5.1降低化学反应活化能的酶导学案-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学导学案聚焦酶的作用、本质及特性，以“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验为导入，结合变量控制、对照实验等科学方法构建学习支架，衔接化学反应基础与酶的特性学习，引导学生逐步理解酶的催化机理。 特色在于实验设计丰富，含验证酶的催化作用、专一性及探究温度pH对酶活性影响等拓展实验，例题分析紧扣核心概念，通过科学思维（变量控制、对照设计）与探究实践（动手实验）培养，渗透结构与功能观的生命观念，助力学生掌握学科方法，提升解决实际问题能力。

第五章 第1节降低化学反应活化能的酶导学案 汪国平 一：酶的作用和本质 1：探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 （1）实验步骤（如图） 拓展：实验设计时控制变量和设计对照实验 第一：实验的三个变量（结合上述实验进行理解） ①：自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。例如：不同温度、催化剂的种类。 ②：因变量：是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量。例如：过氧化氢分解速率 ③：无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素。例如：过氧化氢浓度和体积，反应时间等。 第二：设计对照实验 ①：空白对照：对照组不做任何变量处理。举例：注射等量生理盐水；加入等量蒸馏水。 ②：自身对照：即对照组和实验组在同一实验对象上进行，不再设置新的对照组。如观察植物细胞质壁分离和复原的实验中，质壁分离状态与自然状态形成对照。 ③：条件对照：即给对照组施加变量处理，但这种处理不是实验假设所定的。如探究甲状腺激素的生理作用实验中，实验组为注射甲状腺激素，空白对照组为注射等量生理盐水，可以再增加一组对照组，注射甲状腺激素抑制剂，即条件对照，这样可以增加实验的说服力。 ④：相互对照：即不单独设对照组，而是几个实验组之间相互进行对照。 第三：因变量的检测方法：具有可测性和客观性。例如观察气泡的多少；带火星的卫生香复燃情况等。 第四：无关变量的控制：要遵循等量原则（相同且适宜）：例如过氧化氢溶液溶度和体积要相等。 （2） 实验结果分析 第一：②号试管与①号试管对照得出结论： 。 第二：③号试管与①号试管对照得出结论： 。 第三：④号试管与①号试管对照得出结论： 。 第四：试管①、试管③和试管④对照得出结论： 。 （3）实验中应注意的问题 ①：肝脏必须是新鲜的,过氧化氢酶是一种蛋白质,不新鲜的肝脏,酶的活性较低。 ②：肝脏要磨碎,充分研磨有利于过氧化氢酶从细胞中释放出来并与过氧化氢充分接触。 ③：滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一支滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性,导致得出错误的结论。 【例题1分析】：关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述正确的是(　 　) A．实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少 B．实验中用到的滴管，必须先吸取氯化铁溶液再吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小 C．过氧化氢在温度高的环境中分解速度比常温下会加快 D．实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况 2：酶的化学本质及作用 （1）：关于酶本质的探索历程 ①：巴斯德之前：观点：发酵是纯化学过程，与生命活动无关。 ②：巴士德：观点：只有酵母细胞参与才能进行发酵，没有活细胞德参与，糖类是不可能变成酒精的。 ③：李比希(德)：观点：酵母细胞裂解释放出某种物质才会引起发酵。 ④：毕希纳(德)：主要成就：获得不含酵母细胞的提取液，将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶。 ⑤：萨姆纳(美)：主要成就：用丙酮提取出了刀豆种子中的脲酶，并证明了脲酶是蛋白质。 ⑥：切赫和奥尔特曼(美)：发现少数RNA也具有生物催化功能。 （2）：酶的定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物 ①：化学本质： ②：合成原料： ③：合成场所： ④：来源： ⑤：作用： ⑥：酶的催化作用机理： ⑦：作用场所： 【例题2分析】：下图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是( ) A：ad段表示无催化剂时，反应所需要的活化能 B：ac段表示有酶催化时，酶降低的活化能 C：若换用无机催化剂，b点将向上移动 D：加热使物质A更容易从b状态转变为a状态 【例题3分析】：关于活化能，下列说法不正确的是(　 　) A：是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量 B：加热能使过氧化氢分子得到能量，但不能降低活化能 C：无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率 D：酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行 【例题4分析】：如图表示某反应“甲→乙”进行过程中，有酶参与和无酶参与时的能量变化，则下列叙述，不正确的是（ ） A．此反应为吸能反应 B：E1为反应前后能量的变化 C．曲线Ⅱ表示有酶参与 D：酶参与反应时，所降低的活化能为E4 （3）：拓展实验一：验证淀粉酶具有催化作用 ①：实验思路： 第一步：取两支大小相同并洁净的试管编号A和B，分别向两支试管中加入等量的淀粉溶液。 第二步：向A试管内加入适量的蒸馏水，向B试管内加入等量的淀粉酶溶液。 第三步：在其它条件相同且适宜的情况下，反应一段时间后分别向两支试管内加入2滴碘液，观察颜色变化情况。 ②：预期实验结果并得出结论：若A试管呈深蓝色，B试管呈浅蓝色或不呈蓝色，则说明淀粉酶具有催化作用。 （4）：拓展实验二：验证某种酶的本质是蛋白质 ①：实验思路： 第一步：取两支大小相同并洁净的试管编号A和B。 第二步：向A试管内加入适量的标准蛋白质溶液，向B试管内加入等量的待测酶液。 第三步：分别向两支试管内先加入双缩脲试剂A液1ml摇匀,再加双缩脲试剂B液4滴摇匀,观察颜色变化情况。 ②：预期实验结果并得出结论：若A试管和B试管都出现紫色，则说明该酶的化学本质是蛋白质。 二：酶的特性 1：酶具有高效性和专一性 酶的特性 含义 意义 验证实验 酶具有高效性 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 使细胞代谢快速进行 比较过氧化氢在不同条件下的分解 酶具有专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 使细胞代谢有条不紊地进行 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 （1）拓展实验三：验证淀粉酶的催化作用具有专一性 ①：实验思路： 第一步：取两支大小相同并洁净的试管编号A和B， 第二步：向A试管内加入适量的淀粉溶液，向B试管内加入等量的蔗糖溶液， 第三步：分别向两支试管内加入等量淀粉酶溶液，在其它条件相同且适宜的情况下，反应一段时间后分别向两支试管内加入等量的斐林试剂并在50-65℃下水浴加热，观察是否出现砖红色沉淀。 ②：预期实验结果并得出结论：若A试管出现砖红色沉淀，B试管没有出现砖红色沉淀，则说明淀粉酶的催化作用具有专一性。 （2）拓展实验四：验证酶的催化作用具有专一性 ①：实验思路： 第一步：取两支大小相同并洁净的试管编号A和B，分别向两支试管内加入等量淀粉溶液。 第二步：向A试管内加入适量的淀粉酶溶液，向B试管内加入等量的蔗糖酶溶液。 第三步：在其它条件相同且适宜的情况下，反应一段时间后分别向两支试管内加入等量的碘液，观察颜色变化情况。 ②：预期实验结果并得出结论：若B试管呈深蓝色，A试管为浅蓝色或不呈蓝色，则说明酶的催化作用具有专一性。 【例题5分析】：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，对实验的处理如下表所示。下列有关分析不正确的是(　 　) 试管编号 实验处理 加入体积分数为3%的过氧化氢溶液 温度 加入试剂 试管1 2 mL 常温 — 试管2 2 mL 90 ℃ — 试管3 2 mL 常温 2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 试管4 2 mL 常温 2滴质量分数为20%的肝脏研磨液 A：上表实验涉及温度和催化剂种类两个自变量 B：试管2中没有加入任何试剂，应为空白对照组 C：试管4和试管1形成对照，可说明酶具有催化作用 D：若要研究酶的高效性，可选用实验组合试管3和试管4 2:酶的作用条件较温和 说明：①：分析图1和图2可以得出：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此：酶制剂的保存条件是：低温和适宜的PH；②：分析图3和图4可以得出：酶的最适温度不受PH的影响；酶的最适PH不受温度的影响。 （1） 拓展知识：影响酶活性的因素 ①：影响因素：酶活性、酶的量、反应物浓度等（其中影响酶活性的因素主要有：温度、PH、抑制剂或激活剂等）。 【例题6分析】：人体胃蛋白酶的最适pH为2.0，某同学将胃蛋白酶溶液的pH从10.0调至2.0，此时胃蛋白酶的活性将(　 　) A． 不断上升 B．没有活性 C．先升后降 D．先降后升 【例题7分析】：用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是(　 　) A．该酶的最适催化温度不确定 B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C．由图4实验结果可知酶具有高效性 D．由图3实验结果可知Cl－是该酶的激活剂 （2） 拓展实验五：探究温度对酶活性的影响 ①：实验思路： ②:实验步骤 第一步：取大小相同并洁净的试管3支，分别编号为1,2,3号 第二步：分别向各支试管内加入等量的淀粉溶液。同时将3支试管分别放入冰水、60℃温水和沸水的水浴锅中保温5min。 第三步：另取大小相同并洁净的试管3支，分别编号为1',2',3'号 第四步：分别向3支试管内加入等量的淀粉酶溶液。同时将3支试管分别放入冰水、60℃温水和沸水的水浴锅中保温5min。 第五步：分别将同温度下的淀粉酶溶液注入淀粉溶液中(既是1'号试管注入到1号试管中)摇匀后，放入相应的水浴锅中，维持5min。 第六步：分别向3支试管中各滴入2滴碘液，摇匀；观察并记录颜色变化情况，并记录实验结果。 （3） 拓展实验五：探究PH对酶活性的影响 ①：实验思路： 步骤 项目 试管1 试管2 试管3 1 加入3%过氧化氢溶液 2mL 2mL 2mL 2 加入蒸馏水 1mL - - 3 加入0.01/L的盐酸 - 1mL - 4 加入0.01/L的NaOH溶液 - - 1mL 5 加入肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴 6 检验 气泡产生量 大量 少量 少量 放入带火星的卫生香 复燃 不能复燃 不能复燃 结论 酶的催化作用需要在适宜的pH下进行，pH过高或过低都会影响酶的活性 实验注意事项 ①在探究温度影响酶活性的实验中，不宜选用H2O2溶液，原因是H2O2的分解本身受温度影响。 ②在探究pH影响酶活性的实验中，不宜选用淀粉溶液，原因是酸性溶液会使淀粉水解。 ③在探究温度影响酶活性的实验中，选取淀粉和淀粉酶，一般用碘液检测实验结果，不宜选用斐林试剂检验，原因是使用斐林试剂需要加热，且可能影响实验的自变量。 【例题8分析】：通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如下表。下列说法错误的是（ ) 酶种类 温度 40 ℃ 30 ℃ 20 ℃ 10 ℃ a酶的相对活性/% 75 95 65 40 b酶的相对活性/% 25 97 60 15 c酶的相对活性/% 90 50 25 10 A：a酶和b酶的最适温度为30 ℃左右 B：不论温度多少酶的用量一定会影响实验结果 C：该实验中，自变量有两个，分别为温度和酶的种类 D：三种酶中较适宜高温环境的是c酶 【例题9分析】：下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。 试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 2 mL 3%的淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － － 2 mL 3%的蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋ 1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 反应温度/℃ 40 60 80 40 60 80 2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 砖红色深浅 ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － － 注：“＋”表示有，“－”表示无；最后一行“＋”的多少代表颜色的深浅。 根据实验结果，以下结论正确的是(　 　) A．淀粉酶能催化蔗糖的水解 B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成葡萄糖 C．淀粉酶活性60 ℃时比40 ℃时高 D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性 【例题10分析】：如图表示温度或pH对酶活性的影响，据图分析，下列选项中错误的是(　 　) A．据a可知，以植物蛋白酶制剂为主要成分的松肉粉不宜与醋同用 B．制作黄桃罐头时需进行蒸煮处理，其依据的原理如c所示 C．如a、c所示，低温、高温导致酶活性下降的原理是相同的 D．唾液淀粉酶随食糜入胃后，其活性会随着pH的改变而出现b→a的变化 【例题10分析】：某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，得到如图所示的实验结果。请回答相关问题： (1)：该实验以 作为检测因变量的指标。 (2)：如图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行重复实验，得到与上图无显著差异的结果。查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解。因此推测，该实验中淀粉可能是在 和 的共同作用下分解的。由此推测pH为3条件下的酶活性 (填“小于”“等于”或“大于”)pH为9条件下的酶活性。 (3)：检验蛋白质是否被蛋白酶完全水解，不能用双缩脲试剂，原因是 。 (4)：在常温、常压下，与盐酸相比，淀粉酶具有高效性的原因是 。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $