5.1.2降低化学反应活化能的酶---酶的特性 教学设计 2025—2026学年高一上学期生物人教版必修1

《5.1.2 降低化学反应活化能的酶——酶的特性》教学设计 课时：1课时（45分钟） 适用年级：高中一年级 一、教学目标 生命观念：通过实验探究，推理出酶具有高效性、专一性和作用条件温和三大特性。 科学思维：通过对比实验和数据分析，学会控制变量、设置对照，培养归纳与概括的科学思维方法。 二、教学重点与难点 重点：酶的高效性、专一性和作用条件温和的特性。探究实验的设计方法（控制变量、设置对照）。 难点：如何通过实验数据证明酶的专一性。解释酶的作用条件温和与酶空间结构的关系。 三、教具 实验材料：新鲜猪肝研磨液（含过氧化氢酶）、3% H₂O₂溶液、FeCl₃溶液、淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、碘液、斐林试剂、恒温水浴锅、pH试纸。多媒体课件（展示实验动画和酶特性对比图表）。 四、教学过程 1. 情境导入（5分钟） 情境：播放“加酶洗衣粉去污效果对比”短视频（普通洗衣粉 vs 加酶洗衣粉）。 问题链： 为什么加酶洗衣粉去污更快？酶的作用是什么？ 酶与普通化学催化剂（如Fe³⁺）相比，效率有何不同？ 加酶洗衣粉包装上标注“40℃温水效果最佳”，为什么？ 2. 任务驱动与小组探究（20分钟） 任务1：探究酶的高效性 实验：比较过氧化氢酶（猪肝研磨液）与FeCl₃催化H₂O₂分解的速率。 问题：自变量？因变量？如何设计对照实验？判断实验结果的原理和指标是什么？观察气泡产生速度，说明酶的什么特性？ 小组汇报： 绘出曲线图 现象：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶只能缩短达到化学平衡的时间，不改变化学反应的平衡点。结论：加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。同无机催化剂相比,酶降低活化能更显著，催化效率更高。说明酶具有高效性。 进一步探究，可得到以下结论： 底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线 任务2：探究酶的专一性 实验：淀粉酶能否催化蔗糖水解？ 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。 ①实验步骤及结果： 序号 操作步骤 1号试管 2号试管 1 注入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 注入质量分数为3%的蔗糖溶液 — 2 mL 3 注入质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 4 轻轻振荡，保温5 min 60 ℃ 60 ℃ 5 加斐林试剂，轻轻振荡 2 mL 2 mL 6 水浴加热 放入50～65 ℃温水中约2 min 7 观察溶液颜色 砖红色沉淀 蓝色 ②实验结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。 问题： 为什么淀粉酶不能催化蔗糖水解？酶的专一性与它的什么结构有关？ 教师给资料卡片，小组讨论汇报： 酶的专一性概念：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 物理模型——“锁和钥匙学说” 图中A表示酶，B表示被A催化的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。 ①在底物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能催化底物的反应。 ②在底物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化底物的反应。 任务3：探究温度和PH对酶活性的影响 实验：探究温度对淀粉酶活性的影响（0℃、37℃、100℃水浴淀粉酶，再检测淀粉水解程度）。 探究PH对过氧化氢酶活性的影响（PH=4、PH=7、PH=10水浴淀粉酶，再检测过氧化氢水解程度）。 绘制实验结果曲线图： 结论：①在最适温度(pH)条件下，酶的活性最高，温度(pH)偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制了酶的活性，酶的分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。 问题：为什么建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响？高温和低温对酶活性的影响机制相同吗？为什么酶在极端pH或高温下会永久失活？ 提示：过氧化氢受热易分解。淀粉在酸的催化作用下，能发生水解生成分子量较小的糊精（淀粉不完全水解的产物），糊精进一步水解生成麦芽糖，最终水解产物是葡萄糖。 3. 小组汇报与质疑（10分钟） 汇报1：酶的高效性实验数据（气泡产生速率对比）。 质疑：如果增加FeCl₃浓度，能否达到酶的催化效率？为什么？ 汇报2：酶的专一性实验结果（淀粉酶只能催化淀粉水解）。 质疑：若换成蔗糖酶，实验结果会怎样？ 教师深化： 酶的特性总结：高效性（降低活化能更显著）、专一性（锁钥模型）、作用条件温和（最适pH和温度）。结构与功能关系：酶的空间结构决定其功能，高温或强酸碱会破坏结构。 4. 当堂测试（5分钟） 1.某生物兴趣小组用物质A、酶X和酶Y等相关物质做了如下实验。据表分析，下列叙述正确的是(　C　) 组别 1 2 3 4 试剂 物质A溶液 物质A溶液、酶X 物质B溶液、酶Y 物质A溶液、酶Y 反应后物质 物质A 物质B 物质C 物质A A. 组别1与组别2对照，说明酶具有高效性 B．组别2与组别3对照，说明酶有催化作用 C．组别2与组别4对照，说明酶具有专一性 D．若物质A为多聚体，则B一定是A的单体 2.某实验小组对教材“探究酶的专一性”这一实验进行改进，实验结果如表。已知实验用的是市售的α－淀粉酶和蔗糖酶，α－淀粉酶的最适温度为50～60 ℃，蔗糖酶的最适温度为45～50 ℃。下列相关分析错误的是(　B　) 试管 1 2 3 4 5 6 7 8 1%的淀 粉溶液 3 mL 3 mL 3 mL 1%的蔗 糖溶液 3 mL 3 mL 3 mL 1%的 α－淀粉 酶溶液 3 mL 1 mL 1 mL 1%的蔗 糖酶 溶液 3 mL 1 mL 1 mL 斐林 试剂 3 mL 3 mL 3 mL 3 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 实验 结果 － － － － ＋ － － ＋ 注意: “＋”代表有砖红色沉淀产生，“－”代表无砖红色沉淀产生。 A.实验前需检验α－淀粉酶和蔗糖酶是否有活性 B．滴加α－淀粉酶溶液后用同一滴管滴加蔗糖酶溶液 C．对比5号和6号试管，说明酶具有专一性 D．本实验的酶促反应温度应设置为50 ℃ 3.下图表示最适温度下反应物浓度对酶催化反应速率的影响。下列叙述正确的是(　C　) A．最适温度下，酶提高化学反应活化能的效果最好 B．a点时温度升高10 ℃，曲线上升幅度会增大 C．b点时向体系中加入少量同种酶，反应速率加快 D．c点时，限制酶促反应速率的因素是反应物浓度 4.科学家采用定量分析的方法，分别在不同温度和pH条件下测定同一种酶的活性，结果如下图。下列叙述错误的是(　A　) A．曲线图表示一个酶分子活性随温度、pH的变化情况 B．A处的酶活性较低，可能是因为酶与底物的结合概率小 C．B、C处酶活性的表现相同，都存在酶失活的情况 D．本实验数据需要在较短时间内完成测量，以排除时间对实验的影响 5.使酶活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)和不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。为探究甲、乙两种小分子抑制剂对酶的抑制作用类型，实验小组设计了如下实验方案，各组实验中其他条件均相同且适宜。下列对该实验的评价，不合理的是(　D　) 第一组：甲溶液＋酶溶液→放置一段时间→测酶活性→透析处理一段时间→测酶活性； 第二组：乙溶液＋酶溶液→放置一段时间→测酶活性→透析处理一段时间→测酶活性。 A．该上述两组实验有四种可能的预期实验结果与结论 B．实验中酶活性可用一定条件下酶促反应的速率表示 C．实验成功的前提是物质甲和乙能够自由通过透析袋 D．第一组和第二组实验通过相互对照可得出实验结论 简答题： 加酶洗衣粉不宜用沸水溶解，请用酶的特性解释原因。 5. 布置作业 基础作业：列表比较酶与无机催化剂的异同。+教材P85练习与应用。 拓展作业：查阅资料，说明为什么发烧时食欲下降（联系酶的最适温度）。 6. 板书设计 酶的特性 1. 高效性：比无机催化剂降低活化能更显著 - 实验：H₂O₂酶 vs FeCl₃ 2. 2. 专一性：一种酶催化一种或一类反应 - 实验：淀粉酶不能催化蔗糖 3. 作用条件温和：需适宜温度、pH - 实验：温度对淀粉酶活性的影响 7. 教学反思 成功点：通过生活情境（洗衣粉）和实验探究，学生主动构建知识，核心素养目标达成。 改进点：部分学生对“专一性”的实验设计理解不深，可增加模型演示（如锁钥模型动画）。 学科网（北京）股份有限公司 $