教案【一】
教學準備
教學目標
1知識方面:說明酶在細胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。
2能力方面:進行有關的實驗和探究,學會控制自變量,觀察和檢測因變量的變化,以及設置對照組和重復實驗。
3.情感態(tài)度價值觀:通過閱讀分析“關于酶本質(zhì)的探索”的資料,認同科學是在不斷地探索和爭論中前進的。
教學重難點
1、教學重點:酶的作用、本質(zhì)和特性。
2、教學難點:
�、琶附档突瘜W反應活化能的原理。
�、瓶刂谱兞康目茖W方法。
教學過程
【導入】問題探討
介紹教材P78斯帕蘭扎尼的實驗,討論下列問題:
�、胚@個實驗要解決什么問題?
⑵是什么物質(zhì)使肉塊消失了?
對細胞來說,能量的獲得和利用都必須通過化學反應。細胞中每時每刻都進行著許多化學反應,統(tǒng)稱為細胞代謝。細胞中代謝過程離不開降低化學反應活化能的酶。
學生回憶:⑴化學反應中無機催化劑的概念?⑵無機催化劑的作用、特點和條件是什么?
學生思考:細胞內(nèi)的環(huán)境是一個常溫常壓下的狀態(tài),在這種環(huán)境下化學反應卻能高效有序地發(fā)生,應該有適合的生物催化劑——酶。
【講授】一、酶在細胞代謝中的作用
實驗]比較過氧化氫在不同條件下的分解。
1、實驗原理:2H2O22H2O+O22H2O22H2O+O2
2、實驗步驟及現(xiàn)象
3、討論
�、拧纫娊滩腜79。
⑸這個實驗為什么要選用新鮮的肝臟?為什么要將肝臟制成研磨液?
�、实稳敫闻K研磨液和氯化鐵溶液時,可否共用一個吸管?為什么?
4、實驗結論
5、實驗過程的理論分析
⑴在做該實驗時讓學生感悟酶作為催化劑的突出特點——高效。
⑵控制變量:講解教材P79相關內(nèi)容,讓學生了解實驗設計的原則。
�、沁M行實驗:
[活化能]分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。
用無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,因而催化效率更高。如H2O2的分解,20℃無催化劑時需活化能75kJ/mol;用鉑作催化劑時,只需活化能54kJ/mol;用H2O2酶時,活化能下降到29kJ/mol以下。(結合教材P80圖講解)
正是由于酶的催化作用,細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。
【講授】二、酶的本質(zhì)
[資料分析]教師設置下列問題,讓學生帶著問題去閱讀教材P81——82相關內(nèi)容。
1、巴斯德和李比希的觀點分別是什么?
2、巴斯德和李比希的觀點各有什么積極意義?各有什么局限性?
3、科學發(fā)展過程中出現(xiàn)爭論是正常的。試分析巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭論的原因是什么,這一爭論對后人進一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用?
4、巴斯德和李比希之間的爭論被哪位科學家的研究成果平息了?
5、簡述畢希納實驗的過程?
6、從畢希納的實驗可以得出什么結論?
7、要證明酵母細胞的提取液和活酵母細胞的作用一樣還需要對實驗如何改進?
8、薩姆納提取到了脲酶,他是如何證明它的化學成分的?
9、薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質(zhì),并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他成功的主要原因是什么?
10、請給酶下一個較完整的定義?
11、結合酶本質(zhì)的探索歷程談談你對馬克思說的:“在科學上沒有平坦的大道,只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人,才有希望達到光輝的頂點”這句話的理解。
學生討論回答:
二、總結
酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物,其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。
教案【二】
教學準備
教學目標
1.說明酶在細胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。
2.通過閱讀分析"關于酶本質(zhì)的探索"的資料，認同科學是在不斷的探索和爭論中前進的。
3.進行有關的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。
教學重難點
教學重點：酶的作用、本質(zhì)和特性。
教學難點
(1)酶降低化學反應活化能的原理。
(2)控制變量的科學方法。
教學工具
教學課件
教學過程
一、情境創(chuàng)設。
人不吃飯行嗎?食物進入人體內(nèi)發(fā)生了怎樣的變化?這些問題在現(xiàn)在來說都已經(jīng)十分清楚了。這些變化過程在其他生物中有沒有呢?早在二百多年前科學家就對此進行了探索。
實驗介紹：1783年意大利科學家斯帕蘭札尼將肉塊放在小巧的金屬籠中，然后讓鷹吞下，過了一段時間，將籠子取出，肉塊不見了。
問：(1)為何要將肉塊放在籠子中?
答：排除了胃對肉塊的物理性消化。
問：(2)對肉起消化作用的是什么物質(zhì)?
答：一定是某些物質(zhì)進入到金屬籠中，使肉分解�，F(xiàn)在已經(jīng)知道這個能讓肉分解的物質(zhì)就是--酶。
問：(3)進行肉類消化的過程的條件是怎樣的?
答：進行分解肉的反應是在一種極溫和的條件下進行的。
問：(4)在實驗室中能否也能讓肉分解?能的話需要怎樣的條件?
答：實驗室也能進行肉的分解，但是比起在生物體中來說，需要高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈的條件才能進行。
二、問題探討
1.這個實驗要解決的問題是：鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學性消化?
2.是胃內(nèi)的化學物質(zhì)將肉塊分解了。
3.提示：收集胃內(nèi)的化學物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。
總結：對于一個生物體來說要進行的生理活動非常之多，構成生物體的每一個細胞內(nèi)的物質(zhì)需要不斷地合成與分解，不斷地處于自我更新的狀態(tài)，而這種自我更新的過程完全依賴于細胞內(nèi)發(fā)生的生物化學反應，每一個化學反應都伴隨著能量的變化。細胞中全部有序的化學變化的總稱就叫細胞代謝。
細胞生存的條件是很溫和的，那么細胞內(nèi)數(shù)量如此巨大的生物化學反應如何在常溫、常壓、水溶液環(huán)境、pH接近中性的條件下，迅速高效地進行呢?在化學反應中有沒有提高化學反應的方法呢?
三、過氧化氫在不同條件下的分解
實驗前介紹：動植物在代謝中產(chǎn)生的過氧化氫，對機體是有毒的。機體通過過氧化氫酶，催化過氧化氫迅速分解成水和氧氣而解毒。鐵離子也可催化這一反應。
2H2O2H2O+O2
問：如何獲得過氧化氫酶?
答：新鮮肝臟中含有較多的過氧化氫酶，所以新鮮肝臟研磨液含有較多的過氧化氫酶。
按以下實驗步驟來進行實驗：
對上述實驗進行分析，對照實驗的特點。
問：上述實驗分成了1、2、3、4號四支試管，哪些是四支試管共同的條件?兩兩比較不同的條件有幾個?
答：共同點：都在試管中加入2mLH2O2溶液，都在相同的壓力下進行。
不同點：1和2：只有溫度不同;1和3：3多了2滴FeCl3溶液;1和4：4多了2滴肝臟研磨液;3和4：加入的催化劑不同。
問：1號試管沒有加任何試劑，它起的作用是什么?
答：它起的是對照的作用。
結論：進行該實驗的其他因素相同，而只有其中某一因素不同，觀察其對實驗結果的影響。如果結果不同，那么影響該結果的就是這一不同的因素。在上述實驗3試管和4試管只有加入的催化劑不同，那么該實驗的結果3放的氧氣少，4放出氧氣多就是因為加入到4號催化劑的催化效率比加入到3號的高。即酶具有高效性。
問：2和4試管現(xiàn)象基本相同，能否在生物體中也利用2的方法來解毒?
答：不能。加熱到這樣的溫度會造成生物的細胞死亡。
問：能否用同一滴管給3和4試管加FeCl3溶液和肝臟研磨液?
答：不能。共用滴管會讓肝臟研磨液(或FeCl3溶液)殘留在滴管內(nèi)，難以判斷出過氧化氫的分解是哪種滴加液的作用，影響實驗結果的準確。
問：為何酶的催化效率會比無機催化劑更高呢?
答：酶降低了活化能�；罨芫褪欠肿訌某B(tài)轉化變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量�；罨茉酱�，反應就越不容易進行，反之就容易進行。
四、總結
在生物體中，生物體內(nèi)的化學反應每時每刻進行著。以人為例：據(jù)估計人體細胞內(nèi)每分鐘大約要發(fā)生幾百萬次的化學反應，這么多的化學反應能在人體中順利而迅速地完成，完全是靠酶的催化作用。它和無機催化劑相比，具有更高的催化效率。
酶在細胞內(nèi)的物質(zhì)變化過程中起著重要作用，這個作用是其他物質(zhì)無法代替的。它降低了化學反應中的活化能，而自身卻沒有發(fā)生變化，所以是一種催化劑。它是細胞內(nèi)產(chǎn)生的，所以它也是細胞中具有高效催化效率的生物催化劑。它的作用就是降低活化能。
在醫(yī)院常用雙氧水作為身體出現(xiàn)小傷口的消毒用藥，能觀察到什么現(xiàn)象嗎?試解釋該現(xiàn)象。
能看到傷口有氣泡產(chǎn)生。原因是人體細胞中產(chǎn)生的酶將雙氧水分解成了水和氧氣。
課后小結
酶在細胞內(nèi)的物質(zhì)變化過程中起著重要作用，這個作用是其他物質(zhì)無法代替的。它降低了化學反應中的活化能，而自身卻沒有發(fā)生變化，所以是一種催化劑。它是細胞內(nèi)產(chǎn)生的，所以它也是細胞中具有高效催化效率的生物催化劑。它的作用就是降低活化能。
課后習題
完成課后練習題。
參考答案：
基礎題
1.巴斯德：發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用。
李比希：引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。
畢希納：酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。
薩姆納：酶是蛋白質(zhì)。
2.提示：(1)細胞內(nèi)每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要高效率地進行，酶的催化效率比無機催化劑高得多。
(2)細胞內(nèi)的化學反應需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進行，無機催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈條件才能有較高的催化效率。
3.D。
拓展題
1.提示：可用第2章中學過的鑒定蛋白質(zhì)的方法。在薩姆納之前，之所以很難鑒定酶的本質(zhì)，主要是因為細胞中酶的提取和純化非常困難。
2.提示：(1)如四膜蟲的rRNA前體具有催化活性。(2)目前已有發(fā)現(xiàn)具催化活性的DNA的報道。
