5.1降低化学反应活化能的酶学案(人教版必修1)

5.1 降低化学反应活化能的酶 学案

（第1课时）

一、学习目标

知识目标：

① 能够简述细胞代谢的概念；

② 能简要说出酶在细胞代谢中的作用，概述酶的本质；

③ 能自我设计“影响酶活性的条件”的实验，总结酶的特性。

能力目标：

① 能使用实验操作的基本方法，和同学合作完成“比较过氧化氢在不同条件下的分解”和“影响酶活性的条件”的实验操作；

② 尝试从生活中提出与酶的特性有关的生物学问题，和老师、同学进行讨论和交流；

③ 能运用所学知识，对影响酶促反应的温度、pH、反应物浓度等因素的坐标图像，进行分析和问题讨论。

情感态度与价值观目标：

① 积极参与影响酶活性的条件的问题探讨；

② 通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学在不断观察、实验、探索和争论中前进；

③ 关注“酶的特性”的认识对人类生产生活的影响。

二、学习过程

（第一课时）酶的作用和本质

1． 细胞代谢

请阅读教材P．78第一自然段，勾划出黑体字的语句。

2． 酶在代谢中的作用

2．1 请观看PPT：思考“斯帕兰札尼实验”

联系自己的生活经历，简单思考与比较体内和体外过氧化氢的分解反应的不同。

思考问题：

①无机物催化剂和生物体内的催化剂的反应条件有什么不同呢？

②酶在细胞代谢中起什么作用？其作用原理到底是怎么样的呢？

2．2 在老师引导下，以学习小组进行“比较过氧化氢在不同条件下的分解速率”的实验操作： 根据教科书提示（或看课件提示），分步有序进行实验操作；请及时将观察到的实验现象，正确填入到下面的实验报告表格中。

项 目 试 管 编 号

说 明

1 2 3

4

H2O2的量 3%2ml 3%2ml 3%2ml 3%2ml

反应条件 常温

2滴清水 90℃水浴加热2滴清水 滴加3．5％FeCl3

2滴 滴加20％肝脏研磨液滴

结果 气泡产生

带火星木条

结 论

各学习小组自我评价实验报告的填写内容；在老师的组织下，主动有序地由小组代表汇报和展示小组实验记录的结果；师生展开讨论，相互评价与交流，共同享受学习成果。

2．3 请认真思考，积极回答下列问题，并做好答案要点的记录：

① 为什么必须用新鲜的肝脏？为什么要研磨？

② 滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液能否用同一支滴管？为什么？

2．4 请阅读教科书P．79“控制变量”段落，在老师的分析指点后，完成下面有关实验过程中必须深刻理解和运用的概念填空：

① 变量是指实验过程中 的因素。其中 的变量称做自变量，它是实验中要研究的变量，上面操作的实验中， 等，都属于自变量。

而因变量则是随着 的变化而变化的变量，如上面所操作的实验中的 就是因变量。无关变量是指除自变量外，实验中存在的 因素，会对实验结果造成影响的变量。

② 对照实验的设计：

实验中必须设计对照组，这是实验必须遵循的重要原则。

对照组是指__________自变量处理的对象组；实验组则是指_________自变量处理的对象组。在上面操作的实验中，________试管为对照组，______________试管为实验组。

在对照实验中，除了要观察的变量外，其他的变量都应当始终保持相同，这就是实验必须遵循的_________ _原则。

2．5 请细心观看PPT动画及图片，在老师的启迪、点拨和鼓励下，理解并完成下面有关填空内容：

① 理解“活化能”的概念（勾划教科书的要点）；② 通过比较，认识酶与降低化学反应活化能的关系（学习会分析坐标图）。分子从常态转变为容易发生 的 状态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 ，因而 更高，这样细胞代谢就能在比较的 条件下快速而顺利地进行。

3．酶的本质的认识

3．1 请你阅读教科书P．81—82的“资料分析──关于酶本质的探索”，思考PPT演示的内容，进行小组内讨论，并完成证明脲酶是蛋白质的实验设计方案的记录：

实验设计思路：

实验组： ；

对照组： 。

在该实验中，自变量是 ；因变量是 。

3．3 请完成有关酶的探究过程归纳图解的填空。

3．4 在前面学习的基础上，请你尝试总结出酶的完整定义，并阅读教科书P．83第一段，勾划出概念要点。

4． 酶的作用和本质的知识小结 师生共同简要归纳，包括：细胞代谢的概念；实验设计要遵循的“设立对照”、“单一变量处理”等基本原则；作为生物催化剂的酶，能显著降低化学反应的活化能；酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。

5．课堂练习：

（1）同一生物体内的各类活细胞，所含有的酶 （ ）

A． 种类有差异，数量相同 B．种类有差异，数量不同

C． 种类无差异，数量相同 D．种类无差异，数量不同

（2）下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是 ( )

A．要设置对照组和实验组 B．自变量要始终保持相同

C．无关变量要始终相同且适宜 D．要遵循单因子变量原则

（3）同无机催化剂相比，酶具有更高催化效率的原因是 ( )。

A．降低反应的活化能的作用更显著 B． 能供给反应物所需的能量

C．改变了化学反应的途径 D． 能减少化学反应能量的释放

参考答案：（1）B （2）B （3）A

（第2课时）

请简要回顾并回答：

什么叫酶？（再次阅读教科书P．83第一段，从来源、功能和化学本质等方面理解和记忆）

1．酶的高效性的实验探究

请观看PPT，简要回忆第1课时做过的“比较过氧化氢在不同条件下的分解速率”的实验：

项 目 试 管 编 号 说

明 1 2 3 4

H2O2的量 3%2ml 3%2ml 3%2ml 3%2ml

反应条件 常温

2滴清水 90℃水浴加热

2滴清水 滴加3．5％FeCl3

2滴 滴加20％肝脏研磨液2滴

结果 气泡产生

带火星木条 结 论

重点分析第3号和第4号试管，完成下面的填空：

可见，从“比较过氧化氢在不同条件下的分解速率”的实验的再一次探究中，我们还可以得出酶的催化具有 的特点。

2．酶的专一性的实验探究

请尝试分析生活现象：口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化？你能提出解决问题的实验方案吗？

在老师引导下，通过PPT依次演示的内容，再次书面构建“一个完整实验方案的设计，必需包含五大步骤”的知识链。

提出问题→作出假设→设计实验→分析结果→得出结论

师生共同探究和讨论“淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖溶液”的实验：

借用PPT提供的信息，回忆前学知识，思考并寻找出该实验设计要依据的原理、操作的要领，并进行简要的分析，得出有关的实验结论。

跟踪训练（并及时自我评价）：

能够催化淀粉水解的酶是（ ）；能够催化淀粉酶水解的酶是（ ）。

A． 淀粉酶 B．蛋白酶 C．脂肪酶 D．麦芽糖酶

在老师的引导下，简要分析PPT演示的相关“锁匙反应”的图示，得出酶的催化还具有专一性的特点。

3．探究影响酶的活性的条件

在老师启迪下，初步明确酶所催化的化学反应一般是在温和的条件进行的。影响酶活性的条件主要有温度、 等。

（请注意：教科书P．83-84“探究影响酶活性的条件”，我们可以通过联系生活中事例，分解成以下方面来学习。）

3．1 温度对酶活性的影响：

请阅读PPT演示的“日常生活中的事例” 事例一：雕牌加酶洗衣粉包装袋上印有的资料……

事例二、服用健胃消食片，一般要用温水送服。

请思考：根据以上事例提供的信息,你能提出什么问题么？

尝试进行实验方案的设计与探究：

【可供参考的案例：探究温度对酶活性的影响】

再次回忆并熟悉实验方案设计的五大步骤,包括：

提出问题：温度会影响酶活性吗？

作出假设：温度会影响酶的活性。

设计实验：

实验原理（略）

实验操作步骤：

试管编号 1 2 3

淀粉溶液 2 ml 2 ml 2 ml

淀粉酶溶液 2ml 2 ml 2 ml

温度控制及时间 0℃10min 37℃10min 100℃10min

碘-碘化钾试剂荡 2mL 2mL 2mL

实验现象 变蓝色 不变蓝 变蓝色

简要分析 37℃下，淀粉酶催化淀粉水解，温度过高或过低，酶不催化淀粉水解。

在老师组织和引导下，同桌相邻两个同学自主探讨和交流，得出共同认识：

师生共同参与评价后，得出实验结论：

温度要影响酶的活性。只有适宜的温度下，酶的催化作用较强，温度过低或过高使酶失去催化作用。

3．2 pH对酶活性的影响：

请观看PPT演示的相关资料“唾液、胃液、小肠液的pH”，提出要探究的问题。

（唾液的pH为6．2──7．4，胃液的pH为0．9──1．5小肠液的pH为7．6。）

依据教科书P．83-84，请各小组合作完成“pH对酶活性的影响”实验，并进行交流展示。自主完成实验操作，写出实验报告。

在教师组织下，以小组为单位汇报实验结果，展示实验报告，相互交流。

师生共同参与评价，得出实验结论：pH也影响酶的活性。过酸或过碱均要使酶失活。

跟踪练习──尝试解释坐标图（见PPT演示）

与老师一起，继续参与与讨论和交流：

高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？

讨论交流可得出结论：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。

简短小结：

从以上的实验探究可知：酶的催化不仅高效性和专一性；酶的作用条件一般还较温和，只有在适宜的温度、适宜的pH等条件下，酶的催化作用才能得到良好发挥。

4．课堂练习：

（1）人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 ( )

A． 所吃食物不能消化

B． 胃没有排空食物进入小肠

C． 体温超过适宜温度，消化酶的活性下降

D． 吃药使人没有了胃口

（2）胃蛋白酶在进入小肠后就几乎失去了催化活性，其主要原因是 （ ）

A． 胃中已经起了消化作用，不能再起作用了

B． 被小肠中的物质包裹起来，起不到催化作用

C． 小肠中没有蛋白质可被消化

D． pH大于了胃蛋白酶所需最适值

（3）将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器中，调整pH至2．0，保持在37℃的水浴锅内，过一段时间后，容器内剩余的物质是 （ ）