人教版（2019）必修一
分子与细胞
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
酶的作用和本质
一、教学目标的确定
课程标准与本节对应的要求是：“说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质。”根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：
1.说出细胞代谢的概念。
2.比较酶与无机催化剂的异同点。
3.举例说明酶在细胞代谢中的作用。
二、教学重难点
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
三、教学步骤
1.新课导入
教师活动：课件展示一日三餐的照片。
教师活动：同学们有没有这个疑问，我们一日三餐吃的食物，是怎样被我们人体吸收的呢？对此，在1773年，意大利的科学家斯帕兰扎尼就做过
教师活动：展示课本思考讨论的图片，讲解他做实验的步骤。
教师活动：引导学生思考问题，并讲解，讲解要点为：
1.提示：便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。
2.提示：是胃内的化学物质将肉块分解了。
3.提示：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。
教师活动：斯帕兰札尼的实验说明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。然而这种物质是什么，他始终未能得出结论。
教师活动：后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。
教师活动：那么盐酸就是酶吗？这就是我们这节课要探索的内容。
2.新课讲授
一、酶在细胞代谢中的作用
教师活动：对于刚才的疑问，1835年，德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
教师活动：引导学生阅读课本P76，并提问细胞代谢的概念。
教师活动：其实我们身体中，除了消化食物，还发生着许多化学反应，细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
教师活动：课件展示过氧化氢的相关图片。
教师活动：讲解我们在日常生活中，如果受伤，有时候会用过氧化氢消毒，消毒的时候会冒泡。由此我们可以想到初中化学的一个实验，过氧化氢在一定条件下分解产生氧气。
教师活动：但是过氧化氢对细胞是有害的，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。
教师活动：下面我们就以过氧化氢在不同条件下的分解为例，探究酶的作用。
教师活动：可以通过观看实验视频或者实地引导学生进行实验。
教师活动：引导学生阅读有关“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的相关内容，明确实验原理，并描述实验是在几个不同的条件下进行的。
教师活动：展示事先准备好的实验材料，请同学们依据教材中的实验步骤，给同学们分组进行实验。
教师活动：进行完实验后，引导学生小组展示实验结果。
教师活动：与学生一块填写实验结果记录表。（结论稍后展示）
试管编号
1
2
3
4
第一步
H2O2浓度
3%
3%
3%
3%
剂量
2mL
2mL
2mL
2mL
第二步
反应条件
常温
90℃
FeCl3溶液
肝脏研磨液
剂量
2滴
2滴
结果
气泡产生
无
少量
较多
大量
卫生香燃烧
不复燃
不复燃
变亮
复燃
结论
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶的催化效率比无机催化剂的更显著
教师活动：引导学生思考问题，讲解要点为：
1.提示：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.提示：不能。
3.提示：说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4.提示：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。
教师活动：讲解控制变量和设计对照实验的概念。并讲解在这个实验中第一步的H2O2浓度和剂量是无关变量，第二步的反应条件和剂量是自变量，第三步的气泡产生和卫生香燃烧是因变量。
教师活动：引导学生阅读课本P78内容，并提出问题：
1.什么是活化能？
2.酶的作用机理是什么？
教师活动：讲解要点为：
1.提示：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。
2.提示：酶的作用机理是降低了化学反应所需的活化能。
教师活动：那么铁离子和过氧化氢酶又是如何加快反应速率的呢？与无机催化剂相比，酶的作用有什么特点？
教师活动：二者都可以降低化学反应的活化能。酶降低化学反应活化能的作用更显著，也就是说酶具有高效性。
教师活动：正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下进行。
二、酶的本质
教师活动：那么酶的本质是什么呢？同样在很久之前，科学家也为此做了好多探索实验。
教师活动：引导学生阅读课本“关于酶本质的探索”的相关内容，讲解要点为：
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用。
李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳：酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母菌细胞中一样。但是由于科学技术的问题，没能知道酶是什么。
萨姆纳：脲酶是蛋白质。
后来科学家：证明许多酶是蛋白质。
切赫和奥特曼：少数RNA也具有生物催化功能。
教师活动：总结：绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
教师活动：引导学生思考问题，讲解要点为：
1.提示：巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的；认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。
2.提示：巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论焦点上，使科学研究更加有的放矢。
3.提示：毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
4.提示：萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
5.提示：酶是活细胞产生的具有错话作用的有机物，其中久而大多数酶是蛋白质，还有少数酶是RNA也具有生物催化作用。。
教师活动：在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。
四、板书设计
第5章
第1节
降低化学反应活化能的酶
一
酶的作用和本质
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢：细胞中所有的化学反应
2.酶的作用：催化作用
①活化能
②酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高
二、酶的本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA(共36张PPT)
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
酶的作用和本质
我们一日三餐吃的食物，是怎样被我们人体吸收的呢？
1
思考
1.为什么要将肉块放在金属笼内？
便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。
1
思考
2.是什么物质使肉块消失了？
是胃内的化学物质将肉块分解了。
思考
3.怎样才能证明你的推测？
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。
斯帕兰札尼的实验说明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。然而这种物质是什么，他始终未能得出结论。
后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。
1835年，德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
细胞代谢
场所：细胞内。
实质：各种化学反应的总称。
意义：细胞生命活动的基础。
其实我们身体中，除了消化食物，还发生着许多化学反应，细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
过氧化氢对细胞是有害的，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。
实验原理：
③FeCl3
④过氧化氢酶
②90℃
①常温
实验：比较H2O2在不同条件下的分解
实验目的：比较H2O2在不同条件下的分解
试管编号
1
2
3
4
第一步
H2O2浓度
3%
3%
3%
3%
剂量
2mL
2mL
2mL
2mL
第二步
反应条件
常温
90℃
FeCl3溶液
肝脏研磨液
剂量
\
\
2滴
2滴
结果
气泡产生
无
少量
较多
大量
卫生香燃烧
不复燃
不复燃
变亮
复燃
结论
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶的催化效率比无机催化剂的更显著
思考
1.与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
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。
思考
2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能。
思考
3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
思考
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。
4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
控制变量
实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量，上述实验中加热、加FeCl3溶液、加肝脏研磨液，是对过氧化氢溶液的不同处理，温度和催化剂都属于自变量；因自变量改变而变化的变量叫作因变量，上述实验中过氧化氢分解速率就是因变量。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，叫作无关变量。
设计对照实验
如上述实验中反应物的浓度和反应时间等。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叫作对照实验。
对照实验一般要设置对照组和实验组，上述实验中的1号试管就是对照组，2号、3号和4号试管是实验组。本实验的对照组未作任何处理，这样的对照组叫作空白对照。
比较H2O2在不同条件下的分解
加入3%H2O2
2mL
常温
，高温，氯化铁溶液，肝脏研磨液
过氧化氢分解的速度
无关变量
自变量
因变量
思考
什么是活化能？
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。
思考
酶的作用机理是什么？
酶的作用机理是降低了化学反应所需的活化能。
反应物
产物
………………
活化能
反应进程
能量
催化剂在化学反应中的作用
..…………
无机
催化剂
……..
生物
催化剂
铁离子和过氧化氢酶都可以降低化学反应的活化能。酶降低化学反应活化能的作用更显著，也就是说酶具有高效性。
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下进行。
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
萨姆纳
脲酶是蛋白质
李比希
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶的概念
绝大多数酶是蛋白质,
少数的酶是RNA.
酶是活细胞产生的一类具有
生物催化作用的有机物。
来源
功能
本质
思考
1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？
巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的；认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。
思考
在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论焦点上，使科学研究更加有的放矢。
思考
从毕希纳的实验可以得出什么结论？
毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
思考
萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？
萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
思考
酶是活细胞产生的具有错话作用的有机物，其中久而大多数酶是蛋白质，还有少数酶是RNA也具有生物催化作用。。
请给酶下一个比较完整的定义。
酶的概念
绝大多数酶是蛋白质,
少数的酶是RNA.
酶是活细胞产生的一类具有
生物催化作用的有机物。
来源
功能
本质
在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点
练一练
1.20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高剩余物质的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明(
)
A.RNA具有生物催化作用
B.酶是由RNA和蛋白质组成的
C.酶的化学本质都是蛋白质
D.酶的化学本质都是RNA
A
2.无机催化剂和酶都可以加快化学反应的速率，下列叙述正确的是(
)
A.反应前后，无机催化剂和酶自身会发生变化
B.和无机催化剂不同，酶催化化学反应的原理是降低化学反应的活化能
C.与酶相比，无机催化剂降低活化能的效果更显著
D.通过加热也可以提高化学反应的速率，但原理与催化剂的不同
D
3.如图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的4个组别，下列相关的叙述中，错误的是(
)
C
A.温度是组别3与4的无关变量
B.组别1为对照组，其余为实验组
C.组别1与4对照，说明酶具有专一性
D.与组别1相比，组别2的现象说明加热可促进过氧化氢分解
C
