1、1姜灶中学高一年级生物学科导学案第四章、细胞的能量供应和利用第 1 节降低化学反应活化能的酶主备人：杨小平 审核人：瞿建东 2011 年 8 月一、导学目标：1、知识目标：（1）细胞代谢的概念。（2）酶的作用和本质。2、能力目标：提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。3、情感态度和价值观目标（1）通过学习生物学家研究酶的本质的过程，激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。（2）通过实验探究影响酶活性的条件，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神。二、教学重点、难点1、教学重点：（1）、比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验，并引导学生得出结论酶的高
2、效催化作用（酶的作用）。（2）、酶的本质。2、教学难点（1）、酶的活化能降低的原理。（2）、实验中控制变量的科学方法。三、课时安排1 课时四、教学过程模块一： 酶的作用活动一：1783 年意大利科学家斯帕兰札尼实验问题 1、（1）为何要将肉块放在笼子中？引导：排除了胃对肉块的物理性消化。问题 2、（2）对肉起消化作用的是什么物质？引导：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。问题 3、（3）进行肉类消化的过程的条件是怎样的？引导：进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。问题：（4）在实验室中能否也能让肉分解？能的话需要怎样的条件？引导：实验室也能进
3、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。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、2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？活动二、过氧化氢在不同条件下的分解实验前介绍：动植物在代谢中产生的过氧化氢，对
4、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。2H2O2 H2OO 2问题 1：如何获得过氧化氢酶？引导：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 1 2 3 4实验原理 过氧化氢在高温或 Fe3 或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气第一步 每支试管各加入 2 mL 3%的 H2O2 溶液第二步 90 热水浴 用滴管加 2 滴3.5%FeCl3 溶液用滴管加 2 滴质量分数为 20%肝脏研磨液观 察 观察气泡冒出情况，并记录现象 无 较多 较多 很多将点燃的卫生香放在液面上没变
5、化 火头变亮 火头变亮 复燃原 因 没有生成氧气 生成了少量氧气 生成了少量氧气 生成了大量氧气结 论 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。问题 2：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？两两比较找出不同的条件有几个？引导：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。问题 3：1 号试管没有加任何试剂，它起的作用是什么？引导：它起的是对照的作用。
6、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。问题 4：2 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？引导：不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。问题 5：能否用同一滴管给 3 和 4 试管加 FeCl3 溶液和肝脏研磨液？引导：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
7、氧化氢的分解是哪种滴加液的作用，影响实验结果的准确。总结：变量：实验过程中可以变化的因素都可以称为变量。如选择催化剂的种类和加入的剂量、反应物的剂量；产生的氧气量、环境的温度、pH 等自变量：实验中因实验目的而确定，人为改变的变量称作自变量。无关变量：指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件3因变量：随着实验变量的变化而变化的变量称作反应变量。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有 因果关系问题 6：为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？引导：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。总
8、结：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。反馈测导：1.选用新鲜肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验，是因为新鲜的肝脏中A.含 Fe 离子多B.含酶的种类多C.温度高D.过氧化氢酶多且活性高2
9、.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。参考答案：1.D 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。模块二：酶的本质活动一：巴斯德和李比希观点的比较巴斯德 李比希18221895（法国） 18031873（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题 1：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？引导：巴斯德是微生物学家，他
10、主要强调生物体或细胞的整体作用。问题 2：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？引导：李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。问题 3：他们的争论被哪位科学家的研究成果平息了？引导：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 加水搅拌 加压过滤 含酵母细胞的提取液 加入葡萄糖。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。问题 4：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？4引导：不能。问题 5：那还应做怎样的实验？引导：对照实验。将酵母菌分成两等份，一半直接加入葡萄糖
11、，另一半通过研磨、过滤等过程来进行，观察结果是否一样。问题 6：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？引导：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题 7：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
12、物呢？引导：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。问题 8：科学家得出的结论应用的什么方法？引导：概括法。问题 9：你能说出当时概括得出这个结论的基本思路吗？引导：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。问题 10：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？引导：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。反馈测导：1.细胞内合成酶的主要的场所是A.细胞质 B.线粒体 C.核糖体 D.内质网2.分析上题中能不能说合成酶的场所是核糖体？参考答案：1.C 2.不能。因为还有少量的酶是 RNA，它的合成场所就不在核糖体。通过对酶本质的发现过程的学习，我们知道酶的本质就是具有催化作用的有机物。酶的本质的发现过程也说明了一个问题，这个科学结论的得出是科学家不断探索、不断进行实验，最终揭示出来的。它是许多科学家共同努力的结果。
