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高中生物北师大版 (2019)必修1《分子与细胞》三 环境因素对酶活性的影响教学设计
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这是一份高中生物北师大版 (2019)必修1《分子与细胞》三 环境因素对酶活性的影响教学设计，共4页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程，板书设计等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】
1．说明温度、PH对酶活性的影响。
2．通过探究“影响酶活性的条件”发展科学探究能力。
3．通过合作探讨，培养学生合作意识，体会团队力量；通过对问题思考，培养自主解决问题的能力，感受解决问题的思路和方法；通过对知识的拓展，领会生物的深奥，树立不断探索的愿望。
【教学重难点】
说明温度、PH对酶活性的影响。
【教学过程】
一、导入新课
我们日常生活中常用的加酶洗衣粉，往往在包装上注明产品适用的温度范围。这是否意味着酶的催化效率受到温度和pH等环境因素的影响呢？这节课我们就来学习环境因素对酶活性的影响。
二、讲授新课
PH对酶活性的影响
寻找证据——实验
目的要求：1．比较不同pH条件下过氧化氢酶的活性。
2．尝试构建过氧化氢酶活性受pH影响的数学模型。
3．阐述pH对酶活性的影响。
实验原理：酶活性指的是酶催化化学反应的能力，用一定条件下酶催化化学反应的速率来表示。过氧化氢酶能催化H2O2，分解成O2和H2O，通过记录不同pH条件下一定时间内O2的生成量，计算出酶促反应连率，可知pH对酶活性的影响。
材料用具：质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液；体积分数为3%的H2O2，pH分别为5.0、6.0、7.0、8.0的缓冲液；小圆形滤纸片，细胞培养瓶，带孔橡皮塞，玻璃弯管，水槽，温度计，量筒，计时器，镊子等。
方法步骤：1．向水槽加入37℃的水，并保持水温相对稳定。
2．左手持细胞培养瓶，上壁在下，用镊子在细胞培养瓶上壁内侧小心贴上4张浸有肝脏研磨液的小圈形滤纸片，彼此不要重叠。
3．翻转培养瓶，使贴有滤纸片的上壁在上，小心倒入pH5.0的缓冲液2mL，再加入5mLH2O2，切勿使上述混合液与上壁的滤纸片接触。
4．用连有玻璃弯管的橡皮塞塞紧瓶口（图4-4）。
5．将量简灌满清水，倒置在水槽中。
6．将培养瓶平放在水槽中，玻璃弯管管口伸到倒置的量筒内（图4-5）。
7．堵紧培养瓶的瓶塞，将培养瓶旋转l80°，使H2O2接触滤纸片（图4-6）。同时开始计时，每30s读取并记录量简中气体的体积，共读取4min。
8．换用其他pH的缓冲液，重复第2～7步操作。
9．以时间为横坐标，以释放的O2量为纵坐标，将不同pH条件下H2O2随时间推移分解产生的气体体积标记在坐标图中，并绘制成曲线。
根据实验获得的信息，思考下列问题：
1．不同pH下过氧化氢酶的催化能力是否相同？pH对过氧化氢酶的活性是否有影响？
2．分析第9步中获得的曲线，可以得出什么结论？
3．除了pH外还有哪些因素会影响酶活性？
每个学生先自己独立完成，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答上述问题。教师点评，展示相应问题的答案。
由此可以得出结论：在一定条件下，酶活性最大时的PH值称为该酶的最适PH。偏离该PH，不论升高还是降低，酶促反应速率都会下降。
温度对酶活性的影响
观察视频，探究温度对酶活性的影响。
每个学生先自己独立思考，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答观察的结果。教师点评并总结：在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。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。
不同酶的最适温度和最适pH条件是有差异的。人体内大多数酶的最适温度是37℃左右，最适pH为6.5～8.0，但也有少数例外。例如，溶酶体中各种水解酶的最适pH是5.0左右，胃蛋白酶的最适pH是1.6左右。细菌和真菌细胞内酶的最适条件往往与它们的生活环境相关。例如，某种生活在热泉中的细菌的DNA聚合酶最适温度可高达72℃。
除了温度和pH之外，重金属盐离子等能够影响蛋白质结构的因素都会对酶的活性产生影响。
此外，细胞代谢中很多酶的活性受到特定的调节物质的影响。例如，大肠杆菌中以苏氨酸为原料合成异亮氨酸的反应途径分为五步，每一步反应都由特定的酶催化，异亮氨酸可以与其中的酶1发生可逆性结合，降低其活性（图4-8）。如果大肠杆菌产生的异亮氨酸超过了其蛋白质合成的需求，未被利用的异亮氨酸就会积累，对酶1产生显著的抑制作用，从而降低异亮氨酸的产量，避免细胞内物质和能量的浪费。
酶活力的激活（激活剂）：酶活力的激活是指代谢途径中催化后面反应的酶活力被前面的中间代谢产物（分解代谢时）或前体（合成代谢时）所促进的现象。例如，粪肠球菌的乳酸脱氢酶活力为1，6-二磷酸果糖所促进，粗糙脉孢菌的异柠檬酸脱氢酶活力为柠檬酸所促进，这是分解代谢途径中酶活力激活的例子。在大肠杆菌、节杆菌和深红红螺菌等合成糖原时，1-磷酸葡萄糖对焦磷酸酶促反应有激活作用。
酶活力的抑制（抑制剂）：酶活力的抑制主要为产物抑制，它发生在酶促反应的产物没有被后面反应用去的时候。一个酶与其底物结合在一起便发生酶促反应，同时有反应产物释放出来。因为酶促反应通常都是平衡反应，所以如果有反应产物积累，催化该步反应的酶活力就受到抑制。抑制大多属反馈抑制类型。
例如，加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，能把衣物清洗得更加干净鲜亮。多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。阿司匹林通过抑制前列腺素合成中相关酶的活性起到止痛的作用。
【板书设计】
【教学目标】
1．说明温度、PH对酶活性的影响。
2．通过探究“影响酶活性的条件”发展科学探究能力。
3．通过合作探讨，培养学生合作意识，体会团队力量；通过对问题思考，培养自主解决问题的能力，感受解决问题的思路和方法；通过对知识的拓展，领会生物的深奥，树立不断探索的愿望。
【教学重难点】
说明温度、PH对酶活性的影响。
【教学过程】
一、导入新课
我们日常生活中常用的加酶洗衣粉，往往在包装上注明产品适用的温度范围。这是否意味着酶的催化效率受到温度和pH等环境因素的影响呢？这节课我们就来学习环境因素对酶活性的影响。
二、讲授新课
PH对酶活性的影响
寻找证据——实验
目的要求：1．比较不同pH条件下过氧化氢酶的活性。
2．尝试构建过氧化氢酶活性受pH影响的数学模型。
3．阐述pH对酶活性的影响。
实验原理：酶活性指的是酶催化化学反应的能力，用一定条件下酶催化化学反应的速率来表示。过氧化氢酶能催化H2O2，分解成O2和H2O，通过记录不同pH条件下一定时间内O2的生成量，计算出酶促反应连率，可知pH对酶活性的影响。
材料用具：质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液；体积分数为3%的H2O2，pH分别为5.0、6.0、7.0、8.0的缓冲液；小圆形滤纸片，细胞培养瓶，带孔橡皮塞，玻璃弯管，水槽，温度计，量筒，计时器，镊子等。
方法步骤：1．向水槽加入37℃的水，并保持水温相对稳定。
2．左手持细胞培养瓶，上壁在下，用镊子在细胞培养瓶上壁内侧小心贴上4张浸有肝脏研磨液的小圈形滤纸片，彼此不要重叠。
3．翻转培养瓶，使贴有滤纸片的上壁在上，小心倒入pH5.0的缓冲液2mL，再加入5mLH2O2，切勿使上述混合液与上壁的滤纸片接触。
4．用连有玻璃弯管的橡皮塞塞紧瓶口（图4-4）。
5．将量简灌满清水，倒置在水槽中。
6．将培养瓶平放在水槽中，玻璃弯管管口伸到倒置的量筒内（图4-5）。
7．堵紧培养瓶的瓶塞，将培养瓶旋转l80°，使H2O2接触滤纸片（图4-6）。同时开始计时，每30s读取并记录量简中气体的体积，共读取4min。
8．换用其他pH的缓冲液，重复第2～7步操作。
9．以时间为横坐标，以释放的O2量为纵坐标，将不同pH条件下H2O2随时间推移分解产生的气体体积标记在坐标图中，并绘制成曲线。
根据实验获得的信息，思考下列问题：
1．不同pH下过氧化氢酶的催化能力是否相同？pH对过氧化氢酶的活性是否有影响？
2．分析第9步中获得的曲线，可以得出什么结论？
3．除了pH外还有哪些因素会影响酶活性？
每个学生先自己独立完成，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答上述问题。教师点评，展示相应问题的答案。
由此可以得出结论：在一定条件下，酶活性最大时的PH值称为该酶的最适PH。偏离该PH，不论升高还是降低，酶促反应速率都会下降。
温度对酶活性的影响
观察视频，探究温度对酶活性的影响。
每个学生先自己独立思考，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答观察的结果。教师点评并总结：在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。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。
不同酶的最适温度和最适pH条件是有差异的。人体内大多数酶的最适温度是37℃左右，最适pH为6.5～8.0，但也有少数例外。例如，溶酶体中各种水解酶的最适pH是5.0左右，胃蛋白酶的最适pH是1.6左右。细菌和真菌细胞内酶的最适条件往往与它们的生活环境相关。例如，某种生活在热泉中的细菌的DNA聚合酶最适温度可高达72℃。
除了温度和pH之外，重金属盐离子等能够影响蛋白质结构的因素都会对酶的活性产生影响。
此外，细胞代谢中很多酶的活性受到特定的调节物质的影响。例如，大肠杆菌中以苏氨酸为原料合成异亮氨酸的反应途径分为五步，每一步反应都由特定的酶催化，异亮氨酸可以与其中的酶1发生可逆性结合，降低其活性（图4-8）。如果大肠杆菌产生的异亮氨酸超过了其蛋白质合成的需求，未被利用的异亮氨酸就会积累，对酶1产生显著的抑制作用，从而降低异亮氨酸的产量，避免细胞内物质和能量的浪费。
酶活力的激活（激活剂）：酶活力的激活是指代谢途径中催化后面反应的酶活力被前面的中间代谢产物（分解代谢时）或前体（合成代谢时）所促进的现象。例如，粪肠球菌的乳酸脱氢酶活力为1，6-二磷酸果糖所促进，粗糙脉孢菌的异柠檬酸脱氢酶活力为柠檬酸所促进，这是分解代谢途径中酶活力激活的例子。在大肠杆菌、节杆菌和深红红螺菌等合成糖原时，1-磷酸葡萄糖对焦磷酸酶促反应有激活作用。
酶活力的抑制（抑制剂）：酶活力的抑制主要为产物抑制，它发生在酶促反应的产物没有被后面反应用去的时候。一个酶与其底物结合在一起便发生酶促反应，同时有反应产物释放出来。因为酶促反应通常都是平衡反应，所以如果有反应产物积累，催化该步反应的酶活力就受到抑制。抑制大多属反馈抑制类型。
例如，加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，能把衣物清洗得更加干净鲜亮。多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。阿司匹林通过抑制前列腺素合成中相关酶的活性起到止痛的作用。
【板书设计】
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