教学内容

（章节）

必修一第三章第三节《酶》（一）

课程类型

常规新课

课时安排

1

班级

高一（7）班

教学目标：一、知识与技能

1. 简单阐明酶的发现过程，酶的概念；

2. 探究酶的特性、酶催化的机理；

3. 举例说明酶的特性。

二、过程与方法

1.通过与无机催化剂的对比，归纳、整理出酶的催化特性；

2.运用实验设计原则设计实验方案。

三、情感态度价值观

1.通过探讨交流酶的发现过程，体会实验在生物学研究中的作用地位；

2.通过酶在生产生活中的应用，认识生物科学技术与社会生产、生活的关系；

3.体会科学、技术、社会之间相互促进的关系，进而体会研究生命科学的价值。

教学重点、难点：

1. 重点：酶的作用、本质和特性；

2. 难点：降低化学反应活化能的原理；控制变量的科学方法。

教    具：PPT

教学方法：PPT演示法、讲述法

教学进程（不够请附页）：

一、导入

【讲述】我们今天要讲的是第三章第三节《酶》，我们生活中可以见到许多含酶的产品，比如加酶洗衣粉，加酶洗衣粉中添加了蛋白酶，大大的增加了去污的能力。这张图里是一种叫多酶片的药品，其中含有多种消化酶，能够起到增强人的消化能力的作用，那么酶到底是什么呢？

二、酶的发现史

【讲述】首先，我们先来了解一下酶的发展历史。很久之前，人们认为胃只能磨碎食物，但是不能分解食物中的有机物，也就是认为胃具有物理消化的功能，而不能进行化学消化。到了十八世纪中后期，人们一直对食物在胃里到底是物理消化还是化学消化这个问题争论不休。于是，1773年意大利科学家斯帕兰扎尼为了解决这一问题进行了一个实验，他把肉装在由金属丝制成的小笼里，然后让鹰吞食这些小笼。

【展示】PPT展示斯帕兰扎尼的实验。

【提问】这里请大家思考一个问题，为什么要把肉装在金属笼子里？一段时间之后，在将笼子从鹰的体内取出，大家猜一下可能会出现什么现象呢？这说明了什么结论呢？

【学生】肉会消失。

【说明】用金属笼把肉装起来是为了使胃与食物不能直接接触，所以胃不能磨碎食物排除胃对肉块的物理消化的影响，。会出现的现象是笼子里的肉消失了，但是笼子不会消失。这个现象说明了胃液具有化学消化的跟功能，其中有一种能消化肉的物质。

【讲述】这个实验只能说明胃里有消化酶的物质，但是不知道是酶。这个实验也不能说明胃没有物理性消化的功能，直接切断了这个可能。

【讲述】后来，科学家们通过对酵母菌的研究，使人们对酶有了进一步的认识。虽然人类的酿酒历史至少有5000年，但是直到19世纪人们才开始认识到酵母菌与酒精的发酵有关，1853年，科学家发现正在发酵的葡萄酒中有酵母菌。1857年法国生物学家巴斯德的实验证明发酵过程中酒精的产量与活酵母的含量成正比，因此巴斯德认为酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果，主要强调细胞的整体作用。同时期还有一位科学家李比希却认为酒精发酵只是一种化学反应，与酵母菌活动无关，最多只是需要酵母菌中的某种物质参与而已。这两种观点于是又起了冲突。为了结束这一争论，德国的毕希纳于1897年做了一个实验，他利用无细胞的酵母汁成功的进行了酒精发酵，证明了促进酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，也就是酶，而不是酵母菌细胞本身，支持了李比希的观点。毕希纳获得的是含酶的提取液，但是没有分离鉴定出酶。

【展示】PPT展示他们的观点及毕希纳的实验。

【讲述】1926年，美国萨姆纳提取出脲酶结晶，并证实脲酶是一种蛋白质。二十世纪八十年代初，美国科学家切赫和奥特曼发现了少数的酶是RNA，这类酶被称为核酶。

【提问】酶都是蛋白质吗？

【说明】不是。核酶的本质是RNA。

三、酶的定义

【讲述】现在我们给酶下个定义，酶是

活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。

【板书】酶的定义：活细胞    催化     有机物

【提问】酶是由活细胞产生的，那么酶是不是只能在活细胞中起作用？

【说明】不是，比如前面的加酶洗衣粉，没有细胞结构，但是依然可以起催化作用。

大多数酶的本质是蛋白质，这类酶的合成场所是细胞内的核糖体，因为本质是蛋白质，核糖体是合成蛋白质的场所。还有少部分的酶的本质是RNA，我们刚才说过了这类酶我们把它叫做核酶，它的合成场所是细胞核。

【讲述】前面我们提到了许多酶，比如蛋白酶、淀粉酶等等。

【提问】那么这些酶是怎么命名的呢？为什么要这么叫？有什么依据？

【说明】一般我们是根据酶的来源、催化的底物、反应的类型来命名的。

【举例】比如淀粉酶全称是淀粉水解酶，就是

水解淀粉的酶，作用的底物是淀粉，反应的类型是水解反应。唾液淀粉酶就是来自唾液中的水解淀粉的酶，根据酶的来源、催化的底物命名的。还有蛋白酶指水解蛋白质的酶，胃蛋白酶指来源于胃的水解蛋白质的酶。有些水解酶可以省略水解两个字，但是合成酶一般都是不能省略的。

【区别】这里我们要注意核酶跟核酸酶虽然只相差一个字，但是两者是完全不同的。核酶的本质是RNA，一般是用于切割核酸的，而核酸酶的本质是蛋白质，全称其实是核酸水解酶，是水解核酸的酶。

四、酶的催化原理—锁钥学说

【讲述】酶是生物催化剂，具有催化功能，那么它的催化机理是什么呢？酶与底物结合的时候，酶的结构与底物的结构十分吻合，能够形成互补，就像一把钥匙配一把锁一样。这种互补的原理决定了酶只能与对应的化合物契合，而不能与那些形状大小不合适的化合物结合。这就是锁钥学说。比如这张图里上面橙色部分表示底物，底物就是酶作用的对象，就是反应物，下面紫色部分表示酶，它的活性部位的形状可以跟底物互补，可以很好的结合在一起，形成叫酶-底物复合物，然后这个复合物会发生一定程度的形状变化，以便于更完美的结合在一起，然后反应结束时，酶会脱落下来恢复原状，底物也变成了产物。

【提问】1.反应前后酶的形状是否发生变化？

2.反应过程中酶的形状是否发生变化

3.酶促反应是否需要消耗能量？

【说明】酶促反应不一定需要能量，反应是否需要能量取决于反应本身是吸能反应还是放能反应。比如ATP的合成与水解反应，大家还记得这两个反应式吗，ATP合成反应需要ATP合成酶，他是吸能反应，而ATP水解反应是放能反应，他也需要ATP水解酶促进反应的进行。

【提问】酶能够加快反应速率，那么它为什么能加快反应速率？怎么加快的呢？

【说明】酶是通过降低反应所需要的活化能来降低反应速率的。什么是活化能呢？活化能就是反应物分子要达到一个容易发生发应的状态所需要吸收的能量。

【PPT展示】展示降低活化能的动画

【说明】我们来看一下这个动画。正常状态下的分子我们把它叫做常态分子。分子反应时。要转变为容易发生化学变化的活跃状态的分子，这个能量高于常态的状态叫做激发态。图里蓝色的球表示常态分子，黄色球代表激发态分子，在平常状态下，常态分子不能越过前面的障碍，这个障碍其实就是活化能。活化能指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。高温、高压条件可以为反应的分子提供活化能。加热状态下，可以想象一下分子被烫的跳起来，跳的高过障碍就可以顺利通过，也就是可以发生反应，铁离子和二氧化锰一样都是无机催化剂，可以降低反应所需要的活化能，这样就会有更多的分子更加容易达到激发态，反应速率加快，最后酶降低活化能的能力比无机催化剂强，在酶的作用下，有更多的分子能够达到活化状态，所以酶的催化效率高于无机催化剂。所以酶不是通过提供能量促进反应的，而是通过降低活化能来实现高效性的。

【讲述】从这张图中，我们可以看到没有酶作用的时候反应就像要翻过一座山，比较困难，而有酶作用的时候就好像在山里打通了一条隧道，可以直接通过，比较容易。

五、酶具有高效性

【讲述】酶作为生物催化剂，与无机催化剂一样，能够加快反应速率，两者反应前后均不发生变化，而且酶的催化效率远高于无机催化剂。这就是酶的高效性。那么怎么证明酶的高效性呢？，我们通过下面这个实验来证明酶的催化的高效性。

【实验设计】以过氧化氢分解成氧气和水的反应为例，过氧化氢可以在二氧化锰或者酶的作用下分解为水和氧气，过氧化氢酶是生物催化剂，二氧化锰是无机催化剂，都可以促进反应速率的加快，但是本身却不发生化学变化。过氧化氢酶可以从鸡肝匀浆或马铃薯匀浆中获得，，所以这个实验中我们要用到的材料有鸡肝匀浆或马铃薯匀浆，体积分数为2%的过氧化氢酶，二氧化锰，点燃后无明火的卫生香等。

我们取三支试管编号，分别加入等量的过氧化氢溶液，一号试管中加入鸡肝匀浆，二号试管加入二氧化锰，三号加入蒸馏水，然后用点燃的没有明火的卫生香放在试管口观察其复燃情况。并且观察气泡的产生多少及产生的速度。这是模拟的实验结果，可以看到一号试管卫生香复燃且燃烧猛烈，产生气泡多而快。二号试管中复燃但是染烧不猛烈，产生气泡少而慢，三号是空白对照，染烧更加不猛烈，气泡产生速率更慢。一号与三号对比说明酶具有催化功能，能够加快反应进行的速率，一号与二号相比能够看出过氧化氢酶的催化功能比二氧化锰强，催化效率更高，说明酶具有高效性。

【提问】氧气能一直源源不断的产生吗？

【说明】因为过氧化氢的量是有限的，所以能产生的氧气量是有限的，不会一直增加，到了某个时间过氧化氢完全分解完，氧气量不再增加。所以我们可以分别画出这三支试管中氧气产生量随时间变化的曲线。加鸡肝匀浆的曲线前半段最陡，加蒸馏水的最平缓，但是最后三条曲线是汇合的，到达一个相同的值之后不再增加。从c曲线可以看出即使不加酶，反应也能够进行，只是反应速率较慢。酶只能提高反应的速率，但是不能增加氧气的产生量。

【讲述】酶作为生物催化剂具有催化剂的一般特性，加快反应速率，但不会改变产物的总量。

【说明】实验设计的过程中我们要遵守三大原则：

1.对照原则

2.单一变量原则

3.等量原则

实验中要注意自变量、因变量、无关变量等以及对照组的设立。实验中可以变化的量叫做变量，实验中人为改变的，我们实验中要研究的变量叫做自变量，一般实验中只有一个自变量。随着自变量变化而变化的变量叫做因变量，无关变量指除自变量以外能对因变量产生影响但是不是我们实验中所要研究的变量。实验中要注意对照组的设立，遵守对照原则也就是要除自变量以外的无关变量的相同。

【提问】现在请大家思考一下这个实验中的自变量、因变量与无关变量分别是什么呢？

【学生】个实验中的自变量是指催化剂的种类就是酶还是二氧化锰。因变量的是催化效率的高低。无关变量有过氧化氢溶液的质量、浓度、配制时间，温度、pH等。

【说明】这个实验中的因变量是催化效率的高低，是一个比较抽象的概念，不能直接观察到，所以我们需要一个肉眼能够观察到的现象作为指标，这里我们就是通过气泡产生的速度和卫生香产生复燃的速度来判断。    

六、酶具有专一性

【提问】食物中的淀粉和蔗糖同属糖类，唾液淀粉酶能否消化水解这两种物质？

【学生】不能。

【讲述】除了高效性以外，酶还有一个特性叫专一性。我们通过下面这个实验来证明酶具有专一性。

【实验设计】淀粉在酶的作用些可分解为麦芽糖和葡萄糖;蔗糖在相应酶的作用下，可分解为果糖和葡萄糖。还原糖（麦芽糖、葡萄糖和果糖）可以和本尼迪特试剂反应，生成砖红色沉淀。（因此，本尼迪特试剂可以用来鉴定淀粉和蔗糖溶液中是否有麦芽糖和葡萄糖及果糖，进而推测淀粉和蔗糖是否被水解）

我们要用到的材料有稀释200倍的新鲜唾液、淀粉溶液、蔗糖溶液、蔗糖酶溶液、本尼迪特试剂、试管试管架之类。我们在第一支试管中加入淀粉溶液，然后加入淀粉和本尼迪特试剂，在第二支试管中加入蔗糖和本尼迪特试剂，两管都进行水浴加热，发现两支试管中均不产生红黄色沉淀，说明淀粉和蔗糖均不属于还原糖。然后在三号试管中加入等量的淀粉溶液和一毫升的唾液在37℃下保温十五分钟然后加入本尼迪特试剂，进行水浴加热，发现会出现红黄色沉淀。四号试管中加入等量的百分之二的蔗糖溶液，其他与三号试管相同处理发现不产生红黄色沉淀。

我们可以发现淀粉酶只能催化淀粉的水解，对蔗糖则不起作用。即酶具有专一性。

【提问】这个实验中可以换成碘-碘化钾溶液检测吗？为什么？

【学生】不能。

【说明】不行。因为蔗糖也不能使碘-碘化钾溶液变色，不能检测蔗糖是否被水解。

【讲述】酶的专一性指酶只能催化一类结构相似的底物，一不是指一种，应该是指一类。酶的专一性的实现就是靠锁钥学说。

【小结】概念图

【习题】1.组成酶的基本单位是＿＿＿＿和＿＿＿＿。

活细胞内，酶合成的主要场所是＿＿＿＿。

2.催化脂肪酶水解的酶是（        ）

A. 肽酶      B. 蛋白酶        

C. 脂肪酶     D.  淀粉酶

板书设计：

课

后

分

析

自我分析：问问题的方式不是十分合适，缺少引导，不过时间掌握有进步，没有剩余很多时间。

实习同学评议：过氧化氢酶的实验中的问题可以在实验结束后提出。

可以加个小资料，引导学生回答酶从哪里获得；

锁钥学说讲解的时候可以配合动画。

实习学校教师意见：实验变量讲解的顺序往后调，先讲实验再讲变量，学生可以直接回答出实验中的各变量，不需要另外举例。

语言还是过于书面化了，需要继续改。

提问不够明显，有一些无效问题。

知识内容比较丰富。

高师指导教师意见：