教学设计:降低化学反应活化能的酶(高一生物新授课简易版)

高一生物：必修一分子与细胞

第五章细胞的能量供应和利用

第一节降低化学反应活化能的酶

【教学目标】

课程标准对应本节的内容要求：说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。据此确定本节教学目标如下：

1通过提供过氧化氢在不同条件下分解的实验情境素材，引导学生分析，进而能阐明酶降低活化能的机理。

2通过提供酶本质探索的科学史素材，引导学生分析，进而能说明酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。

3通过提供淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用的实验情境素材，引导学生分析，进而能说明酶具有专一性。

4通过提供温度和pH对酶活性的实验情境素材，引导学生分析，进而能说明酶的作用条件较温和。

【教学思路】

本节分酶的作用和本质、酶的特性两大板块，以教材P77探究实践比较过氧化氢在不同条件下的分解为主线，辅以教材P79—P80的科学史和教材P81—P83两个探究实践。方法上以实验探究为主线，配合科学史重演，让学生自己设计对照、自己归纳概念。重点是酶降低活化能的机理和酶的三项特性，难点是活化能这一微观概念的理解和实验中变量的区分。

【教学过程】

1情境导入

PPT呈现教材P75问题探讨：炎炎烈日下岩石变得很烫，旁边的植物同样遭暴晒却未发烫，是不是植物不吸收光能呢。教师讲解：植物叶片吸收光能并把一部分光能转变成有机物中的化学能；细胞生命活动需要能量驱动，能量的释放和利用都通过化学反应实现。

PPT呈现教材P76问题探讨斯帕兰札尼的实验：鹰吞下装肉块的金属笼，肉块却消失了。学生思考教材三问。教师讲解：1835年施旺发现胃腺分泌物中有一种物质，与盐酸混合后对肉类的分解能力远远大于盐酸单独作用，这就是胃蛋白酶。PPT呈现教材P76本节聚焦三问。

2酶的作用

让学生阅读教材P77探究实践比较过氧化氢在不同条件下的分解，结合实验步骤思考：1）四支试管各加入什么试剂，处理有何不同；2）哪支试管气泡最多，卫生香在哪支复燃；3）三类变量分别是什么。

学生分组完成实验并记录现象。教师归纳概述：2号试管90℃水浴加热，气泡少，卫生香不复燃；3号加FeCl3溶液，气泡较多，卫生香变亮；4号加肝脏研磨液，气泡大量，卫生香复燃。PPT呈现教材P78科学方法栏目，梳理变量：三个处理是自变量，分解速率是因变量，反应物浓度和反应时间是无关变量；1号试管为空白对照。

PPT呈现教材P78图5-1，提问：如果把化学反应比作驾车翻越高山，加热相当于什么，加催化剂相当于什么。教师归纳概述：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能；加热是使过氧化氢分子得到能量、转变为活跃状态，而Fe3+和过氧化氢酶并未提供能量，是降低了所需的活化能。酶降低得更显著。

3酶的本质

PPT呈现教材P79酶本质探索资料，介绍巴斯德和李比希在发酵问题上的争论。让学生阅读教材P79—P80思考讨论，思考：1）两种观点各有什么积极意义和局限；2）毕希纳把酵母菌细胞研磨过滤后，滤液加入葡萄糖也能冒气泡，可得出什么结论；3）萨姆纳历时9年证明脲酶是蛋白质，靠的是什么精神品质。

教师归纳概述：毕希纳的实验说明酵母菌细胞中的某些物质能在细胞外发挥作用，即酶；萨姆纳提取出脲酶结晶并证明它是蛋白质；后来获得的胃蛋白酶、胰蛋白酶等酶的结晶也都证明是蛋白质，20世纪80年代切赫和奥尔特曼发现少数RNA也有催化功能。酶是活细胞产生的有催化作用的有机物。

4酶的特性

高效性：PPT呈现教材P81酶的催化效率是无机催化剂的10^7～10^13倍这一数据。教师讲解：如果过氧化氢酶效率很低，踢球奔跑时供能反应只能慢悠悠进行。

专一性：PPT呈现教材P81—P82探究实践淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。让学生阅读实验步骤并思考：1）为什么用斐林试剂检测还原糖而不用碘液；2）淀粉和蔗糖都是非还原糖，在酶催化下都能水解成还原糖，实验结果说明什么。分组完成实验：1号试管无砖红色沉淀，2号试管出现砖红色沉淀。教师归纳概述：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，细胞代谢有序进行与专一性分不开。

温和性：PPT呈现教材P84图5-2、图5-3两条曲线，引导学生读图。讨论并归纳出：曲线峰值对应的温度和pH是最适条件，酶活性在此最高；过酸、过碱或温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，酶永久失活；0℃时活性低但结构稳定，故酶制剂宜低温保存。

5探究影响酶活性的条件

PPT呈现教材P82—P83探究实践探究影响酶活性的条件，教材建议用淀粉酶探究温度、用过氧化氢酶探究pH。各小组先作出假设，再设计实验。

追问1：为什么探究温度对酶活性的影响不宜选用过氧化氢。学生分析后得出：加热本身就会提高过氧化氢的分解速率，引入额外变量。追问2：为什么探究pH不宜选用淀粉。学生分析后得出：淀粉在酸性条件下会分解，也引入额外变量。归纳概述：无关变量必须保持一致。

6拓展资料分析

学生阅读教材P84与社会的联系和教材P85酶为生活添姿彩，思考回答：20世纪60年代以前用盐酸催化淀粉水解生产葡萄糖需要高压高温，改用酶法生产有什么优越性。教师归纳概述：酶法生产条件温和、能耗低，酶工程使酶更符合生产生活需要。

7板书总结

8作业布置

完成教材P85练习与应用中概念检测和拓展应用第1、2题，以及本节、本章课后习题；完成本节对应的全优课堂和课后提能集训。

【教学设计后记】

本节内容将过氧化氢在不同条件下的分解、淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用、酶本质探索的科学史三组材料，转化为探究的情境或资料，通过问题引导与实验分析的方式，使学生能领悟基于事实与证据、作出假设等科学研究方法。难点在活化能这一微观概念，若只讲加热和催化剂都能加快反应，学生很难理解二者的本质区别，因此我把教材P78图5-1的曲线对比作为关键，让学生自己说出加热是提供能量而催化剂是降低活化能。酶本质部分我没有直接给定义，而是放手让学生读教材P79—P80的思考讨论，把争论、滤液实验和脲酶结晶串成一条线索。影响酶活性的条件最容易变成教师讲步骤，我把选材理由设计成两个追问，这两问一出口，学生就明白了无关变量为什么必须一致。

参考书目

人教版（2019）普通高中教科书《生物学必修1分子与细胞》及教师教学用书