较大,一定时间后,由于反应产物浓度逐渐增加,反应速率渐渐下降,最后完全停止。如果底物浓度相当大,而pH及温度又保持恒定,则在反应初期的一定短时限内,酶的反应速率尚不受反应产物的影响,可以保持不变。故测酶的反应速率一般只测反应开始后的初速,而不是测反应达到平衡时所需要的时间。3 酶促反应的动力学(影响酶反应的因素)的相应知识

酶促反应的速率是受酶浓度、底物浓度、pH、温度、反应产物、变构效应、活化剂和抑制剂等因素的影响的。下面仅讨论与此题有关的酶浓度和底物浓度的影响。3.1 酶浓度的影响

在有足够底物的情况下,而又不受其他因素的影响,则酶的反应速率(v)与酶浓度成正比。即

v=k[E]………………………………(1)k为反应速率常数,[E]为酶浓度。

因为有底物足够的条件,因此,对任一酶浓度[E],由(1)式求出的酶的反应速率v应当就是在该酶浓度下的最大反应速率Vmax。3.2 底物浓度的影响(米氏方程)

实验证明:当酶浓度、温度和pH恒定时,在底物浓度很低的范围内,反应初速与底物浓度成正比;此后,随着底物浓度的增加,反应速率的增加量逐渐减少;最后,当底物浓度增加到一定量时,反应速率达到一最大值Vmax,此时再增加底物浓度也不能使反应速率再增加。1931年,Michaelis与Menten根据中间产物理论提出了能表示整个反应中底物浓度与反应速率关系的公式,称Michaelis-Menten方程或简称米氏方程: v=Vmax[S]/(Km+[S])………………(2)

公式中,v为反应速率,Vmax为最大速率,Km为米氏常数。

Km是酶的特征常数之一,在数值上等于酶促反应速率达到最大速率一半(v=Vmax/2)时的底物浓度,单位为mol/L。4 正确答案是B的理由

对于底物浓度较大时,增加酶量可以增大反应速率这一结论,大家都没有异议。现在大家争议的焦点,就是在底物浓度很小时,增加酶量能否增大反应速率?对于这一问题的不同回答,决定上述高考题的答案选择:如果回答是肯定的,那么此题的正确答案是B;反之,正确答案就是A了。下面笔者为大家仔细分析一下这个问题。

上述题目中只涉及一种酶,从上面引述的酶促反应的动力学的相关知识中我们看到,对于同一种酶来说,Km为定值。题目中涉及的酶浓度有2种,从上面引述的酶促反应的动力学的相关知识中我们看到,酶的最大反应速率Vmax与酶浓度[E]成正比。而根据米氏方程,酶的反应速率v与最大速率Vmax成正比。由此我们可以得出结论:在底物浓度一定时,酶促反应速率v与酶浓度[E]成正比。即使在底物浓度[S]很小时,酶的浓度不同,反应速率也不会相同。酶的浓度增加1倍,反应速率也会相应增加1倍。

这样看来,上面这道题只能选B,不能选A,理由是很充足的哦!5 从中学生物范围内怎样理解这道题

从上述分析中我们看到,要透彻理解这道,需要有关酶促反应的动力学方面的基础知识,而这些知识是中学教材中没有涉及到的,甚至中学生物教师用书上也没有。因此,尽管这道题并没有什么错误(“反应速度”的提法不妥除外),但有超纲之嫌。

如果要求在中学生物知识的范围内,对这一道题作出合理的解答,确实比较困难。下面推荐K12生物论坛中一些老师提出的解释:这个题目中影响整体反应速度的因素有两个:一是底物浓度,一是酶的浓度。所以当底物浓度不变时,酶的浓度决定反应速度;当酶的浓度不变时,底物浓度决定反应速度。两个浓度都变时,共同决定反应速度。老实说,笔者尽管倾向于支持上述说法,但也觉得它无法圆满解释在底物浓度很低的情况下,为什么增加酶量能够加快反应速度。所以笔者想,这可能也算是一个没有办法的办法罢。12月19日补记:最近又有人在K12论坛上讨论这个试题,网友“小黑牛”提出了下列观点,似乎有利于在中学知识范围内解释清楚这个试题:中间产物学说(E+S-----ES-------E+C+D)认为,酶也是反应物,只是在这样的反应中,反应了的酶又能重新生成。由于酶也是反应物,所以增加反应物浓度或增加酶的浓度,反应速率都会增大。参考文献: 郑集:普通生物化学,人民教育出版社 张玉中、阎一林:基础生物化学问答,科学普及出版社

(2011上海高考)下图实线表示联苯水解酶催化的反应速率与酶浓度的关系,虚线表示在其他条件不变的情况下,底物浓度增加一倍,反应速度与酶浓度的关系,能正确表示两者关系的是()

答案:B

第三篇:高一生物酶与酶促反应教学案016

4.1.2酶与酶促反应

高一生物教学案016 遭到破坏,而失去活性。课型:新授课 编号 016 时间 2012.10.24(2)该实验中能否将斐林试剂改成碘液?

提示:该实验中不能用碘液代替斐林试剂,因为碘液只能使淀

粉变蓝,而与还原性糖没有特殊的颜色反应,不能检验蔗糖是第 十一 周 第 二 课时 总第 016 课时

否被淀粉酶水解。

备课组长签字: 宋双锋 段长签字:(3)实验中两支试管保温时,温度应控制在什么范围内?若改主备人:崔志民 一 年级 生物 备课组

A.生物体内的酶不是都由活细胞产生的B.活的生物体的任何一个细胞都能产生酶,酶只有在细胞内才能起催化作用 C.绝大多数酶是在核糖体上合成的,生物体缺乏某种酶就可能出现这种酶缺乏症 D.同一生物体内的各种酶要求的催化条件都相同,其催化效率姓名: 层次:

一、学习目标

1、酶的作用和本质。

2、酶的特性。

3、酶促反应和影响酶促反应的因素。

二、学习重点

1、酶的作用和本质。

2、酶的特性。

3、酶促反应和影响酶促反应的因素。

三、学习难点

1、酶促反应和影响酶促反应的因素。

四、使用说明 1.自学课本,从第55页到第58页,用红笔画出疑难点,2.完成教学案填空内容,习题。

五、教学流程

课程导入:吃馒头时我们会感到甜,而我们吃富含纤维素的蔬菜时却感觉不到甜味,试分析其原因?

【自主学习A级】探究

一、酶的作用及本质

1.酶是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊蛋白质,生物体内所有化学反应都需要酶的参与,那么酶是否一定在细胞内发挥作用呢?

提示:不是。无论是在细胞内还是细胞外,只要条件适宜酶都能起催化作用。

2.请结合教材中酶具有催化性的实践活动,思考下列问题:

(1)实验中选用蒸馏水的目的是什么?

提示:实验中设置加入蒸馏水的试管做对照组,目的是增强实验结论的说服力。

(2)酶催化的反应中,酶能否使生成物的量增加?

提示:不能。酶只能降低化学反应的活化能,加快反应速度,缩短达到平衡的时间,但不会使生成物的量增加。

3.结合教材中酶具有特异性的实践活动,讨论下列问题:

(1)进行实验时,要使用完全冷却的淀粉溶液,而不能用刚煮沸的淀粉溶液,原因是什么?

提示:若用刚煮沸的淀粉溶液进行实验,淀粉酶会因温度过高

用唾液中的唾液淀粉酶来催化该反应,温度控制范围和前者相受温度和pH的影响 同吗?

解析

提示:两支试管保温时,应控制在60 ℃左右,因为60 ℃是该(1)酶是活细胞产生的具有催化活性的一类特殊蛋白质。种淀粉酶的最适温度,低于或高于此温度,都会降低化学反应(2)不同种类的酶作用条件是不同的,但只要它们的结构不变,的速率。若改用唾液中的唾液淀粉酶来催化该反应进行,温度

且条件适宜,都能正常发挥作用。

就要控制在37 ℃左右,因为唾液淀粉酶的最适温度是人的体A错误,酶是由活细胞产生的;B错误,活细胞能产生酶,有温,即37 ℃左右。的酶在细胞内起作用(如呼吸酶),有的酶在细胞外起作用(如4.根据如图曲线试总结酶与无机催化剂的相同点和不同点。

消化酶);C正确,绝大多数酶属于蛋白质,是在核糖体上合成 的,生物体缺乏某种酶就会影响机体内的某一化学反应,可能

出现这种酶缺乏症,如缺少酪氨酸酶引起白化病;D错误,同提示:(1)相同点:都能加快化一生物体内不同的酶要求的催化条件可以不同,如胃蛋白酶、学反应的速率,缩短反应完成的胰蛋白酶所需的最适pH相差很大。

时间。

【自主学习B级】探究

二、影响酶促反应的因素

(2)不同点:酶与无机催化剂相

1. 在日常生活中,使用加酶洗衣粉要比使用普通洗衣粉更容比,催化效率更高。

易清除衣物上的奶渍、油渍,为什么?使用加酶洗衣粉时,最点拨

好用温水浸泡,为什么?

1.酶概念的三要素

提示:加酶洗衣粉中含有一部分酶,比如脂肪酶、蛋白酶等,(1)来源:活细胞产生的。死细胞不产生酶,凡是活细胞一定

它们能够分解脂肪、蛋白质,使之变成小分子的物质,更加容都能产生酶。

易清洗。酶的作用需要适宜的温度条件。

(2)生理作用:催化作用。酶是生物催化剂。

2.当人发烧时会感到全身不适、无力、食欲不振,试从酶的作用(3)化学本质:有机物。绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是

角度分析产生这些现象的原因。

RNA。

提示:高温使体内酶(包括消化酶)的活性降低,消化能力减2.酶的作用部位

弱,所以食欲不振。

细胞内或细胞外。

3.酶的作用机理

酶在化学反应中起的催化作用,主要是降低了反应的活化能,酶在反应前后质量和性质不变化。酶只能催化原本能进行的反

应,而不能催化原本不能进行的反应。

4.在探究酶具有催化性的实验中,判断反应进行程度的两种方法

(1)气泡目测法:观察反应产生的气泡数量。

(2)火星复燃法:观察带火星卫生香复燃的剧烈程度。

1、下列关于酶的叙述中正确的是 1 【特别提醒】①低温和高温时酶的活性都降低,但两者的性质A.特异性

不同。②在过酸或过碱环境中,酶均失去活性而不能恢复。③B.不具备催化剂的一般特征 同一种酶在不同pH下活性不同,不同的酶的最适pH不同。④C.高效性

反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。D.在温和条件下进行

2、如图曲线表示的是温度和酶活性的关系,此曲线不能说(B)3.(2011·昆明高一检测)酶具有很强的催化功能,其原因明的是 是()

A.显著降低了化学反应所需的活化能

B.增加了反应物之间的接触面积

C.显著提高了化学反应所需的活化能 A.不同的温度D.减小了反应物之间的接触面积

范围内酶的活(B)4.多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶,性不同

具有辅助消化的作用,其片剂是糖衣片,B.当温度达到B时,酶的活性最高

这样制作的目的是()C.A点时,酶的催化活性很低,但随着温度升高,酶的活性可A.补充体内糖类物质的供应 以上升

B.防止胃液的消化作用

D.C点时酶的活性也很低,当温度降低时,酶的活性也可以恢C.经唾液的消化作用后可迅速起作用 复上升 D.使其中各种酶缓慢地释放

解析

(C)5.(2011·盐城高一检测)两个学生在研究温度对两种天然解题时应明确高温、低温对酶活性的影响是不同的。低温抑制酶(能催化同一种反应)的作用后绘制了如下数据图。观察他酶的活性,而高温破坏了酶的结构,能使酶失活。

们的数据图,回答问题: 从图中可以看出随着温度的不断升高,酶的催化活性在上升,等达到B点时,酶的催化活性达到最高,随着温度的继续上升,酶的催化活性迅速下降。但是A点和C点相比,虽然酶的催化 活性都很低,但是A点是低温条件,对酶分子结构无影响,随 着温度的上升,其催化活性可不断上升,而C点是高温条件,当温度过高时,会破坏酶的分子结构,使酶的活性发生不可逆 的变化。

当堂检测

(A)1.关于酶生理功能的叙述,下列哪一项是正确的()

A.能为生物体内的化学反应提供能量

B.具有催化作用,比无机催化剂的催化效率高得多

C.酶与无机催化剂降低反应活化能的效率相同(1)酶A的最适温度是_____,两种酶催化的反应速率相等的温D.能促进生物体内营养物质的运输 度约是___________。

(2.)根据如图所示过氧化氢(2)可能来自于热泉中的细菌体内的酶是分解速率的曲线,说明酶的___________。

哪一特性()(3)在0~80 ℃的温度范围内,随温度的升高,酶B 的活性___________。

(4)如果先将酶B置于100 ℃的温度下,然后逐渐降

低温度,反应速率不变,原

因是

____________________________。小结:

作业布置: 完成此教学案并上交

课后反思:(学生写学后反思,教师写教后反思)

1、成功之处

2、不足之处

3、改进措施

出勤情况:

板书设计:

复备区 复备人:

例1C 例2D

1、B

2、C

3、A

4、B

5、答案:(1)40 ℃

(2)酶B(3)逐渐升高

(4)酶在100 ℃时已失活

第四篇:“酶的特性”教学设计

“酶的特性”教学设计

一、教材分析

“酶的特性”是《普通高中课程标准生物教科书 分子与细胞(必修1)》(人教版)第五单元第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时的内容,在学习了第1课时“酶的作用和本质”,以及初中人体内消化酶知识的基础上,结合探究“影响酶活性的条件”实验,进一步理解酶的三大特性,不仅巩固了第一节的探究实验方案设计中变量的控制内容,也为后面学习ATP的合成与分解,光合作用,细胞呼吸等重要内容奠定了坚实的基础。关于酶的催化特性的特点,教材中首先安排了有关实验,让学生通过实验,切身体会到酶的催化作用具有高效性的特点。符合学生由感性到理性的认知规律。

二、教学目标

知识目标:概述酶的特性和影响酶活性条件的知识体系。

能力目标:进行酶的特性、影响酶活性的条件、控制变量的实验探究活动。情感目标:养成勇于质疑、自主探究、合作学习的科学探究精神。

三、教学重点和难点

重点:建构酶的特性知识体系,探究影响酶活性的条件。难点:影响酶活性条件的实验设计与实施。

四、教学过程

[教师引入]:酶是生物催化剂,它当然具有一般无机催化剂的特点。[学生回答]:酶和无机催化剂的相同点:

1、酶和无机催化剂在化学反应前后本身不发生化学性质和数量上的变化;

2、只能加快反应速率,缩短反应达到平衡所需要的时间而不能改变反应的平衡点。师:酶与无机催化剂相比,又有哪些不同之处?这是我们今天需要探讨的问题。[新课]

1、酶的高效性

师:提问:通过Fe3+、H2O2酶催化H2O2分解速率比较的实验探究,同学们已经建构出酶具有什么特性?

生:酶的催化作用具有高效性。

2、酶具有专一性

向学生提供分析材料:①单独咀嚼米饭一段时间后,感觉有甜味,试分析是什么原因。(唾液中含有淀粉酶,淀粉在酶的作用下水解成麦芽糖,麦芽糖有甜味)

②早晨起床发现昨晚夹在牙缝中的瘦肉丝依然存在,又是什么原因?(瘦肉的主要成分是蛋白质,唾液中无消化蛋白质的酶,所以无法将其分解。)探究实验:

[教师提问]:假如将H2O2酶催化H2O2分解的实验作如下更改,实验结果又将如何呢?①更换酶──将猪肝研磨液换成淀粉酶。②更换底物──将H2O2换成淀粉液。并请1、2两大组的同学实验探究①,3、4两大组的同学实验探究②。补充:实验中要控制变量:

变量:实验过程中可以变化的因素都可以称为变量。如选择催化剂的种类和加入的剂量、反应物的剂量;产生的氧气量、环境的温度、pH等

实验变量:实验中因实验目的而确定,人为改变的变量称作实验变量。

教师指导学生分析本实验中的实验变量是什么?学生分析得出是催化剂的种类(过氧化氢酶和Fe3+)。

无关变量:指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件

教师指导学生分析本组实验中无关变量有哪些?如何使无关变量在操作中要保持相同? 学生分析得出:无关变量有反应环境的温度、pH;过氧化氢的剂量等、其各项应在分组实验中保持相等、稳定、不变。

反应变量:随着实验变量的变化而变化的变量称作反应变量。通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。[学生活动]分组实验。

[教师活动]观察学生实验,若学生有关实验操作不规范,如量取液体的方法不规范等,则予以纠正。同时启发:加底物的量为多少?加淀粉酶或猪肝研磨液的量为多少?如何检测淀粉是否分解?……用以指导学生的实验操作。待学生实验结束后,提问:探究的结果如何? [学生活动]

1、2组“换成淀粉酶后不产生气泡”,3、4组“换成淀粉后变蓝色”。[教师活动]提问:由此得出的结论是什么?

[学生活动]不同的酶不能催化同一底物反应,同一种酶不能催化不同底物反应。[教师活动]总结:即每一种酶只能催化一种或一类化学反应。这就是酶的专一性。[教师活动]提问:有关酶的催化作用,除刚刚探究的受底物的种类和酶的种类的影响外,同学们还有哪些需要进一步探究的问题呢?并提出要求:以小组为单位相互讨论,将问题写在纸上,然后大家一起交流。

[学生活动]相互讨论,罗列问题,并推代表交流问题。如:“会不会受温度的影响”?“会不会受pH的影响”?“会不会受底物浓度的影响”?“会不会受酶浓度的影响” ?…… 从学生提出的众多问题中,选择“酶的催化作用会不会受pH和温度的影响”两大问题作为进一步探究的问题。

3、酶的作用条件较温和

[教师提供]:资料一:实验证明:用加酶洗衣粉时,温水的洗涤效果要比冷水好; 资料二:人患感冒发烧时,常常不思饮食,其原因是什么?

资料三:阅读课文P83探究(影响酶活性的重要条件)第1到3段文字。[教师活动]提出假设:a.酶的催化效率可能受温度的影响

b.酶的催化效率可能受PH值的影响。并且不同的酶需要不同的PH条件。示例:“温度对酶活性的影响”实验方案

[学生活动]完成有关PH值对酶活性影响的实验设计。

1.布置学生动手实验,各小组按确定的实验方案进行实验,仔细观察、认真记录实验现象。2.师生互动交流实验结果,培养学生主动获取知识的能力;学会与人交流,提高语言表达能力。

①学生完成实验后提问:

a.哪支试管中酶的活性最高?你是如何得出这一结论的?

b.实验结果与你预期的结果是否一致?你作出的假设是否得到了确认?

c.通过这个探究,你们小组的结论是什么?请尝试用酶的化学本质的知识解释本小组的结论。

②各小组汇报实验结果:

温度、PH值变化会影响酶的活性,温度和PH值偏高或偏低,酶的活性都会降低。③结论:酶的作用条件较温和

教师分析、解释:过酸、过碱或高温,都会使酶分子的结构遭到破坏而失去活性。因为酶的化学本质是蛋白质或RNA,这些大分子物质都有其特定的空间结构,当环境中的温度过高、PH值过高或过低时,这些有机物的空间结构就会发生改变,从而使酶的活性降低甚至失去活性。0℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低,没有破坏酶的空间结构,在适宜的温度下酶的活性可以恢复。

引导学生根据实验结果绘出温度和PH值变化与酶活性的关系大致变化曲线图。用语言来描述温度和PH值变化与酶活性的关系曲线的变化特征。训练学生从函数图像中提取信息、分析信息的能力和语言表达能力。

五、教师小结 板书设计

一、酶的特性

1、酶具有高效性

2、酶具有专一性

3、酶的作用条件较温和(1)温度影响酶的活性(2)PH影响酶的活性

二、探究实验

六、教学感想

高中生物新课程提出了提高生物科学素养,面向全体学生,提倡探究式学习,注重与现实生活的联系的基本理念,强调课堂教学要体现学生的“主体性”。这些理念最终都要通过教师的课堂教学行为得以实现,因此,教师是推进新课改最关键的因素。那么,我们一线的教师不仅要在新课改理念下创新自己的教学行为,也应该协调好课改后课堂教学与高考的关系。我认为,可以从以下几方面加以改进:

一、学:学习新课程理念,学习新的教学方法

课改已经进行,但我们仍然看到一部分教师仍然按照老一套的授课方式从头讲到尾,结果整堂课下来,学生和老师都感觉身心疲惫。实施新课程,更新观念是前提,这就要求我们一是要向书本学习,多读心课标、优秀教案、教师用书、探究报告等,理解新课程理念。二是要多听教改专家和特级教师的课。三可以借助网络学习。四要相互学习。

二、研:加强新课程教学研究,提高教学质量。例如:可以实行集体备课的方式,集中集体智慧,可以通过不断磨课的方式找出最好的教学方式等。

三、将新课改落到实处,提高学生科学素养的同时更要适应高考要求。如何检测是否达到了提高学生科学素养的目的,考试仍然是一个重要的检测手段。因此,我们在运用新的教学方式进行教学的同时,仍然要认真学习研究考纲和考试说明,明确考察重点,对于考试说明没有而教材有的要大胆删除,通过对近几年考题的研究明确高考动向,重视书本,抓双基,指导学生理清知识网络,构建生物模型,全面复习,突出重点。

“酶的特性”教学设计

一、教材分析

“酶的特性”是《普通高中课程标准生物教科书 分子与细胞(必修1)》(人教版)第五单元第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时的内容,在学习了第1课时“酶的作用和本质”,以及初中人体内消化酶知识的基础上,结合探究“影响酶活性的条件”实验,进一步理解酶的三大特性,不仅巩固了第一节的探究实验方案设计中变量的控制内容,也为后面学习ATP的合成与分解,光合作用,细胞呼吸等重要内容奠定了坚实的基础。关于酶的催化特性的特点,教材中首先安排了有关实验,让学生通过实验,切身体会到酶的催化作用具有高效性的特点。符合学生由感性到理性的认知规律。

二、教学目标

知识目标:概述酶的特性和影响酶活性条件的知识体系。

能力目标:进行酶的特性、影响酶活性的条件、控制变量的实验探究活动。情感目标:养成勇于质疑、自主探究、合作学习的科学探究精神。

三、教学重点和难点 重点:建构酶的特性知识体系,探究影响酶活性的条件。

难点:影响酶活性条件的实验设计与实施。

四、教学过程

[教师引入]:酶是生物催化剂,它当然具有一般无机催化剂的特点。[学生回答]:酶和无机催化剂的相同点:

1、酶和无机催化剂在化学反应前后本身不发生化学性质和数量上的变化;

2、只能加快反应速率,缩短反应达到平衡所需要的时间而不能改变反应的平衡点。师:酶与无机催化剂相比,又有哪些不同之处?这是我们今天需要探讨的问题。[新课]

1、酶的高效性

师:提问:通过Fe3+、H2O2酶催化H2O2分解速率比较的实验探究,同学们已经建构出酶具有什么特性?

生:酶的催化作用具有高效性。

2、酶具有专一性

向学生提供分析材料:①单独咀嚼米饭一段时间后,感觉有甜味,试分析是什么原因。(唾液中含有淀粉酶,淀粉在酶的作用下水解成麦芽糖,麦芽糖有甜味)

②早晨起床发现昨晚夹在牙缝中的瘦肉丝依然存在,又是什么原因?(瘦肉的主要成分是蛋白质,唾液中无消化蛋白质的酶,所以无法将其分解。)探究实验:

[教师提问]:假如将H2O2酶催化H2O2分解的实验作如下更改,实验结果又将如何呢?①更换酶──将猪肝研磨液换成淀粉酶。②更换底物──将H2O2换成淀粉液。并请1、2两大组的同学实验探究①,3、4两大组的同学实验探究②。补充:实验中要控制变量:

变量:实验过程中可以变化的因素都可以称为变量。如选择催化剂的种类和加入的剂量、反应物的剂量;产生的氧气量、环境的温度、pH等

实验变量:实验中因实验目的而确定,人为改变的变量称作实验变量。

教师指导学生分析本实验中的实验变量是什么?学生分析得出是催化剂的种类(过氧化氢酶和Fe3+)。

无关变量:指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件

教师指导学生分析本组实验中无关变量有哪些?如何使无关变量在操作中要保持相同? 学生分析得出:无关变量有反应环境的温度、pH;过氧化氢的剂量等、其各项应在分组实验中保持相等、稳定、不变。

反应变量:随着实验变量的变化而变化的变量称作反应变量。通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。

[学生活动]分组实验。

[教师活动]观察学生实验,若学生有关实验操作不规范,如量取液体的方法不规范等,则予以纠正。同时启发:加底物的量为多少?加淀粉酶或猪肝研磨液的量为多少?如何检测淀粉是否分解?……用以指导学生的实验操作。待学生实验结束后,提问:探究的结果如何? [学生活动]

1、2组“换成淀粉酶后不产生气泡”,3、4组“换成淀粉后变蓝色”。[教师活动]提问:由此得出的结论是什么?

[学生活动]不同的酶不能催化同一底物反应,同一种酶不能催化不同底物反应。

[教师活动]总结:即每一种酶只能催化一种或一类化学反应。这就是酶的专一性。

[教师活动]提问:有关酶的催化作用,除刚刚探究的受底物的种类和酶的种类的影响外,同学们还有哪些需要进一步探究的问题呢?并提出要求:以小组为单位相互讨论,将问题写在纸上,然后大家一起交流。

[学生活动]相互讨论,罗列问题,并推代表交流问题。如:“会不会受温度的影响”?“会不会受pH的影响”?“会不会受底物浓度的影响”?“会不会受酶浓度的影响” ?…… 从学生提出的众多问题中,选择“酶的催化作用会不会受pH和温度的影响”两大问题作为进一步探究的问题。

3、酶的作用条件较温和

[教师提供]:资料一:实验证明:用加酶洗衣粉时,温水的洗涤效果要比冷水好; 资料二:人患感冒发烧时,常常不思饮食,其原因是什么?

资料三:阅读课文P83探究(影响酶活性的重要条件)第1到3段文字。[教师活动]提出假设:a.酶的催化效率可能受温度的影响

b.酶的催化效率可能受PH值的影响。并且不同的酶需要不同的PH条件。示例:“温度对酶活性的影响”实验方案

[学生活动]完成有关PH值对酶活性影响的实验设计。

1.布置学生动手实验,各小组按确定的实验方案进行实验,仔细观察、认真记录实验现象。2.师生互动交流实验结果,培养学生主动获取知识的能力;学会与人交流,提高语言表达能力。

①学生完成实验后提问:

a.哪支试管中酶的活性最高?你是如何得出这一结论的?

b.实验结果与你预期的结果是否一致?你作出的假设是否得到了确认?

c.通过这个探究,你们小组的结论是什么?请尝试用酶的化学本质的知识解释本小组的结论。

②各小组汇报实验结果:

温度、PH值变化会影响酶的活性,温度和PH值偏高或偏低,酶的活性都会降低。③结论:酶的作用条件较温和

教师分析、解释:过酸、过碱或高温,都会使酶分子的结构遭到破坏而失去活性。因为酶的化学本质是蛋白质或RNA,这些大分子物质都有其特定的空间结构,当环境中的温度过高、PH值过高或过低时,这些有机物的空间结构就会发生改变,从而使酶的活性降低甚至失去活性。0℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低,没有破坏酶的空间结构,在适宜的温度下酶的活性可以恢复。

引导学生根据实验结果绘出温度和PH值变化与酶活性的关系大致变化曲线图。用语言来描述温度和PH值变化与酶活性的关系曲线的变化特征。训练学生从函数图像中提取信息、分析信息的能力和语言表达能力。

五、教师小结 板书设计

一、酶的特性

1、酶具有高效性

2、酶具有专一性

3、酶的作用条件较温和(1)温度影响酶的活性(2)PH影响酶的活性

二、探究实验

六、教学感想

高中生物新课程提出了提高生物科学素养,面向全体学生,提倡探究式学习,注重与现实生活的联系的基本理念,强调课堂教学要体现学生的“主体性”。这些理念最终都要通过教师的课堂教学行为得以实现,因此,教师是推进新课改最关键的因素。那么,我们一线的教师不仅要在新课改理念下创新自己的教学行为,也应该协调好课改后课堂教学与高考的关系。我认为,可以从以下几方面加以改进:

一、学:学习新课程理念,学习新的教学方法

课改已经进行,但我们仍然看到一部分教师仍然按照老一套的授课方式从头讲到尾,结果整堂课下来,学生和老师都感觉身心疲惫。实施新课程,更新观念是前提,这就要求我们一是要向书本学习,多读心课标、优秀教案、教师用书、探究报告等,理解新课程理念。二是要多听教改专家和特级教师的课。三可以借助网络学习。四要相互学习。

二、研:加强新课程教学研究,提高教学质量。例如:可以实行集体备课的方式,集中集体智慧,可以通过不断磨课的方式找出最好的教学方式等。

三、将新课改落到实处,提高学生科学素养的同时更要适应高考要求。如何检测是否达到了提高学生科学素养的目的,考试仍然是一个重要的检测手段。因此,我们在运用新的教学方式进行教学的同时,仍然要认真学习研究考纲和考试说明,明确考察重点,对于考试说明没有而教材有的要大胆删除,通过对近几年考题的研究明确高考动向,重视书本,抓双基,指导学生理清知识网络,构建生物模型,全面复习,突出重点。

“酶的特性”教学设计

一、教材分析

“酶的特性”是《普通高中课程标准生物教科书 分子与细胞(必修1)》(人教版)第五单元第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时的内容,在学习了第1课时“酶的作用和本质”,以及初中人体内消化酶知识的基础上,结合探究“影响酶活性的条件”实验,进一步理解酶的三大特性,不仅巩固了第一节的探究实验方案设计中变量的控制内容,也为后面学习ATP的合成与分解,光合作用,细胞呼吸等重要内容奠定了坚实的基础。关于酶的催化特性的特点,教材中首先安排了有关实验,让学生通过实验,切身体会到酶的催化作用具有高效性的特点。符合学生由感性到理性的认知规律。

二、教学目标

知识目标:概述酶的特性和影响酶活性条件的知识体系。

能力目标:进行酶的特性、影响酶活性的条件、控制变量的实验探究活动。情感目标:养成勇于质疑、自主探究、合作学习的科学探究精神。

三、教学重点和难点

重点:建构酶的特性知识体系,探究影响酶活性的条件。难点:影响酶活性条件的实验设计与实施。

四、教学过程

[教师引入]:酶是生物催化剂,它当然具有一般无机催化剂的特点。[学生回答]:酶和无机催化剂的相同点:

1、酶和无机催化剂在化学反应前后本身不发生化学性质和数量上的变化;

2、只能加快反应速率,缩短反应达到平衡所需要的时间而不能改变反应的平衡点。师:酶与无机催化剂相比,又有哪些不同之处?这是我们今天需要探讨的问题。[新课]

1、酶的高效性

师:提问:通过Fe3+、H2O2酶催化H2O2分解速率比较的实验探究,同学们已经建构出酶具有什么特性?

生:酶的催化作用具有高效性。

2、酶具有专一性 向学生提供分析材料:①单独咀嚼米饭一段时间后,感觉有甜味,试分析是什么原因。(唾液中含有淀粉酶,淀粉在酶的作用下水解成麦芽糖,麦芽糖有甜味)

②早晨起床发现昨晚夹在牙缝中的瘦肉丝依然存在,又是什么原因?(瘦肉的主要成分是蛋白质,唾液中无消化蛋白质的酶,所以无法将其分解。)探究实验:

[教师提问]:假如将H2O2酶催化H2O2分解的实验作如下更改,实验结果又将如何呢?①更换酶──将猪肝研磨液换成淀粉酶。②更换底物──将H2O2换成淀粉液。并请1、2两大组的同学实验探究①,3、4两大组的同学实验探究②。补充:实验中要控制变量:

变量:实验过程中可以变化的因素都可以称为变量。如选择催化剂的种类和加入的剂量、反应物的剂量;产生的氧气量、环境的温度、pH等

实验变量:实验中因实验目的而确定,人为改变的变量称作实验变量。

教师指导学生分析本实验中的实验变量是什么?学生分析得出是催化剂的种类(过氧化氢酶和Fe3+)。无关变量:指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件

教师指导学生分析本组实验中无关变量有哪些?如何使无关变量在操作中要保持相同? 学生分析得出:无关变量有反应环境的温度、pH;过氧化氢的剂量等、其各项应在分组实验中保持相等、稳定、不变。

反应变量:随着实验变量的变化而变化的变量称作反应变量。通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。[学生活动]分组实验。

[教师活动]观察学生实验,若学生有关实验操作不规范,如量取液体的方法不规范等,则予以纠正。同时启发:加底物的量为多少?加淀粉酶或猪肝研磨液的量为多少?如何检测淀粉是否分解?……用以指导学生的实验操作。待学生实验结束后,提问:探究的结果如何? [学生活动]

1、2组“换成淀粉酶后不产生气泡”,3、4组“换成淀粉后变蓝色”。[教师活动]提问:由此得出的结论是什么?

[学生活动]不同的酶不能催化同一底物反应,同一种酶不能催化不同底物反应。

[教师活动]总结:即每一种酶只能催化一种或一类化学反应。这就是酶的专一性。

[教师活动]提问:有关酶的催化作用,除刚刚探究的受底物的种类和酶的种类的影响外,同学们还有哪些需要进一步探究的问题呢?并提出要求:以小组为单位相互讨论,将问题写在纸上,然后大家一起交流。

[学生活动]相互讨论,罗列问题,并推代表交流问题。如:“会不会受温度的影响”?“会不会受pH的影响”?“会不会受底物浓度的影响”?“会不会受酶浓度的影响” ?…… 从学生提出的众多问题中,选择“酶的催化作用会不会受pH和温度的影响”两大问题作为进一步探究的问题。

3、酶的作用条件较温和

[教师提供]:资料一:实验证明:用加酶洗衣粉时,温水的洗涤效果要比冷水好; 资料二:人患感冒发烧时,常常不思饮食,其原因是什么?

资料三:阅读课文P83探究(影响酶活性的重要条件)第1到3段文字。

[教师活动]提出假设:a.酶的催化效率可能受温度的影响

b.酶的催化效率可能受PH值的影响。并且不同的酶需要不同的PH条件。示例:“温度对酶活性的影响”实验方案

[学生活动]完成有关PH值对酶活性影响的实验设计。

1.布置学生动手实验,各小组按确定的实验方案进行实验,仔细观察、认真记录实验现象。2.师生互动交流实验结果,培养学生主动获取知识的能力;学会与人交流,提高语言表达能力。

①学生完成实验后提问:

a.哪支试管中酶的活性最高?你是如何得出这一结论的?

b.实验结果与你预期的结果是否一致?你作出的假设是否得到了确认?

c.通过这个探究,你们小组的结论是什么?请尝试用酶的化学本质的知识解释本小组的结论。

②各小组汇报实验结果:

温度、PH值变化会影响酶的活性,温度和PH值偏高或偏低,酶的活性都会降低。③结论:酶的作用条件较温和

教师分析、解释:过酸、过碱或高温,都会使酶分子的结构遭到破坏而失去活性。因为酶的化学本质是蛋白质或RNA,这些大分子物质都有其特定的空间结构,当环境中的温度过高、PH值过高或过低时,这些有机物的空间结构就会发生改变,从而使酶的活性降低甚至失去活性。0℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低,没有破坏酶的空间结构,在适宜的温度下酶的活性可以恢复。

引导学生根据实验结果绘出温度和PH值变化与酶活性的关系大致变化曲线图。用语言来描述温度和PH值变化与酶活性的关系曲线的变化特征。训练学生从函数图像中提取信息、分析信息的能力和语言表达能力。

五、教师小结 板书设计

一、酶的特性

1、酶具有高效性

2、酶具有专一性

3、酶的作用条件较温和(1)温度影响酶的活性(2)PH影响酶的活性

二、探究实验

六、教学感想

高中生物新课程提出了提高生物科学素养,面向全体学生,提倡探究式学习,注重与现实生活的联系的基本理念,强调课堂教学要体现学生的“主体性”。这些理念最终都要通过教师的课堂教学行为得以实现,因此,教师是推进新课改最关键的因素。那么,我们一线的教师不仅要在新课改理念下创新自己的教学行为,也应该协调好课改后课堂教学与高考的关系。我认为,可以从以下几方面加以改进:

一、学:学习新课程理念,学习新的教学方法

课改已经进行,但我们仍然看到一部分教师仍然按照老一套的授课方式从头讲到尾,结果整堂课下来,学生和老师都感觉身心疲惫。实施新课程,更新观念是前提,这就要求我们一是要向书本学习,多读心课标、优秀教案、教师用书、探究报告等,理解新课程理念。二是要多听教改专家和特级教师的课。三可以借助网络学习。四要相互学习。

二、研:加强新课程教学研究,提高教学质量。例如:可以实行集体备课的方式,集中集体智慧,可以通过不断磨课的方式找出最好的教学方式等。

三、将新课改落到实处,提高学生科学素养的同时更要适应高考要求。如何检测是否达到了提高学生科学素养的目的,考试仍然是一个重要的检测手段。因此,我们在运用新的教学方式进行教学的同时,仍然要认真学习研究考纲和考试说明,明确考察重点,对于考试说明没有而教材有的要大胆删除,通过对近几年考题的研究明确高考动向,重视书本,抓双基,指导学生理清知识网络,构建生物模型,全面复习,突出重点。

第五篇:高中生物教学设计与反思新陈代谢与酶

高中生物教学设计与反思新陈代谢与酶

高中生物教学设计与反思新陈代谢与酶

【学习目标】1.知道酶的发现过程。2.理解酶的性质(主要是高效性、专一性、酶需要适宜条件的特性)。

3.用实验探究酶的高效性、酶的专一性。

【学习障碍】

1.理解障碍(1)如何理解酶与新陈代谢的关系?(2)如何理解酶的高效性、专一性等特性?

(3)如何理解影响酶催化作用的因素?

2.解题障碍(1)用酶的作用特性去解释和说明一些生物学现象。(2)解影响酶的催化作用因素的图表题。

(3)解有关的实验设计题。

【学习策略】 1.理解障碍的突破(1)用“结构与功能相统一”等观点理解新陈代谢与酶的关系。生命系统既是一个需要维持稳态的系统,又是一个瞬时就会发生一系列合成、分解的运动着的系统,这是一个矛盾的统一体。新陈代谢中的各种化学反应是在温度、酸碱度等相对稳定的条件下进行的,这些化学反应不能在高温、高压、强酸、强碱等条件下进行,可是又要迅速、高效地进行反应,怎样实现生命系统的这种功能?因此就必须有一种结构或物质存在,来行使其功能。这就是生物催化剂——酶。生物体内的物质代谢过程是极其复杂的,如人体从外界摄取的营养物质经过变化成为人体自身的组成物质,组成物质又经过氧化分解成为代谢的最终产物而排出体外,这些过程中包含着许许多多的生物化学反应。据估计,人体细胞内发生化学反应的频率约为几百万次/min。这么多的化学反应之所以能够在平常的温度、压力下迅速顺利地完成,完全是依靠酶的催化作用。正因为这样,生物体自我更新的速度是很快的。拿人体来说,体内血液中的红细胞更新的速度通常为200万/s以上,大约60 d左右全部红细胞要更新一半;肝脏和血浆中的蛋白质,大约10 d左右要更新一半;皮肤、肌肉等组织中的蛋白质,大约150 d左右要更新一半。人在一生(按60年计算)中与外界环境交换各种物质的数量,大约水为50000 kg,糖类为10000 kg,脂质为1000 kg,蛋白质为1600 kg。物质交换的总重量大约相当于人体重量的1200倍,而实际上现在人类的寿命已经大大超过60岁了。所有这些复杂的代谢活动,只有在酶的参与下才能在常温、常压的条件下迅速有序地进行。因此生物体的新陈代谢过程,实际上是由一系列酶所催化的化学反应所组成的反应网络,这就是功能与结构的和谐统一。

(2)用“迁移法”来帮助理解酶的特性。酶是生物催化剂,因而它既有与一般催化剂相同的性质,也有与一般催化剂不同的特点。酶和一般催化剂的共同点是:第一,酶在催化反应加快进行时,在反应前后酶本身没有数量和性质上的改变,因而很少量的酶就可催化大量的物质发生反应。第二,酶只能催化热力学上允许进行的反应,而不能使本来不能进行的反应发生。第三,酶只能使反应加快达到平衡,而不能改变达到平衡时,反应物和产物的浓度。因此,酶既能加快正反应进行,也能加快逆反应进行。酶促反应究竟朝哪个方向进行,取决于反应物和产物的浓度。酶与一般的催化剂相比又有其特点,最突出的是它的高效性和专一性。生物化学理论的迁移

A.用“酶的中间产物学说”来理解酶的高效性

酶具有强大的催化能力,酶的催化能力远远超过化学催化剂。例如,碳酸酐酶能够催化下面的反应:

碳酸酐酶是目前已经知道的催化反应速度最快的酶之一。每个碳酸酐酶分子催化CO2水合作用形成相同数量的H2CO3的速度通常为6×10个/s。碳酸酐酶催化上述反应的速度比非酶催化的上述反应速度快10倍。如果没有这种酶,CO2从组织到血液,然后再通过肺泡呼出体外的过程只能以极其缓慢的速度进行,远远不能满足生物体生存的需要。酶具有这样强大的催化能力,可以用酶的中间产物学说来解释:酶在催化某一底物(被酶催化的物质)时,先与底物结合成一种不稳定的中间产物,这种中间产物极为活泼,很容易发生化学反应而变成反应物,并且放出酶。按照中间产物学说,酶促反应(需酶催化的反应)可以写成下式:

B.用“酶的诱导契合学说”来理解酶的专一性:酶具有高度的专一性,这就是说,一种酶只能作用于一种底物,或一类分子结构相似的底物,促使底物进行一定的化学反应,产生一定的反应产物。酶的这种高度的专一性,可以用“诱导契合学说”来解释:酶对于它所作用的底物有着严格的选择,酶和底物结合时,酶并不是事先就以一种与底物互补的形状存在,而是在受到诱导之后才形成互补的形状。这种方式如同一只手伸进手套之后才诱导手套的形状发生变化一样。底物一旦结合上去,就能诱导酶蛋白的空间结构发生相应的变化,从而使酶和底物契合而形成酶—底物络合物,这就是科学家们普遍支持的“诱导契合学说”(见下图)。

底物的结构和酶的活动中心的结构的这种互补形状,使酶只能与对应的化合物契合,从而排斥了那些形状、大小不适合的化合物,这就是酶作用的专一性。用来说明酶专一性催化作用的基本原理的学说还有“锁和钥匙学说”,见本节教材复习题二图示,在此不再赘述。

(3)用“内外因法”来理解酶的催化作用受温度、pH影响的机理。唯物辩证法认为外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用。用此方法可以找出事物变化的根本原因。酶起催化作用所需条件虽然不象一般催化剂那样苛刻,如要求高温、高压,但它还是需要一些特定的环境条件的。这些条件就是影响酶催化作用的外因,主要是温度与pH;影响酶催化作用的内因是由酶本身的性质——蛋白质所决定的。我们主要研究其外因。①温度:酶的催化效率又称酶的活性或活力。酶促反应与普通的化学反应一样,一般说来,环境温度升高,酶的活性随之提高,但不是无止境的。随着温度升高,酶的稳定性也越来越低,表现为酶的活性急速丧失。某种酶在某一温度下能表现出最大的活性,这个温度称为该种酶的最适温度。就大多数酶来讲,最适温度在40℃左右,温度继续升高,酶的活性会显著下降,以致完全丧失催化能力。这是因为酶是一种蛋白质,蛋白质加温到70℃~90℃就会变性沉淀,如鸡蛋清在开水里一煮就凝固成白色固体一样。各种酶能忍受高温的限度不同,绝大多数酶在60℃~70℃的溶液中即受到很大破坏。酶的活性随温度变化的示意图如下图。

② 酸碱度(pH):酸碱度对酶的催化作用有很大影响,主要体现在两个方面:一是同一种酶在不同的pH下活性不同,如上图。二是各种酶的最适pH不同,过酸或过碱都会降低酶的活性。例如胃蛋白酶在酸性(pH1.5)环境下活性最高,胰蛋白酶在微碱性(pH8)环境下活性最高,大部分酶在中性环境下活性最高。

[例1]在酶法生产葡萄糖时,pH先调到6,后调到4.5。这是因为最初以一种淀粉酶溶液为原料时,该酶的____________,继后以糖化酶继续作用,该酶的____________之故。

解析:用“内外因法”解。各种酶的最适pH不同,据题意,催化淀粉最终水解成葡萄糖最先需要淀粉酶后需要糖化酶,pH先调到6,后调到4.5,可见这分别是两种酶的最适pH。

答案:最适pH为6 最适pH为4.5 2.解题障碍的突破

(1)用“系统化”和“具体化(对号入座)法”来解有关酶的特性的问题。

按系统化方法将酶的知识形成知识网络如下图。

具体化(对号入座)是把理论知识用于具体、个别场合的思维方法。在生物学学习中,适用具体化的方式主要有两种:一是用所学知识应用于生活和生产实践,分析和解释一些生命现象;二是用一些生活中的具体事例来说明生物学理论知识。

[例2]能够促使唾液淀粉酶水解的酶是

A.淀粉酶 B.分解酶 C.水解酶 D.蛋白酶

解析:用“系统化”和“具体化(对号入座)法”解。题目告诉我们这主要是考查酶的功能特性,根据我们已建立的上述知识网络将问题对号入座,很明显题目具体是考查酶的专一性的特点,淀粉酶只能使淀粉水解成麦芽糖;分解酶是具有分解作用的所有酶的总称;水解酶是催化有机物与水作用形成各类分解产物的酶,包括淀粉酶、蛋白酶等;蛋白酶是只能水解蛋白质的酶。唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,由于酶的催化作用具有专一性的特点。因此,促使其水解的酶只有蛋白酶。答案:D [例3]新采摘的玉米果穗具有甜味,但放一段时间后甜味便降低,如果采摘后放在沸水中浸泡一段时间后再保存,甜味会保留较长一段时间,请回答:

(1)放一段时间后甜味降低的原因是___________________________。(2)沸水浸泡一段时间后再保存,甜味可保留较长时间的原因是_________________。

(3)通过

明_______________________________________。

解析:用“系统化”和“具体化(对号入座)法”解。玉米的甜味是由某些单糖引起的,放一段时间后甜味便降低,显然是单糖减少的缘故;如果采摘后放在沸水中浸泡一段时间后再保存,甜味会保留较长一段时间,即单糖减少的速度明显减慢,单糖这种变化与温度有关,综合分析,不难看出这是酶的作用。

答案:(1)在酶的作用下,单糖分解或转变成淀粉(2)高温使酶失活,抑制了单糖的分解或淀粉的合成(3)酶的催化作用受到温度的影响,高温可使酶失活

(2)先用“图文转换法”,再用“层析综合法”来解图表类问题。

在解图表类问题时,先进行图文信息转换,再对其分析。具体分析时,用“层析法”来找出变量间的因果关系。

[例4]下图表示温度对酶的催化效率的影响曲线。请据图回答:

(1)曲线

中的AB

明__________________________________________________。

(2)曲线

中的B

示___________________________________________________。

(3)曲线

中的BC

明__________________________________________________。

(4)曲

线

明_______________________________________________________。

解析:用“图文转换法”、再用“层析综合法”来解。本题首先必须看懂曲线图中两个变量—温度与催化效率之间的因果关系。然后可以将此图层析为三段:在AB段,曲线向上,说明随着温度的上升,催化效率加快,说明酶的活性随温度的上升而上升;曲线最高点B,就是酶的最适温度;BC段,曲线下降,说明酶的活性随温度的上升而下降,温度过高,酶的活性受到抑制。最后,综合整个图上的信息,说明酶的催化效率受温度的影响。

答案:(1)在一定的温度范围内,酶的催化效率随温度的升高而升高(2)酶作用的最适温度(3)如果温度在达到酶作用的最适温度后继续升高,酶的催化效率就会下降(4)酶的催化效率受温度的影响

(3)用“求异思维法”来解实验及设计实验的问题。

所谓“求异思维法”(或称差异思维法)是从两个场合的差异中寻求原因的方法。为了应用“求异思维法”来找出现象的原因,必须有两个场合,即所研究的现象出现的正面场合和所研究现象不出现的反面场合。在这两个场合中,其他情况都相同,只有一个情况在正面场合中出现,而在反面场合中不出现,那么,这个情况就是被研究现象的原因或部分原因。这种思维方法在生物学实验中的具体体现主要就是单因子变量及对照实验的原则。

解这类题一定要在实验操作的基础上去充分体会实验的原理及方法,由感性认识上升到理性认识。也可用“求异思维法”来找出变量间的因果关系,从而掌握实验及设计实验的方法。

[例5] 在编号为1~4的4支试管内各注入10 mL 3%过氧化氢溶液,1号试管作为对照,在2号试管内迅速放入新鲜猪肝1~2小块,3号试管内放入一枚锈铁钉,4号试管内放入煮熟猪肝1~2小块,根据实验现象回答下列问题:

(1)立即出现大量气泡的试管为______________号,这种气泡是什么气?_________。产生大量气泡的原因是______________________________________。

(2)4号试管内有什么变化?____________。理由是________________________。

(3)2号和3号试管内都能产生气体,就产生气体的速度和数量不同,说明原因。

_________________________________________________________________。

解析:用“求异思维法”解。此题的设计就是本着求异法的逻辑原理将课本中的实验进行延伸,增设了两个实验,1号试管作为对照,只在试管中加入10 mL 3%的过氧化氢溶液,结果没有任何现象发生;2号试管加入10 mL 3%的过氧化氢溶液和新鲜猪肝1~2小块,结果产生气泡(O2);两种场合,其他情况都相同,只有一个因素不同,那就是2号试管加了新鲜猪肝,导致产生O2,即产生O2的原因就是猪肝中的过氧化氢酶的作用;这就是从两个场合的差异中寻求原因的方法。这其中就体现了单因子变量及对照实验的原理。同理,3号试管内放入10 mL 3%的过氧化氢溶液和一枚锈铁钉,锈铁钉是为了提供Fe,Fe作为催化剂也是将过氧化氢分解成水和O2原因;4号试管内放入10 mL 3%的过氧化氢溶液和煮熟的猪肝1~2小块,煮熟的猪肝中的过氧化氢酶受高温的影响,酶的结构被破坏从而失去活性,这样过氧化氢不被分解,没有任何现象发生。2号试管与3号试管相比,产生O2的速度不同,2号试管含有过氧化氢酶,能将过氧化氢迅速分解产生大量的O2,而3号试管内的Fe是一般的无机催化剂,虽然能分解过氧化氢,但反应速度很慢,2号和3号试管相比说明酶的催化作用具有高效性。答案:(1)2 O2 新鲜猪肝内的过氧化氢酶迅速催化过氧化氢,将其分解,产生大量O2(2)没有 煮熟猪肝细胞内的过氧化氢酶被破坏,失去活性(3)酶(或过氧化氢酶)的作用具有高效性。点评:此实验将锈铁钉代替氯化铁,体现了实验材料选择的多样性,并且锈铁钉方便易得,所以这也是实验中可取方法,实验中我们可以根据具体情况选择一些经济、方便的实验材料,当然这应以不影响实验结果为原则。另一方面,本题的实验变量还可以扩展,但总体上应该注意单因子变量和对照。

【同步达纲练习】

1.在不损伤植物细胞内部结构的情况下,下列哪种物质适用于去除细胞壁

A.蛋白酶与脂酶 3+3+3+

B.纤维素酶与果胶酶

C.盐酸

D.淀粉酶 2.在唾液淀粉酶催化淀粉水解的实验中,将唾液稀释十倍与唾液原汁催化效果基本相同,这说明了什么?_____________________________________________。

3.下图分别表示胃蛋白酶、唾液淀粉酶、胰蛋白酶在酶浓度一定时,温度、pH对酶反应速度的影响,请根据图回答下列问题:

(1)图A中,a点所对应的温度称____________,a点到b点曲线急

降,其

是______________________________。

(2)将装有唾液淀粉酶与淀粉糊的甲、乙两试管分别放入10℃和75℃水浴锅中,20 min后取出转入37℃的水浴锅中保温,两试管内反应分别应为:甲__________________,乙____________。

(3)图

B

中,c

示_______________________________________。

(4)在丙试管中装入胰蛋白酶与淀粉糊,且将溶液的pH调整至9,而后放入37℃的水浴锅中保温20 min,试管内的反应为_________________,说明________________________。

4.为了验证pH对唾液淀粉酶活性的影响,做如下实验。

操作步骤:

①在1~5号试管中分别加入0.5%淀粉液2 mL。

②加完淀粉液后,向各试管中加入相应的缓冲液3.00 mL使各试管中反应液的pH稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00。

③分别向1~5号试管中加入0.5%唾液1 mL,然后放入37℃恒温水浴中。

④反应过程中,每隔1 min从第3号试管中取出一滴反应液,滴在比色板上,加1 滴碘液显色,待呈橙黄色时,立即取出5支试管,加碘液显色并比色,记录结果。结果见下表:

表中“+”表示蓝色程度。

请回答:

(1)实验过程中为什么要选择温?_______________________________。

37℃恒(2)3号试管加碘液后出现橙黄色,说明什么?___________________________。

(3)如果反应速度过快,应当对唾液做怎样的调整? ____________________________。

(4)该实

出的结

什么?__________________________。

5.下图是小麦淀粉酶在不同温度下的催化效率变化曲线,试根据图回答:

(1)在35℃时,小麦淀粉酶的催化效率____________。

(2)在_________℃和_________℃时,催化效率都降为0,但在再回复到35℃时,仅_________的催化效率恢复,表明__________________________________。

【同步达纲练习】参考答案

1.解析:用“系统化和具体化(对号入座)法”来解。细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶。答案:B 2.解析:用“系统化和具体化(对号入座)法”来解。题目中的唾液稀释液和唾液都含有淀粉酶,都能催化淀粉水解成葡萄糖和麦芽糖。区别在于,稀释后的效果仍和唾液原汁的效果基本相同。由于唾液中的淀粉酶具有高效性的催化作用,稀释只是使酶的浓度有所下降,但只要酶存在,它就具有高效的催化作用,所以,它们催化效果基本相同,应答酶具有高效性。答案:酶具有高效性

3.解析:先用“图文转换法”、再用“层析综合法”来解。本题首先必须看懂曲线图中几个变量之间的关系。曲线的升降与反应速度的快慢有关。酶活性的强弱,与所催化的反应速度密切相关,酶活性越强所催化的反应速度就越快。因此通过本题,可以帮助我们加深对酶的特性的理解。A图,三种酶所催化的反应与温度的变化相关,在0℃至30℃之间,曲线向上,说明随着温度的上升,反应速度加快,说明酶的活性随温度的上升而上升;约在30℃至38℃之间是酶的活性最强的时候,其中曲线最高点a,就是酶的最适温度;以后,曲线下降,说明酶的活性随温度的上升而下降,温度过高,酶的活性受到抑制。因此甲、乙两试管分别放入10℃和75℃水浴锅中,20 min后取出转入37℃的水浴锅中保温,两试管内反应分别应为:甲试管反应速度加快,而乙试管无催化反应。B图,三种酶的曲线分布有所不同,表明三种酶的最适pH是不同的。胃蛋白酶的最适pH为2左右,唾液淀粉酶的最适pH为7左右,胰蛋白酶的最适pH为9左右。所以,c点表示胃蛋白酶的最适pH为2左右。虽然丙试管中胰蛋白酶所处的pH、温度都是最适值,但它不能催化淀粉的分解,这说明酶具有专一性。

答案:(1)酶的最适温度 温度过高,酶的活性受到抑制(2)试管反应速度加快 试管无催化反应(3)胃蛋白酶的最适pH为2(4)无催化反应 酶具有专一性

4.解析:用“求异思维法”来解。求异思维在实验中主要体现在单因子变量的原则上,pH是实验变量,酶的活性是反应变量,要排除其他变量的干扰,设法找出变量间的因果关系,从而得出正确答案。

答案:(1)37℃是唾液淀粉酶起催化作用的最适温度,只有在恒温的条件下,才能排除温度因素对结果的干扰

(2)淀粉已完全水解

(3)提高唾液的稀释倍数

(4)唾液淀粉酶的最适pH在6.8左右,高于或低于此pH时,酶活性逐渐降低,酶的活性受pH的影响

5.解析:先用“图文转换法”,再用“层析综合法”来解。

答案:(1)最高(2)0 100 A 低温不会破坏酶的结构,当温度恢复时,酶的活性能够恢复;高温破坏了酶的结构而使其失活,不能再恢复

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