第五章 第一节 《降低化学反应活化能的酶》学案
教学重点1.酶的作用和本质
教学难点1.酶能够降低化学反应的活化能 ；2.控制变量的科学方法 【自主学习】自主阅读课本p78-86，完成填空 一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢：_______每时每刻都进行着许多 ，是细胞生命活动的 。 2.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 （1） 实验原理过程和现象记录 H2O2―→_______+_____
3+
新鲜肝脏中有较多的____________。实验中每滴FeCl3溶液中的Fe数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的______倍。 （2） 控制变量
自变量：在实验过程中__________的变量。 因变量：随_________变化而变化的变量。
无关变量：除_______外，实验过程中还存在的一些对实验结果__________的可变因素。 对照实验：除了一个因素以外，其余因素都__________的实验
单一变量原则：在对照实验中，除了____________外，其他变量都应当_________。 3.酶的作用原理
（1）活化能：分子从______转变为容易发生化学反应的_________所需要的能量。 （2）原理：同无机催化剂相比，酶__________的作用更显著，因而催化效率更高。 （3）意义：使细胞代谢能在________条件下______进行。 二．酶的本质 1.探索历程
科学家 法国 巴斯德 德国 李比希 德国 毕希纳 美国 萨姆纳 实验推论或结论 糖类变成酒精一定有 存在 只有在 ，酵母细胞中的某些物质才能引起发酵。 发现不含酵母细胞的提取液同样能引起发酵并将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶 从刀豆中提取脲酶结晶，并证明其本质是 美国 切赫和奥特曼 发现少数 也具有生物催化功能 2.酶的本质：大多数是 ，少数是 。 三．酶的特性：
酶具有 性和 性，通过实验可以看出 和 对酶的活性都有影响。
课堂探究 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：斯帕兰札尼设计的实验巧妙之处在哪里？ 讨论2：这个实验要解决什么问题？ 讨论3：是什么物质使肉块消失了？ 讨论4：这个实验证明了什么？
讨论5：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6：巴斯德的观点是什么？ 讨论7：李比希的观点又是什么？ 讨论8：结束这一争论的是谁？ 讨论9：巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性?
巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的
讨论10：科学发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起了什么作用？
巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢 讨论11：从毕希纳的实验可以得出什么结论？
讨论12：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。你认为他成功的主要原因是什
么？
萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人
讨论13：在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？ 讨论14：你能给酶下一个较完整的定义吗？ 讨论15：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：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）酶具有催化作用
★实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
3+
1．实验原理：过氧化氢在加热、化学催化剂Fe,生物催化剂酶的作用下，可以分解为水和氧气。化学反应式如下： 2．材料用具：略 3．实验步骤： 试管 号 1 2 3 4 3%的过氧化 氢溶液 2mL 2mL 2mL 2mL 控制变量 实验处理 不处理 90℃左右水浴加热 滴加3.5tCl3溶液2滴 滴加20%肝脏研磨液2滴 气泡多少 基本无气泡产生 很少 较多 很多 燃烧但不猛烈 燃烧猛烈 点燃的卫生香检测 讨论16：与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？ 讨论17：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18：在细胞内能通过加热来提高反应速率吗？ 讨论19：3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
讨论20：3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？
3+
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Fe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。
4.实验的结论 5.实验中的相关变量 自变量 在实验中人为改变的变量 试管2 试管3 试管4 因变量 无关变量 随自变量变化而变化的变量 除自变量外，实验中对实验结果造成影响的变量 6.对照实验： （三）酶的作用原理 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
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： 催化剂 因变量：底物分解速率或产生生成速率 无关变量： 试剂的量、反应温度、pH等
3+
★实例：比较过氧化氢酶与Fe的催化效率
3+
1．原理：过氧化氢在化学催化剂Fe,生物催化剂酶的作用下，可以分解为水和氧 2．材料用具：略 3．实验步骤： 试管 号 1 2 3%的过氧化 氢溶液 2mL 2mL 控制变量 实验处理 滴加3.5tCl3溶液2滴 滴加20%肝脏研磨液2滴 气泡多少 较多 很多 燃烧但不猛烈 燃烧猛烈 点燃的卫生香检测 4．结论： 5．分析讨论：
①实验的自变量： ②因变量： ③参考指标： 6、思考：如何绘制酶高效性图？ ★实验2：证明酶具有专一性
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： 不同底物或酶液 因变量：底物是否被分解或有无产物生成 无关变量：试剂的量、反应温度、pH等 ★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：
操作序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 注入3%的可溶性淀粉溶液 注入3%的蔗糖溶液 注入新鲜淀粉酶溶液，并振荡 60℃温水保温 注入斐林试剂，并振荡 水溶加热 现象 1号试管 2mL / 2mL 5min 2mL 1min 砖红色沉淀 2号试管 / 2mL 2mL 5min 2mL 1min 无砖红色沉淀 4．结论： 5．分析讨论：
（1）为什么要将试管浸到60℃的温水保温？ 因为：一是淀粉酶在60℃左右时，催化效率最高；二是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。 （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？___________________________________ （5）酶与无机催化剂有何异同？ ★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。
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。 酶促 2．影响因素： 反应 （1）温度： 速 图示含义：在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐增强，达 率到最适温度时，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。 温度 酶 （改变了酶的空间结构） 促反（2）pH： 应图示含义：酶的催化能力有一个最适pH，在低于最适pH时，随着pH的升 速率高，酶的催化能力也相应升高；高于最适pH，随着pH升高，酶 的活性逐渐下降，最终失活。
PH 酶（改变了酶的空间结构）
促反（二）底物浓度
应图示含义：酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反 速率应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量
和酶活性影响。 酶底物浓度
促（三）酶浓度
反应图示含义：在底物充足、其他条件适宜的条件下，反应系统中不含有抵
速制酶活性和物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应速率与酶 率浓度成正比。
酶浓度
（四）激活剂与抑制剂
激活剂：可以提高酶的活性，但不是必需的。 抑制剂：使酶活性下降，但不会使酶变性。
抑制剂可分两种：可逆抑制作用与不可逆的抑制作用。
★六、探究温度（pH）对酶活性的影响 思路：
底物＋ T1(pH1)＋酶液 底物＋T2(pH2)＋酶液 检测 底物分解速 ┊ ┊ ┊ 度或产物生 底物＋Tn(pHn)＋酶液
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。
0
注：市售a-淀粉酶的最适温度约60C 2．方法步骤：
（1）取3支试管，编上号（A、B、C），然后分别注入2mL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、
0
热水（约60C）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？
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，自变量是什么？无关变量是什么？
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。
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。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0加入试剂或处理方法 1 注入新鲜的淀粉酶溶液 注入蒸馏水 注入氢氧化钠溶液 注入盐酸 注入可溶性淀粉溶液 60C水浴保温5min 加入斐林试剂，边加边振荡 水浴加热煮沸1min 观察3支试管中溶液颜色变化变记录 2mL 1mL 1mL / / 2mL 试管 2 1mL / 1mL / 2mL 2mL 2mL 3 1mL / / 1mL 2mL
降低化学反应活化能的酶学案
