人教版 (2019)必修1《分子与细胞》一 酶的作用和本质获奖教学设计及反思

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》一 酶的作用和本质获奖教学设计及反思，共13页。教案主要包含了酶在细胞代谢中的作用，酶的本质等内容，欢迎下载使用。


年级
高一年级
授课时间
2课时
课题
第1节 降低化学反应活化能的酶
教材分析
本节内容分为两小节:酶的作用和本质、酶的特性。第一小节主要通过实验的形式来探索酶的作用和本质，第二小节通过问题串的形式引导学生认识酶的特性。新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础。这些生物化学反应之所以能在常温常压下进行，就是因为有了酶的催化作用。“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是认识酶在细胞代谢中作用的重要载体。本实验设置了4种实验处理,实验结果说明，酶比无机催化剂具有更强的降低化学反应活化能的作用。在介绍酶的本质时，教材安排了“关于酶本质的探索”的思考与讨论活动，通过回顾酶的发现历史,挖掘科学家从生活现象中发现问题、不断探究、不断进行实验，最终揭示酶的本质的探索历程。对酶特性的介绍，是建立在实验的基础上。酶的高效性在“ 比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验得到了很好的体现，基于该实验前面已学习过，因此教材只是进行了简单的总结；酶的专一性，是通过探究活动“淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”来阐述的；酶的作用条件比较温和，是通过探究实验“影响酶活性的条件”来阐述的。通过实验探究的方式来呈现酶的特性，可以在较短的处理时间内就观察到明显的实验现象；用事实来建构概念，符合自然科学的认知规律。
酶是新陈代谢必不可少的物质。了解酶的本质、特性，不仅有助于理解细胞中复杂的代谢过程能井然有序地进行、理解细胞呼吸和光合作用等重要生理活动的正常进行有重要作用。故本节内容在《分子与细胞》模块的知识体系中占有较为重要的地位。
教学目标
1.通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。
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，伟大的科学家也会有认识上的局限性。
3.通过相关的实验和探究，尝试控制自变量、观察和检测因变量，设置对照组和重复组。
教学重、难点
1.教学重点
酶的作用、本质和特性。
2.教学难点
(1)酶能降低化学反应的活化能。
(2)探究实验中控制变量的科学方法。
教学过程
第1课时
教学内容
教师活动
学生活动
引入新课
酶与我们的生产生活实践关系密切，请学生举出生活中与酶有关的实例。体会酶与日常生活的紧密联系。
多酶片、加酶洗衣粉……
举生活中与酶有关的实例。
一、酶在细胞代谢中的作用
【阐述概念】
阐述细胞代谢概念导入对酶的学习。
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。
幸而细胞中含有另一种物质，能将过氧化氢及时分解为氧气和水，这种物质就是过氧化氢酶。
【布置任务】
任务一：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验
实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
实验原理：2H2O2在一定反应条件下产生2H2O+O2
阐明不同的反应条件：
条件1：加热是化学反应常见的条件
条件2：Fe3+是无机催化剂
条件3：新鲜肝脏中含有过氧化氢酶
播放比较过氧化氢在不同条件下的分解实验视频。
让学生根据提供的实验材料用具，按照“探究·实践”中的方法步骤，小组成员分工协作完成“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，列表让学生记录过氧化氢在不同条件下的分解实验结果，并交流讨论实验结果。
提出问题：如果1-3号试管现象正常，4号试管没有大量气泡产生，请学生分析原因可能是什么？
结合实验学生分小组讨论以下问题：
(1)如何判断过氧化氢被分解的快慢?
观察单位时间内产生气泡的多少或观察带火星的卫生香的复燃情况。
(2)对实验结果分析
①与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明什么？
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
②1、4号试管对照说明什么？
酶具有催化作用。
③1、3、4(或3、4)号试管对照说明什么？
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(3)2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多，为什么?
最终产生的氧气一样多，因为几支试管的过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。
结合“科学方法”的文字资料，引导学生获得自变量、因变量和无关变量的概念及什么是对照实验。
自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。
因变量：因自变量改变而变化的变量。
无关变量：除自变量外,实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素。
对照实验：除作为自变量的因素外,其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验；对照实验一般要设置对照组和实验组。
基于实验事实，结合实验表格结果，理解自变量、因变量、无关变量的概念，体会设置对照实验的意义。
动画演示分子在常态、加热、 Fe3+、过氧化氢酶等不同条件下的活跃状态，明确酶等催化剂的作用原理。
引导学生学习活化能概念：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。
提出问题，学生思考：加热为什么能加快过氧化氢分解？
加热：为分子提供了能量。
3号、4号试管没有加热，为什么也有大量气泡产生？
引导学生归纳概括：
Fe3+：降低化学反应的活化能。
酶：同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
任务二：结合曲线图分析酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。
③表示酶降低的活化能是 段。
①AC ②BC ③AB
通过曲线的分析，引导学生得出结论：酶的作用原理是降低化学反应活化能。
阅读课本，学习细胞代谢概念从而进入酶的学习。
阅读教材，了解实验目的、实验原理，按照实验方法步骤进行实验操作，描述观察到的实验现象，在表格中记录实验结果。
小组合作讨论问题，得出实验结论，认识酶在生化反应中的作用。
运用三种变量的概念，回顾实验找出对应的变量；学会运用对照实验的科学方法。
学习活化能概念，思考有关问题，归纳概括酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
结合曲线图分析酶的作用原理。
习题巩固
1.(2023·山西晋城一中高一调研)如图表示酶和无机催化剂改变化学反应速率的原理，下列叙述正确的是
A.酶具有催化作用，是因为能为化学反应提供能量
B.酶降低的化学反应的活化能是EC
C.酶比无机催化剂的催化效率更高，其实质在于EB－EC＞EB－EA
D.EC和EA分别表示酶和无机催化剂 为化学反应提供的活化能
【答案】C
【解析】[酶具有催化作用，是因为酶能降低化学反应所需的活化能,A错误;由题图可知，E表示非催化反应的活化能,Ec表示酶催化的化学反应的活化能，则该酶降低的活化能是EB - Ec ,B错误;酶具有高效性,其实质在于酶降低活化能的效果比无机催化剂更显著,即
EB- Ec>EB- EA,C正确;Ec和EA分别表示在酶和无机催化剂条件下化学反应所需的活化能,D错误。
2.(2023·辽宁朝阳高一期末)如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列叙述正确的是
A.加FeCl3溶液的试管产生的气泡最多
B.肝脏研磨液使过氧化氢分解最快，是因为其浓度高于3.5%的FeCl3溶液的浓度
C.本实验中加入FeCl3组和加入肝脏研磨液组的作用机理不同
D.该实验的1号试管常温处理，是作为对照组，排除无关变量的干扰
【答案】D
【解析】A.试管中产生的气泡量与过氧化氢(反应底物)的量有关，各试管内加入了等量
的过氧化氢，因此各试管内产生的气泡一样多(产生气泡的速度不同),因为酶具有高效性，
单位时间内产生气泡最多的是加入肝脏研磨液的一-组，A错误；
B.肝脏研磨液使过氧化氢分解最快，是因为肝脏研磨液中的酶具有高效性，肝脏研磨液中酶的浓度不一- 定高于3.5%的FeCl溶液的浓度，B错误；
C.如果将四支试管都放在90°C水浴中，肝脏研磨液中的酶会因高温变性失活，失去催化作用，此时四支试管中加入加FeCls溶液的试管反应速率最快，C错误；
D.该实验中的1号试管常温处理就是作为对照组，对照组的作用是排除无关变量对实验的干扰，D正确。
故选D。
问题探讨
【情境问题】
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼(L.Spallanzani, 1729—1799）做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
展示问题，引导学生讨论：
1．为什么要将肉块放在金属笼内？
排除物理性消化对肉块的影响，确定肉块消失过程是否存在化学性消化。
2．是什么物质让肉块消失了？
鹰胃里的化学物质。
3．怎样才能证明你的推测？
收集鹰胃里的化学物质，看能否在体外将肉块分解。
酶到底是什么物质呢？ 引导学生对酶的本质进行探索。
讨论问题，质疑酶到底是什么物质？
二、酶的本质
【布置任务】
关于酶本质的探索，学生阅读教材“思考·讨论”资料并将几位科学家观点之间的逻辑关系构建成联系图。
通过阅读教材，引导学生归纳概括出酶的本质。
来源：活细胞产生的
功能：催化剂
本质：绝大多数是蛋白质， 少数是RNA
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
【联系生活】
引导学生结合生活经验，了解酶在生活中的应用。
展示多酶片、加酶洗衣粉等图片。
多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。
提出问题，学生思考。
1.加酶洗衣粉为什么需要用温水浸泡？
2.能否用加酶洗衣粉来洗羊毛衫？
阐述果胶酶的作用：分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。
任务三：列表引导学生对酶进行有相关总结。
【延伸思考】
引导学生分小组分析讨论鉴定酶本质的方法。
某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
A.酶解法
减法原理
B.试剂检测法
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。因此可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应原理。
阅读教材学习科学史，认同科学在争论中前进，在不断探索中发展。
绘制联系图。分析巴斯德、李比希两位科学家产生争论的原因。理解此争论在研究酶的本质时所起的作用。
阅读教材，归纳概括出酶的本质。
联系生活，举例酶在生活中的应用。
思考问题，理解酶的作用条件及酶的特性。
对酶进行有关总结，加深对酶的认识。
分析讨论鉴定酶本质的方法。
习题巩固
3.酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是
A.巴斯德提出没有活酵母菌细胞参与，酿酒时糖类就不能转化为酒精
B.李比希证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，而不是细胞本身
C.萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质是蛋白质
D.切赫与奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能
【答案】B
【解析】李比希认为促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，且这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用，毕希纳通过实验证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，而不是细胞本身，B符合题意。
4.(2023·新疆克拉玛依高一期末)下列有关酶的叙述，正确的是
①是由具有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的从体内转化而来 ③活细胞中都含有酶 ④绝大多数酶是蛋白质 ⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用 ⑨酶只在细胞内发挥作用
A.①②⑤ B.③⑦⑨ C.③④⑧ D.④⑤⑥
【答案】C
【解析】①酶是由活细胞产生的，①错误;
②酶是由活细胞产生的，不能来源于食物，②错误;
③几乎所有的活细胞都能产生酶，③正确;
④绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA,④正确;
⑤酶是蛋白质或RNA,而不是固醇，⑤错误;
⑥酶只起催化功能，⑥错误;
⑦酶只起催化作用，不起调控作用，⑦错误;
⑧酶只起催化作用，⑧正确;
⑨酶在细胞内和细胞外都能发挥作用，⑨错误。
故选: C。
课堂小结
板书设计
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、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解
3.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。
4.酶：同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
二、酶的本质
1.来源：活细胞产生的
2.功能：催化剂
3.本质：绝大多数是蛋白质， 少数是RNA
4.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
教学过程
第2课时
教学内容
教师活动
学生活动
引入新课
播放屠呦呦发现青蒿素的过程，说明温度对物质的提取有很大的影响。从而引入酶要发挥作用时需要温和的条件。
观看视频，理解温度对生物体内化学反应的重要性。
一、酶催化反应的特性
【展示图片】
展示酶降低化学反应活化能的示意图，通过与无机催化剤的比较引导学生概括出酶催化反应具有高效性。
阐述酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。 酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
【布置任务】
展示曲线图，引导学生观察图形，结合问题进行分析。
酶是否增加了产物的生成量？
酶没有改变产物的生成量，即不能改变化学反应的平衡点，只能缩短达到化学平衡所需的时间。
【质疑导学】
无机催化剂催化的化学反应的范围比较广，比如酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。酶也能催化多种反应吗？
酶催化反应具有专一性。
(1)引导学生对专一性模型进行解读
(2)引导学生对专一性的曲线解读
①含义解读：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
②曲线解读：酶可催化底物A水解，不能催化底物B水解，说明酶催化具有专一性。
（3）意义:细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。
【探究实践】
设计探究酶的催化作用具有专一性实验，列表展示实验步骤，学生思考讨论添加合理试剂，并对结果结论分析。
【思考讨论】
展示一系列问题，引发学生思考讨论，进一步理解酶的催化作用具有专一性。
(1)1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，说明什么？你能从该实验得到什么结论？
1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。
结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。
(2)实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
(3)该实验的自变量和因变量分别是什么？
自变量：底物的种类；因变量：底物是否被淀粉酶水解。
(4)本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？
探究同一种酶是否能催化不同底物水解。
另一种设计思路：探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解。
分析酶降低化学反应活化能的示意图，概括出酶催化反应具有高效性。
分析曲线图，理解酶没有改变产物的生成量，即不能改变化学反应的平衡点，只能缩短达到化学平衡所需的时间。
对酶的专一性模型和专一性的曲线进行分析。
设计实验，分析实验步骤，并对结果结论进行分析。
思考讨论问题，加深理解酶的催化作用具有专一性。
习题巩固
1.(2023·安徽合肥一中高一期中)某研究小组为比较H2O2在不同条件下的分解情况，在常温下进行了如下实验。下列相关叙述错误的是
A.组1和组3对照可以证明酶具有高效性
B.由于H2O2化学性质不稳定，所以最好现用现配
C.实验温度、H2O2溶液的浓度与用量均为无关变量
D.滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一支滴管
【答案】A
【解析】[详解] A.酶的高效性是指酶比无机催化剂的催化效率高，是通过和无机催化剂比较得出的，故组2. 3对照可验证酶的高效性，A错误；
B、由于H2O2化学性质不稳定，自然条件下会分解，所以最好现用现配，B正确；
C、本实验探究的是不同的催化剂的作用，正确实验温度、H2O2 溶液的浓度与用量均为无关变量，C正确；
D、由于酶具有高效性，则滴加肝脏研磨液和FeClb溶液时不能共用一支滴管，避免对实验结果产生影响，D正确。
故选A。
2.某同学为了验证淀粉酶的专一性设计了以下三种实验方案。方案一：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入淀粉酶和蔗糖，一段时间后往两组试管中分别加入适量碘液并观察两组试管的颜色反应。方案二：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入淀粉酶和蔗糖，一段时间后往两组试管中分别加入适量斐林试剂并观察两组试管的颜色反应。方案三：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入蔗糖酶和淀粉，一段时间后往两组试管中分别加入适量碘液并观察两组试管的颜色反应。下列有关这三种方案的说法，正确的是
A.三种方案中的两组试管加入的底物和酶的量分别相等
B.方案一加入碘液可以鉴定淀粉是否被分解，也能证明蔗糖是否被分解
C.方案二加入斐林试剂可以鉴定淀粉是否被分解，但不能证明蔗糖是否被分解
D.方案三能通过颜色反应判断两组试管中是否有还原糖产生
【答案】A
【解析】A、实验设计要遵循等量对照原则，三种方案中的两组试管加入的底物和酶的量为无关变量，应该分别相等，A正确;
B、方案一加入碘液可以鉴定淀粉是否被分解，不能证明蔗糖是否被分解，B错误;
C、方案二加入斐林试剂既可以鉴定淀粉是否被分解，也能证明蔗糖是否被分解，C错误;
D、方案三一组试管内加淀粉酶和淀粉，一段时间后淀粉会全部被分解，加入碘液后无蓝色反应产生，另一组试管内加蔗糖酶和淀粉，加入碘液后有蓝色反应产生,但是不能说明有无还原糖产生，D错误。
故选A。
二、酶的作用条件较温和
【探究讨论】
探讨影响酶活性的条件。
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
展示资料，提出问题，引导学生思考讨论。
阅读上述材料，能得出哪些结论？
1、酶的催化效率可能受温度影响。
2、酶的催化效率可能受pH值的影响，并且不同的酶需要不同的pH 条件。
【探究实践】
探究实验的一般步骤：
任务二：探究温度对酶活性的影响实验
展示下列3组探究温度对酶活性的影响的实验，请学生分别从中寻找错误，进一点理解温度对酶活性的影响的实验中需要注意的问题。
实验一
错误：缺少60 ℃的对照组，且不应选用斐林试剂作为检测试剂。
实验二
错误：未对底物和酶进行保温处理就混合在一起。
实验三
错误：不应选用过氧化氢溶液作为反应底物，因为高温条件下，会直接使底物分解加快，而不是通过影响酶的活性来影响底物的分解。
播放探究影响酶活性的条件实验视频。
【布置任务】
通过建构数学模型探究影响酶活性的条件。
引导学生对模型进行分析进而得出结论：酶和无机催化剂相比有高效性和专一性，但还必须要有一定的适宜条件（温度和pH）
影响酶促反应速率的因素除了前面提到的温度、pH还有酶的浓度、底物的浓度。
看图分析酶的催化效率可能受温度和pH影响。
探究3组温度对酶活性的影响的实验，找出错误，提升对该实验的正确认识。
观看实验视频。
分析模型，探究温度、pH等条件对酶活性的影响。
习题巩固
3.下列有关酶的实验的叙述，正确的是
A.探究温度和pH对酶活性的影响时，分别选用淀粉和H2O2作为底物
B.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，可用碘液检测实验结果
C.用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放量可达到目的
D.探究淀粉酶的最适温度的实验顺序：淀粉＋淀粉酶→置于相应水浴温 度下保温5 min→加入斐林试剂加热→观察溶液颜色变化
【答案】A
【解析】A、探究温度对酶活性的影响时可以用淀粉，探究pH对酶活性的影响时可以用H2O2,A正确;
B、探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用时,不能用碘液检测实验结果，因为碘液对蔗糖或蔗糖水解的产物都没有颜色反应,B错误;
C、用H2O2作底物验证酶的高效性时，应设置无机催化剂和酶实验组才能达到目的,C错误;
D、探究淀粉酶的最适温度的实验应先将淀粉、淀粉酶分别置于相应温度下保温,然后再混合继续保温，且本实验不宜选用斐林试剂鉴定,D错误。
故选A。
4.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，置于37 ℃的水浴锅内。过一段时间后容器内剩余的物质是
A.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
B.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽
C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
【答案】D
【解析】A、唾液淀粉酶会被胃蛋白酶水解成多肽,容器内剩余的物质没有唾液淀粉酶, A错误;
B、唾液淀粉酶会被胃蛋白酶水解成多肽，容器内剩余的物质没有唾液淀粉酶, B错误;
C、唾液淀粉酶会被胃蛋白酶水解成多肽,唾液淀粉酶会失去活性淀粉不水解,因此容器内剩余的物质没有麦芽糖和唾液淀粉酶，C错误;
D、乳清蛋白和唾液淀粉酶会被胃蛋白酶水解成多肽,唾液淀粉酶会失去活性淀粉不水解,因此容器内剩余的物质是淀粉、胃蛋白酶、多肽、水, D正确;
故选D。
课堂小结
酶的高效性→酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013 倍
酶的专一性→每一种酶只能催化一种或一类的化学反应
酶的作用条件较温和→酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的。
板书设计
一、酶催化反应的特性
1.高效性
2.具有专一性
二、酶的作用条件较温和
1.酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
2.酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的。