第五章 細胞的能量供應(yīng)與利用

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1、 《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》教學(xué)設(shè)計 薛永峰 2011.11.30 【教學(xué)目標(biāo)分析】 1、知識目標(biāo) （1）說明酶在細胞代謝中的作用。 （2）闡述細胞代謝的概念。 2、能力目標(biāo) （1）培養(yǎng)學(xué)生推理、比較、分析、歸納總結(jié)的能力。 （2）通過有關(guān)的實驗和探究，學(xué)會控制自變量，觀察 和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實驗。 3、情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) (1)通過圖片、動畫等讓學(xué)生感嘆，激發(fā)學(xué)生對生命的珍惜和愛護，對生命的尊重和欣賞。 【教材內(nèi)容分析】 新陳代謝是生物體內(nèi)全部化學(xué)反應(yīng)的總稱，是生物體進行一切生命活動的基礎(chǔ)。這些生物化學(xué)反應(yīng)之所以能在常溫常壓下進行，就

2、是因為有了酶這種生物催化劑的作用。因此，了解酶的作用，為理解細胞中復(fù)雜的生命活動的順利進行奠定了基礎(chǔ)。本節(jié)課主要是讓學(xué)生認(rèn)識酶，通過實驗的探究得出酶在新陳代謝中的作用；通過對實驗的分析，幫助學(xué)生建立“唯一變量原則”的思想；通過對酶的學(xué)習(xí)引起學(xué)生對細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的興趣，為呼吸作用和光合作用的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。故本節(jié)內(nèi)容在《分子與細胞》模塊的知識體系中占有較重要的地位。 【教學(xué)重點和難點分析】 1、教學(xué)重點：酶在細胞代謝中的作用 酶在細胞代謝中的作用是本節(jié)課的教學(xué)重點。學(xué)生通過初三、高一階段化學(xué)的學(xué)習(xí)，對于純化學(xué)反應(yīng)和無機催化劑的作用已比較熟悉，但是對于細胞內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)及生物催化劑──酶的認(rèn)

3、識有限。利用學(xué)生對無機催化劑的知識基礎(chǔ)切入，引入酶的學(xué)習(xí)。在教學(xué)時主要采用分析、歸納為主線的教學(xué)方法。并在教師的啟發(fā)下，閱讀教材中的有關(guān)內(nèi)容，討論分析并回答相關(guān)問題，歸納酶的作用，理解并掌握相關(guān)內(nèi)容。 2. 教學(xué)難點：（1）酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理。 （2）控制變量的科學(xué)方法。 酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理和控制變量的科學(xué)方法是本節(jié)的教學(xué)難點。由于學(xué)生對細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)和酶的知識了解很少，酶的作用——酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理比較抽象，學(xué)生對其理解也有一定的困難。為此，在教學(xué)時教師充分利用教材上形象、直觀的圖解和文學(xué)說明，幫助學(xué)生明確催化劑可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，并通過打比方和多媒體動畫

4、強化對該知識點的理解。 學(xué)生首次接觸設(shè)計實驗的原則之一 ——控制變量的科學(xué)方法，且自變量、因變量和對照實驗也比較抽象，學(xué)生理解起來有一定的困難，教師在教學(xué)時引領(lǐng)學(xué)生分析教材中“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，學(xué)生通過閱讀、討論可以明確自變量、因變量和對照實驗的含義，并通過觀看視頻學(xué)會控制自變量和設(shè)置對照實驗的方法，領(lǐng)悟彼此間的對應(yīng)關(guān)系。 【學(xué)生學(xué)情分析】 學(xué)生通過初三、高一階段化學(xué)的學(xué)習(xí)，對于純化學(xué)反應(yīng)已比較熟悉，但是對于細胞內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)及生物催化劑──酶的認(rèn)識有限。學(xué)生理解起來有一定的困難，需要教師借助于多媒體課件等手段把酶的作用直觀形象地表示出來，幫助學(xué)生理解 【設(shè)計理念】

5、 新課程倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，強調(diào)學(xué)生探索新知識的經(jīng)歷和獲得新知識的體驗，不能再讓教學(xué)脫離學(xué)生的內(nèi)心感受，必須讓學(xué)生追求過程的體驗。基于以上認(rèn)識，在設(shè)計本節(jié)課時，教師所考慮的不是簡單告訴學(xué)生酶在細胞代謝中的作用，而是創(chuàng)造一些生物氛圍，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、探索酶的作用。在這個過程中，學(xué)生在課堂上的主體地位得到充分發(fā)揮，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也提高了他們分析、問題解決問題的能力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造力。這正是新課程所倡導(dǎo)的數(shù)學(xué)理念。 【教學(xué)策略的設(shè)計】 根據(jù)主體性教學(xué)目標(biāo)，以“自主性、探究性、合作性”為學(xué)生學(xué)習(xí)的三個基本特征，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為指導(dǎo)，以側(cè)重科學(xué)方法教育為歸宿，本節(jié)課采用：設(shè)疑導(dǎo)

6、入→引導(dǎo)探索→歸納總結(jié)→拓展升華的教學(xué)模式 1、教學(xué)方法 （1）啟發(fā)式教學(xué)：以設(shè)問和疑問層層引入，激發(fā)學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生積極思考，逐步從常識走向科學(xué)，將感性認(rèn)識提升到理性認(rèn)識，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的抽象思維能力。 （2）實驗探究教學(xué)法：從反應(yīng)物、反應(yīng)條件、實驗原理、實驗步驟、現(xiàn)象記錄和分析、歸納得出結(jié)論等方面，引導(dǎo)學(xué)生理解實驗設(shè)計，進行實驗操作，從具體到抽象，從實踐到理論來深化科學(xué)探究。 （3）直觀教學(xué)法：利用FLASH動畫，化抽象為具體，突破難點。 2、學(xué)法指導(dǎo) （1）指導(dǎo)學(xué)生實驗，培養(yǎng)觀察能力、探究能力。 （2）指導(dǎo)學(xué)生閱讀，引導(dǎo)學(xué)生概括知識要點，通過圖片、多媒體課件，引導(dǎo)學(xué)生從中獲得

7、信息和處理信息的能力。 教學(xué)目標(biāo) 1.說明酶在細胞代謝中的作用、本質(zhì)。 2.通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭論中前進的。 3.進行有關(guān)的實驗和探究，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實驗。 教學(xué)重點 酶的作用、本質(zhì)。 教學(xué)難點 （1）酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理。 （2） 控制變量的科學(xué)方法。 課時安排 1課時。 教學(xué)用具：多媒體課件。 教學(xué)方法：講授法、探究法、問題導(dǎo)學(xué)法等。 教學(xué)過程： Ⅰ、導(dǎo)入新課： 1783年意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼對鷹的胃是否能進行化學(xué)性消化進行了研究，他將肉塊放在小巧的

8、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。現(xiàn)在已經(jīng)知道這個能讓肉分解的物質(zhì)就是——酶。 問：（3）鷹的胃中肉塊消化過程的條件是怎樣的？ 答：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。 由以上事實可以看出，一些在實驗里需要高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈的條件

9、才能進行。在酶的作用下可以在一種極溫和的條件下進行的 從本節(jié)課開始我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)酶的知識。 Ⅱ、講授新課： 一、 細胞代謝為什么離不開酶（板書） 1、細胞代謝的概念及條件（板書） 【教師精講】 對于一個生物體來說要進行的生理活動非常之多，構(gòu)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，細胞處于不斷地自我更新的狀態(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(xué)反應(yīng)，每一個化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化。細胞中全部有序的化學(xué)變化的總稱就叫細胞代謝。（板書） 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(xué)反應(yīng)如何在常溫、常壓、水溶液環(huán)境、pH接近中性的

10、條件下，迅速高效地進行呢？在化學(xué)反應(yīng)中有沒有提高化學(xué)反應(yīng)的方法呢？ 現(xiàn)在已經(jīng)知道是由于催化酶的作用，細胞代謝才能在溫和條件下迅速進行。（板書） 2、酶在細胞代謝中的作用（板書） 【播放視頻】過氧化氫在不同條件下的分解，了解過氧化氫酶的作用和意義 播放前介紹：動植物細胞在代謝中會產(chǎn)生的過氧化氫，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。過氧化氫在高溫或Fe3＋作用下也可分解成水和氧氣。 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。 【對上述實驗進行

11、分析】 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2 mL H2O2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(jié)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(jié)果的影響。如果結(jié)果不同，那么影響該結(jié)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(jié)果3放的氧氣少，4放出

12、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(jié)果的準(zhǔn)確。 問：為何酶的催化效率會比無機催化劑更高呢？ 答：酶降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能?；罨芫褪欠肿訌某B(tài)轉(zhuǎn)化變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量?；罨茉酱螅磻?yīng)就越不容易進行，反之就容易進行。（板書）

13、問：酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理 答：與底物結(jié)合形成中間復(fù)合物，使化學(xué)反應(yīng)按一定途徑進行。 【教師精講】 在生物體中，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)，這么多的化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)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。 【與生活的聯(lián)系】在醫(yī)院常用雙氧水（含過

14、氧化氫）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。答：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。 二、 酶的本質(zhì)（板書） 1、 關(guān)于酶本質(zhì)的探索（板書） 現(xiàn)在已經(jīng)知道細胞內(nèi)的生理活動之所以如此有序地快速進行，酶的作用無可替代，但是19世紀(jì)以前，人們對這些所知甚少，人們對酶的認(rèn)識是科學(xué)家不懈努力的結(jié)果。 【資料分析】引導(dǎo)學(xué)生閱讀課文，教師總結(jié)分析。 1.法國微生物學(xué)家巴斯德認(rèn)為發(fā)酵是由于酵母細胞的存在，沒有活細胞的參與，糖類是不可能變成酒精的。發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用；德國化學(xué)家李比希認(rèn)為

15、引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。 2.巴斯德是微生物學(xué)家，特別強調(diào)生物體或細胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭論的焦點上，使科學(xué)研究更加有的放矢。 3.他們的爭論被德國化學(xué)家畢希納的研究成果平息了，畢希納的實驗說明，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。 4.薩姆納歷用正確的科學(xué)方法，堅持不懈歷時9年將刀豆種子中的脲酶提純了出來。然后又用多種方法證明脲酶是蛋白質(zhì)。 【教師精講】 酶作為生物催化劑，人們對

16、它的認(rèn)識經(jīng)歷了較長的時間，從酶究竟是在活細胞中能起作用還是釋放出來起作用一直爭論到到底是什么物質(zhì)，每次爭論的結(jié)果都讓人們對酶的認(rèn)識更深入一步，更加準(zhǔn)確，所以可以說酶的本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程也正是人們認(rèn)識自然的一個真實寫照。 2、酶的本質(zhì)：本質(zhì)：絕大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少量為RNA（構(gòu)成酶的基本單位是氨基酸和核糖核苷酸）（板書） Ⅲ、課堂練習(xí) Ⅳ、布置作業(yè)：完成課后練習(xí) 一、基礎(chǔ)題 【教學(xué)反思】 1、注重對學(xué)生能力的培養(yǎng) 本節(jié)課最好是通過學(xué)生親手實驗來探究酶在細胞代謝中的作用，來培養(yǎng)了學(xué)生收集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力及交流和合作的能力。觀看視頻雖然節(jié)省了時間，但效

17、果不佳。 2、重視利用多媒體進行輔助教學(xué) 酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理是一個抽象的過程，學(xué)生理解起來有一定的困難，為了幫助學(xué)生理解，我利用了多媒體進行輔助教學(xué)：先用課件中直觀的圖解和文字說明闡明酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理，然后用多媒體動畫直觀播放酶降低活化能的過程。從課堂的反饋練習(xí)來看，多媒體很好地幫助學(xué)生突破了這一難點。 3、本教學(xué)設(shè)計是以新課程理念來指導(dǎo)教學(xué)，著眼于從知識、能力以及情感態(tài)度價值觀等方面提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng);從學(xué)生己有的社會生活實際以及經(jīng)驗出發(fā)，使學(xué)生認(rèn)識生物學(xué)和人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注學(xué)生個性的發(fā)展，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，采用小組合作探究性學(xué)習(xí)，將生物學(xué)史實融入到生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)當(dāng)中，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，同時體驗了科學(xué)家進行科學(xué)探究的過程。由于本節(jié)內(nèi)容采用探究式教學(xué)法，教師在具體操作過程中，要注意對課堂的把控。