生物教案酶(15篇)
作为一位无私奉献的人民教师,总不可避免地需要编写教案,借助教案可以恰当地选择和运用教学方法,调动学生学习的积极性。教案应该怎么写呢?下面是小编为大家整理的生物教案酶,欢迎大家分享。
生物教案酶1
规律总结
在底物足够,其他条件固定的条件下,酶促反应的速率与酶浓度成正比,如上图所示。
(2)底物浓度对酶促反应的影响:
规律总结
在底物浓度较低时,随着底物浓度的增大,反应速率加快。当底物浓度达到一定浓度时,酶分子都参与了反应,底物浓度再增大,反应速率不再加快。如上图所示。
(3)pH对酶促反应的影响:
规律总结
每一种酶只能在一定的pH范围内才表现活性,超过这个范围酶就会失去活性。其特点如上图中曲线变化所示。在一定条件下,每一种酶在某一特定pH时活性最大,这个pH称为这种酶的最适pH。
(4)温度对酶促反应的影响:
规律总结
在一定温度范围内,酶促反应速率随温度的升高而加快;但当温度升高到一定限度时,酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。在一定条件下,每一种酶在某一特定温度时活性最大,这个温度称为这种酶的最适温度,如上图所示。
(5)酶的催化能力与时间的关系:
规律总结
酶的催化能力也不是一成不变的,酶在“工作”了一段时间后会发生“钝化”现象,即催化能力开始下降,最后失去催化能力,如上图曲线所示。
题例领悟
题型一 酶的本质和作用
【例题1】 关于酶的叙述中,正确的是( )
A.酶只有在生物体内才能起催化作用
B.酶都有消化作用
C.调节新陈代谢的物质不一定是酶
D.酶都是在核糖体上合成的
解析:酶虽然是由活细胞产生的,但它的催化作用不一定非在生物体内,只要条件适宜,体内体外都可起催化作用,故A项不正确。酶的催化作用表现在多方面,有的酶促进物质合成,有的酶促进物质分解,只有消化酶才能促进消化,故B项也不正确。调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等。酶是对代谢过程的化学反应起催化作用。故C项正确。在核糖体上合成的物质是蛋白质,所以只有蛋白质类的酶才在核糖体上合成,核酸酶不能在核糖体上合成,故D项也不正确。
答案:C
反思感悟
酶的化学本质大多数是酶,少数是RNA。酶在生物体体内、体外都有催化作用。酶的作用是对代谢过程的化学反应起催化作用,其作用本质是降低化学反应的活化能。对生命活动起调节作用的有激素、维生素和无机盐等。
题型二 影响酶促反应的因素
【例题2】 甲、乙、丙三图依次表示酶浓度一定时,反应速度和反应物浓度、温度、pH的关系。据图判断下列叙述中不正确的是( )
A.甲图表明当反应物浓度超过某一浓度时,反应速度受酶浓度的制约将不再上升
B.乙图中,a点以后,随温度升高酶的活性下降
C.丙图可表示胃蛋白酶催化反应的速度与pH关系的变化曲线
D.三图说明反应物浓度、温度、pH对反应速度均有影响
解析:甲图表明当反应物浓度超过某一浓度时,反应速度受酶浓度的制约将不再上升,所以A项正确。乙图中,a点以后,随温度升高酶的活性下降,直至变性失活,B项正确。胃蛋白酶的最适pH大约为1.8,显然丙图曲线不能表示胃蛋白酶催化反应的速度变化。三图说明影响酶促反应速度的因素有反应物浓度、温度、pH。D项正确。
答案:C
题型三 酶的作用是降低化学反应活化能
【例题3】 在适宜温度、pH条件下,图中实线表示没有酶时反应的进程。在T1时,将催化此反应的酶加入反应物中,则图中表示此反应进程的是( )
A.曲线AB.曲线BC.曲线CD.曲线D
解析:本题考查学生利用坐标曲线中的有关条件分析酶的作用。酶的作用是降低活化能,因而催化效率更高,但不改变反应平衡点。从图中可以看出,曲线A、B、D均改变了此反应的平衡点。曲线C中酶使反应达到平衡点的时间缩短(即反应速度提高),但没改变反应的平衡点。
答案:C
反思感悟
①与无机催化剂一样,酶仅能改变化学反应的速度,并不能改变化学反应的平衡点,且化学性质在化学反应前后不能发生改变。
②酶和一般的无机催化剂均能降低反应的活化能,所以在有酶存在的化学反应中,只需较少的能量即可使反应物进入“活跃状态”,所以与非催化反应相比,反应速度加快。
随堂训练
1.做唾液淀粉酶催化淀粉实验时,用口含一小口清水,然后将含过的清水加入淀粉溶液中,也会使淀粉消化,和用纯唾液的效果一样,这一现象表明( )
A.酶的专一性
B.酶的催化活性极高
C.酶的多样性
D.酶受温度和pH的影响
答案:B
2.为了认识酶作用的特性,以20%过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示。分析实验结果,可以得出相应的结论。在下列有关结论的描述中,从表中得不到实验依据的一项是( )
方法结果
1常温下自然分解氧气泡小而少
2常温下加入Fe3+氧气泡小而稍多
3常温下加入鲜肝提取液氧气泡大而极多
4加入煮沸后冷却的鲜肝提取液氧气泡小而少
A.从催化反应条件看,酶有温和性
B.从催化活性看,酶变性后就失活
C.从催化底物范围看,酶有专一性
D.从催化反应效率看,酶的催化活性极高
解析:表中信息反映了酶的催化活性极高且活性受温度影响,但表中没有与酶催化作用具有专一性相关的`信息。
答案:C
3.下列关于酶的叙述中,不正确的是( )
A.酶具有高效性、专一性和多样性
B.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
C.食物的消化过程需要酶催化,而细胞内的其他化学反应不需要酶催化
D.绝大多数的酶是蛋白质,少数酶是RNA
答案:C
4.下图中关于影响酶活性的因素表示正确的是( )
解析:酶浓度影响反应的速度,不影响酶活性,A项错误。底物浓度影响反应的速度,不影响酶活性,B项正确。pH影响酶活性,一定范围内随pH的升高酶的活性增强,达到最适值时,酶活性最强。超过最适值时,随pH的升高酶的活性降低直到变性失活,C项错误。温度影响酶活性,一定范围内随温度的升高酶的活性增强,达到最适温度时酶活性最强。超过最适值时,随温度的升高酶的活性降低直至变性失活。所以D项错误。
答案:B
生物教案酶2
一、教材分析
新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础,而新陈代谢的进行又离不开酶的催化作用,因此,了解酶的作用和本质,为理解细胞中复杂的生命活动的顺利进行奠定了基础。本节内容还与选修模块的相关内容有着内在联系。例如,选修模块中有关酶的应用等,都是以“酶与代谢”部分的相关内容为基础的。此外,学生通过有关酶的的探究性学习活动获得的技能,对进一步学习生物技术实践等知识起到保证作用。
二、教学目标
1. 知识目标
(1)、说明酶在细胞代谢中的作用、本质。
(2)、阐述细胞代谢的概念
2. 能力目标
(1)、通过自主学习,培养学生推理、比较、分析、归纳总结的能力。
(2)、通过有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
(3)、在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中,提高运用语言表达的能力以及分享信息的能力。
3. 情感态度与价值观目标
(1)、通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的,。认同科学家不仅要继承前人的科研成果,而且要善于吸收不同意见中的合理成分,还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神和态度。
(2)、通过小组间的`讨论、合作与交流,培养学生的合作互助精神。
(3)、通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用和地位;通过讨论酶在生产、生活中的应用,使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系。
三、教学重点和难点
1、教学重点:酶的作用、本质
2、教学难点:酶降低化学反应活化能的原理
四、学情分析
学生通过初三、高一阶段化学的学习,对于纯化学反应已比较熟悉,但是对于细胞内部的化学反应及生物催化剂──酶的认识有限。工业制氨的化学反应是在高温高压并且催化剂作用下进行的,细胞内部却是常温常压的温和状态,而细胞代谢包括一系列的化学反应,这些化学反应的进行应该有生物催化剂──酶的参与,才能使其高效有序的进行,由此从学生熟悉的知识引入对酶相关知识的学习。
五、教学方法
1.实验法:比较过氧化氢在不同条件下的分解。
2.学案导学:见后面的学案。
3.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
实验材料用具的准备、课件制作、学生预习有关内容
七、课时安排:1课时
八、教学过程
预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
教学内容 教师活动预设 学生活动预设 设计意图
导入新课
多媒体展示图片:多酶片、嫩肉粉、加酶洗衣粉、生物酶牙膏等,并请同学谈谈自己生活中接触过的酶还有哪些,谈谈对酶的了解。
生物教案酶3
●三维目标
1.知识与技能
(1)细胞代谢的概念。
(2)酶的作用和本质。
(3)酶的特性。
(4)提高学生观察、分析、判断的思维能力,提高学生的实验操作能力。
2.过程与方法
(1)通过本节课教学,让学生进行有关的实验和探索,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
(2)通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用地位;通过讨论酶在生产、生活中的应用,使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系;体会科学、技术、社会之间相互促进的关系,进而体会研究生命科学价值。
(3)在实验能力提高的基础上,提高学生运用语言表达的能力和分享信息、分享实验成果的能力。
3.情感态度与价值观
(1)通过学习生物学家研究酶的本质的过程,激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。
(2)通过实验探究影响酶活性的条件,培养学生的探索精神、创新精神和合作精神。
●教学重点
1.比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验,并引导学生得出结论——酶的高效催化作用(酶的作用)。
2.酶的本质。
3.酶的特性。
●教学难点
1.酶的活化能降低的原理。
2.实验中控制变量的科学方法。
●教具准备
酶活性受温度、ph影响的.示意图。
●教学过程
[课前准备]
教师准备实验器材,并设计好观察记录表;学生预习实验,掌握实验的原理并设计好实验的过程。
[情境创设]
人不吃饭行吗?食物进入人体内发生了怎样的变化?这些问题在现在来说都已经十分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没有呢?早在二百多年前科学家就对此进行了探索。
实验介绍:1783年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中,然后让鹰吞下,过了一段时间,将笼子取出,肉块不见了。
[师生互动]
问:(1)为何要将肉块放在笼子中?
答:排除了胃对肉块的物理性消化。
问:(2)对肉起消化作用的是什么物质?
答:一定是某些物质进入到金属笼中,使肉分解。现在已经知道这个能让肉分解的物质就是——酶。
问:(3)进行肉类消化的过程的条件是怎样的?
答:进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。
问:(4)在实验室中能否也能让肉分解?能的话需要怎样的条件?
答:实验室也能进行肉的分解,但是比起在生物体中来说,需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件才能进行。
总结:对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多,构成生物体的每一个细胞内的物质需要不断地合成与分解,不断地处于自我更新的状态,而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的生物化学反应,每一个化学反应都伴随着能量的变化。细胞中全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。
生物教案酶4
教学建议:可以参考探究一的实验设计思路,设计出一组呈梯度的pH环境,以研究不同的pH对酶作用速率的影响。
师
能否根据数学的函数思想,绘出H2O2酶作用速率与pH之间关系的函数示意图?你能否对该函数图进行解释?
学生自主完成:
说明酶的催化需要适宜的pH范围;并且特定的酶具有一个特定的最适宜pH;在最适pH范围内,随着pH的升高,酶作用速率增加;超过最适pH范围后,随着pH的升高,酶作用速率降低,并最终导致酶失去活性;过酸与过碱对酶活性的破坏都不可以被恢复。
如人体内的胃蛋白酶需要的最适pH范围是1.5~2.2之间,而胰蛋白酶需要的最适的pH范围是8.0~9.0。
探究三:酶浓度对酶作用速率的影响
实验假设
酶浓度影响酶作用速率。具体来说,在其他条件不变的情况下,一定范围内增加酶浓度,酶作用速率升高;超过一定的浓度范围以后,再增加酶浓度,酶作用速率不变。
实验器材
烧杯、试管、量筒、干酵母菌、过氧化氢、蒸馏水等。
实验步骤
①取一定量的酵母菌配制成酵母菌溶液,用容量瓶(或量筒与烧杯)将上述鲜酵母菌溶液分别配制成稀释10倍、100倍、100倍、1 000倍的酵母菌稀释液;另取4支试管,分别标记为1、2、3、4,用量筒各量取3 mL的过氧化氢溶液,分别加入上述4支试管。
②将酵母菌稀释液分别加入上述4支试管,观察试管中气泡逸出的速率与气泡的大小。
实验数据与分析
1 2 3 4
加入酵母菌稀释液后气泡逸出的速率 ++++ +++ ++ +
数据分析(酶作用的速率) ++++ +++ ++ +
关于实验数据的分析说明:实验中,加入酵母菌稀释液后气泡逸出的速率越快、气泡越大,直接表明过氧化氢被分解得越多,间接证明酶作用的速率越大。
师
能否根据数学的函数思想,绘出H2O2酶作用速率与酶浓度之间关系的函数示意图?你能否对该函数图进行解释?
学生自主完成:
生
具体来说,在底物浓度一定,其他条件不变的'情况下,一定范围内增加酶浓度,酶作用速率升高;酶的浓度超过一定的范围以后,再增加酶浓度,酶作用速率不变。这主要与反应容器中底物浓度的限制、产物浓度的抑制等因素有关。
探究四:底物浓度对酶作用速率的影响
教学建议:可以参考探究三的实验设计思路,设计出一组呈浓度梯度的过氧化氢溶液环境,以研究不同的底物浓度对酶作用速率的影响。
学生探究:进行相关的实验并进行数据分析。并画出底物浓度与酶作用速率关系的函数图。
生
在其他条件不变的情况下,一定范围内增加底物浓度,酶作用速率升高;超过一定的温度范围以后,再增加底物浓度,酶作用速率不变。这主要与反应容器中酶浓度的限制、产物浓度的抑制等因素有关。
师
那么,反应产物的浓度对实验中酶作用的速率有何影响呢?
教师活动:引导学生从化学平衡的角度来分析问题。
生
反应产物对实验中酶作用的速率具有抑制作用,随着反应产物浓度的增加,抑制作用越明显。
课堂小结
酶促反应的速率受到多种因素共同影响;单单考虑一种因素而忽略另一种因素都是不可取的;研究其中一种因素的作用,要注意控制变量。
引导学生阅读“放眼社会”的“酶与疾病”,让学生了解酶和疾病的关系,如先天性酶缺陷病、酶的活性变化而导致疾病的产生、酶在诊断和治疗疾病中的应用,更重要的是理解酶是生物体内进行新陈代谢的重要物质。教师还可鼓励学生收集社会生活中,尤其是医疗卫生事业中有关酶的应用的例子。
用作辅助消化剂的多酶片,含有淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶和脂肪酶等,尽管胃内酸度较高,不适合大多数酶发挥作用,但人们可以将某些酶制剂做成肠溶剂型,如糖衣片和胶囊等,让酶到达肠内后再被释放出来发挥作用,从而治疗消化不良和食欲不振等症。
学生活动:阅读“酶与疾病”,并利用网络、图书馆、报刊等途径,通过资料收集与整理、实地走访与考察等多种方法,写出一篇有关“酶与疾病”的调查报告。
板书设计
3.酶促反应
4.影响酶促反应的因素
(1)温度
(2)pH
(3)酶的浓度
(4)底物浓度
活动与探究
“探究胃蛋白酶进入小肠后是否能发挥活性”的活动建议:
探究原理:
酶的活性受pH的影响,在过酸或过碱的环境下酶的活性都会丧失。在活性范围内,酶的活性随着pH的变化而有所变化。由于人体的胃蛋白酶由胃腺细胞分泌产生,并在胃中催化蛋白质分解的反应,然后随食糜进入小肠,这时pH由2.0变成7.8,对胃蛋白酶的活性产生了影响。
实验材料:
胃蛋白酶溶液,精肉块,盐酸,NaOH,pH试纸等。
实验步骤:
(1)配制pH=2.0和pH=7.8的液体;
(2)在两试管中分别加入等量pH=2.0和pH=7.8的液体;
(3)加入两块相同形状的等重量的精肉块;
(4)向两试管中同时滴入胃蛋白酶溶液;
(5)定时观察,记录;
(6)分析得出结论。
生物教案酶5
教学准备
教学目标
1知识方面:说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。
2能力方面:进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
3.情感态度价值观:通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,认同科学是在不断地探索和争论中前进的。
教学重难点
1、教学重点:酶的作用、本质和特性。
2、教学难点:
⑴酶降低化学反应活化能的原理。
⑵控制变量的科学方法。
教学过程
【导入】问题探讨
介绍教材P78斯帕兰扎尼的实验,讨论下列问题:
⑴这个实验要解决什么问题?
⑵是什么物质使肉块消失了?
对细胞来说,能量的获得和利用都必须通过化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞中代谢过程离不开降低化学反应活化能的酶。
学生回忆:⑴化学反应中无机催化剂的概念?⑵无机催化剂的作用、特点和条件是什么?
学生思考:细胞内的环境是一个常温常压下的状态,在这种环境下化学反应却能高效有序地发生,应该有适合的生物催化剂——酶。
【讲授】一、酶在细胞代谢中的作用
实验]比较过氧化氢在不同条件下的分解。
1、实验原理:2H2O22H2O+O22H2O22H2O+O2
2、实验步骤及现象
3、讨论
⑴——⑷见教材P79。
⑸这个实验为什么要选用新鲜的肝脏?为什么要将肝脏制成研磨液?
⑹滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时,可否共用一个吸管?为什么?
4、实验结论
5、实验过程的理论分析
⑴在做该实验时让学生感悟酶作为催化剂的突出特点——高效。
⑵控制变量:讲解教材P79相关内容,让学生了解实验设计的原则。
⑶进行实验:
[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称为活化能。
用无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。如H2O2的分解,20℃无催化剂时需活化能75kJ/mol;用铂作催化剂时,只需活化能54kJ/mol;用H2O2酶时,活化能下降到29kJ/mol以下。(结合教材P80图讲解)
正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。
【讲授】二、酶的本质
[资料分析]教师设置下列问题,让学生带着问题去阅读教材P81——82相关内容。
1、巴斯德和李比希的观点分别是什么?
2、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?
3、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到了什么作用?
4、巴斯德和李比希之间的争论被哪位科学家的研究成果平息了?
5、简述毕希纳实验的过程?
6、从毕希纳的.实验可以得出什么结论?
7、要证明酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样还需要对实验如何改进?
8、萨姆纳提取到了脲酶,他是如何证明它的化学成分的?
9、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质,并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要原因是什么?
10、请给酶下一个较完整的定义?
11、结合酶本质的探索历程谈谈你对马克思说的:“在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点”这句话的理解。
学生讨论回答:
二、总结
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质。
生物教案酶6
一、版本:
人教版 高中生物必修1
二、设计内容:
第5章 细胞的能量供应和利用 第1节降低化学反应活化能的酶(第1课时——酶的作用)
三、设计理念
在实施新课程中,需要构建与新课程理念相适应的教学策略。根据新课程理念,高中生物重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物科学素养。使学生由以前的“学会”到“想学”再到“会学”,“引导──探究” 发现式教学法就是在这种理念下应运而生的,该教学法以问题解决为中心的学习方式。本节课以“引导──探究”科学发现的过程来学习科学研究的方法为设计理念。符合《基础教育课程改革纲要(试行)》的要求:“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与、合作学习、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”。该理念的运用有利于学生科学素养、协作精神的培养,有利于培养学生的创新精神和实践能力,有利于学生主动建构知识、发展能力、形成正确的情感态度与价值观。它不仅重视知识的获取,而且更加重视学生获取知识的过程及方法,更加突出地培养学生的学习能力。在问题的推动下、在教师的引导下,学生学得主动,学得积极,真正体现了“教为主导,学为主体”的思想。
四、教材分析
1.地位和作用
“降低化学反应活化能的`酶” 第1课时——酶的作用,主要探讨酶在细胞代谢中的作用。该内容以第4章第3节物质的跨膜运输方式中的主动运输需要消耗能量以及初中生物学“消化”为基础。学习本节利于“细胞代谢的学习”,利于选修模块中有关酶的应用、微生物发酵、蛋白质提取和分离等知识的学习。
2.教学目标
(1)知识目标:说明酶在代谢中的作用 (ⅰ)。
(2)技能目标:进行有关的实验和探索,按所设计的实验方案和步骤,正确完成相关的实验操作。学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验(ⅱ)。
(3)情感目标:①评价自己的实验结果,②参与交流,听取别人的正确意见,维护或修改自己的方案和意见。
3.过程与方法
通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,感悟酶作为催化剂特点,及控制变量的方法。利用教材上形象、直观的图解和文字说明,让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。
4.确定教学重、难点及解决方法
教学重点:酶的作用。
[解决方法]利用学生对无机催化剂的知识基础切入,引入酶的学习。通过实验、资料分析得出酶的作用。自然界中的生命现象都与酶的活动有关,活细胞内全部的生物化学反应都是在酶的催化下完成的。在人体内,大约每分钟要发生几百万次的化学反应,这么多的化学反应之所以能在常温、常压下进行,完全是因为酶的作用,酶是一种什么样的物质?在化学反应中是怎样起作用的?显然应是本节课内容的重点。
教学难点:
①酶降低化学反应活化能的原理。
②控制变量的科学方法。
[解决方法]
①利用教材上形象,直观的图解和文字说明,让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。
②通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验,感悟酶作为催化剂特点,及控制变量的方法。活化能这个名词在高中生物教材体系中是第一次出现,无论是学生还是教师对这个名词都很陌生。化学反应之所以能进行,就是达到反应所需的活化能。在酶的作用下,原来不能进行反应的物质发生了反应,是增加了反应物的自由能,还是降低了反应所需的活化能?通过实验和类比,必需要让学生理解。在过去几年的高考中,虽然出现了实验设计,但在教材中没有关于控制变量的内容,在本节教材介绍了控制变量的系列名词,但对刚刚接触高中生物实验的学生而言,不能说不是一个难点。
五、设计思路
从物质跨膜运输方式──主动运输需要能量入手,引出第5章细胞的能量供应和利用。再从教材提供的问题探讨──斯帕兰札尼研究鹰的消化作用进入学习情境,是有趣的,并能和学生已有经验──对消化酶的了解结合起来。利用学生对无机催化剂的知识基础切入,引导学生进入新课学习。既然学生们知道无机催化剂的作用,就让学生通过比较实验来认识酶的催化作用以及与无机催化剂的差别。教师在安排学生做实验时要注意学生对实验的理解,落实好本节课的目标。本节课的实验需要设置实验组和对照组,建议教师利用直观的手段(绘图或电子幻灯等)将实验的装置特别是实验组和对照组的装置分别向学生展示,以增加学生实验操作和讨论的效率,或者采取分组实验进行实验讨论(此法效果很好)。
在学生获得感性知识的基础上要求学生体会什么是自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验,再通过对实验中自变量改变训练学生在实验设计中如何控制变量。显然,这种编排有助于引导学生学会确认和控制变量,有助于培养学生的科学探究能力。
学生通过亲身感知酶的作用,顺理成章引入酶在化学反应中能够降低化学反应的活化能知识点。教材利用卡通式插图、图解和文字叙述,指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能。通过形象、直观的图解和文字说明以及绘制“没有催化剂、无机催化剂、酶的催化效率曲线”的比较,进一步让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能(酶催化作用更加显著),利于学生理性认识。
六、教学用具:
ppt幻灯片、实验材料、器材
七、课前准备:
分组实验(“比较过氧化氢在不同条件下的分解”)材料用具的准备;ppt课件制作。
生物教案酶7
一、教材与学情分析
《酶的作用和本质》是高中生物必修一第五章第一节《降低化学反应活化能的酶》第一部分内容。在必修一第二章第二节《生命活动的主要承担着——蛋白质》这一节关于蛋白质的功能中提到:“细胞内的化学反应离不开酶的催化作用,绝大多数酶是蛋白质”。这为过渡到本节内容的学习做了很好的铺垫。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢,它离不开酶的催化。《酶的作用和本质》是第一课时的内容,它将是理解呼吸作用、光合作用等知识的基础。本节从细胞代谢的概念入手,通过分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验,引出酶在细胞代谢中通过降低化学反应的活化能发挥催化作用,并以此实验为依托,进行控制变量的科学方法的学习。学习控制变量法,不仅有方法论意义,而且在科学研究中有着广泛的应用价值。通过科学家对发酵现象和酶研究的相关资料分析,探索酶的本质。这些资料告诉我们,酶的研究经历了近70年的漫长过程,经过众多科学家的不懈努力,才揭示了酶的本质。这不只是向人们讲述了一段科学发展史,更重要的.是把科学家的献身精神、严谨的科学态度呈现给我们,给我们以启迪和教益。
学生在生活中经常会接触到一些与酶有关的生活必须品,比如加酶洗衣粉、多酶片、含酶牙膏等,酶与我们的生活息息相关,但是学生对酶的认识有限,不知道为什么加酶洗衣粉比普通洗衣粉去污力更强;为什么多酶片可以促进消化……所以我们应该让学生更多的了解酶,了解酶的作用和本质,使酶为我们的生活增添更多姿彩。
二、教学重点和难点
1.教学重点
(1)酶的作用和本质
(2)控制变量法的科学应用
确立依据:酶的作用和本质是本节的核心内容,因此确定为教学重点。教材以“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验为依托,介绍控制变量的科学方法,如对照原则、单一变量原则。这一科学方法将贯穿人教版高中生物教材必修部分的始终,因此将控制变量的科学方法确定为本节的第二教学重点,同时也是教学难点之一。
2.教学难点
(1)酶的作用机理是显著降低化学反应的活化能 (2)控制变量法的科学应用
确立依据:活化能是本节新接触到的一个概念,学生在理解了该概念以后,就要用这一概念理解酶的作用原理,这部分内容陌生而抽象,所以把它确立为另一个教学难点。
三、教学目标
在课程标准的具体内容标准中,对本节提出的具体要求是Ⅱ级要求,即“理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别,并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价”。
1.知识与技能目标
(1)说出酶在细胞代谢中的作用和酶的化学本质; (2)了解科学家研究酶的化学本质的历程;
(3)根据本节内容的学习对生活中所遇到的相关现象作出科学的解释。 2.过程与方法目标
根据对照原则和单一变量原则,通过学习设计实验和亲自进行实验,使学生学会设置自变量,观察因变量的变化,来设计对照组和实验组。进而初步学会控制变量法,在实验中学
会操作,观察现象、分析现象,经过推理得出结论。
3.情感态度与价值观目标
(1)通过科学家对酶本质的探索历程的学习,认识科学是在不断地探索与争论中前进的,感受科学的严谨性,学习科学家们追求真理,不屈不挠的献身精神;
(2)认识科学实验的价值,养成科学猜测的习惯。 四、教学方法
这一节我采用的是探究式教学法,酶的本质放手让学生阅读“资料分析”,小组讨论归纳总结出酶的较完整定义,以此促进学生在探究的过程中主动建构知识。提供给学生实验基本流程,分组探究分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验,并找出变量学会控制变量,同时引入活化能的概念,再通过对实验现象的分析、探讨,引导学生自己得出酶的作用及作用机理;在教学过程中,运用多媒体辅助教学。
生物教案酶8
教学目的
1、新陈代谢的概念(A:知道)。
2、酶的发现过程(A:知道)和酶的概念(D:应用)。
3、酶的特性(D:应用)。
教学重点
1、酶的概念。
2、酶的特性。
教学难点
探索酶的专一性和高效性的实验。
教学方法
自学与实验探索相结合。
教学用具
实验五、实验六所需用具和药品(见课本),光合作用反应式、有氧呼吸和氨基酸缩合形成多肽反应式的投影片,酶的活性受温度影响的示意图投影片,胃蛋白酶、胰蛋白酶的活性受pH影响的示意图投影片。
课时安排
2课时。
教学过程
引言:第二章中我们已经学习了有关细胞的一些知识。在第三章中,我们将学习生物新陈代谢的知识。新陈代谢是生物体进行生命活动的基础,只有在新陈代谢的基础上,生物体才会表现出其他生命活动。因此,新陈代谢是生物最基本的特征,那么,新陈代谢究竟是指什么呢?
提问:请一位同学说出叶绿体、线粒体、核糖体的生理功能是什么?
(回答:略。)
讲述:上面几种细胞器的生理功能我们都可以用化学反应式表示出来。
(教师放投影片:光合作用的反应式,有氧呼吸及氨基酸缩合形成多肽的反应式。)
讲述:上述反应都是在活细胞中进行的,这些化学反应发生的过程。就是生物体内进行新陈代谢的过程。因此,我们可以说,新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称。
讲述:生物体内这些化学反应,在生物体内温和的条件下(常温、常压)很快就能完成,这全靠生物体内的催化剂——酶的作用。那么,酶的本质是什么?又有哪些特征?
这些都是本节课重点探讨的问题。
下面,首先请同学们阅读课本中“酶的发现”。
阅读后,教师要求学生提出不懂的问题。
讨论后学生回答:
1、1783年,意大利科学家斯巴兰让尼设计的实验,其巧妙之处在哪里?从这个实验中你能得出什么结论?
2、 20世纪30年代以来。科学家相继提取出多种酶的蛋白质结晶,这一事实说明酶的本质是什么?
3、 20世纪80年代,科学家又发现少数RNA也具有生物催化作用,这一发现使酶的概念又扩展成什么?
4、酶从具有催化作用的蛋白质,发展到有催化作用的有机物,导致酶概念发展的因素是什么?
(回答:略。)
讲述:从发现酶到认识酶的本质,都离不开科学实验,可见实验对科学的重要性。科学实验可导致科学的发展,生产实践同样可导致科学的'发展。因此,我们不仅要重视实验,也要重视生产实践。
酶既是生物催化剂,它和无机催化剂相比,具有哪些不同的特点呢?下面我们通过实验来探索。
讲述:过氧化氢(H2O2)在 Fe3+的催化下,可分解成H2O和O2,动物新鲜肝脏中含有的过氧化氢酶也能催化这个反应。据测算,每滴氯化铁中的Fe3+数,大约是肝脏研磨液中过氧化氢分子数的25万倍。从数目上看,一滴含有催化剂的容液中,Fe3+数远远大于过氧化氨酶的分子数。如果现在我们想弄清楚Fe3+与过氧化氢酶,哪一种催化剂的催化效率高,那么,我们应该如何设计这个实验?
(回答:略。)
讲述:要比较Fe3+和过氧化氢酶的催化效率,设计实验中的其他条件应该相同,如两个试管中过氧化氢溶液的量应该相同, Fe3+和动物肝脏也应尽可能同时加入两个试管中。
(学生按实验步骤分组实验。)
提问:
1、你在实验过程中观察到哪些实验现象?
(回答:略)。
2、从这个实验你可以得出什么结论?
(回答:过氧化氢酶的催化能力强。)
讲述:过氧化氢酶的催化效率和Fe3+相比,要高很多。事实上,酶的催化效率一般是无机催化剂的 107~ 1013倍。上述实验说明了酶的一个特性——高效性。
酶还具有什么特性呢?让我们继续通过实验来探索。
讲述:淀粉和蔗糖都是非还原性糖,淀粉在酶的催化下能水解为麦芽糖和葡萄糖,蔗糖在酶的催化下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、果糖、葡萄糖均属还原性糖。还原性糖能够与一种叫做斐林的试剂发生氧化还原反应,生成砖红色的沉淀。现在给你淀粉酶溶液,要观察淀粉酶能催化哪种糖水解?应该如何设计这个实验?你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢?
(回答:略,然后学生按设计步骤实验。)
提问:
1、哪个试管加入斐林试剂后再加热会出现了砖红色的沉淀?
(回答:在加入可溶性淀粉的试管中。)
2、出现砖红色沉淀的原因是什么?
(回答:略。)
生物教案酶9
P>在进行酶的特性教学时,教师可提问:
酶作为生物催化剂,与无机催化剂相比,有何特点?
为解决这个问题,教师可演示有关实验,也可安排相应的学生实验,引导学生通过对实验现象的观察,分析得出结论,即酶的高效性、专一性与多样性特性。
(1)酶的高效特性实验,实验前有必要简单介绍两项内容:
一是过氧化氢这种物质,它是动植物在代谢中产生的,对机体有毒害作用。生物体可通过过氧化氢酶,催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。无机催化剂三价铁离子也可催化这一反应;二是本实验的实验步骤。
实验后,让学生讨论得出过氧化氢酶的催化效率高于铁离子的结论,在此基础上,教师可列举其他实例,概括酶的高效性。教师还应强调正是由于酶的存在及其高效性,所以许多代谢反应在体外很难发生,在体内却可迅速进行。
(2)酶的专一性特性
实验前可提问:“食物中的淀粉和蔗糖同属糖类,唾液淀粉酶能否消化水解这两种物质?”
本实验所涉及的颜色反应要在实验前跟学生说明清楚。淀粉水解成的麦芽糖和蔗糖水解成的葡萄糖、果糖在煮沸的条件下,与斐林试剂反应会有砖红色沉淀物质产生,淀粉和蔗糖与斐林试剂无此反应。因此,斐林试剂可以用来鉴定淀粉和蔗糖溶液中是否有麦芽糖和葡萄糖及果糖,进而推测淀粉和蔗糖是否被水解。
在此基础上,教师通过进一步实例说明酶的专一性是酶普遍具有的特性;
(3)酶的多样性原理,可在学生理解酶的专一性原理基础上,结合蛋白质的多样性让学生分析得出。
5、影响酶活性的因素
有条件的学校,应尽量让学生做《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件》,这对于训练学生分析实验能力,理解对照实验的设计方法等都是很帮助的。
在学生通过实验分析得出影响酶活性的因素后,可适当结合学生的生活实际,引导学生分析、讨论一些与之相关的生活常识。如可提问:“持续高烧不退或严重腹泻有时甚至会危及人的生命,学生知道其中的原因吗?”
人的正常体温是37℃,体温升高到38℃,虽然体温只是升高了1℃,但人已感觉非常没有精神,如果升高到39℃甚至40℃以上,而且持续高烧,就会出现一系列严重的反应,如昏睡、昏迷、惊厥、甚至危及生命,这是为什么呢?原来,酶作为生物催化剂,其催化活性受到很多因素的影响,如温度、pH值、有机溶剂、重金属离子、酶浓度、酶的激活剂、抑制剂等等,而酶的活性受上述因素的影响是非常敏感的,影响因素发生很小的变化的,酶活性就会发生很大的改变。人体中酶的最适温度一般为37℃,当人体体温高于或低于这个温度时,机体中酶活性就会大大降低,细胞内的各种生物化学反应不能正常进行了。
霍乱是一种烈性的传染病,为霍乱弧菌所致,曾在世界上引起多次大流行,死亡率甚高。霍乱弧菌通过人的肠粘膜并大量繁殖,同时产生肠毒素引起剧烈腹泻造成迅速而严重的脱水,血容量明显减少,因而出现微循环衰竭,使细胞得不到钾、钠、钙、氯离子,导致肌肉痉挛;细胞得不到碳酸氢根离子而导致细胞内pH值发生较大的改变,酶活性即相应大大降低,严重的会出现代谢性酸中毒,最终病人肾功能衰竭,休克、死亡。人体大量出汗、腹泻都要相应地补充水就是这个道理;婴幼儿自身调节能力差,婴幼儿腹泻常常引起严重后果,就是这个道理。
或者问:“当人误食了含有重金属的食物或农药后,有一种应急措施,就是赶紧给病人大量喝牛奶或豆浆,学生知道这是为什么吗?”
酶活性除了与温度、pH有关外,还受有机溶剂、重金属离子等的影响。有机溶剂与重金属离子影响酶活性的主要原因是有机溶剂和重金属离子与酶蛋白上的某些化学基团结合,使酶的活性完全丧失,这也是人误食了有机磷农药、有机氯农药或含重金属离子的食物中毒甚至死亡的原因。
牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质,这些蛋白质可以和重金属或有机物结合,而使这些金属离子和有机物发生沉淀。当人误食了含重金属的食品或农药后,大量饮用牛奶或豆浆可使这些有毒物质沉淀下来不被消化道吸收,从而也就避免了这些有毒物质与人体中正常的酶接触的机会,而保护了这些酶的活性。当然,这只是应急措施,还要去医院洗胃并进行进一步的治疗。
扩展资料
淀粉液遇碘变蓝的原因
淀粉是白色无定形的粉末,由10%~30%的直链淀粉和70%~90%的支链淀粉组成。直链淀粉具有遇碘变蓝的特性,因为溶于水的直链淀粉借助分子内的氢键卷曲成螺旋状,第一个螺距有六个葡萄糖残基组成。如果在淀粉液中加入碘液,碘分子便嵌人到螺旋结钩的空隙处,并且借助范德华力与直链淀粉联系在一起,形成了一种络合物,这种络合物能够比较均匀地吸收波长范围为400~750nm可见光,而反射的光是蓝光,所以使淀粉溶液呈现教学目标
知识方面
1、使学生理解新陈代谢的概念及其本质
2、使学生了解酶的发现过程;初步理解酶的概念、酶的特性、影响酶活性的因素
3、使学生理解酶在生物新陈代谢中的作用
能力方面
在引导学生分析生物新陈代谢概念,探究酶的特性,探究影响酶活性因素的过程中,初步训练学生的逻辑思维能力,分析实验现象能力及设计实验的能力,。
情感、态度、价值观方面
通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用地位;通过讨论酶在生产、生活中的应用,使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系;体会科学、技术、社会之间相互促进的关系,进而体会研究生命科学价值的教育。
教学建议
教材分析
1、酶的发现
教材简单介绍酶的发现历史,从1783年意大利科学家斯巴兰让尼设计的巧妙实验到20世纪80年代科学家发现少数的酶是RNA,使学生对酶的研究历史中的一些重大发现有了一个大致了解。
2、酶的特性
酶的特性主要是通过安排了有关的学生实验,让学生通过实验,发现酶的三个特性,这样的编排方式符合学生由感性到理性的认知规律,有利于引导学生主动参与教学过程,并且有利于培养学生的多种能力。酶的高效性特点,是通过比较《实验五、肝脏内的过氧化氢酶比无机催化剂 的催化效率》切入;酶的专一性的特点,是通过比较《实验六、探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用》切入;
3、影响酶活性的因素
本节教材主要讲述酶的催化作用需要适宜的条件,通过《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件(选做)》切入。
本节内容的最后,安排了课外读“造福人类的酶工程”,以开阔学生的视野,同时又有助于加强学生对本节基础知识的理解,使学生体会科学、技术在改变人类生活质量中的作用。
教法建议
1、使学生在理解细胞水平上的新陈代谢概念及其本质是本节的重点与难点
新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称,这是在细胞水平上对新陈代谢的描述。其实学生已不是第一次接触新陈代谢的概念,在初中生物课和高中生物课绪论中,学习已接触到诸如同化作用、异化作用及其关系等与新陈代谢有关的知识,但那是在生物个体水平对新陈代谢下的定义。本章的新陈代谢内容是对以往知识的深化和展开,教学教师要有意识地从细胞和分子水平引导学生分析出生物体是如何自我更新的,合成与分解是如何进行的,及其二者的关系,从而使学生更深刻地理解什么是生命。
例如,为使学生理解"新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称"这句话,教师可结合前一章细胞的物质基础与结构基础的相关知识,引导学生分析活细胞中发生的各种化学反应,如发生在线粒体内的糖的氧化放能的化学过程;发生在叶绿体中的水和二氧化碳合成为有机物的化学过程;发生在核糖体上的氨基酸缩合成多肽链的化学过程等,使学生对"新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称"这句话有一个感性认识。
2、使学生理解酶的概念是本节的重点。在本节教学中如何组织学生完成酶具有专一性的实验并实施有效的讨论是本节的难点。
生命体随时随刻发生着数量巨大的生物化学反应,同时又是一个稳定的,开放的系统。细胞中发生的各种化学反应不可能在高温、高压、强酸、强碱等条件下进行,而必须在常温、常压、水溶液环境下能快速、有序地进行的,这就要尽可能地降低化学反应能阈,这是新陈代谢为什么离不开生物催化剂,即酶的原因。
酶的概念和酶的发现可结合一起在让学生讨论,这样可让学生充分体会生产实践和科学实验对科学发展的促进作用。酶的特性这部分内容,可先组织学生依次完成实验,然后再由学生来讨论和总结。
在引导学生分析酶的特性时,引导学生与蛋白质的多样性联系起来,可使学生易于理解酶的催化作用的专一注必定意味着酶的多样性,而且蛋白质分子空间结构的多样性和酶的专一性催化关系密切。
3、使学生理解酶具有高效性、专一性和需要适宜条件是本节的重点,如何组织学生完成影响酶活性因素的选做实验并分析、讨论实验是本节教学的难点。
在组织学生操作、分析、讨论《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件(选做)》基础上,引导学生分析两个坐标曲线图,让学生概括酶的催化作用需要适宜的温度和pH。
教学设计示例
【课题】 第一节 新陈代谢与酶
【教学重点】新陈代谢的概念及其本质的概念、酶的特性、影响酶活性的因素、酶在生物新陈代谢中的作用
【教学难点】新陈代谢的概念及其本质的概念、酶在生物新陈代谢中的作用
【课时安排】1课时
【教学手段】板图图、多媒体课件、实验
【教学过程】
1、引入新陈代谢的概念及本质
(1)学生在初中生物学课本、高中绪论课的学习或通过各种媒体的介绍,对新陈代谢已经有了一定的认识,首先,教师应了解学生对新陈代谢是如何理解的。为此教师可设计一些问题,引导学生以自身为例,剖析生命是如何维持的,以此引入本节的学习,如:
①人体的脑细胞是通过什么途径获得营养?脑细胞中产生的代谢废物又是通过什么途径排出体外的?
②进入脑细胞的营养物质是如何被利用的?
③学生如何理解同化作用、异化作用,物质代谢、能量代谢,它们之间有何关系?
④想一想,人体的身体有哪些系统参与了新陈代谢过程,各是如何参与的等等?
(2)学生一般只能从生物个体、器官或系统水平上,说明生物体与外界环境之间进行物质和能量的交换,在此基础上,教师应把讨论引向微观水平,即细胞和分子水平的代谢过程。如可以设问:
①你吃下的肉类蛋白质,通过什么途径转化成为你自身的蛋白质?
②你吃下的淀粉类食物,通过什么途径为你提供能量?等等
通过分析、讨论,使学生理解:细胞的结构和生命活动的维持,需要不断地合成与分解,不断地处于自我更新的状态,而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的生物化学反应,从而在细胞水平理解新陈代谢的本质,即“新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称”。
2、酶的概念、特性及其生理功能
在学生理解新陈代谢的本质后,可以利用学生已有的化学知识,分析出无机化学反应过程中所需的条件一般是很激烈的,再让学生分析出生物体细胞生存的条件是很温和的,可以提问,如:
(1)细胞生存的条件是很温和的,那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条件下,迅速高效的进行呢?
(2)在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢?
这样可顺利地引出活细胞产生的生物催化剂,即酶。
3、酶的发现史
这部分的教学,教师可让学生自己阅读,也可发给学生相应的补充资料,尤其是某种酶的研究过程方面的资料,目的是让学生对酶的研究过程、方法有一个较为全面的了解,让学生切身体会到生物学的实验研究对生物学发现的重要作用。
学生阅读后,可提问:酶都是蛋白质吗?并做一定的说明。
酶是活细胞所产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质。酶是细胞中促进化学反应速度的催化剂。现已发现的酶约有3000种以上。它们分别存在于各种细胞中,催化细胞生长代谢过程中各种不同的化学反应,使生物化学反应在常温、常压、水溶液等温和的条件下就可顺利进行。
很多年来,人们一直认为所有的酶都是蛋白质。然而生物学家的实验证明:RNA也可以是高活性的酶。早在1982年,T.Ceeh发现原生动物四膜虫的26S rRNA前体在没有蛋白质的情况下进行内含子的自我拼接,最终形成L19RNA。当时因为只是了解它有这种自我催化的活性,没有把它与酶等同看待。
1983年Atman和Pace分别报导了在RNA前体加工过程起催化作用的酶是由20%蛋白质和80%RNA组成的。如果除去蛋白质部分,并提高镁离子的浓度,则留下的RNA具有与全酶相同的催化活性,这是说明RNA具有酶活性的第一例证。
“酶不都是蛋白质”,这一科学事实再一次有力地证明了实验在科学发展中所起到的举足轻重的作用,同时也让我们看到,科学是发展的,探索是无止境的,而真理是相对的,现在的科学事实可能在今后会被修正,甚至推翻。
另外,酶、激素、维生素之间的区别值得一提,学生在以后的学习中容易把这些物质和它们的作用搞混。可就高中生物学水平做一简单比较:
酶 激素 维生素
从化学本质上看 蛋白质 蛋白质(如生长素、胰岛素等)、固醇类脂类物质(如性激素) 多种多样,一般为小分子有机物。 如维生素D是固醇类物质;维生素A是脂类物质(萜类);维生素C是抗坏血酸(葡萄糖的衍生物)等等。
从生理功能看 可提高生物体生物化学反应的速度,是一种生物催化剂。 激素又称“化学信使”,是特定细胞合成的,能使生物体发生一定反应的有机分子。它的作用力很强,很低的浓度就能引起很强的反应,但在细胞中不能积累,很快就会被破坏。 维生素常常与酶结合,是较复杂酶的'组成成分之一。天然食物中含量极少,但这些极微小的量对人体的生长和健康是必需的,人体一般不能合成它们或合成量不足,必须从食物中摄取。
可把酶的发现史与酶的特性这两部分教学内容结合起来,这样可使学生用实验方法探索酶的特性顺理成章。
4、酶的特性
<出蓝色来。
绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA
生物体内存在三千多种具有不同功能的酶,一切生命现象都与酶有关,因为活细胞内的生物化学反应,都是在酶的催化作用下进行的,没有酶,新陈代谢就不能进行,生命也就会随之停止。酶的化学本质是蛋白质,这一认识直到20世纪80年代后才被科学修正过来。科学研究表明,一些RNA分子也具有酶的催化功能,如一种叫RNaseP的酶,它是由20%的蛋白质和80%的RNA组成。科学家将这种酶的蛋白质除去,同时提高镁离子的浓度,留下来的RNA仍具有与该酶相同的催化活性。后来的科学实验进一步证实其它某些RNA分子与那些构成酶的蛋白质分子一样,也都是效率非常高的生物催化剂。
酶工程
细菌细胞直径不足2m,每时每刻却发生着1500一20xx个化学反应,由1000多种酶对这些反应进行催化和调制,生产着3000多种蛋白质,1000多种核酸;而且细菌合成效率惊人,它合成每个肽链只需百分之三秒,而现代最先进的蛋白质自动合成机器只能合成小肽,而且速度也慢,合成每个肽链需要7分钟,两者相差200多倍;它合成RNA和DNA的速度更是远远超过了人工合成;另外细胞中能量转换效率也很高,这一切都有赖于生物催化剂,这就是酶。现已发现的酶约有几千种以上。它们定位于各种细胞的不同细胞器中,催化细胞生长代谢过程中各种不同的化学反应,使这些反应在正常温度等条件下就可顺利进行。
酶是细胞产物,但不一定非要在细胞内发挥作用,在细胞外,即在非细胞条件下也能发挥作用。19世纪,人们已认识到酵母可以使葡萄糖发酵,产生酒精和二氧化碳,但是对于这一过程是如何进行的,当时主要有两种观点,而且一直未能达成一致。1857年,法国著名的细菌学家巴斯德认为酒精发酵需要有完整的细胞结构才能实现;德国化学家李比西则认为酒精发酵要求的只是细胞中的某些物质,而不要求完整的细胞参与。直到1897年,毕西纳不用完整的酵母细胞,而用酵母汁进行酒精发酵获得成功,从而证明生物体内的催化反应也可能在体外进行。
正是基于这点,人们可以利用细胞中的酶能催化体外的生化反应,这就是酶工程得以发现的前提。
我们都用过加酶洗衣粉,同一般的洗衣粉相比,加酶洗衣粉中含有蛋白质和脂肪酶等多种通过微生物生产出来的酶,因此,去除汗渍和油污的能力比较强。我们知道,酶作为一类具有生物催化作用的有机物,是在活细胞内产生的。那么,人们是怎样通过活细胞获得这种酶并且在生产和生活中使用这些酶的呢?这些都是通过酶工程来实现的。
所谓酶工程,就是在一定的生物反应器中,利用酶的催化作用,将相应的原料转化成有用物质的技术,而且酶工程是生物工程的核心,没有酶的作用,任何生物工程技术都不能实现。概括地说,酶工程是由酶制剂的生产和应用两个方面组成的。
(一)酶制剂的生产
已知酶的种类大约有几千种,实际已被运用于工业生产的仅10余种,如已能够实现工业化大量生产的酶有淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶等,其中碱性蛋白酶用于加酶洗涤剂,占国际上酶销售额的首位,青霉素固化酶用于医疗,占世界用量第二位。
早期酶制剂主要来源于动植物材料,而今酶的主要来源是微生物。酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化。
1、酶的生产、提取和分离纯化
(1)酶的生产
酶普遍存在于动物、植物和微生物体内。人们最早是从植物的器官和组织中提取酶的。例如,从胰脏中提取蛋白酶,从麦芽中提取淀粉酶;现在,生产酶制剂所需要的酶大都来自微生物,这是因为同植物和动物相比,微生物具有容易培养、繁殖速度快和便于大规模生产等优点。人们提供必要的条件,利用微生物发酵来生产酶。
(2)酶的提取和纯化
从微生物、动植物细胞中得到含有多种酶的提取液后,为了从提取液中获得所需要的某一种酶,必须将提取液中的其他物质分离,这就是酶的分离纯化。经过分离纯化后的得到的酶,活性不能降低,因此,分离纯化必须在适宜的条件下进行。人们多选择不同种类和浓度的有机溶剂,以沉淀不同的酶蛋白,达到分离纯化酶的目的。
2、酶的固定化
将分离纯化的酶制成酶制剂进行干燥处理,再适量加入相应的稳定剂和填充剂,制成粉状制剂,用它们来催化生化反应。但其结果是酶制剂和产物混在一起,不能得到高纯度的产品;也很难让酶制剂进行重复使用。怎么办呢?科学家们想到了酶的固定化。
先将纯化的酶连接到一定的载体上(使酶固定化),使用时将被固定的酶投放到反应溶液中,催化反应结束后又能将被固定的酶回收。
固定化酶一般是呈膜状、颗粒状或粉状的酶制剂,它在一定的空间范围内使用,产品的纯度高,没有酶的而且酶制剂可反复使用,这种技术是1969年日本首先研制成功,现已方法应用到生产中的。固定化酶同自由酶相比,具有以下优点:其一是稳定性高;其二是酶可反复使用;其三是产物纯度高;其四是生产可连续化和自动化;其五是设备小型化以及可节约能源等。
我们知道,蔗糖几乎全部来源于甘蔗或甜菜,但是甘蔗和甜菜的种植范围都比较有限,因此,蔗糖的产量也就受到了影咱。能不能利用淀粉来生产类似蔗糖的甜味剂呢?科学家通过α-淀粉酶、糖化酶和将葡萄糖异构酶连接到离子交换树脂上,或者包埋在明胶中,制成的固定化葡萄糖异构酶,这种固定化酶可以用于使葡萄糖转化成甜度更高的高果糖浆。一些发达国家高果糖浆的年产量现已达到几百万吨,高果糖浆在许多饮料的制造中已经逐渐替代了蔗糖。
3、固定化细胞
利用胞内酶制作固定化酶时,先要把细胞打碎,才能将里面的酶提取出来,这就增加了工序和成本。人们设想直接固定那些含有所需胞内酶的细胞,并且就用这样的细胞来催化化学反应。20世纪70年代,科学家研制成固定化细胞,并且用于生产。例如,将酵母细胞吸附到多孔塑料的表面上或包埋在琼脂中,制成的固定化酵母菌细胞,可以用于酒类的发酵生产。
(二)酶制剂的应用
1、治疗疾病
胰岛素是治疗糖尿病的常用药品,这种蛋白质是胰脏中胰岛细胞分泌的一种激素,是由两条肽链组成,一条由21个氨基酸组成,称为A链;另一条由30个氨基酸组成,称为B链。胰岛素是治疗糖尿病的。由于糠尿病患者很多,胰岛素的需要量很大,所以许多糖尿病患者使用的曾是猪的胰岛素。但是,猪胰岛素与人胰岛素在化学结构上有一处差别:猪胰岛素B链上最后一个氨基酸是丙氨酸,人胰岛素B链上最后一个氨基酸是苏氨酸。因此,用猪胰岛素治疗人的糖尿病,容易使一些患者产生免疫反应。现在,科学家可利用酶,切下并移去猪胰岛素B链上的那个丙氨酸,然后接上一个苏氨酸。这样,猪的胰岛素就魔术般地变成人的胰岛素了;
尿激酶可以用来活化人体内的溶纤维蛋白酶原,使溶纤维蛋白酶原转化为溶纤维蛋白酶,是治疗脑溢血、心肌梗塞、肺动脉阻塞等疾病引起的血栓所需要的药物,它是能利用培养哺乳动物细胞得到的唯一可以商业化的治疗剂。但由尿或组织培养的产物中提取价格较高,1980年4月,科学家已经通过质粒DNA诱发大肠杆菌生产出尿激酶,为在工业上利用酶工程方法生产酶开辟了道路;
青霉素是人们经常使用的一种抗生素。但是,多年的使用使得不少病原菌对青霉素产生了抗药性,为此,科学家一方面研制新的抗生素以替代青霉素,另一方面设法通过有关的酶制剂来改造青霉素的分子结构,进而研制出新型的青霉素。青霉素的分子是由一个母核和一个侧链组成的。科学家利用青霉素酰化酶,将母核和侧链水解开,然后,利用化学合成的方法,使青毒素的母核与其他的侧链连接,从而研制出氨苄青霉素等新型的青霉素。现在,制药厂已经能够利用固定化青霉素酰化酶反应器,成批地生产用于合成氨苄青霉素等新型青霉素的母核了;
再如,溶菌酶可分解病原菌的细胞壁,具有明显的抗菌和消炎作用;溶纤维蛋白酶具有溶解患者血管内纤维蛋白凝块的作用,可以用来治疗血栓病。
2、产品加工
利用酶制剂生产一些产品,这一过程是在酶反器中进行的,酶反应器是指供酶制剂催化化学反应容器。酶反应器分成多种,如具有固定化酶(或固定化细胞)的反应器叫做柱式酶反应器,柱式酶反应器是将含有底物的液体,以一定的速度连续不断地从一端注入装有固定化酶(或固定化细胞)的容器,在液体流经固定化酶(或固定化细胞)时,容器内就发生催化反应并且生成产物、含有产物的液体则连续不断地从容器的另一端流出。同一般的化工容器一样,需要对酶反应器温度和pH等条件进行严格控制;不同的是,酶反应器必须进行无菌操作。
食品加工业方面。酿酒厂和饮料厂利用果胶酶来澄清果酒和果汁,效果十分明显;又如,葡萄糖氧化酶可以除去密封饮料和罐头中的氧气、从而有效地防止饮料和食品氧化变质;再如,用木瓜蛋白酶制成的嫩肉粉,可以使肉丝、肉片等烹调后吃起来嫩滑可口;例如,支链淀粉酶是分解多糖类支链淀粉的酶,它能把胚芽转变为色泽较好的麦芽糖糖浆。麦芽糖的甜味没有葡萄糖浓,但很适口,且容易发酵、粘度大、溶解度大,用其制作糖果可以防止遇热变色,用于冰激凌可以防止产生砂糖结晶。
日常生活方面。照相业由于采用了酶技术使照相材料发生了很大变革;家庭用的洗衣粉里加了一些酶,它能够分解某些蛋白质等物质,使衣服上的血迹、汗渍等容易洗掉。但是,由于这些酶比较脆弱,在漂白剂一同起作用下很容易被破坏,然而酶工程可以解决这一技术难题。目前,市场上己经出现了能够和漂白剂一同起作用的去污酶洗衣粉。科学家通过对去污酶结构上的两个氨基酸进行修改,提高了这种酶的抵抗力。
化学工业方面酶制剂也得到了广泛应用,在塑料工业与合成纤维工业中,已经可以用酶制剂催化氢化链烯的生产;
其他方面,一些纺织原料也可以利用酶制剂进行加工。例如,天然蚕丝(指家蚕吐出的蚕丝)的外表有一层丝胶,丝胶直接影响天然蚕丝的使用。过去,人们只能在高温条件下用碱性物质脱去天然蚕丝上的丝胶。现在,人们可以在温和的条件下,利用蛋白酶对天然蚕丝进行脱胶,脱胶后的蚕丝具有鲜亮的色泽和柔滑的手感。
3、化验诊断和水质监测
根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和过氧化氢,过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水和原子氧,而氧原子可以将某种无色的化合物氧化成有色的化合物,人们根据这个原理,将上述两种酶和无色的化合物固定在纸条上,制成测试尿糖含量的酶试纸,当它与尿液相遇时,依据尿液中葡萄糖含量由少到多而呈现出浅蓝、浅绿、棕或深棕色,这样糖尿病人就可以方便地为自己化验尿糖的情况了。科学家根据同一原理,还研制出能够化验血糖数值的血糖快速测试仪,具有灵敏度高和速度快等优点。
酚是一类对人体有害的化合物,经常通过炼油和炼焦等工厂的废水排放到河流和湖泊中,科学家利用固定化多酚氧化酶研制成多酚氧化酶传感器,可快速测定出水中质量分数仅有2×10—7的酚。
4、用于生物工程其他分支领域
基因工程离不开内切酶和连接酶;植物体细胞杂交制备原生质体时,需要纤维素酶,人们把它们称为生物工程的工具酶,而这些酶可由酶工程得到。
酶作用的特性
酶是催化剂,只需微量就可以使所催化的反应加速进行,而其本身的质和量都不发生变化,此外酶是生物催化剂,它有着不同于化学催化剂的特性。
(1)酶具有高效性
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。每个碳酸酐酶分子每秒能够催化 个 ,使它们与相同数量的 结合,形成相同数量的 。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上 倍。酶为什么会具有这样强大的催化能力呢?酶的中间产物学说认为:酶在催化某一底物时,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,酶的催化反应可以写成下式:
S(底物)十E(酶)=SE(中间产物)=E十P(反应产物)
(2)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。酶为什么具有这样高度的专一性呢?这可以用“诱导契合学说”来解释。
所谓“诱导契合学说”是指底物一旦与酶结合,酶分子上的某些基团常常发生明显的变化,从而使酶蛋白的构象发生相应的变化,使酶的活性中心的空间结构和底物的空间结构十分吻合,最终契合形成酶—底物络合物,这种变化的结果,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。科学家们对羧肽酶等进行了X射线衍射研究,研究的结果有力地支持了这个假说。
(3)酶很容易失活
同一般的催化剂相比,酶很容易失去活性。酶失活的原因是蛋白质的空间结构发生改变造成的。
酶的催化作用,受到温度、pH和某些化合物等因素的影响。
温度的影响:在一定的温度范围(0—40℃)内,酶的催化作用速度随着温度的升高而加快。一般地说,温度每升高10℃,反应速度就相应提高一倍。但超过60℃,绝大多数的酶就会失去活性。
pH的影响:酶对环境中的pH十分敏感。酶只有在一定的pH范围内才能表现出活性,超过这个范围,酶就失活了。即使在这个有限的pH范围内,酶的活性也要随着环境中pH的变动而有所不同。一般来说,酶的最适pH在4~8之间。但是,各种酶的最适pH是不一样的。
某些化合物的影响:有些化合物可引起酶失活,如酒精、有机磷农药、有机氯农药等有机小分子物质;重金属离子等;有些离子或简单的有机化合物,能够增强酶的活性,这些物质叫做酶的激活剂。例如,经过透析的唾液淀粉酶的活性不高、如果加入少量的 ,这种酶的活性就会大大增强,因为 中的 起到了激活唾液淀粉酶的作用;还有些物质能够抑制酶的活性,这类物质叫做酶的抑制剂,例如,氰化物可以抑制细胞色素氧化酶的活性。
生物教案酶10
一、目的和要求
1.掌握盐析法初步分离纯化蛋白质的原理和方法;
2.掌握透析脱盐浓缩蛋白质的原理和方法。
3.掌握膜分离原理和方法
二、基本原理
1.蛋白质的盐析
蛋白质是亲水胶体,借水化膜和同性电荷(在PH值7.0的溶液中一般蛋白质带负电荷)维持胶体的稳定性。由于蛋白质分子内及分子间电荷的极性基团有着静电引力,当向蛋白质溶液中加入少量碱金属或碱土金属的中性盐类[如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl或MgSO4等]时,由于盐类离子与水分子对蛋白质分子上
的极性基团的影响,使蛋白质在水中溶解度增大,因此蛋白质、酶等在低盐浓度下的溶解质随着盐液浓度升高而增加,此时称为盐溶;当盐浓度不断上升并达到一定浓度时,蛋白质表面的电荷大量被中和,水化膜被破坏,于是蛋白质就相互聚集而沉淀析出,蛋白质和酶的溶解度又以不同程度下降并先后析出,称为蛋白质的`盐析。
由盐析所得的蛋白质沉淀,经过透析或用水稀释以减低或除去盐后,能再溶解并恢复其分子原有结构及生物活性,因此由盐析生成的沉淀是可逆性沉淀。盐析法就根据不同蛋白质和酶在一定浓度的盐溶液中溶解度降低程度的不同而达到彼此分离的方法。盐析法对于许多非电解质的分离纯化都是适合的,也是蛋白质和酶提纯工作应用最早,至今仍广泛使用的方法。
2.透析脱盐的原理
蛋白质的分子很大,其颗粒在胶体颗粒范围(直径1~100nm)内,不能透过半透膜。选用孔径合宜的半透膜,使小分子物质能够透过,而蛋白质颗粒不能透过,这样就可使蛋白质和小分子物质分开。把蛋白质溶液装入透析袋中,袋的两端用线扎紧,然后用蒸馏水或缓冲液进行透析,这时盐离子通过透析袋扩散到水或缓冲液中,蛋白质分子量大不能穿透析袋而保留在袋内,通过不断更换蒸馏水或缓冲液,直至袋内盐分透析完毕。这种方法可除去和蛋白质混合的中性盐及其他小分子物质,是常用来纯化蛋白质的方法。透析需要较长时间,常在低温下进行,并加入防腐剂避免蛋白质和酶的变性或微生物的污染。
三、试验材料
1.培养基
种子培养基:牛肉膏5g 蛋白胨10g NaCl 5g 可溶性淀粉 2g 葡萄糖1.5g /1000ml H2O 配100ml
发酵培养基:牛肉膏5g 蛋白胨10g NaCl 5g可溶性淀粉 2g /1000ml
2.酶活测定溶液
0.2mol/LpH6.8 PBS缓冲液 葡萄糖标准液1mg/mL DNS试剂(3,5-二硝基水杨酸试剂)
3.试剂
蛋白胨、牛肉膏、可溶性淀粉、(NH4)2SO4、NaOH、HCl、、Na2HPO412H2O、NaH2PO4H2O、EDTA
4.仪器或其它用具
微量移液器、移液器枪头、透析袋、恒温培养箱、摇床、紫外检测仪(分光光度计)、离心机、分析天平、pH计、量筒、250ml瓶、分装架、记号笔、纱布、酒精灯、灭菌锅、干燥箱、恒温水浴锅等;
四、试验路线
发酵培养→粗酶液制备→硫酸铵盐析→透析脱盐浓缩→浓缩酶液酶活测定
五、操作步骤
1.菌株发酵
将实验一中纯化的菌株接入种子培养基摇瓶培养24h,2% 的接种量接种到发酵培养基,37℃,180r/min,培养36h;
2.粗酶液的制备
发酵液在8000r/min离心20min,收集上清液即为粗酶液,测定酶活方法参见实验三DNS测淀粉酶活力。
3.硫酸铵盐析
3.1 盐析条件的确定
40%、60%和80%
盐析步骤
1)发酵液上清分装至3支烧杯中,每个20ml;
2)加硫酸铵至3支烧杯中,对照25℃硫酸铵饱和度配置表,使其饱和度分别为40%、60%和80%。在加硫酸铵时需缓慢的加入,同时不断的轻柔搅拌(否则局部浓度过高会使酶失活)使硫酸铵完全溶解;
3)室温静置2h,出现白色沉淀
4)离心,分别取沉淀用少量0.2mol/LpH6.8 PBS缓冲液回溶。
4.透析脱盐浓缩
4.1 透析膜前处理
透析袋的预处理方法:
1)将透析袋剪成合适的长度;
2)在一只250 mL的玻璃烧杯中,加入200 mL的透析袋处理液,微波炉中预热;
3)将透析袋装入其中,电炉上煮沸10 min;
4)用蒸馏水彻底洗涤;
5)蒸馏水中煮10 min;
6)冷却后4℃存放,存放过程中透析袋应完全放入0.02mol/L磷酸酸缓冲液(pH7.0)中
7 用细线扎紧透析袋一端,注入清水检验不漏后加入不超过透析袋体积1/2的须透析溶液。
4.2 操作
1 沉淀用少量0.2mol/LpH6.8 PBS缓冲液回溶,移入透析袋中,经透析膜袋在20倍量0.02mol/L磷酸缓冲液(pH7.0)中在室温,36h透析脱盐(每过6h换一次透析液).
2 取各梯度脱盐沉淀5ml 8000r/min离心20min,取上清测酶活。(沉淀为变性蛋白质酶活很低。)
5.酶活力的测定
参照实验三中的酶活测定。
实验数据
粗酶液 540nm 0.291 0.314
盐析40%60% 80%
1.221 2.708 1.456
七、实验报告
1.实验结果
(1)测定粗酶液酶活;
粗酶液 540nm 0.291 0.314 (取平均值)
酶活力9.705
(2)测定透析后酶液的酶活力
40%60% 80%
540nm吸光度 1.221 2.708 1.456
酶活力36.63 81.24 43.68
2.实验结果分析
通过比较可知 在硫酸铵饱和度为 60%时分离纯化淀粉酶酶活力最高。经盐析,透析除盐后酶活力大大提高纯化后的酶活力约为粗酶活力的4~9倍。
八、注意事项
(1)硫酸铵饱和度计算及加入方式:在分段盐析时,加盐浓度一般以饱和度表示,所需达到饱和度较高而溶液的体积又不再过分增大时,可直接加固体硫酸铵,其加入量见附表。注意看清是25℃硫酸铵饱和度表
(2)清洗透析袋内外时,操作过程中应使用镊子或戴手套;
(3)蛋白质溶液用透析法去盐时,正负离子透过半透膜的速度不同。以硫酸铵为例,NH4+的透出较快.在透析过程中膜内SO42-剩余而生成H2SO4,而使膜内蛋白
质溶液呈酸性,足以达到使蛋白质变性的酸度,因此在用盐析法纯化蛋白质做透析去盐时,开始应用0.1M的NH4OH透析,或者用缓冲液配制蛋白溶液。
生物教案酶11
教学准备
教学目标
1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。
2.通过阅读分析"关于酶本质的探索"的资料,认同科学是在不断的探索和争论中前进的。
3.进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
教学重难点
教学重点:
酶的作用、本质和特性。
教学难点
(1)酶降低化学反应活化能的原理。
(2)控制变量的科学方法。
教学工具
教学课件
教学过程
一、情境创设。
人不吃饭行吗?食物进入人体内发生了怎样的变化?这些问题在现在来说都已经十分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没有呢?早在二百多年前科学家就对此进行了探索。
实验介绍:1783年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中,然后让鹰吞下,过了一段时间,将笼子取出,肉块不见了。
问:(1)为何要将肉块放在笼子中?
答:排除了胃对肉块的物理性消化。
问:(2)对肉起消化作用的是什么物质?
答:一定是某些物质进入到金属笼中,使肉分解。现在已经知道这个能让肉分解的物质就是--酶。
问:(3)进行肉类消化的过程的条件是怎样的?
答:进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。
问:(4)在实验室中能否也能让肉分解?能的话需要怎样的条件?
答:实验室也能进行肉的分解,但是比起在生物体中来说,需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件才能进行。
二、问题探讨
1.这个实验要解决的问题是:鸟类的胃是否只有物理性消化,没有化学性消化?
2.是胃内的化学物质将肉块分解了。
3.提示:收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
总结:对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多,构成生物体的每一个细胞内的物质需要不断地合成与分解,不断地处于自我更新的状态,而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的生物化学反应,每一个化学反应都伴随着能量的变化。细胞中全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。
细胞生存的条件是很温和的,那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条件下,迅速高效地进行呢?在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢?
三、过氧化氢在不同条件下的分解
实验前介绍:动植物在代谢中产生的过氧化氢,对机体是有毒的。机体通过过氧化氢酶,催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。铁离子也可催化这一反应。
2H2O2 H2O+O2
问:如何获得过氧化氢酶?
答:新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,所以新鲜肝脏研磨液含有较多的过氧化氢酶。
按以下实验步骤来进行实验:
对上述实验进行分析,对照实验的特点。
问:上述实验分成了1、2、3、4号四支试管,哪些是四支试管共同的条件?两两比较不同的条件有几个?
答:共同点:都在试管中加入2 mL H2O2溶液,都在相同的压力下进行。
不同点:1和2:只有温度不同;1和3:3多了2滴FeCl3溶液;1和4:4多了2滴肝脏研磨液;3和4:加入的催化剂不同。
问:1号试管没有加任何试剂,它起的作用是什么?
答:它起的是对照的作用。
结论:进行该实验的其他因素相同,而只有其中某一因素不同,观察其对实验结果的影响。如果结果不同,那么影响该结果的`就是这一不同的因素。在上述实验3试管和4试管只有加入的催化剂不同,那么该实验的结果3放的氧气少,4放出氧气多就是因为加入到4号催化剂的催化效率比加入到3号的高。即酶具有高效性。
问:2和4试管现象基本相同,能否在生物体中也利用2的方法来解毒?
答:不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。
问:能否用同一滴管给3和4试管加FeCl3溶液和肝脏研磨液?
答:不能。共用滴管会让肝脏研磨液(或FeCl3溶液)残留在滴管内,难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴加液的作用,影响实验结果的准确。
问:为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢?
答:酶降低了活化能。活化能就是分子从常态转化变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能越大,反应就越不容易进行,反之就容易进行。
四、总结
在生物体中,生物体内的化学反应每时每刻进行着。以人为例:据估计人体细胞内每分钟大约要发生几百万次的化学反应,这么多的化学反应能在人体中顺利而迅速地完成,完全是靠酶的催化作用。它和无机催化剂相比,具有更高的催化效率。
酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能,而自身却没有发生变化,所以是一种催化剂。它是细胞内产生的,所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。
在医院常用双氧水作为身体出现小伤口的消毒用药,能观察到什么现象吗?试解释该现象。
能看到伤口有气泡产生。原因是人体细胞中产生的酶将双氧水分解成了水和氧气。
课后小结
酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能,而自身却没有发生变化,所以是一种催化剂。它是细胞内产生的,所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。
课后习题
完成课后练习题。
生物教案酶12
一、说教材的地位和作用
《降低化学反应活化能的酶》是人教版教材高一生物必修本第五章第 1 节第一课时内容。上一章,学生们已经学习的是细胞的物质输入和输出 ,这节开始我们学习细胞的能量流动,而本节课的内容是整章的基础,生命活动离不开酶。因此,本节内容在 整章生物学习 中具有不容忽视的重要的地位。后面还将学习到酶的特性,所以学好本节的内容可以为学好以后的生物知识打下牢固的理论基础。本内容包含的一些 单一变量控制科学方法 知识,是以后生物学习中不可缺少的部分,也是今后高考的必考内容。
二、说教学目标
根据本教材的结构和内容分析,结合着高一年级学生他们的认知结构及其心理特征,我制定了以下的教学目标:
1、 认知目标:识记:细胞代谢概念、活化能概念、酶在细胞中的作用理解
2、 能力目标:学会控制变量,观察和检测因变量变化,以及设置对照实验
三、说教学的重、难点
本着高一新课程标准,在吃透教材基础上,我确定了以下的教学重点和难点
教学重点:酶在细胞中的作用
教学难点:控制变量的科学方法
难点的依据:单一变量控制方法较抽象;学生没有这方面的基础知识。
为了讲清教材的重、难点,使学生能够达到本节内容设定的教学目标,我再从教法和学法上谈谈:
四、 说教法
我们都知道生物是一门培养人的实践能力的重要学科。因此,在教学过程中,不仅要使学生“知其然”,还要使学生“知其所以然”。我们在以师生既为主体,又为客体的原则下,展现获取理论知识、解决实际问题方法的思维过程。
考虑到我校高一年级学生的现状,我主要采取学生活动的教学方法,让学生真正的参与活动,而且在活动中得到认识和体验,产生践行的愿望。培养学生将课堂教学和自己的行动结合起来,充分引导学生全面的看待发生在身边的现象,发展思辩能力,注重学生的心理状况。
当然教师自身也是非常重要的教学资源。教师本人应该通过课堂教学感染和激励学生,充分调动起学生参与活动的积极性,激发学生对解决实际问题的渴望,并且要培养学生以理论联系实际的能力,从而达到最佳的教学效果。同时也体现了课改的精神。
基于本节课内容的特点,我主要采用了以下的教学方法:
1、直观演示法:教材中活化能概念的文字叙述很抽象,虽然加入了卡通式插图和图解,但仍然是平面的、静止的,很难实现知识迁移。而Flash动画是立体的、直观的、动静结合的,并且能够展示不同条件下的反应情况,有利于在比较和归纳中得到正确的知识。
2、实验探究教学法——从反应物、反应条件、实验原理、实验步骤、现象记录和分析、归纳得出结论等方面,引导学生理解实验设计,进行实验操作并尝试改良实验设计,从具体到抽象、从实践到理论来深化科学探究思想,培养学生的小组协作能力和科学探究能力。
3、启发式教学法——以设问和疑问层层引导,激发学生动机,启发学生积极思考,逐步从常识走向科学,将感性认识提升到理性认识,培养和发展学生的抽象思维能力
由于本节内容与社会现实生活的关系比较密切,学生已经具有了直观的感受,可以让学生自己阅读课本并思考,并例举生产实践上存在的一些有关的 酶的作用 (佳美洗衣粉) 现象,在老师的指导下进行讨论,然后进行归纳总结,得出正确的结论。这样有利于调动学生的积极性,发挥学生的主体作用,让学生对本节知识的认知更清晰、更深刻。
五、说学法
高中生具有的认知发展水平以及初中生物和化学基础,我在教学过程中特别重视学法的指导。让学生从机械的“学答”向“学问”转变,从“学会”向“会学”转变,成为真正的学习的主人。这节课在指导学生的学习方法和培养学生的学习能力方面主要采取以下方法:思考评价法、分析归纳法、自主探究法、总结反思法。
学习方法指导:
1、跟随老师的问题,积极思考,将原有的知识应用到新知识的学习中,完成知识的迁移。
2、小组内合理分工,协调实验操作、记录和汇报,培养观察、分析、判断的思维能力和实验操作能力,培养科学探究精神和合作精神。
3、结合书本的文字叙述、图片和老师展示的动画,提高分析、归纳能力。
最后我具体来谈谈这一堂课的教学过程:
六、说教学过程
在这节课的教学过程中,我注重突出重点,条理清晰,紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流,最大限度的调动学生参与课堂的积极性、主动性。
1、导入新课:(3—5分钟)
联系生活,激发学生学习兴趣——————————开动思考,活跃课堂
斯帕兰札尼研究鹰的消化作用实验 激发学生好奇心
导语设计的`依据:一是概括了旧知识,引出新知识,温故而知新,使学生能够知道新知识和旧知识之间的联系。二是使学生明确本节课要讲述的内容,以激发起学生的求知欲望。这是生物教学非常重要的一个环节。
2、讲授新课:(30分钟)
教学程序 教师活动 学生活动
创设情景
导入新课 针对“斯帕兰札尼研究鹰的消化作用的实验”提出问题:
⑴这个实验要解决什么问题?
⑵为什么要将肉块放入金属笼内?
⑶肉块为什么会消失?
⑷从这个实验中你能得出什么结论? 思考回答问题
㈠细胞代谢 回顾在叶绿体、线粒体、核糖体等细胞器中发生不同的化学反应,引导学生理解细胞内每时每刻都发生着很多化学反应,统称为细胞代谢。
细胞代谢是细胞生命活动的基础。 运用已有知识,集体回答问题,体会细胞代谢这一概念的含义。
㈡酶在细胞代谢中的作用
1、实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解 介绍过氧化氢和肝脏研磨液,提出相关问题,引导学生进行分析。
讲述:细胞代谢过程中也会产生过氧化氢,这是一种对细胞有害的物质,幸而细胞内含有生物催化剂————过氧化氢酶,能将过氧化氢分解。但它们之间的效率一样吗?
组织学生分组实验,提醒实验安全和注意事项。 思考回答问题
分组完成实验,汇报实验现象。
2、控制变量的科学方法 引导学生观察实验步骤表格,以问题串形式带领学生从本实验实例中总结出实验设计的基本原则:单一变量原则和对照原则。 分析实验现象,得出正确结论。体会什么是自变量、因变量、无关变量以及对照实验。
3、酶的作用原理 通过分析对照实验,详细比较四种条件下过氧化氢分解的速率,引导学生思考产生这种结果的原因,引出活化能的概念,并总结出各条件使反应加快的本质。 积极思考,讨论,分析归纳出加热、无机催化剂、酶提高化学反应速率的本质。
4、课堂小结,强化认识。(3—5分钟)
课堂小结,可以把课堂传授的知识尽快地转化为学生的素质;简单扼要的课堂小结,可使学生更深刻地理解政治理论在实际生活中的应用,并且逐渐地培养学生具有良好的个性。
板书设计
我比较注重直观、系统的板书设计,还及时地体现教材中的知识点,以便于学生能够理解掌握。
一、酶的作用和本质
㈠细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢
㈡酶在细胞代谢中的作用
1、实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解
2、控制变量的科学方法
自变量
变量 因变量 单一变量原则
无关变量
对照组
对照实验 对照原则
实验组
3、酶的作用原理:显著地降低化学反应的活化能,提高化学反应速率
5、布置作业。
针对高一年级学生素质的差异,我进行了分层训练,这样做既可以使学生掌握基础知识,又可以使学有余力的学生有所提高,从而达到拔尖和“减负”的目的。
课堂作业:完成师范课堂练习
结束:
各位领导、老师们,本节课我根据高一年级学生的心理特征及其认知规律,采用直观教学和活动探究的教学方法,以“教师为主导,学生为主体”,教师的“导”立足于学生的“学”,以学法为重心,放手让学生自主探索的学习,主动地参与到知识形成的整个思维过程,力求使学生在积极、愉快的课堂氛围中提高自己的认识水平,从而达到预期的教学效果。
生物教案酶13
【教学目标】
1.知识目标:说明酶在细胞代谢中的特性。
2.能力目标:进行有关实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量变化以及设置对照组。
3.情感态度价值观:养成勇于质疑、自主探究、合作学习的科学探究精神;培养学生关注社会科技发展和学以致用的意识。
【教学重点和难点】
1.教学重点:说明酶的特性。
2.难点:酶的特性探究、实验中控制变量的科学方法。
【教学方法】
探究式教学法,讲授法,演示法。
【教学过程】
1.导入
让学生观看视频:“生物酶牙膏”的广告,并展示课前找到的生活中所用的加酶产品。教师总结导入新课:酶已悄悄融入到我们的日常生活中,它的应用如此广泛肯定跟其特性有密切联系。那么它究竟有什么特性呢?让我们来一起研究吧。
2.新课
(一)酶具有高效性
教师:引导学生回忆“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验,从这个实验你可以得出什么结论?
学生:过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高许多,说明酶具有高效性。
教师:大量的实验数据表明,酶的催化效率是无机催化剂的107-1013倍;正是因为酶的这一特性才使其在生产中得到广泛应用:如在洗衣粉中加入0.2%-0.5%的酶制成合成洗涤剂——加酶洗衣粉,其去污能力大大增强。
设疑:酶还有什么特点呢?
(二)酶具有专一性
教师出示资料:
无机催化剂催化的化学反应的范围比较广,比如酸既能催化蛋白质的水解,也能催化脂肪水解,还能催化淀粉的水解;
多酶片是消化酶制剂,常用于治疗消化不良症,每片含胃蛋白酶不得少于48单位,含胰蛋白酶不得少于160单位,含胰淀粉酶不得少于1900单位,含胰脂肪酶不得少于200单位。
学生阅读后,讨论回答:
为什么许多加酶产品中的酶有多种类型?这说明酶还有什么特性?
学生:酶还具有专一性。
教师:专一性的具体含义是什么?
学生:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
教师肯定学生的回答,并举例解释酶的专一性。
知识应用:小方早晨起来发现昨晚塞进牙缝里的瘦肉丝依然存在,为什么瘦肉丝还没被分解呢?
学生:……。
教师进一步设疑:许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或者强碱条件下催化化学反应,酶起催化作用需要怎样的条件呢?引入探究课题:“影响酶活性的条件”,酶活性就是指酶对化学反应的催化效率。
(三)酶的作用条件较温和
由学生阅读加酶洗衣粉背面的使用说明:用温水浸泡后洗涤效果更佳。
教师:通过这个现象,你能提出什么问题?
学生:温度会影响酶的活性吗?
教师:请根据所学知识作出假设。
学生:酶的活性可能受温度的影响。
教师:如何检验做出的假设是否正确呢?
学生:设计实验进行检验。
教师:大家说的很对。接下来就请大家分组讨论,设计该实验方案的。
用幻灯片展示实验材料及用具,让学生6-8人为一组,根据实验材料及用具讨论详细实验方案并将讨论的结果记录下来。期间教师可根据学生的实际情况给予适当提示:该实验中的.自变量是什么?如何控制?因变量是什么?如何检测?
讨论结束后教师可选择其中有典型错误的实验方案分析,引导学生讨论、质疑并寻找错误,最终完善该实验方案。
请学生根据此实验结论尝试构建数学模型:绘制温度影响酶的活性函数曲线,并用语言来描述温度变化与酶活性的关系。
知识应用:水果、蔬菜在冰箱中保鲜的原理是什么?
学生:……
教师出示资料:
经测定,唾液的pH为6.2—7.4,胃液的pH为0.9—1.5,小肠液的pH为7.6.
口腔温度和体温差不多,那么当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后,唾液淀粉酶还具有催化淀粉分解的功能吗?胃中的蛋白酶随食糜进入小肠后还具有催化功能吗?
由学生做出猜想后,教师引导学生把问题转换成“pH能不能影响到酶的活性”。请大家在课下设计“pH对酶活性影响”的实验方案,并去实验室按照预定的方案进行实验。
通过理论分析及实验的预期结果,我们知道了酶的催化作用一般要在温和的条件下进行,这就是酶的第三个特性:酶的作用条件较温和。
总结:
今天我们主要学习了酶的三个特性:高效性、专一性及酶的作用条件较温和,同时还一起设计了“温度对酶活性的影响”的实验方案。在实验设计中一定要控制好变量,避免无关因素对实验结果造成干扰,这样才能得出正确的结果及结论。
生物教案酶14
一、说教材的地位和作用
《降低反应活化能的酶》是人教版教材必修本第五章第 1 节第一课时内容。上一章,们已经的是细胞的物质输入和输出 ,这节开始我们细胞的能量流动,而本节课的内容是整章的基础,生命活动离不开酶。因此,本节内容在 整章 中具有不容忽视的重要的地位。后面还将学习到酶的特性,所以学好本节的内容可以为学好以后的打下牢固的理论基础。本内容包含的一些 单一变量控制科学 ,是以后生物学习中不可缺少的部分,也是今后的必考内容。
二、说教学目标
根据本教材的结构和内容分析,结合着高一年级学生他们的认知结构及其特征,我制定了以下的教学目标:
1、 认知目标:识记:细胞代谢概念、活化能概念、酶在细胞中的作用理解
2、 目标:学会控制变量,观察和检测因变量变化,以及设置对照实验
三、说教学的重、难点
本着高一新课程标准,在吃透教材基础上,我确定了以下的教学重点和难点
教学重点:酶在细胞中的作用
教学难点:控制变量的科学方法
难点的依据:单一变量控制方法较抽象;学生没有这方面的基础知识。
为了讲清教材的重、难点,使学生能够达到本节内容设定的教学目标,我再从教法和学法上谈谈:
四、 说教法
我们都知道生物是一门培养人的实践能力的重要学科。因此,在教学过程中,不仅要使学生“知其然”,还要使学生“知其所以然”。我们在以师生既为主体,又为客体的原则下,展现获取理论知识、解决实际问题方法的过程。
考虑到我校高一年级学生的现状,我主要采取学生活动的教学方法,让学生真正的参与活动,而且在活动中得到认识和体验,产生践行的愿望。培养学生将教学和自己的行动结合起来,充分引导学生全面的看待发生在身边的现象,发展思辩能力,注重学生的心理状况。
当然自身也是非常重要的教学资源。本人应该通过课堂教学感染和激励学生,充分调动起学生参与活动的积极性,激发学生对解决实际问题的渴望,并且要培养学生以理论联系实际的能力,从而达到最佳的教学效果。同时也体现了课改的精神。
基于本节课内容的特点,我主要采用了以下的教学方法:
1、直观演示法:教材中活化能概念的文字叙述很抽象,虽然加入了卡通式插图和图解,但仍然是平面的、静止的,很难实现知识迁移。而Flash动画是立体的、直观的、动静结合的,并且能够展示不同条件下的反应情况,有利于在比较和归纳中得到正确的.知识。
2、实验探究教学法——从反应物、反应条件、实验原理、实验步骤、现象记录和分析、归纳得出结论等方面,引导学生理解实验设计,进行实验操作并尝试改良实验设计,从具体到抽象、从实践到理论来深化科学探究思想,培养学生的小组协作能力和科学探究能力。
3、启发式教学法——以设问和疑问层层引导,激发学生动机,启发学生积极思考,逐步从常识走向科学,将感性认识提升到理性认识,培养和发展学生的抽象
由于本节内容与社会现实生活的关系比较密切,学生已经具有了直观的感受,可以让学生自己阅读课本并思考,并例举生产实践上存在的一些有关的 酶的作用 (佳美洗衣粉) 现象,在的指导下进行讨论,然后进行归纳总结,得出正确的结论。这样有利于调动学生的积极性,发挥学生的主体作用,让学生对本节知识的认知更清晰、更深刻 高中生物。
五、说学法
生具有的认知发展水平以及生物和化学基础,我在教学过程中特别重视学法的指导。让学生从机械的“学答”向“学问”转变,从“学会”向“会学”转变,成为真正的学习的主人。这节课在指导学生的和培养学生的学习能力方面主要采取以下方法:思考评价法、分析归纳法、自主探究法、总结反思法。
学习方法指导:
1、跟随老师的问题,积极思考,将原有的知识应用到新知识的学习中,完成知识的迁移。
2、小组内合理分工,协调实验操作、记录和汇报,培养观察、分析、判断的思维能力和实验操作能力,培养科学探究精神和合作精神。
3、结合书本的文字叙述、图片和老师展示的动画,提高分析、归纳能力。
最后我具体来谈谈这一堂课的教学过程:
六、说教学过程
在这节课的教学过程中,我注重突出重点,条理清晰,紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流,最大限度的调动学生参与课堂的积极性、主动性。
1、导入新课:(3—5分钟)
联系生活,激发学生学习----------开动思考,活跃课堂
斯帕兰札尼研究鹰的消化作用实验 激发学生好奇心
导语设计的依据:一是概括了旧知识,引出新知识,温故而知新,使学生能够知道新知识和旧知识之间的联系。二是使学生明确本节课要讲述的内容,以激发起学生的求知欲望。这是生物教学非常重要的一个环节。
2、讲授新课:(30分钟)
教学程序 教师活动 学生活动
创设情景
导入新课 针对“斯帕兰札尼研究鹰的消化作用的实验”提出问题:
⑴这个实验要解决什么问题?
⑵为什么要将肉块放入金属笼内?
⑶肉块为什么会消失?
⑷从这个实验中你能得出什么结论? 思考回答问题
㈠细胞代谢 回顾在叶绿体、线粒体、核糖体等细胞器中发生不同的化学反应,引导学生理解细胞内每时每刻都发生着很多化学反应,统称为细胞代谢。
细胞代谢是细胞生命活动的基础。 运用已有知识,集体回答问题,体会细胞代谢这一概念的含义。
㈡酶在细胞代谢中的作用
1.实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解 介绍过氧化氢和肝脏研磨液,提出相关问题,引导学生进行分析。
讲述:细胞代谢过程中也会产生过氧化氢,这是一种对细胞有害的物质,幸而细胞内含有生物催化剂----过氧化氢酶,能将过氧化氢分解。但它们之间的一样吗?
组织学生分组实验,提醒实验安全和注意事项。 思考回答问题
分组完成实验,汇报实验现象。
2.控制变量的科学方法 引导学生观察实验步骤表格,以问题串形式带领学生从本实验实例中总结出实验设计的基本原则:单一变量原则和对照原则。 分析实验现象,得出正确结论。体会什么是自变量、因变量、无关变量以及对照实验。
3.酶的作用原理 通过分析对照实验,详细比较四种条件下过氧化氢分解的速率,引导学生思考产生这种结果的原因,引出活化能的概念,并总结出各条件使反应加快的本质。 积极思考,讨论,分析归纳出加热、无机催化剂、酶提高化学反应速率的本质。
3、课堂小结,强化认识。(3—5分钟)
课堂小结,可以把课堂传授的知识尽快地转化为学生的素质;简单扼要的课堂小结,可使学生更深刻解理论在实际生活中的应用,并且逐渐地培养学生具有良好的个性。
4、板书设计
我比较注重直观、系统的板书设计,还及时地体现教材中的知识点,以便于学生能够理解掌握。
一、酶的作用和本质
㈠细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢
㈡酶在细胞代谢中的作用
1.实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解
2.控制变量的科学方法
自变量
变量 因变量 单一变量原则
无关变量
对照组
对照实验 对照原则
实验组
3、酶的作用原理:显著地降低化学反应的活化能,提高化学反应速率
4、布置作业。
针对高一年级学生素质的差异,我进行了分层训练,这样做既可以使学生掌握基础知识,又可以使学有余力的学生有所提高,从而达到拔尖和“减负”的目的。
课堂作业:完成师范课堂练习
结束:
各位领导、老师们,本节课我根据高一年级学生的心理特征及其认知规律,采用直观教学和活动探究的教学方法,以“教师为主导,学生为主体”,教师的“导”立足于学生的“学”,以学法为重心,放手让学生自主探索的学习,主动地参与到知识形成的整个思维过程,力求使学生在积极、愉快的课堂氛围中提高自己的认识水平,从而达到预期的教学效果。
生物教案酶15
实验假设
温度影响酶作用速率。具体来说,在其他条件不变的情况下,一定范围内增加温度,酶作用速率升高;超过一定的温度范围以后,再增加温度,酶作用速率下降,高温导致酶失去活性。
实验器材
冰箱,烧杯,试管,量筒,温度计,酒精灯,淀粉溶液,稀释的唾液、碘液等。
实验步骤
①取8支试管,分别标记为1、2、3、4、5、6、7、8;用量筒各量取2 mL的可溶性淀粉溶液,分别加入上述8支试管;对上述8个试管分别进行0 ℃、17 ℃、27 ℃、37 ℃、47 ℃、57 ℃、67 ℃、100 ℃的温度控制5分钟;同时,取另一组8支试管,用量筒量取2 mL稀释的唾液也进行同样的温度控制处理。
②取出上述两组试管,将稀释的唾液分别加入到对应温度的试管中,再水浴保持相应温度5分钟。
③取出试管,加入碘液2~3滴,观察颜色变化,用“+”表示颜色变化的深浅。
实验数据与分析
1 2 3 4 5 6 7 8
加入I2后颜色变化 +++ ++ + - + +++ +++ +++
数据分析(酶作用速率) - + ++ +++ ++ - - -
关于实验数据的分析说明:实验中,加入碘液后颜色变化越明显,直接表明淀粉被水解的越少,间接证明酶在该温度条件下的催化活性越低,酶作用速率降低;反之,则相反。
教师提出下列问题,学生进行实验或讨论:
(1)假如实验中将步骤③换成加入斐林试剂,后水浴加热会出现怎样的结果?
学生探究结果:在试管4中出现的砖红色沉淀最明显,而1、7、8试管几乎无沉淀。
(2)假如进行重复实验,在步骤②之后,将实验中的试管1、7、8再置于37 ℃的条件下水浴5分钟,有何现象?
学生探究结果:试管1中加入碘液无颜色变化(不显蓝色);而7、8试管加入碘液显蓝色。
(3)上述实验说明了什么?
生
说明了在0 ℃时,酶的活性会受到抑制,但在一定范围内温度升高其活性会增加,说明这种低温导致的酶活性的降低是可以被恢复的;而在57 ℃、67 ℃、100 ℃时,酶的活性会受到抑制,并且随着温度的降低,其活性不再变化,说明高温导致的这种活性的`降低是不可以被恢复的。
(4)能否根据数学的函数思想,绘出唾液淀粉酶作用速率与温度之间关系的函数示意图?你能否对该函数图进行解释?
学生自主完成:
学生解释:说明酶的催化需要适宜的温度范围;并且特定的酶具有一个特定的最适宜温度;在最适温度范围内,随着温度的升高,酶作用速率增加;超过最适温度范围后,随着温度的升高,酶作用速率降低,最终失去活性;低温对酶活性的抑制是可以被恢复的,而高温导致酶的活性丧失是不可以被恢复的。为什么呢?
师
高温导致了酶的空间结构的破坏,而这种破坏是不可以被恢复的,因而酶的活性中心失去其催化活性;低温仅抑制了酶的活性中心的催化能力,并没有破坏酶的空间结构,所以这种酶活性的降低是可以被恢复的。
(5)有些细菌生活在火山喷发口,也有一些生物生活在温泉之中,你如何来解释这种现象呢?
小组讨论、代表发言:生活在这些环境中的生物,其体内的酶与人体内的酶的种类是不同的,所以所需要的最适温度与人的也不同。
(6)人体内有许多种类的酶,这些不同的酶所需要的最适温度都相同吗?
师
人体不同的酶所需要的最适温度是有所不同的,但大多是37 ℃左右。具体情况,可以查阅相关资料。
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