5.1 降低化学反应活化能的酶（情境任务式课件）（3大任务）生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦“降低化学反应活化能的酶”，核心涵盖酶的作用、本质与特性。以“双氧水消毒伤口冒气泡”生活情境导入，通过认识细胞代谢、实验探究不同条件下过氧化氢分解、揭示活化能机理、追踪酶的本质、探究酶的特性等任务层层递进，构建“情境—任务—知识—素养”学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，如实验中控制变量分析加热、FeCl₃、酶对过氧化氢分解的影响，体现严谨逻辑；活化能机理阐释渗透物质与能量观。采用任务驱动和即时演练，助学生形成生命观念，提升科学探究能力，也为教师提供结构化资源，提高教学效率。

5.1 降低化学反应活化能的酶 第五章 细胞的能量供应和利用 以“双氧水消毒时伤口冒气泡”这一生活现象为情境主线，层层递进地引出“细胞代谢”“酶的作用”“控制变量”“活化能”“酶的本质”等核心知识，体现“情境—任务—知识—素养”四线合一。 1 情境导入 1.双氧水（过氧化氢）在瓶中和伤口上，现象有什么不同？ 2.为什么伤口上会迅速产生大量气泡？这些气泡可能是什么气体？ 3.细胞内外是否存在某种物质能加速过氧化氢分解？ 图1：双氧水在瓶中静置，几乎看不到气泡。 图2：双氧水涂抹在伤口上，迅速产生大量白色泡沫。 细胞中每时每刻都在进行着许多化学反应，这些反应共同构成了细胞代谢。那么细胞是如何让这些反应在温和条件下快速进行的呢？答案就藏在“酶”之中。 酶的特性 酶的作用和本质 学习目标 重难点 重点 任务一：认识细胞代谢——细胞内的“化学反应工厂” 1 4 任务一：认识细胞代谢——细胞内的“化学反应工厂” 任务探究 即时演练 探究新知 1.什么是细胞代谢？它在细胞生命活动中有什么地位？ 2.细胞内的化学反应通常需要在什么样的条件下进行？ 3.常温常压下，很多化学反应速率很慢，细胞如何保证代谢高效有序地进行？ 任务一：认识细胞代谢——细胞内的“化学反应工厂” 任务探究 即时演练 探究新知 细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢中的化学反应在常温常压条件下通常进行得比较缓慢，细胞需要依靠酶来加速这些反应。 2H2O2 2H2O + O2↑ 过氧化氢酶 过氧化氢酶有什么作用？ 任务二：实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 2 7 任务二：实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 任务探究 即时演练 探究新知 实验目的：探究不同条件对过氧化氢分解速率的影响。 实验材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、质量分数为3.5%的FeCl₃溶液、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、试管、滴管、卫生香等。 1.实验的自变量是什么？应设置哪几组？ 2.因变量如何观测？哪些因素必须保持相同？ 3,是否所有试管都需要加入过氧化氢？加入的量是否应相同？ 任务二：实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 任务探究 即时演练 探究新知 实验目的：探究不同条件对过氧化氢分解速率的影响。 实验材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、质量分数为3.5%的FeCl₃溶液、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、试管、滴管、卫生香等。 ②90℃左右的水浴中加热 ①常温下反应 ③2滴FeCl3溶液 ➟ ④2滴新鲜肝脏研磨液 ➟ 任务二：实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 任务探究 即时演练 探究新知 a.1、2号管现象与1号管不同，说明了什么？ 加热能促进H2O2的分解,提高反应速率。 试管号 过氧化氢溶液 实验处理 H2O2分解速率（气泡多少） 卫生香检测 1 3%,2mL 不处理 基本无气泡产生 不复燃 2 3%,2mL 90℃水浴加热 很少 不复燃 3 3%,2mL FeCl₃溶液2滴 很多 复燃不明显 4 3%,2mL 肝脏研磨液2滴 很多 复燃明显 任务二：实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 任务探究 即时演练 探究新知 b.2、3号和4号管并未加热，也有大量气泡产生，说明什么？ 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。 试管号 过氧化氢溶液 实验处理 H2O2分解速率（气泡多少） 卫生香检测 1 3%,2mL 不处理 基本无气泡产生 不复燃 2 3%,2mL 90℃水浴加热 很少 不复燃 3 3%,2mL FeCl₃溶液2滴 很多 复燃不明显 4 3%,2mL 肝脏研磨液2滴 很多 复燃明显 任务二：实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 任务探究 即时演练 探究新知 c.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,这说明什么？ 过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。 试管号 过氧化氢溶液 实验处理 H2O2分解速率（气泡多少） 卫生香检测 1 3%,2mL 不处理 基本无气泡产生 不复燃 2 3%,2mL 90℃水浴加热 很少 不复燃 3 3%,2mL FeCl₃溶液2滴 很多 复燃不明显 4 3%,2mL 肝脏研磨液2滴 很多 复燃明显 任务二：实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 任务探究 即时演练 探究新知 d.2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？ 一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。 试管号 过氧化氢溶液 实验处理 H2O2分解速率（气泡多少） 卫生香检测 1 3%,2mL 不处理 基本无气泡产生 不复燃 2 3%,2mL 90℃水浴加热 很少 不复燃 3 3%,2mL FeCl₃溶液2滴 很多 复燃不明显 4 3%,2mL 肝脏研磨液2滴 很多 复燃明显 任务二：实验探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 任务探究 即时演练 探究新知 实验结论： a.水浴加热、FeCl3、过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。 b.与无机催化剂FeCl3相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多。 c.过氧化氢酶在细胞外（或体外）也能发挥作用。 在实验中，人为改变的变量叫自变量；随自变量变化而变化的变量叫因变量；其他需要保持相同的变量叫无关变量。本实验通过控制变量、设置对照，科学地证明了酶在细胞代谢中的催化作用。 即时演练 任务探究 1.(2025·广东深圳模拟)下列实验所采取的措施,不涉及“降低化学反应活化能”原理的是(　　) A.利用溶菌酶溶解细菌的细胞壁 B.滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解 C.滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率 D.通过加热提高过氧化氢的分解速率 D 加热能提供能量,不能降低活化能 15 任务三：揭示酶的“工作秘籍”——活化能与酶的作用机理 3 16 任务三：揭示酶的“工作秘籍”——活化能与酶的作用机理 任务探究 即时演练 探究新知 1.什么是活化能？分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态需要什么？ 2.加热和无机催化剂分别是如何加速化学反应的？ 3.酶是如何加速化学反应的？与无机催化剂有何异同？ 任务三：揭示酶的“工作秘籍”——活化能与酶的作用机理 任务探究 即时演练 探究新知 加 热 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 活化能 H2O2 常态 H2O2 活跃态 任务三：揭示酶的“工作秘籍”——活化能与酶的作用机理 任务探究 即时演练 探究新知 1.酶在细胞代谢中的作用 ①作用：酶在细胞代谢中具有催化作用。 ②作用机理： 。 降低化学反应的活化能 2.意义： 与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。 提醒：①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。 ②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 任务四：追踪酶的“真实身份”——酶的本质 4 20 任务四：追踪酶的“真实身份”——酶的本质 任务探究 即时演练 探究新知 十九世纪，酒变酸 1857年，生物学家巴斯德，发酵由于酵母细胞 为什么？ 化学家李比希，发酵由于酵母中的某些物质 争论 谁对？ 酶的本质？ 化学家毕希纳，提取液——酿酶 化学本质？ 萨姆纳，提取脲酶，成分为蛋白质 20世纪80年代，切赫和奥特曼，少数RNA有催化功能 酶——具有催化功能的有机物 人们是如何发现酶的？ 任务四：追踪酶的“真实身份”——酶的本质 任务探究 即时演练 探究新知 1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？ 都认为发酵与酵母菌有关；巴斯德局限于与整个活细胞有关，李比希局限于细胞裂解后才发挥作用。 2.巴斯德和李比希争论的原因是什么？对研究酶的本质起到什么作用？ 争论的原因是只提出观点，未进行实验验证；促使后来的科学家用实验去验证，结束争论。 任务四：追踪酶的“真实身份”——酶的本质 任务探究 即时演练 探究新知 3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？ 是酵母细胞的产物引起发酵。 4.萨姆纳取得成功靠的是什么样的精神品质？ 尝试不同的方法，持之以恒的努力。 任务四：追踪酶的“真实身份”——酶的本质 任务探究 即时演练 探究新知 酶 化学本质 元素组成 合成原料 合成场所 来源 功能 作用场所 绝大多数是蛋白质 少数是RNA C、H、O、N(S) C、H、O、N、P 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞核 一般来说，活细胞都能产生酶 只具有催化作用 细胞内外及生物体内外均能发挥作用 任务五：探究酶的“挑剔”与“娇贵”——酶的特性 5 25 任务五：探究酶的“挑剔”与“娇贵” 任务探究 即时演练 探究新知 加酶洗衣粉包装上标注“适用于棉、麻织物，建议水温30～40℃”“请勿用开水冲泡”。为什么加酶洗衣粉有这些使用要求？这暗示酶可能具有什么特性？ 项目 实验一 实验二 对照组 实验组 对照组 实验组 材料 底物A 底物A 底物A 底物B 试剂 酶B 酶A 酶B 酶B 现象 不发生反应 发生反应 不发生反应 不发生反应 结论 酶具有专一性 实验1：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（专一性） 任务五：探究酶的“挑剔”与“娇贵” 任务探究 即时演练 探究新知 不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。 1.能否用碘液对实验结果进行检测？ 2.已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要？ 有必要。 可排除淀粉酶的活性、浓度等无关变量的影响。 任务五：探究酶的“挑剔”与“娇贵” 任务探究 即时演练 探究新知 （1）酶具有专一性 ①含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ②图解： 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 意义： 如：脲酶——只能催化尿素分解。 过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解。 任务五：探究酶的“挑剔”与“娇贵” 任务探究 即时演练 探究新知 实验2：探究温度对淀粉酶活性的影响（作用条件温和） 试管步骤 1 1′ 2 2′ 3 3′ 淀粉溶液 2 mL / 2 mL / 2 mL / 淀粉酶溶液 / 1 mL / 1 mL / 1 mL 不同温度下处理5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 将同一温度下的两种物质混合后保温5 min 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) 变蓝 不变蓝 变蓝 1.本实验的自变量和因变量分别是什么？ 2.试管B不变蓝说明什么？试管A、C变蓝又说明什么？ 3.该实验说明酶的活性受什么因素影响？由此可得出什么结论？ 任务五：探究酶的“挑剔”与“娇贵” 任务探究 即时演练 探究新知 实验2：探究温度对淀粉酶活性的影响（作用条件温和） 酶的催化作用需要在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性。 此外，酶的活性还受pH影响。例如胃蛋白酶最适pH约为1.5，胰蛋白酶最适pH约为8。过酸、过碱都会使酶变性失活，只有在一定pH范围内酶才能发挥作用。 任务五：探究酶的“挑剔”与“娇贵” 任务探究 即时演练 探究新知 （2）酶的作用条件较温和 ①含义：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的 ②图解： ①过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 ②低温条件下，酶的活性很低，但空间结构稳定。 温度 酶活性 最适温度 a b c 0 任务五：探究酶的“挑剔”与“娇贵” 任务探究 即时演练 探究新知 （3）酶具有高效性 ①含义：与无机催化剂相比，酶的催化效率是无机催化剂的107～103倍。 ②图解： ①酶比无机催化剂的催化效率更高； ②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。 ③酶不能改变最终生成物的量。 即时演练 任务探究 1.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是( ) A.能为反应物提供能量 B.能降低化学反应的活化能 C.能在温和条件下催化化学反应 D.催化化学反应更高效 D 解析:组成蛋白质的氨基酸的基本元素是C、H、O、N,有的含有S,A错误; 双缩脲试剂与蛋白质中的肽键发生紫色反应,从而鉴定蛋白质,而氨基酸中不含此结构,因而食用花卉中的氨基酸不可以用双缩脲试剂来检测,B错误;必需氨基酸是人体不能合成而且是人体需要的氨基酸,因此必需氨基酸只能从食物中获得,故必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标,C正确;通过检测氨基酸的种类不能鉴定区分不同种类的花卉,因为氨基酸不具有物种的特异性,D错误。 即时演练 任务探究 1.取若干试管分为两组，A组加入2 mL质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，B组加入2 mL质量分数为3%的蔗糖溶液，然后同时向两组试管中加入等量的淀粉酶溶液。下列叙述中正确的是(　　) A.可利用斐林试剂检测两组试管底物是否发生分解，从而验证酶的专一性 B.利用B组设置不同的温度梯度，可探究淀粉酶作用的最适温度 C.利用A组设置不同的pH梯度，可探究淀粉酶作用的最适pH D.再取一组试管并只加入淀粉溶液，和A、B组比较以验证酶的高效性 A 淀粉酶无法使蔗糖水解 淀粉自身水解受pH影响 34 课后作业 1.绘制“酶的作用、本质与特性”概念图。 2.解释：为什么发烧时人会感到食欲不振、乏力？从酶活性和细胞代谢角度分析。 3.设计一个实验，探究pH对过氧化氢酶活性的影响，写出实验思路和预期结果。 这就解释了为什么“常规杀菌方法难以根除”——蓝细菌是原核细胞生物，不是一般意义上的“菌”，且它与环境中的营养物质富集有关，是生态问题，不仅是杀菌问题。 随堂小练 1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（ ） A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶 2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ） A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶 D B 36 随堂小练 3.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85℃水中热烫处理2min，可较好地保持甜味。这是因为加热会（ ） A.提高淀粉酶的活性 B.改变可溶性糖分子的结构 C.破坏淀粉酶的活性 D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性 D 37 随堂小练 4.下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？ 这个模型中 A 代表某类酶，B 代表底物，C 和 D 代表产物。 这个模型的含义是：酶 A与底物 B 专一性结合，催化反应的发生，产生了产物 C 和 D。这个模型可以解释酶的专一性。 38 下节再见 39 $