高中生物关于ATP和酶的教案

探究一：温度对酶作用速率的影响

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。

探究二：pH对酶作用速率的影响

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。

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