2021-2022学年高一上学期生物人教版必修一5.1.1酶的作用和本质教案

第五章
细胞的能量供应和利用
第一节
降低化学反应活化能的酶
第一课时：酶的作用和本质
一、学习目标\教学目标
1.理解酶的本质、作用机理。
2.通过探究实验，学会控制无关变量、自变量，观察和检测因变量，提高设计实验的能力，并应用到其他探究活动中。
3.理解酶在日常生活中的应用。
二、教学重难点
1.教学重点：酶的作用机理和本质。
2.教学难点：酶的作用机理和本质。
三、教学方法
讲授、演示、视频播放、小组讨论。
四、教学过程
【新课导入：情景设置，导入新课】
观看视频《一分钟了解酶》，通过视频讲述酶的相关知识，迅速拉近学生与科学之间的距离，激发学生的求知欲和学习兴趣。
【新课讲授】
问题探究：通过问题探究，小组讨论调动学生的积极性和主动性。
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼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。
1.为什么要将肉块放在金属笼内？
提示：便于取出肉块、排除物理性消化干扰。
2.是什么物质使肉块消失了？
提示：胃内的化学物质
3.怎样才能证明你的推测？
提示：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解。
一、酶在细胞代谢中的作用
教师：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。并且需要酶参与。
（图解分析：光合作用、呼吸作用、脱水缩合过程）
阅读教材，观看视频，探究酶的作用
播放视频《比较过氧化氢在不同条件下的分解实验》，通过实验对比，探究酶的作用，
分析实验思路，训练科学思维。
教材分析，观看视频，小组讨论，完成表格。
知识点梳理：
1.实验原理
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白
，会加速人体衰老。
2.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。
3.材料用具
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）；
质量分数为3.5%的FeCI3溶液；
新配制的体积分数为3
%的H2O2溶液；
量筒、试管、滴管、试管架、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、卫生香、火柴。
小组讨论，问题探究
（1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
提示：加热能促进H2O2的分解，提高反应速率。
（2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
提示：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。
（3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快，这说明什么？
提示：过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
（4）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？
提示：一样多，几支试管的H2O2溶液的体积和浓度都相同。
（5）为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
提示：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、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内的化学反应的顺利进行是至关重要的。
（6）一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？
变量：实验中可以变化的因素。
自变量：人为改变的变量。
因变量：随着自变量的变化而变化的变量。
无关变量：除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量。
对照实验：除自变量之外，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。
单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持一致且适宜。
加热为什么能加快过氧化氢分解？
提示：加热能促进过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。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。
（8）3号、4号试管没有加热，为什么也有大量气泡产生？
提示：Fe3+、H2O2酶都可以降低了过氧化氢分解反应的活化能。
各条件使反应加快的本质：
加热：
提高分子的能量。
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。
视频播放《反应活化能：化学反应所需的最小能量》，通过视频进一步分析反应活化能的概念，让学生更完整理解反应活化能概念。
加热：
为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态
Fe3+：降低化学反应的活化能
酶：更显著地降低化学反应的活化能（作用机理）
想一想：如何表示？
无催化剂曲线：_曲线B_；
酶促反应曲线：曲线A
无酶促反应所需活化能：__E3__；
酶促反应所需活化能：
__E2__
酶降低的活化能：
__E3—E2_
二、酶的本质
阅读教材，观看视频，探究酶的本质
播放视频《酶的本质及探索历程》，通过视频播放了解酶的本质及探索历程。
小组讨论，问题探究
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？
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.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？
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的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？
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.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？
提示：萨姆纳历时9年，发扬坚持不懈、百折不挠的科学精神，用正确的科学方法，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
5.请给酶下一个比较完整的定义。
提示：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。
知识点梳理：
酶的本质
1.酶是一类生物___催化剂___。
2.大部分酶是___蛋白质___，也有少数是_____RNA______。
【课堂练习】
1.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中加入肝脏研磨液与加入氯化铁的试管反应程度类似，都不剧烈，可能的原因是（
）
A.过氧化氢溶液配置时间过长
B.肝脏不新鲜
C.试管不干净
D.A、B都有可能
提示：由于实验中加入肝脏研磨液和加入氯化铁的试管反应都不剧烈，其原因有两个方面：一是使用的过氧化氢溶液配置时间过长，自身已发生分解；二是使用的肝脏不新鲜，其中的过氧化氢酶已被微生物破坏。
2.绝大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（　
）
A.酶是由活细胞产生的
B.酶是生物催化剂
C.绝大多数酶的化学本质是蛋白质
D.酶的基本组成单位是多肽
提示：氨基酸是构成蛋白质的基本单位，大多数酶彻底水解的产物是氨基酸，说明大多数酶的化学本质是蛋白质。
3.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，酶催化化学反应的机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
提示：无机催化剂和酶反应前后自身均不发生变化；两者催化化学反应的机理相同，都是降低化学反应的活化能；酶降低活化能的效果更显著；加热提高化学反应速率的原理是提高反应物中高能量分子的数目，D正确。
五、板书设计
第一节
降解化学反应活化能的酶
（第一课时）
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（实验）
3.酶的作用
二、酶的本质
1.探索历程
2.酶的本质：绝大多数是蛋白质、少数是RNA