5.1 降低化学反应活化能的酶第2课时教学设计-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

课题 《降低化学反应活化能的酶》（第二课时） 学科 生物 学段 高中 年级 高一 教材 人教版 课时 2课时（第2课时） 教学目标及教学重点、难点 教学目标： 1.掌握酶的高效性特性，理解酶的催化效率远超无机催化剂。 2.了解酶的专一性，知道不同的酶对应催化不同的生化反应。 3.理解酶的作用条件温和，即在特定的pH和温度范围内酶能够发挥最佳催化效果。 4.探究影响酶促反应速率的因素。 教学重点： 1. 酶的高效性 2. 酶的专一性 教学难点： 1.酶的作用条件温和 2.影响酶促反应速率的因素 核心素养 1. 生命观念：通过深入学习酶的特性，学生能够理解酶在生物体新陈代谢中的关键作用，从而加深对生命活动需要能量驱动这一观念的认识。酶的高效性、专一性和作用条件温和等特点，都是生命体适应环境、维持生命活动的重要体现。 2. 科学思维：本节课通过实验设计和数据分析，培养学生的科学思维能力。学生需要学会如何设计实验来验证酶的特性，如何分析实验数据并得出结论。这种科学探究的过程有助于培养学生的逻辑思维和批判性思维。 3. 科学探究：学生将学习如何运用科学方法进行实验设计、数据收集和分析，从而探究酶的特性及其影响因素。这种科学探究能力的培养，有助于学生形成严谨的科学态度，提高解决实际问题的能力。 4. 社会责任：通过学习酶的知识，学生能够认识到酶在生物技术、医药等领域的重要应用，以及其对生态环境和人类健康的影响。这有助于培养学生的社会责任感，激发他们为促进人类健康和可持续发展做出贡献的意愿。 教学方法和手段 教学方法： 1.讲授法：通过教师的讲解，系统介绍酶的高效性、专一性、作用条件温和以及影响酶促反应速率的因素等基本概念和原理。 2.实验法：设计实验让学生亲自操作，观察酶的特性和影响因素。通过实验，学生能够直观地理解酶的作用和性质，增强对知识点的记忆和理解。 3.讨论法：组织学生进行小组讨论，让他们分享对酶特性的理解和实验观察的结果。通过讨论，可以激发学生的学习兴趣，培养他们的团队合作和沟通能力。 4.案例分析法：引入酶在实际应用中的案例，如酶在工业生产、医疗领域的应用等，让学生了解酶的重要性和应用前景。 教学手段： 1.多媒体演示：利用PPT、视频等多媒体资源，展示酶的结构、作用机制和实验过程，使抽象的知识变得直观易懂。 2.实验视频演示：准备必要的实验视频，让学生能够直观的进行实验观察。 3.互动教学：进行实时互动、提问和讨论，增强学生的学习参与度和学习效果。 教学过程 教学环节 主要教学活动 设置意图 创设 问题 情境 引入 新课 【复习导入】带领学生复习上节课所学内容。 课堂新知一：酶具有高效性 【师生活动】展示资料：引导学生回顾上节课实验，比较Fe3+、过氧化氢酶的催化效率，总结出酶的高效性特点。 问题1：上一课时的实验能不能证明酶的作用具有高效性？ 问题2：哪两只试管的比较能证明酶的作用具有高效性？ 师：酶的高效性对于细胞有什么意义呢？ 师生共同总结酶具有高效性的意义： （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。 【教师活动】展示酶具有高效性的图像，提问：酶是否增加了产物的生成量？ 学生根据图像思考讨论问题：未增加，酶没有改变产物的生成量，即不能改变化学反应的平衡点，只能缩短达到化学平衡所需的时间。 理解酶在生物体内所扮演的重要角色。同时，通过逐步深入的方式，将知识点串联起来，使得学生的学习过程更加连贯和顺畅。 课堂新知二：酶具有专一性 师：酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗? 酶具有专一性实验验证：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 【学生活动】学生阅读课本81页淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验部分，明确实验原理及目的。 1.实验原理 淀粉和蔗糖都是非还原糖。 淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。 在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 2.实验目的 探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 3.材料用具 4.实验设计 【教师活动】要验证“一种酶只能催化一种化学反应”的假设，如何设计实验？需要注意些什么问题？教师可通过设置一系列问题的形式引导学生思考。 【思考讨论】 (1)实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？ (2)该实验的自变量和因变量分别是什么？ (3)本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？ 请学生分组讨论设计并实验加以验证，各小组设计完成后教师可选出一组设计进行展示并加以讲评。 教师展示实验设计，学生补齐表格。 教师视频演示淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用的实验。 待学生完成实验问：观察到什么？说明什么？ 5.实验结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。 【拓展】举例一些酶的专一性的例子，总结出一种酶只能催化一种或一类化学反应。 酶具专一性的意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行 展示专一性曲线，学生分析得出：说明酶A能催化该反应物发生反应。 【教师活动】教师提出酶专一性的相关的学说，让学生讨论更认同哪一学说？ （1）锁钥学说：认为整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状。E与S的结合如同一把钥匙对一把锁一样。 （2）诱导契合学说：酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利于底物的结合。 这些教学方法和手段在激发学生兴趣、提高学习效果方面发挥了积极作用。 课堂新知三： 【联系生活】教师提问：1.为什么感冒发烧的时候不想吃饭 2.加酶洗衣粉能用开水浸泡吗？ 学生联系生活体验，提出想要探究的问题，组内交流并确定哪些问题是有价值的值得探究的问题。 教师引出本实验要探究的问题：不同温度下，同一种酶活性是否会受影响？ 不同pH下，同一种酶活性是否会改变？ 如何设计实验，验证假设？ 学生阅读课本找出酶活性定义：酶催化特定化学反应的能力。 学生根据问题提出实验思路。 【播放视频】播放探究影响酶活性的条件视频，规范学生实验操作。 1. 探究温度对酶活性的影响 【学生活动】小组合作，思考下列问题？ a.选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ b.本实验的自变量、因变量各是什么？ c.至少要设计几组实验？选择几个温度？ d.观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？ e.为何不选斐林试剂鉴定？ f.为什么要先将酶与底物分别于不同温度下保温一段时间后再混合 【师生活动】学生得出答案后对实验有了基本的思路，教师用表格形式展示实验步骤，学生按步骤进行实验，根据所得的实验现象得出实验结论。 结果分析： 引导学生画出温度对酶活性的影响曲线图，并提问学生曲线上各点的意义 A点：低温保存酶等蛋白质制品 AB段：在一定温度范围内，酶促反应速率随温度的升高而加快 B 点：在最适温度时，酶促反应速率最快 BC段：超过最适温度，酶促反应速率随温度升高而减慢，直至酶失活。 C点：高温破坏酶的空间结构，使酶失活 得出结论：低温(如A点)影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度适当升高后，酶仍能恢复活性。但高温(如C点)会导致酶的空间结构遭到破坏，使其永久失活。 2、探究pH对酶活性的影响 【学生活动】小组合作，思考下列问题？ a.选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ b.本实验的自变量、因变量各是什么？ c.至少要设计几组实验？ d.观察指标怎么确定？ e.能否将步骤2、3调换?为什么? 【师生活动】学生得出答案后对实验有了基本的思路，教师用表格形式展示实验步骤，学生按步骤进行实验，根据所得的实验现象得出实验结论。 结果分析： 引导学生画出ph对酶活性的影响曲线图，并提问学生曲线上各点的意义： DE：在一定pH范围内，酶促反应速率随pH的升高而加快 E点：在最适pH时，酶促反应速率最快 EF：超过最适pH后，酶促反应速率随pH升高而减慢，直至酶失活。 得出结论：①在最适pH条件下，酶活性最高（如E点）。pH偏高和偏低，酶活性都会明显降低。 ②过酸（如D点）、过碱（如F点）都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 【总结】酶的作用条件温和 （1） 一般来说动物内体酶的最适温度在35℃~40℃；动物体内酶的最适pH大多在6.5~8.0，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内酶的最适温度在40℃~50℃；植物体内的酶的最适pH大多在4.5~6.5。 注重通过实验探究来帮助学生理解酶的作用条件温和。通过实验操作和观察，学生能够直观地感受到酶的作用条件温和，从而加深对知识点的理解。 课堂新知四：影响酶促反应速率的因素 【教师活动】拓展底物浓度对酶促反应速率的影响，让学生根据自己的理解，小组讨论，画出图像并分析。 影响因素 (1)温度 (2)PH值 (3)酶的浓度 (4)底物浓度 【拓展】激活剂和抑制剂 酶的活性常受到某些物质影响，有些物质能增加酶的活性，称为酶的激活剂；另一些物质则降低酶的活性，称为抑制剂。 抑制剂： （1）竞争性抑制剂,抑制剂与底物竞争酶 （2）非竞争性抑制剂,不可通过增大底物浓度来抵消抑制剂的抑制作用 注重与学生的互动和反馈，及时调整教学策略，确保每个学生都能够得到有效的学习支持。 课堂练习 教学活动八：学生完成练习，老师核对答案，讲解出错题目。 1.酶的“诱导契合学说”认为，酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合，当底物与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象发生变化，有关的各个基团达到正确的排列和定向，使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后，酶活性中心又恢复到原构象。下列说法错误的是（    ） A．酶活性中心的构象变化有利于生化反应的进行 B．底物和酶契合形成络合物为生化反应降低了活化能 C．低温条件下酶的空间结构稳定，不会影响酶的催化效率 D．酶活性中心的构象发生变化的过程没有发生肽键的断裂 【答案】C 【解析】A、由题干“当底物与酶相遇时可诱导酶活性中心的构象发生变化，相关的各个基团达到正确的排列和定向，使底物和酶契合形成络合物，进而生成产物”可知，酶活性中心的构象发生变化有利于生化反应的进行，A正确； B、酶催化化学反应的机理是降低化学反应所需的活化能，故酶与底物形成络合物时，降低了底物转化成产物所需的活化能，B正确； C、低温条件下酶的空间结构稳定，但酶活性降低，会影响酶的催化效率，C错误； D、据图可知，酶活性中心构象发生变化后在一定条件下还可复原，说明该过程肽键并未断裂，否则变形过程无法恢复，D正确。 故选C。 2．某兴趣小组在生物实验室中发现一酶试剂，由于标签受损，无法确定该酶的具体种类（该酶可能是淀粉酶也可能是蔗糖酶），为判断该酶的具体种类和作用条件，该小组成员给出了以下建议。下列选项中不合理的是（    ） A．取部分酶和少量淀粉溶液混合，一段时间后，滴加碘液检测 B．取部分酶和少量蔗糖溶液混合，一段时间后，利用斐林试剂检测 C．若已确定该酶是淀粉酶，可使用斐林试剂作为检测剂来探究温度对酶活性的影响 D．若已确定该酶是蔗糖酶，可利用蔗糖来研究pH对酶活性的影响 【答案】C 【解析】A、酶具有专一性，淀粉酶能分解淀粉，蔗糖酶不能分解淀粉，取部分酶和少量淀粉溶液混合，一段时间后滴加碘液检测，若溶液不变蓝，说明淀粉被分解了，加入的酶应是淀粉酶，若溶液变蓝，说明加入的酶是蔗糖酶，A正确； B、蔗糖酶能分解蔗糖，淀粉酶不能分解蔗糖，蔗糖属于非还原性糖。取部分酶和少量蔗糖溶液混合，一段时间后，利用斐林试剂检测，若水浴加热后出现砖红色沉淀，说明蔗糖被分解形成了还原性糖，则加入的酶是蔗糖酶，若溶液不出现砖红色沉淀，说明加入的酶是淀粉酶，B正确； C、探究温度对酶活性的影响，不能用斐林试剂检测，因为其使用过程需要加热，会改变实验的预设温度，C错误； D、蔗糖酶可分解蔗糖，不同pH对酶的活性影响不同，若已确定是蔗糖酶，可利用蔗糖来研究pH对酶活性的影响，D正确。 故选C。 3.下列有关酶的叙述，错误的是（    ） A．酶的高效性是相对于无机催化剂而言的 B．适合淀粉酶催化反应和保存的温度不相同 C．胃蛋白酶能作为催化剂，也可作为化学反应的反应物 D．蛋白酶可以水解种类繁多的蛋白质，说明蛋白酶不具有专一性 【答案】D 【解析】A、与无机催化剂相比，酶降低反应活化能的作用更明显，因此与无机催化剂相比，酶的催化效率高得多，即酶的高效性是相对于无机催化剂而言的，A正确； B、淀粉酶催化反应的最适温度在37℃左右，应在低温下进行保存，即适合淀粉酶催化反应和保存的温度不相同，B正确； C、胃蛋白酶能催化某些化学反应，是这些反应的催化剂，胃蛋白酶被分解时它又作为该反应的反应物，C正确； D、蛋白酶可以水解种类繁多的蛋白质，说明酶可以水解一类化学反应，体现了酶的专一性，D错误。 故选D。 4.一定条件下，酶促反应速率与能接触到反应物的酶量成正比。将大鼠肝细胞悬浮液置于不同浓度的蔗糖溶液中，提取并检测溶液中两种酶的酶促反应速率，结果见图。下列正确的是（    ）    A．两种水解酶催化的反应速率一致 B．检测出的酶促反应速率与膜结构的完整性有关 C．0mol·L-l的蔗糖溶液中，酶溢出的量少，酶促反应速率大 D．正常细胞中两种水解酶所处溶液的浓度比0. 2mol·L-l的蔗糖溶液浓度小 【答案】B 【解析】A、图中显示的是两种酶促反应速率随着蔗糖浓度的改变而发生的变化，不是反应速率数据的真实反应，A 错误； B、膜结构的破坏程度与能接触到反应物的酶量成正比，与酶促反应速率成正比，B 正确； C、酶溢出的量多，酶促反应速率大，C 错误； D、图中可 以看出两种水解酶在 0.2 和 0.25mol·L−1 的溶液中酶促反应速率基本持平，则此时细胞不 再吸水涨破，由此推断正常细胞中的浓度高于 0.2mol/L 的，D 错误. 故选B。 5.盐酸同唾液淀粉酶一样，可以促进淀粉的水解，同时作为胃酸的成分，为胃蛋白酶活性的发挥提供适宜的酸性环境。下列说法错误的是（    ） A．胃蛋白酶的最适pH 小于唾液淀粉酶的 B．相比于盐酸，唾液淀粉酶为淀粉的水解提供的活化能更多 C．用唾液淀粉酶和胃蛋白酶分别作用于淀粉，可验证酶的专一性 D．在唾液淀粉酶和胃蛋白酶的加工成熟过程中，均需要用到囊泡运输 【答案】B 【解析】A、胃液的pH小于唾液，因此胃蛋白酶的最适pH 小于唾液淀粉酶的，A正确； B、唾液淀粉酶催化淀粉水解的原理是降低淀粉水解所需要的活化能，B错误； C、酶的专一性指一种酶只能催化一种或者一类反应的进行，用唾液淀粉酶和胃蛋白酶分别作用于淀粉，则胃蛋白酶不能水解淀粉，则可验证酶的专一性，C正确； D、唾液淀粉酶和胃蛋白酶是分泌蛋白，在唾液淀粉酶和胃蛋白酶的加工成熟过程中，均需要用到囊泡运输，D正确。 故选B。 课堂 总结 板书设计 《降低化学反应活化能的酶》（第二课时） 1. 酶具有高效性 缩短达到化学平衡所需的时间 2. 酶具有专一性 一种酶只能催化一种或一类化学反应。 3. 酶的作用条件温和 酶在最适温度、最适PH活性最高 4.影响酶促反应速率的因素 (1)温度 (2)PH值 (3)酶的浓度 (4)底物浓度 (5)激活剂和抑制剂 教学设计反思 首先，本节课的教学内容涵盖了酶的高效性、专一性、作用条件温和以及影响酶促反应速率的因素，这些内容在生物学领域中具有重要地位。通过本节课的学习，学生能够对酶的基本特性和影响因素有较为全面的认识，为后续学习打下基础。在教学过程中，我采用了多种教学方法和手段，如讲授法、实验法、讨论法等，并结合多媒体演示和实验器材，使学生能够更好地理解和掌握知识点。通过实验操作和观察，学生能够直观地感受到酶的高效性和专一性，增强了学习的趣味性和实效性。 学科网（北京）股份有限公司 $