5.1降低化学反应活化能的酶教学设计-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

课题 第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶（2个课时） 时间 2024.10.09 教材分析 本节通过对酶的学习，充分让学生理解了酶的作用效果，并通过实验对比，说明了各个实验变量的特点与作用。本节主要内容是对酶的特点进行研究，从高效性、专一性、作用条件温和等方面分别分析，用实验的结果说明具体的结论。 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。（生命观念、科学思维） 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。（科学思维） 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。（科学思维、科学探究） 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。 教学方法 教学内容及流程 学习任务 教学过程（第1课时 酶的作用和本质） 备注 情境导入 【情境导入】在生活中你见过酶吗？图片展示加酶洗衣粉、多酶片、加酶牙膏。 【视频导入】观看意大利科学家斯帕兰札尼的实验视频，思考讨论：1.为什么要将肉块放在金属笼内？排除物理性消化2.是什么物质使肉块消失了？消化道内的化学物质将肉块分解了。3.怎样才能证明你的推测？收集消化道内的化学物质，看看这些化学物质在体外是否也能将肉块分解。 激发学生的好奇心和学习兴趣。激励学生质疑，提高学生的主动性。 酶在细胞代谢中的作用 【教师讲述】教师讲述细胞代谢的概念、意义和特点： 【教师讲述】展示资料一：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。过氧化氢可以分解成水和氧气，思考：1.细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？过氧化氢酶2.过氧化氢在体外分解需要什么条件？加热、加催化剂（如FeCl3）。 【教师讲述】介绍催化剂的概念：在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做催化剂。 【实验探究】比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。1.实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用；2.实验原理：通过气泡冒出情况、点燃的卫生香的复燃情况判断不同情况下过氧化氢分解的快慢，即氧气的产生量；3.材料用具： 4.实验设计：空白对照组就是不做任何处理的放在常温下，其余几个实验组都进行了处理，2号试管90℃水浴加热，3号试管2滴Fecl3，4号试管2滴肝脏研磨液。 5. 实验现象： 【思考讨论】关于实验现象的4点思考：1.与１号试管相比，２号试管出现什么不同的现象？说明什么？2号试管放出的气泡多，说明加热能提高反应速率。2.3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？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,说明什么？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？一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。 【思考讨论】关于本实验的几点思考：1、为什么要选用新鲜的猪肝？新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。2、为什么要将猪肝制成研磨液？使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶，增加酶与底物的接触面积。3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？不能，影响实验的准确性。4、氧气的多少可以通过哪些途径观察？气泡的数量、带火星木条复燃情况。5、为什么要新配制的H2O2 ：H2O2不稳定，易分解。（过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤）6、实验现象不明显的原因：肝脏不够新鲜、H2O2放置过久。 【教师讲述】观看视频回顾实验，介绍控制变量和设计对照实验： 观看视频，加深对空白对照、对照组、实验组的理解与认识。 【思考讨论】为什么加热能促进过氧化氢的分解？引出介绍活化能的概念：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。 【视频学习】观看视频，动画演示酶降低化学反应活化能的过程，理解加热能够提高分子的能量、Fe3+能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。总结酶的作用原理和意义，酶的作用原理：降低活化能，与无机催化剂相比，酶的作用更显著。酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍！意义：酶的催化作用，使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。 【比较分析】比较无催化剂、无机催化剂、有机催化剂对降低化学反应的“反应过程——能量”的作用曲线图，比较无催化剂、加热、无机催化剂、有机催化剂的“时间——生成物的量”的作用曲线图、“时间——反应物的量”的作用曲线图。 基于实验事实，经过分析归纳出酶在细胞中的重要作用;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。 通过类比推理建构“活化能”这一概念，理解“降低化学反应活化能”。进一步认识酶在细胞代谢中的作用。 酶的本质 【视频学习】观看酶本质的探索视频，归纳关于酶本质探索的时间线，介绍每位科学家所做的贡献： 【教师讲述】对酶的定义、本质和注意点进行介绍： 【实验探究】设计实验探究某种酶的化学本质： 提高学生自主学习的能力，通过学习科学史，认同科学在争论中前进，在不断探索中发展。 激励学生学习科学家的科学精神，自觉培养优良品格。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。 板书设计 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价（十五）、2.完成双导学案第5章第1节第1课时、3.完成双导学案第5章第1节第2课时问题式预习部分 教学反思 学习任务 教学过程（第2课时 酶的特性） 备注 回顾复习 【情境创设】上一节课我们已经学习了酶的定义、本质和注意点，这节课我们一起来学习酶的特性。 复习回顾，连贯前后。 酶的特质 【教师讲述】高效性：通过上节课的学习，上节课所做的比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，我们已经知道了酶与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 【思考讨论】酶具有高效性有什么意义呢？①保证了细胞代谢快速有效地进行。②保证了细胞内能量供应的稳定。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。酶也可以吗？引出酶的专一性。 【实验探究】淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用的实验。教师介绍实验材料，指导学生思考如何设计实验验证酶具有专一性，思路是什么，小组进行讨论。 【教师讲述】教师介绍两种方案： 采用方案一：酶相同，底物不同，教师介绍实验原理和实验设计，分析实验的自变量、因变量和无关变量，思考能不能将实验中的斐林试剂换成碘液作为实验材料？由实验现象得出结论：淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解，从而说明酶具有专一性，观看此实验的视频。 方案二：底物相同，酶不同 【教师讲述】酶具有专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶具有专一性的意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。注意：①反应前后酶的结构和性质不变；②同一生物不同细胞内酶的种类和数量不相同。介绍锁钥学说。 【教师讲述】酶的作用条件温和。思考：酶作为能催化生化反应的有机物，有哪些因素会影响酶的活性呢？酶催化一定化学反应的能力即酶活性的高低，可用一定条件下酶所催化的化学反应速率来表示。思考：许多无机催化剂能在高温、强酸、强碱条件下催化化学反应，细胞中的酶起催化作用需要什么条件？ 【拓展资料】根据两则资料，得出酶的催化能力可能受温度和PH的影响： 【实验探究】探究温度对酶活性的影响实验。介绍实验材料及试剂，小组讨论应该选什么材料？材料的选择必须不受温度的影响，试剂的选择也不能够选择需要温度条件才能反应的。（不可用双缩脲试剂检测蛋白质是否被水解，因为蛋白酶本质也是蛋白质。） 处理时要先将反应物的温度调至实验要求，再混合。根据实验结果，得到温度会影响酶的活性的结论。绘制“温度——反应速率”的曲线图，介绍酶的最适温度。高温会使酶永久失活，不可恢复；低温使酶活性降低，酶制剂常在低温下保存。联系酶的本质，大多数为蛋白质，蛋白质高温会变性。 【联系生活】不同生物的最适温度不同，生物酶牙膏含有溶菌酶、淀粉酶、蛋白酶等多种酶，可以杀灭有害菌，清除淀粉等食物残渣，刷牙时用30℃温水刷效果好。 【实验探究】探究PH对酶活性影响的实验。探究PH应该选择什么材料呢？ 先将酶溶液的PH调至实验要求，再混合。根据实验结果，得到PH会影响酶的活性，只有在适合的pH下酶的催化效率高。绘制“PH——反应速率”的曲线图，介绍酶的最适PH。过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 【联系生活】人发烧时不想吃东西，原因是体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢。通过以上几个实验，我们得出酶的作用条件较温和，酶作用需要适宜的温度和pH。 【总结归纳】教师带着同学们一起总结归纳以上几个实验中的三个不宜： 【教师讲述】介绍酶促反应速率的概念和几个影响因素。 将回顾知识提前到课前、通过回顾“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，结合自主阅读、合作探究、小组交流，初步认识“酶的特性 此环节设置也在于加强学生的小组合作精神和提升交流探讨的能力。 通过分析变量及它们之间的关系，进一步理解实验中对变量的处理。学会控制变量的科学方法。 小组合作探究、交流讨论，培养学生科学探究能力和阅读理解能力，提升学生合作学习的意识和能力。 培养学生的实验与探究能力。 理解酶在生产和生活中的重要作用。提升综合运用知识的能力。 引导学生关注社会关联性的知识，培养学生的社会责任意识。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 构建脉络清晰的概念图有助于学生巩固所学知识,深化概念理解。 板书设计 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价（十五）、2.完成双导学案第5章第1节第2课时3.完成双导学案第5章第2节问题式预习部分 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $$