高中生物教学设计与反思新陈代谢与酶(DOC 21页).doc

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： 57 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 。