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5.1降低化学反应活化能的酶-酶的作用和本质教学设计教材分析“降低化学反应活化能的酶”属于高中生物必修1“分子与细胞”中细胞的代谢部分。
通过教材内容的学习与体会，学生能够建立一定的物质能量观与结构功能观，便于将微观的知识形象化，深刻体会生命的本质。
《普通高中生物学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）对这部分内容提出了明确的要求：“通过开展实验探究酶催化作用的高效性和专一性，探究温度、pH等因素对酶活性的影响，认识酶的作用特性以及影响酶作用的因素，进而理解酶在细胞内的物质和能量转变中的地位和作用”。
本节教材首先创设情境，从而进入对酶的作用及本质的学习。
接着重点安排学生做过氧化氢在不同条件下分解的实验，通过实验，并以两幅卡通图片配合正文说明酶催化化学反应的作用机理--降低化学反应的活化能。
教材接着引导学生对有关资料进行分析，要求学生在分析资料后自己进行归纳、总结和完善，认识酶的本质并给酶下一个定义。
教材里既有问题探讨和本节聚焦又有实验和资料分析，目的是多管齐下，充分挖掘学生的潜能，达到学生学习能力的全面提升。
1.地位和作用“降低化学反应活化能的酶”，是在前面学习了有关细胞学知识的基础上来学习的。
是新陈代谢不可缺少的条件，同时又为后面学习 ATP、光合作用和呼吸作用等作了铺垫。
同时本节提出的有关实验的知识，对整个生物学实验教学有着非常重要的作用。
本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式教学的极佳素材。
在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用探究实验，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。
2.重点和难点教学重点:酶的作用教学难点:（1）酶降低化学反应活化能的原理（2）控制变量的科学方法素养目标1.科学思维：利用相关实验数据和科学史资料，采用比较与分析、模型与建构的科学思维方法，理解酶的作用机理与化学本质。
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一、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。
二、教学重点和难点1.教学重点酶的作用、本质和特性。
2.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。
三、教学方法实验演示法、探究法、讲授法四、课时安排2五、教学过程〖复习及板书〗1. 消化：在消化道内将食物分解成可以吸收的成分的过程，叫做～～。
2.物理消化：通过牙齿的咀嚼、舌的搅拌和胃的蠕动，将食物磨碎、搅拌并与消化液混合，这叫～～。
3.化学消化：通过各种消化液、消化酶的作用，使食物中各种成分分解为可吸收的营养物质，这叫～～。
〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答，教师提示。
〖提示〗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.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。
〖问题〗以“本节聚焦”再次引起学生的思考，注意。
〖板书〗一、酶的作用和本质细胞代谢：细胞每时每刻都进行着许多化学反应。
㈠酶在细胞代谢中的作用〖演示实验〗比较过氧化氢在不同条件下的分解。
教师边做边让学生完成“讨论”。
〖提示〗1.2号试管放出的气泡多。
这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
2.不能。
3+34.4号试管的反应速率比3号试管快得多。
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
〖板书〗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。
〖讲述〗催化效率：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，效率更高。
(新教材）统编人教版高中生物必修一第五章第1节《降低化
学反应活化能的酶》优质教案
一、教材分析
本课是人教版高中生物必修1第五章《细胞的能量供应和利用》第一节内容。
“酶的作用和本质”是高中生物必修课程中的核心内容之一，是高中一年级学习的重点内容，属于必修模块一的组成部分。
细胞的能量供应和利用知识是生物学方面最基本的知识，是学习其他模块和章节的基础。
本课以问题探讨导入，分两小节讲解。
第一小节讲解了酶的作用和本质。
主要内容是先通过探究与实践活动得出酶的作用——降低化学反应活化能；接着讲述了关于酶本质的探索历程，以思考讨论形式让学生得出酶的本质是蛋白质这个结论。
第二小节通过探究实践活动让学生归纳酶的特性。
通过本节课内容的学习，学生不仅需要将以前所学的知识由点构成线合理关联起来，更需要在掌握的事实性知识的基础上开始建构并逐步形成基本的科学自然观。
二、教学目标
1.知道细胞代谢、活化能等概念的含义，理解酶的作用、本质和特性。
2.从酶的本质的探索历程中感悟科学探究精神。
三、核心素养
【生命观念】通过学习本节知识，阐明生命活动不仅具有物质基础，还需要能量驱动，而能量的供应和利用都离不开物质的变化(化学反应)，物质是能量的载体，能量是物质变化的动力，初步形成生物学。
必修1第1节降低化学反应活化能的酶知识点一酶的化学本质【例1】下列有关酶的正确叙述是( )①是有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的在体内转化而来③凡是活细胞，一般都能产生酶④酶都是蛋白质⑤有的酶不是蛋白质⑥酶在代谢中有多种功能⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用⑧酶只是起催化作用A．①②⑤B．①⑤⑧C．③⑤⑧D．①③⑤解析：酶是活细胞产生的具催化能力的有机物，酶的化学本质主要是蛋白质，也有极少数的酶，其化学本质为RNA，酶在代谢中惟一的作用是降低反应分子的活化能，从而使反应更容易进行，在反应前后，酶的性质与量均不发生变化。
酶既可在细胞内发挥作用如DNA聚合酶，也可被分泌到细胞外发挥作用如消化酶，故只有③⑤⑧所述正确，其余各项均不正确。
答案：C。
酶的作用特性及相关实验验证【例2】将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液的针筒中(如图所示)，以探究酶促反应的相关问题。
根据实验现象与数据分析答题。
(1)若土豆片为4片时，每隔5分钟收集一次数据，根据数据绘制出如下曲线图。
20分钟后，气体量不再增加的原因是____________________。
(2)若土豆片为8片时，和上述实验所得的曲线(实线)相比，实验结果的曲线最可能是下列________图中的虚线。
如果要获得更多的气体，在不改变溶液体积的条件下，可采取的方法是______，其结果可用______图中的虚线表示。
(3)为保证上述实验的科学性，需要控制的其他外界因素有________。
解析：(1)当气体量不再增加时，说明试管中的反应已经停止，土豆片存在说明酶还存在，反应停止的原因是过氧化氢量有限。
(2)增加土豆片会导致酶的浓度增大，使反应速度加快，在较短时间内达到反应平衡，所以用c图表示。
要得到更多的反应产物，采取的措施是增加反应物——过氧化氢的浓度，反应曲线用a表示。
(3)为保证实验的科学性，应严格控制该实验中温度、光照等无关变量，排除无关变量的干扰。
教学设计学情分析学生已经掌握了化学中双氧水的分解反应和有关无机催化剂的知识，可以用来进行有关实验和生物催化剂酶的教学，将化学知识与生物学教学进行渗透。
学生掌握的数学上函数的知识可以用来进行变量的有关教学，将数学知识和生物知识进行渗透。
我校推进“班中班互助学习制，根据学生的认知水平、个性差异、心理特点，采取“组内异质，组间同质”的方式把学生划分为学习小组。
经过一段时间的训练，学生都愿意参加小组学习活动，能发表自己的看法，倾听别人的意见。
这就使自主学习，合作探究成为学生的主要学习方式。
效果分析本节课在学生课前自主学习的基础上，让学生进行有关实验和合作探究，增强参与性，培养合作精神，并学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验；让学生在相关的问题讨论中，展示运用语言表达的能力；通过图表、动画、游戏等形式，充分理解酶作用的机理，突破难点，突出重点，并让学生感受学习的快乐和分享的喜悦。
教材分析“降低化学反应活化能的酶”是在学习了有关细胞学只是的基础上来学习的，酶是生物体进行新陈代谢不可缺少的条件，为后面学习ATP、光合作用和呼吸作用等做了铺垫。
学生通过有关酶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。
本节内容在高中课标中要求：说明酶在代谢中的作用，但对学生潜在的知识和能力要求比较高。
学生对本节提出的有关实验的知识：自变量、因变量、无关变量、对照实验设计的方法和原则的理解和实验能力的提高，对学习整个高中生物学实验有着非常重要的作用。
教师利用课本资源，加强学生实验能力的训练非常必要。
评测练习1.某洗衣粉的包装袋上印有如下说明：（8分）成分：含碱性蛋白酶等用法：洗涤前先将衣物浸于含洗衣粉的水内数分钟后，使用温水效果更佳。
注意：切勿用于丝织及羊毛衣料，用后彻底洗手。
质监局针对该洗衣粉设计了如下实验：处理A组B组1 加入一定浓度的该洗衣粉溶液加入煮沸并冷却的相同浓度的该洗衣粉溶液（与A等量）2 加入相同的涂有蛋白质的胶片3 置于适宜且相同的温度条件下(1)质监局做该实验的目的是___________________________，课通过观察_____________________予以确认。
《降低酶促反应活化能的酶》实验设计教学设计授课年级：高一课题：5.1 降低酶促反应活化能的酶课程类型：新授课【教学立意】通过本节课的教学，让学生巩固上节课所讲的有关实验，并在此基础上进一步挖掘实验的内涵和外延，让了解实验设计的方法和流程，提升学生的科学思维和科学探究能力。
【教学目标】1.通过设计实验，相互交流，体验一下设计实验的流程。
2.通过学习，能够判断实验的性质，能够找出实验的自变量、因变量和无关变量；能够注意设计实验的原则。
【教学重点】实验设计的方法和流程。
【教学难点】实验设计注意的事项。
【评价目标】根据“评价设计优于教学过程设计”的基于课程标准的课堂评价理念，为使教学目标和评价目标达成一致，设计了四个达标评价活动。
1.为实现目标一，通过设计实验，让学生独立的思考，初步形成解决问题的方案，然后小组合作交流，查找问题，进一步分析，取长补短，完善实验设计，让学生在轻松愉悦的环境下思维得以进步。
2.为实现目标二，通过学生的展示，相互的质疑和答疑，在思维的辩证中对设计实验有进一步的体会，进而形成科学规范的实验设计思路。
3.最终通过当堂检测和课后习题进一步对学生的学习进行学习效果评价。
【评价方式设计】1.学生自我评价和相互评价：学生对自己或他人在课堂上的表现给予评价2.教师评价：根据学生课堂的表现老师给予适时恰当的评价。
3.终结性评价：根据教学目标制定本节课的检测题进行检测，得出终结性评价。
【课前准备】教师准备：1.准备上课用的ppt。
2.准备学生课堂学习使用的导学案。
学生准备——温故知新完成导学案知识链接部分。
【教学过程】《降低化学反应活化能的酶》实验设计学情分析高一学生在初中已初步学习过消化酶，但是对酶的认识有限，但对催化剂的作用较熟悉，可以通过比较实验来认识酶的催化作用与无机催化剂的差别，加深学生的印象，理解酶作为催化剂的突出特点—高效性。
高中学生具备了一定的认知能力，也具有一定的阅读、语言表达和探究的能力；思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考，理论联系实际的能力有待提高。
降低化学反应活化能的酶一、知识结构酶在细胞代谢中的作用降低化学反应活化能的酶酶的本质高效性酶的特性专一性作用条件比较温和二、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，认同科学是在不断地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。
三、教学重点、难点及解决方法1、教学重点及解决方法[教学重点]酶的作用、本质和特性。
[解决方法]⑴利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引入酶的学习。
⑵通过实验、资料分析得出酶的本质和三大特性。
2、教学难点及解决方法[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。
[解决方法]⑴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。
⑵利用教材上形象，直观的图解和文学说明，让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。
四、课时安排3课时五、教学方法直观教学、讲解、启发、实验法。
六、教具准备课件、绘图等。
七、学生活动⑴指导学生阅读教材，找出需了解的知识点，细胞代谢的定义，酶的本质，酶的特性等。
⑵完成教材中的实验。
八、教学程序第1课时[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。
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：2H 2O 2−→−酶2H 2O ＋O 2 2H 2O 2−−→−+3Fe 2H 2O ＋O 223⑴——⑷见教材P79。
第1节降低化学反应活化能的酶
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.酶的作用和本质
（1）酶在细胞代谢中的作用
分子从常态转变为______________所需要的能量称为活化能。
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而__________________更高。
（2）酶的本质
酶是__________________产生的具有催化作用的__________________，其中绝大多数酶是__________________,少数是____________________。
2.酶的特性
（1）酶具有____________________________________。
（2）酶具有____________________________________。
（3）酶的作用条件____________________________________。
疑难突破
1.我们知道酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，在生物体内所有的化学反应都需要有酶的参与，那么，酶是否一定在细胞内发挥作用呢？
剖析：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
活细胞中的每一个化学变化都是在酶的催化作用下进行的，很多酶都是在细胞内发挥作用。
但是有些酶要分泌到细胞外，如各种消化酶。
另外，人们通过基因工程生产的很多酶，如洗衣粉中的酶，都是在细胞外发挥作用的。
2.我们有一个生活常识：当我们发烧时，食欲不振，不想吃东西。
这是为什么呢？
剖析：每种酶在一定条件下都有其最适温度，温度过高过低都会影响体内的各种代谢活动。
人体的正常体温为37 ℃左右，所以，人体内酶的最适温度也是37 ℃，当人发烧时，体温升高，所以酶的活性下降，影响体内的各种代谢活动。
3.根据我们所学的知识，淀粉可以在淀粉酶的催化作用下分解为麦芽糖。
但是，我们在吞咽食物时，唾液淀粉酶随食物进入胃内，却不能继续将淀粉分解为麦芽糖。
这是为什么？
剖析：可以从酶的作用需要有适宜条件为突破口考虑此问题。
酶的活力受环境pH的影响,在一定的pH下，酶表现出最大活力，如果高于或低于此pH，酶的活力就会降低,通常把表现出酶最大活力的pH称为该酶适宜的pH。
各种酶在一定条件下都有其特定的最适pH。
根据题目提供的资料，唾液淀粉酶在人的口腔内发挥作用，其最适pH为6.8左右，而胃内的pH为1.9左右，所以，淀粉酶活性急剧下降，甚至失去活性。
问题探究
问题：新采摘的玉米果穗具有甜味，但放置一段时间后甜味便降低，如果采摘后放在沸水里浸泡一段时间再存放，甜味保留时间可长一些。
放一段时间后甜味为什么会降低?沸水浸泡一段时间后再存放，甜味可保留较长时间的原因是什么?
探究：甜味的存在说明玉米果穗中含有双糖，一段时间后甜味降低，原因是双糖在酶的催化作用下分解。
如果采摘后放在沸水中浸泡一段时间，甜味能保留较长一段时间，其原因是沸水使分解双糖的酶失去活性。
说明酶的催化作用受温度影响，温度过高可使其失去活性。
典题精讲
−R，图5-1-1中的实线表示没有酶时此反应的过程，在例1有一种酶催化某反应P+Q−→
t1时，将催化反应的酶加入到反应混合物中，图中表示此反应的真实进程的曲线是( )
图5-1-1
A.Ⅰ和Ⅱ
B.Ⅲ
C.Ⅳ
D.Ⅴ
思路解析：催化剂都能改变反应速度，但不改变反应平衡的特点，即都具有参与反应的过程，但反应前后不被消耗的特点。
酶作为生物催化剂，具有高效性等特点，从图中可以看出，实线平行与横坐标的线段延长相交与纵坐标的那个交点即为此反应的平衡点。
显然曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ均改变了此反应的平衡点，因此，A、C项是错误的。
曲线Ⅲ反映酶使反应速度缩短了到平衡点的时间而不改变反应的平衡点。
曲线Ⅴ从t1到平衡点前的线段不符合加酶后反应的真实过程。
答案：B
例2图5-1-3是某种有机物加入催化剂后，置于0 ℃到80 ℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系图。
根据该图判断，如果把这些物质置于80 ℃至0 ℃的环境中处理，其有机物分解总量与温度的关系图（图5-1-4）应为( )
图5-1-3
图5-1-4
思路解析：每一种酶在一定限度的温度范围内起作用。
酶表现最大活性时的温度叫最适温度。
低于最适温度，随着温度下降，活性也下降，到一定范围，酶的催化效率为零，但酶的活性仍保留，温度再恢复到最适时，酶的催化效率逐步上升，直至最大。
当温度高于最适温度时，随着温度的升高，酶的活性迅速下降，到一定限度，酶就失去活性，再恢复到最适温度，酶的活性不恢复。
答案：B
知识导学
任何生物化学反应都是在酶的催化作用下进行的。
如果离开了酶,新陈代谢就不能进行,
生命就停止。
酶和一般催化剂相比,有其共性：①用量少而催化效率高；②反应前后酶的性质和数量均无变化；③可降低反应的活化能。
通过对酶活性的探究活动,来掌握酶作为生物催化剂的特性，即高效性、专一性，及酶的作用一般需要温和的条件。
疑难导析
酶作为生物体内一类特殊的生物催化剂,在细胞代谢中的作用是降低反应所需的活化能，从而使反应迅速进行。
它既不能提供物质,也不能提供能量,也不是生化反应的场所。
它既可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外发挥作用的。
一般讲,动物细胞内的酶最适温度在35—40 ℃,植物细胞内的酶最适温度稍高,通常在40—50 ℃，微生物细胞内的酶最适温度差别较大。
pH影响酶活力的原因可能有以下几个方面:
（1）过酸或过碱可以使酶的空间结构破坏,引起酶构象的改变,酶活性丧失。
（2）当pH改变不剧烈时酶虽未变性,但活力受到影响。
（3）pH影响维持酶分子空间结构的有关基团解离,改变酶活性部位的构象，从而影响酶的活性。
问题导思
解决此问题的关键是进行逆向思维。
一般情况下是要求我们提高酶的活性，而此题却反其道而为之。
你还能列举一些实例吗？
典题导考
绿色通道：本题属于综合分析能力的考查，是一道跨学科综合题。
解答这个问题，一要清楚化学反应平衡方面的知识，二要明白酶催化反应的机理，再就是酶可以改变反应速度但不改变反应的平衡。
典题变式:
1.图5-1-2中纵坐标表示酶促反应速度，横坐标表示底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是( )
图5-1-2
答案：B
2.能够催化水解脂肪酶的物质是( )
A.脂肪酶
B.麦芽糖酶
C.蛋白酶
D.以上都不对
答案：C
黑色陷阱：没有考虑到酶在一定限度的温度范围内起作用。
低于最适温度，随着温度下降，活性也下降，到一定范围，酶的催化效率为零，但酶的活性仍保留，温度再恢复到最适时，酶的催化效率逐步上升，直至最大。
当温度高于最适温度时，随着温度的升高，酶的活性迅速下降，到一定限度，酶就失去活性，再恢复到最适温度，酶的活性不恢复。
部分同学不了解本题考查的知识点，只想当然地想到随着温度下降，酶活性也下降.就首先排除掉正确答案Ｂ。
典题变式：
1.加酶洗衣粉不能用沸水溶解，这说明了酶的作用( )
A.适用低温下催化
B.具有高效性
C.需适宜的温度
D.具有专一性
答案：C
2.某同学在做“温度影响酶活性”的实验时，在一支试管中加入2 mL可溶性淀粉溶液，再加入1 mL质量分数为2％的新鲜淀粉酶溶液，摇匀后置于冰水浴中5 min，取出滴入1滴碘液。
结果发现液体并没有变蓝。
为了使实验成功，下列改进措施中正确的是
( )
A.适当提高淀粉酶溶液的浓度
B.先将淀粉酶溶液和淀粉溶液各自在冰水浴中保温一段时间后再混合
C.适当提高淀粉溶液的浓度
D.延长在冰水浴中的保温时间
答案：B。
