5.1降低化学反应活化能的酶 学案（无答案） 高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.1降低化学反应活化能的酶
课标要求 2.2 细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域 2.2.1说明绝大多数酶是一类催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如PH和温度等）的影响。
学习目标 1.分析实验“过氧化氢在不同条件下的分解”，阐明自变量、因变量、对照实验、实验组、对照组等实验基本理论，培养科学探究素养；分析实验得出结论，培养科学思维。 2.阐明酶的作用原理及特性、概念，培养生命观念（物质与能量观、结构与功能观）。 3.设计实验探究酶活性的影响因素，培养科学探究、科学思维素养。 4.构建酶促反应的相关曲线，培养科学思维（模型与建模）。 5.分析酶的发现历史、酶的应用，培养社会责任、科学思维。
重点与难点 重点：1、2、3、4 难点：1、3、5
问题探讨
1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。
斯帕兰札尼为什么要将肉块放入金属笼内,再让鹰吞下 金属笼子有什么作用呢？
2.肉块去哪儿了 是什么物质使肉块消失了
怎样才能证明你的推测？
酶在细胞代谢中的作用
1.探究酶在细胞代谢中的作用
（1）问题：①常见有机化学反应一般在什么条件下进行？
②细胞内外的环境
③细胞代谢是什么？
④过氧化氢是细胞代谢过程中产生的一种对细胞有害的物质，必须及时被分解为氧气和水，细胞才能不被毒害。过氧化氢在什么条件可以分解？
⑤综合以上四个小问题，对于实验“探究酶在细胞代谢中的作用”或“比较过氧化氢酶在不同条件下的分解”你能提出什么问题？
（2）假设：对于你提出的问题做出假设？
（3）演绎推理（实验设计及预期结果、结论）
①实验设计：你认为需要设计几组实验？每组实验应该怎么做？
②演绎推理：出现什么现象能够说明酶具有催化作用？什么现象能够说明酶的催化效率高？
（4）实验
步骤 试管编号
1 2 3 4
一 H2O2浓度
剂量
二 反应条件 常温 90℃ 常温FeCl3 常温 肝脏研磨液
剂量 —— ——
现象 气泡产生情况
卫生香燃烧程度 —— ——
（5）结论：
1与2对照→_____________________________。1与3对照→ ________________________
1与4对照→____________________________。3与4对照→_________________________
（6）交流讨论：
①与1号试管相比，2号试管出现什么现象？这一现象说明什么？ 在细胞中，能通过加热来提高反应速率吗？
②3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？
2.实验理论
（1）实验中的变量是指_________________________。自变量是指__________________ 。本实验中自变量是____________________________________。
（2）因变量是指_______________________________________________。本实验中因变量是_____________________________________。通过什么指标测量的？_______________。
（3）无关变量是指_______________________。本实验中的无关变量有________________。
①这个实验为什么要选择新鲜的肝脏？为什么要研磨？
②滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共用一个滴管？为什么？、
（4）对照实验是指___________________________________________________________，本实验中对照组是________________________，实验组是___________________________。
3.酶的作用原理
（1）活化能：
（2）同样是促进化学反应的进行，加热、无机催化剂和酶的作用原理相同吗？
酶为什么比无机催化剂的催化效率更高？
【例】右图表示有酶催化和无催化剂情况下所需的活化能
①AC段表示____________________________ ；
BC段表示_______________________________；
AB段表示________________________________。
②若将酶变为无机催化剂，B在纵轴上如何移动？
酶的本质
1.完成教材第79-80页资料“关于酶本质的探索”，分析回答资料后的讨论问题（1）-（4）
2.若你是科学家萨姆纳的助手,你会如何设计实验协助萨姆纳证明他在刀豆种子中得到的结晶是蛋白质
3.写出酶的定义:
酶定义的分析
化学本质 蛋白质 RNA
合成原料
合成场所
生理功能
作用原理
来源与作用场所 来自____细胞，可以在细胞_____也可在细胞_____发挥作用
三、酶的特性（一）酶具有高效性
1.酶的高效性的含义是什么？原理是什么？
2.简要写出证明酶具有高效性的实验思路？
3.建立“酶具有高效性”的数学模型
（二）酶具有专一性
1.酶的专一性的含义是什么？酶具有专一性的意义是什么？
2.酶具有专一性的验证实验：（淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用）
（1）完善以下实验设计思路：
试管编号 1 2
可溶性淀粉溶液 2 mL －
蔗糖溶液 － 2 mL
新鲜的淀粉酶溶液
60 ℃水浴保温5 min
________的斐林试剂
沸水浴煮沸1 min
实验现象
(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？
(2)上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
3.请尝试建立“酶具有专一性”的数学模型
（三）酶的作用条件比较温和
1.酶的作用条件具有温和性的含义和原因？酶制剂应在什么条件下保存？
2.实验：温度、pH对酶活性的影响
（1）温度对酶活性的影响（实验设计思路参考）
序号 项目 1 1* 2 2* 3 3*
1 注入可溶性淀粉溶液保温5 min 2 mL 2 mL 2 mL
2 注入淀粉酶溶液保温5 min 1 mL 1 mL 1 mL
3 温度条件(℃) 0 60 100
4 相同温度下淀粉溶液与淀粉酶溶液混合，保持温度 3 mL混合液 3 mL混合液 3 mL混合液
5 碘液检验
①为什么要将淀粉和淀粉酶在各自处理条件下分别保温
②能不能用斐林试剂显色作为观测指标？
③探究温度对酶活性的影响，能不能用H2O2作为底物？
（2）pH对酶活性的实验（实验设计思路参考）
序号 项目 试管1 试管2 试管3
1 注入新鲜的肝脏研磨液 每支试管各1 mL
2 不同pH的处理 注入物质的量浓度为0.01 mol/L的盐酸溶液1 mL 注入蒸馏水1 mL 注入物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液1 mL
3 注入过氧化氢溶液 每支试管各2 mL
4 用带火星的卫生香进行检验
5 预期实验现象
3.请尝试建立“酶作用条件较温和”的数学模型