1、1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教学设计教材分析：新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础，而新陈代谢的进行又离不开酶的催化作用，因此，了解酶的作用和本质，为理解细胞中复杂的生命活动的顺利进行奠定了基础。本节内容还与选修模块的相关内容有着内在联系。例如，修模块中有关酶的应用等，都是以“酶与代谢”部分的相关内容为基础的。此外，学生通过有关酶的的探究性学习活动获得的技能，对进一步学习生物技术实践等知识起到保证作用。本节内容在高中课标中要求：说明酶在代谢中的作用。但对学生潜在的知识和能力要求比较高。对照实验规范、变量分析能力和生物学研究思想的领悟是本节关键。这些都是新课程中
2、探究性学习必须具备的素质。教师利用课本资源，加强学生实验能力的训练非常必要。学情分析：学生通过初三、高一阶段化学的学习，对于纯化学反应已比较熟悉，但是对于细胞内部的化学反应及生物催化剂酶的认识有限。工业制氨的化学反应是在高温高压并且催化剂作用下进行的，细胞内部却是常温常压的温和状态，而细胞代谢包括一系列的化学反应，这些化学反应的进行应该有生物催化剂酶的参与，才能使其高效有序的进行，由此从学生熟悉的知识引入对酶相关知识的学习。资源分析：充分利用课本中的资料和插图，突破“酶降低活化能”的难点；制作多媒体课件辅助教学，深化和扩展知识，呈现动态变化、实验过程、数据、表格、问题等，帮助学生理解；充分调动
3、学生的学习积极性，对实验内容、科学发现史进行预习，并收集相关资料。教学目标：知识目标： 1、说明酶在细胞代谢中的作用、本质。 2、阐述细胞代谢的概念能力目标：1、通过自主学习，培养学生推理、比较、分析、归纳总结的能力。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。情感态度与价值观目标：1、通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论
4、中前进的。认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神和态度。2、通过小组间的讨论、合作与交流，培养学生的合作互助精神。3、通 过 让 学 生 了 解 酶 的 发 现 过 程 ， 使 学 生 体 会 实 验 在 生 物 学 研 究 中 的 作 用 和 地 位 ；通 过 讨 论 酶 在 生 产 、 生 活 中 的 应 用 ， 使 学 生 认 识 到 生 物 科 学 技 术 与 社 会 生 产 、 生 活 的 关 系 。2教学重点：酶的作用、本质 教学难点：酶降低化学反应活化能的原理；控制变量的科学方法教学用具：多媒体课件、实验器具
5、课时安排：2 课时教学过程:教学内容教师活动预设 学生活动预设 设计意图导课多媒体展示图片：多酶片、嫩肉粉、加酶洗衣粉、生物酶牙膏等，并请同学谈谈自己生活中接触过的酶还有哪些，谈谈对酶的了解。早在 1783 年，科学家就进行了有关酶的研究，多 媒 体 展 示 意 大 利 科 学 家 斯 帕 兰 札 尼的 实 验 。 提出问题： 1、这个实验要解决什么问题？2、是什么物质使肉块消失了？3、怎样才能证明你的推测？4、该实验设计的巧妙之处在哪里？在学生回答的基础上，引导学生概括出科学探究的一般方法：提出问题作出假设设计实验证明假设得出结论学生观察图片，并发表各自的见解学生阅读相关实验内容，利用初中学
6、过的消化酶的知识去解答相关问题。让 学 生 感受 到 酶 在 工 业 、食 品 业 、 医 药卫 生 和 科 研 等方 面 与 生 活 息息 相 关 ， 从 而激 发 学 生 学 习酶 的 兴 趣 。以 科 学 家的 实 验 引 起 学生 兴 趣 ， 在 积极 思 考 的 过 程中 体 会 科 学 研究 的 一 般 方 法细胞代谢在初中化学学习中，同学们都学过催化剂，那无机物催化剂和生物体内的催化剂的反应条件有什么不同呢？生物体的活细胞每时每刻都在进行各种化学反应，始终处于自我更新的状态，我们就把细胞内所有化学反应统称为细胞代谢。酶在细胞代谢中起什么作用？其作用原理到底是怎么样的呢？学 生 依
7、 据 已有 知 识 很 容 易想 到 无 机 催 化剂 需 要 高 温 高压 ， 而 细 胞 内的 环 境 是 一 个常 温 常 压 的 状态 ， 由 此 推 出酶 的 作 用 条 件较 温 和 。 学 生理 解 细 胞 代 谢的 概 念学生对酶的认识有限，但对催化剂的作用比较熟悉，教学中可以利用学生对无机催化剂的知识基础作为切入点，引导学生进入新课学习。酶在细胞代谢中的作用教师进行演示实验：“比较过氧化氢在不同条件下的分解” ，故意在操作步骤中设置几处错误（如 3 号和 4 号管中滴的 FeCl3和肝脏研磨液不等量，共用一个吸管等） ，请同学们找错。讨论问题：1、 2 号 管 现 象 与 1
8、 号 管 不 同 ， 说 明 了 什 么 ？2、 3 号 和 4 号 管 并 未 加 热 ， 也 有 大 量 气 泡 产学生事先做好预习工作，熟悉书上实验的原理和步骤学生分组讨论，并回答问题在演示实培养学生自学能力，设置错误步骤可引起学生的兴趣，增强学生的参与性。培养小组合作与交流能力。培养学生3控制变量生 ， 说 明 什 么 ？3、 4 号 比 3 号 气 泡 更 多 ， 说 明 什 么 ？ 体 现 了 酶的 什 么 特 点 ？教师归纳自变量、因变量、无关变量、对照实验、对照组、实验组的概念，并介绍对照实验的三大原则：等量原则、单一变量原则、设置对照原则。提出问题：如实验改为“探究温度对酶活
9、性的影响” ，则自变量、因变量、无关变量分别为什么？思考：本实验有没有严格遵循三大原则，有没有不严谨之处，怎么改？教师总结本实验注意点：1、一定要选用新鲜的肝脏，为什么？2、将肝脏制成研磨液有什么意义？3、滴入 FeCl3溶液和肝脏研磨液时，可否共用一个吸管？为什么？验基础上填写出相关步骤及现象。阅读课文相关内容，理解自变量、因变量、无关变量、对照实验等概念。 学生相互讨论后尝试回答问题。学生思考阅读、理解的能力。这是学生第一次正式接触对照实验，又是难点，所以必须详讲、讲透。强化对照实验的知识。培养学生灵活运用新知识的能力。引导学生深入思考实验，培养学生发现问题、解决问题的能力。酶降低活化能通
10、 过 刚 才 的 实 验 中 3 号 和 4 号 管 现 象 的 比 较 ，我 们 已 经 知 道 了 酶 的 催 化 效 率 比 无 机 催 化 剂 更高 ， 为 什 么 呢 ？解释：常温下反应速率较慢，这是因为反应物分子的能量较低，温度升高后，部分分子获得了能量，所以较易发生反应。2 号管就是因为加热使 H2O2 分子获得了能量，所以容易分解产生氧气。由此引出活化能的概念：分子从常态变为易发生化学反应的活跃状态所需的能量。 提问： 3 号和 4 号并未加热，为什么反应速率也会提高呢？课件展示表格：在 20测得的 H2O2 分解的活化能条 件 活化能/kJmol-没有催化剂催化 75用胶态铂
11、催化 54用过氧化氢酶催化 29提问：1、从表格所示数据能否推测出催化剂的作用原理？2、为什么酶比无机催化剂催化效率更高？小结：正是因为酶的催化作用，才使得细胞内反应能在温和条件下快速进行。学生阅读P80 相关内容，并结合实验理解活化能的概念。学生思考并得出结论：催化剂降低了化学反应的活化能，而酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著。活化能的概念是本节课另一难点。把化学反应比作爬高山，把有酶途径比作走穿山隧道，通过图片和动画直观的对比，使学生能够更容易掌握教材中的“酶降低活化能”这一难点。刚才我们通过学习，了解了酶的作用及 学生在课 充分发挥4关于酶本质的探索其原理，那酶的本质到底是什么呢？指导
12、学生阅读 P81 关于酶本质的探索，每组派一个代表模仿科学家陈述自己的主要观点。思考问题：1、 巴 斯 德 和 李 比 希 的 观 点 各 有 什 么 积 极 意 义 和局 限 性 ？2、 毕 希 纳 是 怎 样 结 束 这 场 争 论 的 ？ 他 的 结 论 是什 么 ？3、 萨 姆 纳 历 时 9 年 才 证 明 脲 酶 是 蛋 白 质 ， 并 因此 获 诺 贝 尔 化 学 奖 。 你 认 为 他 成 功 的 主 要 原因 是 什 么 ？ 归纳小结：巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德： 李比希： 毕希纳： 萨姆纳： 切赫和奥特曼： 前做好充分的预习工作，发挥团队合作精神，
13、带着问题阅读课本。学生体会几位科学家的观点之间的逻辑关系，分析每位科学家的科学结论中可取之处与不足之处。学生归纳学生自主学习的能力，培养学生比较、归纳的能力，训练学生从材料中提炼有效信息的能力。利用教材所给资料，合理设置问题，使学生体验酶本质的探索历程。引导学生体会科学家科学研究的艰辛，培养学生敢于质疑、勇于探索的科学精神。酶 的 定 义在科学家探究历程的基础上，从来源、作用、化学本质等方面尝试给酶下一个较完整的定义。 思考问题：1、酶主要在活细胞的哪里合成？2、酶的合成原料？3、如何来验证酶的化学本质？学生讨论总结出酶的概念。培养学生归纳总结的能力，使学生真正理解酶的本质。课 堂 小 结以师
14、生问答的形式进行小结：酶为什么可以提高化学反应速率？为什么酶比无机催化剂的催化效率更高？什么是酶？酶的本质是什么？学生反馈回顾课堂知识，构建知识体系，使所学知识系统化，强化重点知识，实现情感与价值观提升。反 馈 练 习 见后 学生完成习题培养学生应用知识解决实际问题的能力。5板书设计：一、酶的作用和本质（一）什么是细胞代谢？细胞中所有化学反应的总称。（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（三）酶的本质：绝大多数酶是蛋白质，少数是 RN
15、A（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）二、酶的特性（一）、高效性（二）、专一性（三）、酶的催化作用需要一定的条件1、温度对酶活性的影响2、pH 对酶活性的影响教学反思：6作业布置：降低化学反应活化能的酶班级： 姓名： 成绩：1 下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是（ ）。A要设置对照组和实验组 B要遵循单因子变量原则C无关变量要始终相同且适宜 D自变量要始终保持相同2 关于活化能，下列说法不正确的是（ ）。A是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量B加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化能C无机催化剂使反应物分子获得
16、的活化能的总量更多而加快反应速率D酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行3 有关酶的叙述中，错误的是（ ）A. 所有的酶都含有 C、H、O、N 四种元素 B酶不一定只在细胞内起催化作用C酶并非只在体内合成，也可以从食物中获得 D. 人体内的酶也在不断更新4 一种化学反应 PQR，图中所示的实线表示在没有酶的时候此反应的进程，在 t1时将催化此反应的酶加入反应底物混合物中，图中能表示加入酶以后此反应进程的曲线是（ ）。Aa Bb Cc Dd5请根据下图回答下面的问题：（1）图中甲表示 ，判断的理由是 ；7（2）若图中的乙表示人类食物中的二糖，则丙、丁可能为 ，甲可能为 ；（3）某些
17、特制的洗衣粉能够除去衣物上的奶渍、血迹，该过程中相当于图中甲的是（ ）。A 蛋白质 B蛋白酶 C脂肪或脂肪酶 D蛋白质氧化酶6下图是测量过氧化氢酶与过氧化氢反应放出氧气的实验装置，水槽内注有清水，倒置的量筒内也充满了清水。提前制作大小相同的圆形小滤纸片若干。实验过程如下：实验一制备新鲜动物肝脏的研磨液；将 4 片圆形小滤纸片在肝脏研磨液浸泡后取出，并贴在反应小室上侧的内壁上（如图 A 所示）；向反应小室内加入 10 mL H2O2 溶液（如图 A 所示）；将反应小室旋转 180 度，成图 B 所示状态；每隔 30 s 读取并记录量筒中水面的刻度一次，共进行 5 min。 实验二除了将圆形小滤纸
18、片的数量改成 2 片，其他均与实验一相同。请回答：（1）上述两实验探究的问题是 与酶促反应速率的关系。（2）请你设计一个用于记录观察结果的表格，记录的单位是 mLO2/30 s。7对照实验一般要设置对照组和实验组。下图是验证酶的催化特性的几组对比实验，15号试管内装有等量的 H2O2溶液，14 号试管控制温度与加入不同的物质，请回答下面问题。（1）1 号和 2 号试管均能放出比 3 号试管更多的气泡，这说明了什么？ （2）2 号放出的气泡比 1 号又多又快，说明了什么？这组对照实验中自变量是什么？ （3）若 2、3、4 号试管是为了验证酶的某一项特性而设置的对照，则 号试管设置得不科学，改进的方法是 ，改进的这一条件在该组实验中属于 变量，在对照实验中对这种变量的控制要求是 。（4）若要证明酶的活性是否受 pH 的影响，而再增设 5 号试管，请补充：85 号试管应加入 ；5 号试管的温度应控制在 ；你设置的 5 号试管与 号试管可作为一组对照实验。用带有余烬的火柴去分别试探这两只试管口，根据出现的现象将得出相应的结论。
