新陳代謝與酶

 教學目的　　　　1.新陳代謝的概念（a：知道）。　　2.酶的發現過程（a：知道）和酶的概念（d：應用）。　　3.酶的特性（d：應用）。教學重點　　1.酶的概念。　　2.酶的特性。教學難點　　探索酶的專一性和高效性的實驗。教學方法　　自學與實驗探索相結合。教學用具　　實驗五、實驗六所需用具和藥品（見課本），光合作用反應式、有氧呼吸和氨基酸縮合形成多肽反應式的投影片，酶的活性受溫度影響的示意圖投影片，胃蛋白酶、胰蛋白酶的活性受ph影響的示意圖投影片。課時安排 　　2課時。教學過程引言：第二章中我們已經學習了有關細胞的一些知識。在第三章中，我們將學習生物新陳代謝的知識。新陳代謝是生物體進行生命活動的基礎，只有在新陳代謝的基礎上，生物體才會表現出其他生命活動。因此，新陳代謝是生物最基本的特征，那么，新陳代謝究竟是指什么呢？　　提問：請一位同學說出葉綠體、線粒體、核糖體的生理功能是什么？　　（回答：略。）　　講述：上面幾種細胞器的生理功能我們都可以用化學反應式表示出來。　　（教師放投影片：光合作用的反應式，有氧呼吸及氨基酸縮合形成多肽的反應式。）　　講述：上述反應都是在活細胞中進行的，這些化學反應發生的過程。就是生物體內進行新陳代謝的過程。因此，我們可以說，新陳代謝是活細胞中全部化學反應的總稱。　　講述：生物體內這些化學反應，在生物體內溫和的條件下（常溫、常壓）很快就能完成，這全靠生物體內的催化劑——酶的作用。那么，酶的本質是什么？又有哪些特征？　　這些都是本節課重點探討的問題。　　下面，首先請同學們閱讀課本中“酶的發現”。　　閱讀后，教師要求學生提出不懂的問題。　　討論后學生回答：1.1783年，意大利科學家斯巴蘭讓尼設計的實驗，其巧妙之處在哪里？從這個實驗中你能得出什么結論？　　2. 20世紀30年代以來。科學家相繼提取出多種酶的蛋白質結晶，這一事實說明酶的本質是什么？　　3. 20世紀80年代，科學家又發現少數rna也具有生物催化作用，這一發現使酶的概念又擴展成什么？　　4.酶從具有催化作用的蛋白質，發展到有催化作用的有機物，導致酶概念發展的因素是什么？　　（回答：略。）　　講述：從發現酶到認識酶的本質，都離不開科學實驗，可見實驗對科學的重要性。科學實驗可導致科學的發展，生產實踐同樣可導致科學的發展。因此，我們不僅要重視實驗，也要重視生產實踐。　　酶既是生物催化劑，它和無機催化劑相比，具有哪些不同的特點呢？下面我們通過實驗來探索。　　講述：過氧化氫（h2o2）在fe3+的催化下，可分解成h2o和o2，動物新鮮肝臟中含有的過氧化氫酶也能催化這個反應。據測算，每滴氯化鐵中的fe3+數，大約是肝臟研磨液中過氧化氫分子數的25萬倍。從數目上看，一滴含有催化劑的容液中，fe3+數遠遠大于過氧化氨酶的分子數。如果現在我們想弄清楚fe3+與過氧化氫酶，哪一種催化劑的催化效率高，那么，我們應該如何設計這個實驗？　　（回答：略。）　　講述：要比較fe3+和過氧化氫酶的催化效率，設計實驗中的其他條件應該相同，如兩個試管中過氧化氫溶液的量應該相同， fe3+和動物肝臟也應盡可能同時加入兩個試管中。　　（學生按實驗步驟分組實驗。）　　提問：1.你在實驗過程中觀察到哪些實驗現象？ 　　（回答：略）。　　2.從這個實驗你可以得出什么結論？　　（回答：過氧化氫酶的催化能力強。）　　講述：過氧化氫酶的催化效率和fe3+相比，要高很多。事實上，酶的催化效率一般是無機催化劑的 107～ 1013倍。上述實驗說明了酶的一個特性——高效性。　　酶還具有什么特性呢？讓我們繼續通過實驗來探索。　　講述：淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化下能水解為麥芽糖和葡萄糖，蔗糖在酶的催化下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、果糖、葡萄糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與一種叫做斐林的試劑發生氧化還原反應，生成磚紅色的沉淀。現在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解？應該如何設計這個實驗？你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢？　　（回答：略，然后學生按設計步驟實驗。）　　提問：1.哪個試管加入斐林試劑后再加熱會出現了磚紅色的沉淀？　　（回答：在加入可溶性淀粉的試管中。）　　2.出現磚紅色沉淀的原因是什么？　　（回答：略。）　　3. 實驗得出的結論是什么？　　（回答：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。）　　講述：上述實驗說明了酶具有的又一個特性——專一性；需要說明的是：生物體內有些酶能夠催化某些分子結構相近礦物質，如二肽酶，可似催化任何兩種氨基酸組成的二肽水解。所以，確切地說，酶的專一性是指一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學反應。　　根據酶的專一性，催化蔗糖的水解，應該是哪一種酶？　　（回答：蔗糖酶。）　　提問：做《探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用》的實驗時；為什么要將試管浸到60 ℃的溫水中？　　（回答：我們使用的淀粉酶，在60 ℃左右時，催化效率最高。）　　講述：酶的催化效率的高低，又叫做酶的活性。從上面的實驗可以知道，酶的活性與哪些條件有關？　　（回答：溫度。）　　（教師出示：酶活性受溫度影響示意圖投影片。）　　提問：溫度與酶的活性有什么關系呢？　　（回答：在最適溫度下，酶的活性最高，低于或高于最適溫度時酶的活性都降低。）　　講述：溫度對酶促反應速度有很大影響，如上圖所示，每種酶都有自己的最適溫度。在最適溫度的兩側，反應速度都比較低，所以我們看到的是～個鐘形的曲線。大部分酶在較高的溫度下（如 60℃以上）時，會因為酶的分子結構遭到破壞而失去活性。根據這個道理，我們在使用加酶洗衣粉時，用哪種水（如涼水、沸水、溫水）浸泡好呢？　　（回答：溫水。）　　（教師出示：胰、胃蛋白酶受ph影響的示意圖投影片。）　　提問：酶的活性還受哪些條件的影響呢？　　（回答：受ph的影響。）　　ph與酶的活性有什么關系呢？　　（回答：在最適的ph下，酶的活性最高。） 　　講述：因此，從上圖可以看出，酶促反應不僅與溫度有關，還與ph等條件有關。因為在過酸、過堿的條件下，都會使酶的分子結構遭到破壞而失去恬性。下面哪位同學能夠總結出酶的第三個特性？　　（回答：酶活性的發揮需要適宜的條件。）　　講述：正確，其中溫度和ph與酶的活性有密切關系。　　小結：生物催化劑──酶和無機催化劑相比，具有高效性、專一性、并且需要適宜的條件。板書設計第三章  生物的新陳代謝新陳代謝：活細胞中全部化學反應的總稱。第一節 新陳代謝與酶一、酶的發現酶：是活細胞產生的一類具有生物催化作用的有機物。二、酶的特性1.酶的高效性 2.酶的專一性：催化一種化合物或一類化合物的化學反應。3.酶需要適宜的條件：同溫度、ph有密切關系。