高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》一 酶的作用和本质教学设计

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（一）

酶的作用和本质

• 学习目标

1. 简述酶在新陈代谢中的作用。
2. 理解新陈代谢的概念。
3. 阐释酶的概念及本质。

• 课程导入

问题探讨：

1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。

讨论：

1. 为什么要将肉块放在金属笼里？

当时人们普遍认为胃只能磨碎食物，而不能分解食物中的有机物，所以该行为是为了解决鸟类的胃是否只有物理性消化，而没有化学性消化的问题。

2. 是什么物质使肉块消失了？

鸟类的胃里可能有某种化学物质使肉块消失了。

3. 怎样才能证明你的推测？

收集鸟类胃里的化学物质，检验这些物质在体外是否也能将肉块分解。

一、细胞代谢

1. 胃蛋白酶的发现：

2. 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。

二、酶在细胞代谢中的作用

1. 探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解

①　实验目的：通多比较过氧化氢在不同条件下分解速度的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义。

②　实验原理：水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鲜的肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2O2的分解速度。

③　实验步骤：

④　实验结论：

1. 过氧化氢在不同条件下分解速率不一样
2. 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快

2. 实验方法：控制变量法

控制变量法：在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化，最终解决所研究的问题。

1. 自变量（因为）：人为改变的量。——一个实验中的自变量可能不唯一

本实验中的自变量为：反应条件

2. 因变量（所以）：随着自变量的变化而变化的量。

本实验中的因变量为：过氧化氢的分解速度

3. 无关变量：除自变量外，实验过程中可能还存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，无关变量要适宜且统一。

本实验中无关变量：过氧化氢的量（要求相等）

4. 对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验称为对照试验。对照试验一般要设置对照组和实验组，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。

• 考点直击

甲与丁对照能够证明酶的高效性吗？

不能，只证明了酶具有催化作用；丙与丁对照才证明酶具有高效性，为了使实验更具有说服力，最好加上甲组空白对照。

三、酶的作用机理

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的能量。
2. 酶能显著降低化学反应所需的活化能。

四、酶的本质

1. 思考讨论：关于酶本质的探索

在19世纪酿酒业在欧洲经济中占有重要的地位，但是酿出的葡萄酒经常莫名其妙的变酸，受到这一问题困扰。科学界非常重视对发酵过程的研究。当时人们已经知道酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳，许多科学家都相信糖类变成酒精是一个纯化学过程，与生命活动无关。

①　1857年：巴斯德vs李比希

1. 法国微生物学家巴斯德通过显微镜观察，提出酿酒中的发酵是由于酵母的存在，没有活细胞参与，糖类不可能变成酒精。
2. 但德国化学家李比希却坚持认为引发发酵的是酵母细胞的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

②　1897年：毕希纳

结束这一争论的是1897年德国化学家毕希纳，他把酵母细胞放在石英砂中用力研磨加水搅拌，再进行加压过滤，得到不含酵母的提取液，在这些汁液中加入葡萄糖，一段时间后就冒出气泡，糖液居然变成了酒，所以这验证了李比希的观点是正确的。之后毕希纳便将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。

③　20世纪30年代

20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。

④　20世纪80年代：切赫和奥特曼

20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用，最终科学家们认为酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。

2. 总结归纳