《第1节 降低化学反应活化能的酶》教案和导学案

《第1节降低化学反应活化能的酶》教案【教学目标】1．知识方面：举例说明酶在新陈代谢中的作用，说明酶的本质，能说出酶的概念、酶的本质、总结出酶的特性及影响因素，并能分析应用。2．能力方面：重点在于培养学生发现问题、提出假设、设计实验的能力。3．情感态度与价值观：通过实验探究和网络探究，让学生体验酶发现的艰辛，让学生关注有关酶研究的最新发展及应用，培养科学精神和科学态度。【教学重难点】1．酶是通过降低化学反应的活化能而提高化学反应的速率的．2．酶的催化作用受温度、pH影响；3．对照性实验设计中的几个主要原则。【教学过程】第一课时 酶的作用和本质模块一：创设情境，导入新课设计意图：回忆细胞各部分的功能，并建立细胞室一个有机整体的观点。教师活动：（1）展示图片（细胞）同学们，这是一个典型的细胞，里面有什么？它们忙着还是闲着？忙着干什么呢？（2）教师讲述：细胞是忙碌的，组成它的各个部分都在忙着完成自己的使命，合成、加工、运输，这一切的过程都伴随着复杂的生化反应。展示图片（细胞部分有序进行的生化反应）图中是细胞中一小部分生化反应，但是可以看出很复杂了，但是从网络构架上可以看出这些反应很杂乱吗？这些在细胞中有序发生的生化反应成为细胞代谢。（3）引出本节重难点：①为什么以上生化反应（新陈代谢）都离不开酶的参与，酶在生化反应里有什么作用呢？②酶在生化反应里有什么作用？酶是什么？模块二：突破重难点，共同实验探究酶在新陈代谢中的作用和来源设计意图：①提高实验操作能力和观察能力，培养合作意识，学会分析所观察到的现象并得到结论，体验成功的喜悦。②通过比较分析，理解实验设计中的单一变量原则、对照性原则。③通过看活化能部分知识以及flash的观看，由学生发表自己的意见，提高学生识图总结的能力。教师活动：（1）过氧化氢，这是一种对细胞有害的物质，必须及时的将过氧化氢分解才能保证细胞正常的生存。（2）化学上我们如何将分解呢？展示：加热②用做催化剂细胞里不可以加热，也没有更多的三价铁离子做催化，如何分解呢？（3）展示：用双氧水擦伤口时的现象；有气泡产生。伤口那里有什么？过氧化氢分解的那么快？过氧化氢酶。学生活动：（1）自主学习完成任务：细胞代谢、变量类型及对照实验的概念。（2）展示完成情况。（3）分组完成实验：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”。展示表格分析，汇报实验现象及结论：对照组实验组说明1234一浓度3%3%3%3%无关变量剂量二温度常温常温常温90℃自变量试剂2滴清水生土豆研磨液2滴2滴生土豆研磨液2滴结果气泡产生速度无慢较快无因变量结论123比较，和土豆产生的过氧化氢酶都具有催化过氧化氢的作用，但是过氧化氢酶的催化效率较高；②124比较，只有活细胞才能产生过氧化氢酶（生土豆）酶来自活细胞。③900的高温会是过氧化氢酶失效。模块三：酶的本质设计意图：阅读文字，观看纪录片，总结酶的本质和概念。情感树立：科学是在不断的探索和艰苦中进步的。情感树立：生命、时间可贵，只有不断的发光发热才能实现人生的价值。教师活动：（1）我们现在知道了酶的作用，那酶的化学本质是什么呢？曾经有人做过这样一个实验，把唾液淀粉酶与双缩脲试剂混合，发生了紫色络合反应，你觉得酶是？（2）其实探索酶的本质的道路可比我说的这个要艰辛，科学探索的道路上只有不断的坚持喝不懈的努力才能成功。学生活动：（1）观看纪录片：“酶的发现”教师活动：（1）酶化学本质是什么？（2）通过以上的学习，你觉得酶是什么？能给酶下个定义吗？学生自主总结。回忆整节课内容。教师展示：图片（白化病病人和正常人）实例展示说明酶的重要性，如果没有酶，生物将不能生存好，或者无法生存。第二课时 酶的特性1．思路（1）课前探究，感性认识：收集有关酶的发现历程资料；有关酶研究的最新发展成果和应用；了解酶在日常生活中的应用。（2）贴近生活，激趣导入：课前让同学们找寻生活中与酶有关的产品，现在我们来交流一下？（各小组派代表将所找到的物品展示及介绍）（3）设计实验，探索问题：①如何证明酶的活性受温度、pH值等外界因素的影响：教师给予以下实验材料，学生根据实验的可操作性进行实验设计。可溶性淀粉、过氧化氢、NaOH(5%)、HCl(5%)、碘液、α－淀粉酶（最适温度50℃—75℃）、过氧化氢酶（新鲜鸡肝）、斐林试剂（检验还原性糖）、试管、烧杯、酒精灯等。②教师重点介绍对照性实验设计中三个主要原则：Ⅰ单因子变量原则Ⅱ等量原则Ⅲ对照性原则举例分析：单因子变量原则序号项目试管1溶液122肝脏研磨液3溶液2滴/4结果现象/2滴等量原则序号项目试管1注入可溶性淀粉溶液122注入蔗糖溶液/3注入新鲜淀粉酶溶液/4注入菲林试剂5结果现象对照性原则项目试管123淀粉溶液温度热水沸水冰块淀粉酶溶液碘酒1滴1滴1滴结果现象③老师巡视学生实验设计情况，并发现了以下几种有代表性的设计方案。A组设计的实验方案（探究pH值对酶活性的影响）序号项目试管121α－淀粉酶溶液1ml1ml2pHNaOH1mlHcl1ml3可溶性淀粉溶液2ml2ml4温度60℃60℃5斐林试剂2ml2ml6实验现象引导学生分析：以上设计是否科学？引导学生回答，得出结论：以上设计缺少对照组。B组设计的实验方案（探究温度对酶活性的影响）序号项目试管1231可溶性淀粉溶液1ml2ml1ml2α－淀粉酶溶液1ml1ml1ml3温度60℃沸水冰水4碘液1－2滴1－2滴1－2滴5实验现象引导学生分析：以上设计是否有错误？引导学生回答，得出结论：以上设计有两点错误，一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则，二是试剂加入的顺序错误2．3步应互换，导致出现多个变量。C组设计的实验方案序号项目试管1231α－淀粉酶1ml1ml1ml2pH蒸馏水1mlNaOH1mlHcl1ml3可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml4温度冰水沸水60℃5斐林试剂2ml2ml2ml6温度条件煮沸1分钟煮沸1分钟煮沸1分钟7实验条件引导学生分析：以上设计是否有错误？引导学生回答，得出结论：以上设计有pH值和温度两个变量，不符合单一变量原则。④教师指导，调整设计除了注意实验设计三原则外，还要注意实验的顺序，如果有时间，实验组可等梯度多做几组，得出的结果更准确。序号项目试管1234567891淀粉溶液（ml）1111111112温度℃1020304050607080903α－淀粉酶2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml4碘液（滴）1111111115实验现象6调节温度上升下降7实验现象(建议：也可使用唾液淀粉酶或过氧化氢酶做此实验)序号项目试管123451α－淀粉酶1ml1ml1ml1ml1ml2pH值567893可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2ml2ml460℃水中（min）555555斐林试剂（ml）222226温度条件和保持时间沸水1min沸水1min沸水1min沸水1min沸水1min7实验现象(建议：也可使用唾液淀粉酶或过氧化氢酶做此实验，但要注意它们的最适温度)⑤动手实验检验结果让学生参与到科学研究中，引导学生运用所学知识亲自动手实验，尝试解决问题，实现“感性思维－理性思维－具体思维”的飞跃。以下是学生在动手实验中发现的新问题：例1：有一组同学在做温度对酶活性的影响时，第一步先放了淀粉酶，在调节了温度后才放淀粉，发现实验结果和预期的不一样。例2：有一组同学在做pH值对酶活性的影响时，用碘液代替斐林试剂进行检验，发现结果不同。老师针对实验出现的新问题引导学生一起分析解决。⑥交流成果，总结提高学生交流成果，体验探究成功与失败；学生评价各组研究成果；回忆酶的各知识点；带着更多的问题走出教室，参与到研究性学习中。《第1节降低化学反应活化能的酶（一）》导学案一、学习目标1.酶催化代谢反应的实质和本质。(重、难点)2.控制实验变量和设计对照实验。(重、难点)二、预习导学（课前完成）【知识一：酶的作用】1.细胞中每时每刻进行着许多__________，称为细胞代谢。细胞代谢离不开______。2.分子从________转变为_________的活跃状态所需要的______，称为活化能。3.图示4.与无机催化剂相比，____降低活化能的作用更_______，催化效率______。【知识二：比较过氧化氢在不同条件下的分解】1.实验过程与结果【知识三：酶的本质】1．酶是________产生的具有_________作用的________，其中绝大多数酶是__________。评价：_______三、合作研学（当堂完成）1、酶的作用机理（1）表示有酶催化条件下的是曲线____（填1或2）（2）表示有酶催化时所需的活化能的是字母____，表示无酶催化时所需的活化能是字母_____。（3）表示酶降低反应活化能的是字母_____。2.酶的催化作用实验试管编号加入物质处理现象12mLH2O2溶液不处理基本无气泡产生290℃水浴加热有_______气泡产生3加2滴FeCl3溶液有_______气泡产生，并使卫生香燃烧4加2滴肝脏研磨液有_______气泡产生，并使卫生香猛烈燃烧【例1】下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是()A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率可能会加快C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量3.酶的反应速率相关曲线（1）一定量的H2O2溶液，加入适量的酶后，绘制O2的产生量与时间关系的曲线。分析：随着时间的进行，H2O2溶液的浓度______，产生的O2速率_______，最后当反应完成时，产生O2的总量_________。变式：如果H2O2溶液的量增加一倍，曲线如何变化？（上图中直接绘制出）（2）一定量的酶，H2O2溶液充足，绘制H2O2溶液的浓度与反应速率的关系曲线（3）酶的量增加一倍后，上述两个曲线如何变化？（直接在上图中画出）【例2】将少许的FeCl3和新鲜土豆匀浆分别加入等量过氧化氢溶液中,检测两者产生的气体量。下列有关该实验结果的预测图(实线为加入二氧化锰产生的气体量,虚线为加入土豆匀浆产生的气体量)正确的是()4.酶的本质（1）酶的成分：绝大多数酶是_____，少数酶是______（2）酶的合成场所：_____________酶发挥作用的场所：____________（3）酶的作用：______________【例3】下列有关酶的叙述，不正确的是()A．所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子B．有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应C．活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体D．催化反应前后酶的性质和数量不变四、课堂检测（）1.下列关于生活中各种酶的使用，说法错误的是A．加酶洗衣粉中的酶不是从生物体内直接提取的B．果胶酶能在一定程度上提高果汁的产量和质量C．含酶牙膏的使用可以更好地预防龋齿D．溶菌酶可帮助细胞溶解代谢的废弃物（）2.下列关于活化能的叙述，不正确的是A．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B．无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能C．酶可以降低化学反应的活化能D．同无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用效果更显著（）3.过氧化氢对人类具有致癌危险性，但是我们的人体却没有受到过氧化氢的“威胁”，原因是我们人体能产生过氧化氢酶并及时把其分解成水和氧气。下图是某兴趣小组在过氧化氢酶的最适温度条件下，探究其他因素对过氧化氢分解的影响的实验中所绘制的曲线图。请判断下列相关说法中不正确的是()A．图①所代表的实验中，自变量是过氧化氢酶和FeCl3B．图①可以得出的实验结论是过氧化氢酶具有高效性C．图②中限制AB段O2产生速率的因素是H2O2的浓度D．提高温度能使图②中C点对应的过氧化氢浓度下的O2产生速率增大4.活化能是指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。下图为酶的作用模型。请据图回答下列问题：(1)从图中可以看出，没有酶催化时，发生化学反应需要的活化能________，有酶催化时，发生化学反应需要的活化能________，a指_______________。因此，酶催化作用的实质是___________________________________。(2)酶的化学本质是__________________________，酶起作用的部位是_______________。5.在编号为1～4号的4支试管内各注入10mL3%的过氧化氢溶液，1号试管作为对照，2号试管内迅速放入新鲜猪肝1～2小块，3号试管内放入一枚锈铁钉，4号试管内放入煮熟的猪肝1～2小块，根据实验现象回答下列问题：(1)立即出现大量气泡的试管为________号，这种气体是________，产生大量气泡的原因是_______________________________________________。(2)4号试管内有什么变化？________。理由是___________________。(3)2号和3号试管内都能产生气体，但产生气体的速度不同，原因是___________。课堂检测参考答案答案：(1)高低酶所降低的活化能降低化学反应的活化能(2)蛋白质或RNA细胞内或细胞外答案：(1)2氧气新鲜猪肝内的过氧化氢酶迅速催化过氧化氢分解，产生大量氧气(2)无变化煮熟的猪肝细胞内的过氧化氢酶被破坏，失去了活性(3)酶(或过氧化氢酶)的催化效率更高《第1节降低化学反应活化能的酶（二）》导学案一、学习目标1.酶的特性。(重、难点)2.酶的实验设计。(重、难点)二、预习导学（课前完成）【知识一：酶的特性】1.酶具有_________，酶的催化效率是无机催化剂的_____________倍。2.酶具有__________，每一种酶只能催化______或_______化学反应。3.酶的作用条件较________，在__________的温度和PH条件下，酶的活性最高。______、________或_________，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶________。在_________时，酶的活性_______，空间结构_______，在适宜温度下酶的活性会________。因此酶制剂适宜在_____条件下保存。4.完成曲线5.植物叶肉细胞中光合作用的酶分布在____________，与呼吸作用有关的酶分布在_____________________。【知识二：实验探究】1.淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（1）实验原理：①淀粉+淀粉酶→加入______试剂→_______加热→出现______________现象；②蔗糖+淀粉酶→加入______试剂→_______加热→不出现______________现象；（2）实验结论：淀粉酶具有________性。2.影响酶活性的条件（1）实验原理：①细胞内几乎所有的化学反应都是由______催化的；②酶的活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的________表示；③不同消化液的PH不同，唾液的PH为_________、胃液的PH为___________、小肠液的PH为_______________。三、合作研学（当堂完成）1、关于酶的实验探究中的选材（1）探究酶具有高效性选择的底物是_____________，酶是________，检测结果的方法是_________________________________。（2）探究酶具有专一性选择的底物是_____________________，酶是___________，检测结果的方法是_______________________。（3）探究PH对酶活性的影响选择的底物是_______________，酶是___________，检测结果的方法是______________________。（4）探究温度对酶活性的影响选择的底物是_______________，酶是___________，检测结果的方法是______________________。【例1】某同学查阅资料得知，α­淀粉酶的最适温度是55℃。下表是他为此进行的验证实验，但因各组结果相同而不能达到实验目的。以下改进措施中可行的是()试管实验温度3%淀粉溶液2%α­淀粉酶溶液1min后碘液检测145℃2mL1mL溶液呈棕黄色255℃2mL1mL溶液呈棕黄色365℃2mL1mL溶液呈棕黄色注：溶液呈棕黄色即表示没有检测出淀粉。A．适当增加3%淀粉溶液的体积B．适当提高α­淀粉酶溶液的浓度C．将实验温度改为0℃、55℃、100℃D．将检测试剂碘液改为斐林试剂2.酶的反应速率相关曲线（1）温度与PH对酶促反应速率的影响曲线①A点酶促反应较低，提高温度后反应速率_______（填“能”或“不能”）提高。②B点酶促反应较低，降低温度后反应速率_______（填“能”或“不能”）提高。③C点酶促反应较低，提高PH后反应速率_______（填“能”或“不能”）提高。④D点酶促反应较低，降低PH后反应速率_______（填“能”或“不能”）提高。（2）底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响曲线①绘制底物和酶浓度与反应速率关系的曲线②酶的量增加一倍后，甲曲线如何变化？（直接在上图中画出）②底物的浓度增加一倍后，乙曲线如何变化？（直接在上图中画出）【例2】下图为不同条件下同种酶促反应速率的变化曲线，下列有关叙述错误的是()A．影响AB段反应速率的主要因素是底物的浓度B．影响BC段反应速率的主要限制因素是酶量C．温度导致酶促反应Ⅰ和Ⅱ的速率不同D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37℃四、课堂检测（）1.纺织工业上的褪浆工序常用两种方法:化学法,需用NaOH7～9克/升,在70～80℃条件下作用12小时,褪浆率仅为50%～60%;加酶法,用少量细菌淀粉酶,在适宜温度时只需5分钟,褪浆率达100%,这一事实说明A.酶具有多样性B.酶具有高效性C.酶具有专一性D.酶具有溶解性（）2.加酶洗衣粉的使用说明中一般都有“使用温水洗涤效果更佳”的提示。该项提示的理论依据是A.酶的活性受pH影响B.酶具有高效性C.酶的活性受温度影响D.酶具有专一性（）3.在各小型圆底烧瓶内盛等量的H2O2，并向各瓶中迅速加入等量的如图所示的相应的物质，烧瓶口紧包