科学·技术·社会　酶为生活添姿彩教学设计及说课稿

课题

第五章第1节 一、酶的作用和本质

1. 知识目标

课型

新授课

①说出细胞代谢的概念。

②说明酶在细胞代谢中的作用。

③说出酶能降低化学反应活化能。

2. 能力目标

（1）、通过自主学习，培养学生推理、比较、分析、归纳总结的能力。

教学

目标

（2）、通过有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。

（3）、在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，提高运用语言表达的能力以及分享信息的能力。

3. 情感态度与价值观目标

①评价自己的实验结果

②参与交流，听取别人的正确意见，维护或修改自己的方案和意见。

重点

难点

1、教学重点：酶的作用、本质

2、教学难点：酶降低化学反应活化能的原理

教具

多媒体课件制作

准备

课时

1课时

安排

教学方法、教教学过程与教学内容

学手段与学法、学情

人不吃饭行吗？食物进入人体内发生了怎样的变化？这些问题在现在来说都已经十分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没有呢？早在二百多年前科学家就对此进行了探索。

实验介绍：1783年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中，然后让鹰吞下，

过了一段时间，将笼子取出，肉块不见了。

问：（1）为何要将肉块放在笼子中？

答：排除了胃对肉块的物理性消化。

1

问：（2）对肉起消化作用的是什么物质？

答：一定是某些物质进入到金属笼中，使肉分解。现在已经知道这个能让肉分解的物质就是——酶。

问：（3）进行肉类消化的过程的条件是怎样的？

答：进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。

问：（4）在实验室中能否也能让肉分解？能的话需要怎样的条件？

答：实验室也能进行肉的分解，但是比起在生物体中来说，需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件才能进行。

问题探讨

1.这个实验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？

2.是胃内的化学物质将肉块分解了。

3.提示：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。

总结：对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多，构成生物体的每一个细胞内的物质需要不断地合成与分解，不断地处于自我更新的状态，而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的生物化学反应，每一个化学反应都伴随着能量的变化。细胞中全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。

细胞生存的条件是很温和的，那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条件下，迅速高效地进行呢？在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢？

实验前介绍：动植物在代谢中产生的过氧化氢，对机体是有毒的。机体通过过氧化氢酶，催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。铁离子也可催化这一反应。

2H2O2H2O＋O2

问：如何获得过氧化氢酶？

答：新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶，所以新鲜肝脏研磨液含有较多的过氧化氢酶。

按以下实验步骤来进行实验：

试管编号

实验原理

水和氧气

第一步

每支试管各加入2 mL 3%的H2O2溶液

2 1 2 ＋3 4 过氧化氢在高温或Fe3或过氧化氢酶的作用下都可分解成

用滴管加2滴

90 ℃热水第二步

浴

观

察

现象

将点燃的卫生香放在液面上

[来用滴管加2滴质量分3.5%FeCl3溶液

数为20%肝脏研磨液

观察气泡冒出情况，并记录

无

较多

较多

很多

没变化

火头变亮

火头变亮

复燃

没有生原因

成氧气

结论

生成了少量氧气

生成了少量生成了大量氧气

氧气

酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著

对上述实验进行分析，对照实验的特点。

问：上述实验分成了1、2、3、4号四支试管，哪些是四支试管共同的条件？两两比较不同的条件有几个？

答：共同点：都在试管中加入2 mL H2O2溶液，都在相同的压力下进行。

不同点：1和2：只有温度不同；1和3：3多了2滴FeCl3溶液；1和4：4多了2滴肝脏研磨液；3和4：加入的催化剂不同。

问：1号试管没有加任何试剂，它起的作用是什么？

答：它起的是对照的作用。

结论：进行该实验的其他因素相同，而只有其中某一因素不同，观察其对实验结果的影响。如果结果不同，那么影响该结果的就是这一不同的因素。在上述实验3试管和4试管只有加入的催化剂不同，那么该实验的结果3放的氧气少，4放出氧气多就是因为加入到4号催化剂的催化效率比加入到3号的高。即酶具有高效性。

问：2和4试管现象基本相同，能否在生物体中也利用2的方法来解毒？

答：不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。

问：能否用同一滴管给3和4试管加FeCl3溶液和肝脏研磨液？

答：不能。共用滴管会让肝脏研磨液（或FeCl3溶液）残留在滴管内，难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴加液的作用，影响实验结果的准确。

问：为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？

3

答：酶降低了活化能。活化能就是分子从常态转化变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能越大，反应就越不容易进行，反之就容易进行。

教师精讲］

在生物体中，生物体内的化学反应每时每刻进行着。以人为例：据估计人体细胞内每分钟大约要发生几百万次的化学反应，这么多的化学反应能在人体中顺利而迅速地完成，完全是靠酶的催化作用。它和无机催化剂相比，具有更高的催化效率。

酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用，这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能，而自身却没有发生变化，所以是一种催化剂。它是细胞内产生的，所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。

2.在医院常用双氧水作为身体出现小伤口的消毒用药，能观察到什么现象吗？试解释该现象。

2.能看到伤口有气泡产生。原因是人体细胞中产生的酶将双氧水分解成了水和

氧气。

现在已经知道细胞内的生理活动之所以如此有序地快速进行，酶的作用无可替代，但是19世纪以前，人们对这些所知甚少，人们对酶的认识是科学家不懈努力的结果。

巴斯德和李比希观点的比较

巴斯德

李比希

1822～1895（法国）

1803～1873（德国）

微生物学家、通过显微镜观察

化学家，通过对化学变化的研究

发现发酵的过程中有酵母菌存在

认为糖类变成酒精就是一个化学反应

结论：没有活细胞

结论：在这个变化过程中，只有细胞

糖类不可能变成酒精

死亡之后放出了某些物质起了作用

问：从巴斯德研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是什么？

答：巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。

问：从李比希研究的领域来看，它得出结论的出发点主要是什么？

答：李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。

问：他们的争论被哪位科学家的研究成果平息了？

答：毕希纳。

请分析毕希纳研究的过程（学生活动）。

实验：酵母细胞研磨糖。

4 加水搅拌加压过滤含酵母细胞的提取液加入葡萄

现象：冒出气泡。

结论：酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样。

酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。

问：你认为毕希纳只凭上面的实验能不能说明酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用

一样？

答：不能。

问：那还应做怎样的实验？

答：对照实验。将酵母菌分成两等份，一半直接加入葡萄糖，另一半通过研磨、过滤等过程来进行，观察结果是否一样。

问：有人说毕希那的研究成果与前人无关，你同意这样的观点吗？

答：不同意。正是由于巴斯德、李比希的研究确定了争论的焦点，使得毕希纳的研究更加具有针对性。

虽然已经确定了酶在物质变化中的作用，但酶到底是什么物质仍然是困扰大家的问题。要研究酶是什么物质，首先要得到纯度较高的酶，然后才能作出鉴定。美国科学家萨姆纳在研究酶究竟是什么过程中作出了杰出贡献。

萨姆纳的研究过程

问：萨姆纳研究哪种酶？是如何确定的？

答：脲酶。借助其他科学家的研究，知道刀豆种子中脲酶的含量比较高。

问：脲酶提取出了，根据你学过的知识如何证明它就是脲酶，不是细胞中其他的有机物呢？

答：在这个实验中首先可以证明是不是蛋白质。用双缩脲试剂这个特有反应来鉴定。然后根据脲酶的特性：尿素氨＋二氧化碳，来判定它不是脲酶。

1926年萨姆纳的重要科学研究成果让人们知道脲酶就是蛋白质，后来其他科学家也提取了其他种类的酶，也证明是蛋白质，所以在以后一段较长的时间，人们都认为酶就是蛋白质。

问：科学家得出的结论应用的什么方法？

答：概括法。

问：你能说出当时概括得出这个结论的基本思路吗？

答：脲酶是蛋白质，胰蛋白酶也是蛋白质，胃蛋白酶也是蛋白质。人们发现的酶都是蛋白质，所以酶就是蛋白质。

问：这样的结论到了20世纪80年代美国科学家的重要发现出现了什么变化？

答：美国科学家切赫和奥特曼发现了一种酶，它也有催化功能，但是它是RNA。这样酶的定义

5

就有了发展。即：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少量的是RNA。

资料分析

1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。

2.提示：巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。

3.毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。

4.萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。

［教师精讲］

酶作为生物催化剂，人们对它的认识经历了较长的时间，从酶究竟是在活细胞中能起作用还是释放出来起作用一直争论到到底是什么物质，每次争论的结果都让人们对酶的认识更深入一步，更加准确，所以可以说酶的本质的发现过程也正是人们认识自然的一个真实写照。

酶的概念：活细胞产生的具有生物催化活性的有机物。

只要是活细胞就能产生酶（人和哺乳动物成熟的红细胞除外）

注意与激素，维生素的区别

酶的作用。降低活化能，使细胞代谢在温和条件下快速地进行。

本质：绝大多数为蛋白质，少量为RNA（构成酶的基本单位是氨基酸和核糖核苷酸）

板

第1节 降低化学反应活化能的酶

一、酶的作用和本质

（一）细胞代谢──细胞中所有化学反应的统称

（二）酶的作用：

1、活化能──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

2、酶的作用机理：酶通过降低化学反应的活化能来加快反应速率

3、酶具有高效性的原因：酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著

6

书

（三）酶的本质：

绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA （四）酶的定义：

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物

来源 作用 化学本质（绝大多数是蛋白质，少数是RNA）

教

学

反

思

课题

第五章第1节 二、酶的特性

课型

新授课

7

1、

知识目标：学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照组和实验组。

2、

能力目标：学会用准确的语言阐明实验探究的结果。

教学

概述温度和pH影响酶的活性。

目标

3、情感态度价值观：体验科学探究过程,领悟科学探究方法，体现团队合作精神。

一、教学重点：

1、学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照组和实验组。

重点

2、学会用准确的语言阐明实验探究的结果。

难点

二、教学难点：

确定和控制对照实验中的自变量和无关变量，观察和检测因变量的变化。

教具

多媒体课件制作

准备

安排

教学方法、教教学过程与教学内容

学手段与学法、学情

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，从物质本质来看它是有机物，不同于无机催化剂，但是它们又有共性，就是都具有催化功能，那么它们的功能是不是完全一样呢？

回顾：过氧化氢在不同的条件下的分解。

问：过氧化氢（H2O2）在Fe3的催化下，可分解成H2O和O2，动物新鲜肝脏中含有的过＋课时

1课时

氧化氢酶也能催化这个反应。如果现在我们想弄清楚Fe3与过氧化氢酶，哪一种催化剂的催化＋效率高，那么，我们应该如何设计这个实验？

答：要比较Fe和过氧化氢酶的催化效率，设计实验中的其他条件应该相同，如两支试管中过氧化氢溶液的量应该相同，Fe3和动物肝脏也应尽可能同时加入两支试管中。

＋3＋

问：上一节我们已经做过实验，试管3和试管4的现象有何不同？从这个实验你可以得出什么结论？

答：试管4（加了过氧化氢酶）放出的氧气比试管3（加了无机催化剂）多了许多，过氧化氢酶的催化能力强）

8

过氧化氢酶的催化效率和Fe3相比，要高很多。事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂＋的107～1013倍。上述实验说明了酶的一个特性——高效性。

酶还具有什么特性呢？让我们继续通过实验来探索。让学生根据自己的选择的材料来

进行。

问：淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化下能水解为麦芽糖和葡萄糖，蔗糖在酶的催化下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、果糖、葡萄糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢？（可引导学生复习P17实验）

答：设计一个对照实验，分别取两支试管，加入等量的淀粉和蔗糖，然后加入同样的淀粉酶，放在同样的环境（60 ℃）。

实验过程总结如下表：

淀粉溶液（1号试管）

淀粉酶能让淀粉水解成还原性淀粉酶不能让蔗糖水解，所以与斐林实验原理

糖，还原性糖与斐林试剂反应试剂不能反应生成砖红色沉淀

生成砖红色沉淀

一

[蔗糖溶液（2号试管）

试管各加入2 mL淀粉溶液

试管各加入5 mL蔗糖溶液

实验二

步骤

三

实验现象

结

论

加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸

蓝色→棕色→砖红色沉淀

无变化

加入淀粉酶2滴，振荡，放在60 ℃的左右，反应约5 min 问：哪支试管加入斐林试剂后再加热会出现砖红色的沉淀？

答：在加入淀粉的试管中。

问：出现砖红色沉淀的原因是什么？

答：装有淀粉溶液的试管中出现了还原性糖。

问：装有蔗糖溶液的试管中有何现象？

答：没有出现砖红色的沉淀。

问：实验得出的结论是什么？

答：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。

9

上述实验说明了酶具有的又一个特性——专一性。

问：根据酶的专一性，催化蔗糖的水解，应该是哪一种酶？

答：蔗糖酶。

（用实验来验证上述实验现象）

从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶要在60 ℃左右最好，那么我们能不能在低于或高于这个温度下进行这个实验呢？

答：在最适温度下，酶的活性最高，低于或高于最适温度时酶的活性都降低。

问：能不能设计一个这样的实验，来证明温度会影响酶的活性？

答：把淀粉酶放在不同的温度下进行实验。

设计实验如下表：

实验原理

色沉淀酶只有在合适的温度时候它的催化效率才最大

一

实验二

步骤

约5 min 三

实验现象

结

论

介绍右图（P 85图5－3）

无变化

沉淀

只有在一定温度下酶的催化效率最好

反应约5 min 左右，反应约5 min 加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸

蓝色→棕色→砖红色无变化

加热至60 ℃左右，反应荡，保持20 ℃左右，荡，加热至100 ℃试管各加入2 mL淀粉溶液

加入淀粉酶2滴，振荡，加入淀粉酶2滴，振加入淀粉酶2滴，振淀粉溶液（1号试管）

淀粉溶液（2号试管）

淀粉溶液（3号试管）

淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖，还原性糖与斐林试剂反应生成砖红

图5－1－1 温度对酶促反应速度有很大影响，如图5－1－1所示，每种酶都有自己的最适温度。在最适温度的两侧，反应速度都比较低，所以我们看到的是一个钟形的曲线。大部分酶在较高的温度下

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（如60 ℃以上）时，会因为酶的分子结构遭到破坏而失去活性。根据这个道理，

我们在使用加酶洗衣粉时，用哪种水（如凉水、沸水、温水）浸泡好呢？

答：温水。

酶的催化效率还能受pH的影响，展示图介绍，科学实验证实，不同的pH条件下测同一种酶的活性，并且根据所得到的数据绘制成曲线图5－1－2。

图5－1－2 问：pH与酶的活性有什么关系呢？

答：在最适的pH下，酶的活性最高。

设计实验来验证不同的pH下，酶的活性不同：

实验原理

一

实验二

步骤

三

实验现象（用卫生反应不剧烈，几乎无变化

香来检验）

结

论

［教师精讲］

酶的专一性是普遍存在的，生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任何两种氨基酸组成的二肽水解。所以，确切地说，酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。

酶的催化效率的高低与温度有关，它影响酶的活性，进而影响酶的催化效率。

11 1号试管

2号试管

过氧化氢酶能使过氧化氢快速分解

3号试管

试管各加入2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液

pH为2左右

pH为7左右

分别加入过氧化氢酶溶液2滴

反应不剧烈，几乎无复燃

变化

不同的pH下过氧化氢酶的催化效率不同

pH为12左右

酶的催化效率还与pH等条件有关。因为在过酸、过碱的条件下，都会使酶的分子结构遭到破坏而失去恬性。

旁栏思考题

绝大多数酶是蛋白质，强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构，所以酶比较“娇气”。

酶的特性：

高效性：与无机催化剂相比酶的催化效率很高。（酶降低化学反应活化能的作用更显著）

实验：探究过氧化氢在不同条件下的分解（注意实验设计及原则）

专一性：一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。如：蛋白酶只能催化蛋白质分解成为多肽，麦芽糖酶只能催化麦芽糖，将麦芽糖水解成为葡萄糖，而对其他的糖则不起催化作用。

实验设计：①酶相同，底物不同。②酶不同，底物相同。

探究淀粉酶只能分解淀粉而不能分解蔗糖。（注意此实验不能用碘液检验只能用斐林试剂检验现象）

作用条件温和：酶的催化需要适宜的温度和PH。

不同的酶最适温度不同。人体内的酶最适温度为37℃，a-淀粉酶最适温度为60℃。

低温抑制酶的活性，

高温使酶变性失活（空间结构被破坏），温度恢复时酶活性不能恢复。

实验：验证温度对酶活性的影响（3组，如果用淀粉溶液和唾液淀粉酶做实验只能用碘液检验）

探究酶催化所需的最适温度。需设置一系列的梯度温度。（加酶洗衣粉的实验）

不同的酶最适PH不同。唾液淀粉酶为6.8，胃蛋白酶为2，胰蛋白酶为8～9。（肠液为碱性）

过酸，过碱使酶变性失活。

验证PH对酶活性的影响（3组，如果用淀粉溶液和唾液淀粉酶做实验只能用斐林试剂检验）

探究酶催化所需的最适温度。需设置一系列的梯度PH。

（3）影响化学反应速率的其他因素：

底物足够

酶的量（浓度）是有限的

酶和底物都是有限的

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第五章第1节 降低化学反应活化能的酶

板

书

一、酶的专一性

二、酶的作用条件较温和

三、温度和PH值对酶活动的影响

四、应遵循的原则：对照原则

单一变量原则

等量原则和控制无关变量

五、酶的作用条件较温和

二、酶的特性

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