2019-2020年高中生物《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》教案4.doc

2019-2020年高中生物降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶教案4一、 教學(xué)目標(biāo) 1.說明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。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(jìn)的。3.進(jìn)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。二、 教學(xué)重點和難點1.教學(xué)重點酶的作用、本質(zhì)和特性。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。三、 教學(xué)策略從教材提供的問題探討斯帕蘭札尼研究鷹的消化作用進(jìn)入學(xué)習(xí)情境，是有趣的，并能和學(xué)生已有經(jīng)驗對消化酶的了解結(jié)合起來。要先提出細(xì)胞代謝的概念，細(xì)胞代謝是課標(biāo)明確提出的一級主題，細(xì)胞代謝過程離不開降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶。學(xué)生對酶的認(rèn)識有限但對催化劑的作用比較熟悉，教學(xué)中可以利用學(xué)生對無機(jī)催化劑的知識基礎(chǔ)作為切入點，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新課學(xué)習(xí)?？梢越榻B幾種無機(jī)催化劑的作用，讓學(xué)生說出無機(jī)催化劑催化的特點和條件，然后讓學(xué)生思考生命活動是一系列的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境條件是什么？學(xué)生比較容易想到細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境是一個常溫常壓的狀態(tài)，在這種環(huán)境狀態(tài)下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)該有適合的生物催化劑酶，由此引入酶的學(xué)習(xí)。既然學(xué)生們知道無機(jī)催化劑的作用，就讓學(xué)生通過比較實驗來認(rèn)識酶的催化作用以及與無機(jī)催化劑的差別。教師可以給學(xué)生一些具體數(shù)字，加深學(xué)生的印象，在做實驗時感悟酶作為催化劑的突出特點高效。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的新鮮肝臟研磨液1滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鐵溶液1滴生物催化劑：過氧化氫酶所含酶的相對數(shù)量：1無機(jī)催化劑：Fe3+Fe3+的相對數(shù)量：25萬教師在安排學(xué)生做實驗時要注意學(xué)生對實驗的理解，落實好本節(jié)課的目標(biāo)。本節(jié)課的實驗需要設(shè)置實驗組和對照組，建議教師利用直觀的手段（繪圖或電子幻燈等）將實驗的裝置特別是實驗組和對照組的裝置分別向?qū)W生展示，以增加學(xué)生實驗操作和討論的效率。本節(jié)課大約需要23課時完成。其中酶的作用和本質(zhì)需約12課時，酶的特性需要1課時。關(guān)于酶的概念，課程標(biāo)準(zhǔn)要求層次為理解，這就意味著學(xué)生能夠?qū)γ傅母拍钸M(jìn)行闡述、解釋。這就需要教師在將酶的概念闡述清楚的基礎(chǔ)之上，通過實驗和生活生產(chǎn)實踐中的實例讓學(xué)生體會酶的概念，落實課標(biāo)的要求。本節(jié)課的標(biāo)題是“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”，針對這一定語，教師可以問問學(xué)生對“降低化學(xué)反應(yīng)活化能”有什么認(rèn)識，教師要充分利用教材上形象、直觀的圖片和文字說明，讓學(xué)生明確催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且與無機(jī)催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性。然后讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入本節(jié)課的實驗。在實驗前教師可以搜集一些數(shù)據(jù)列在黑板上，如下表。表12 在20 測得的過氧化氫分解的活化能條件活化能/kJmol-1沒有催化劑催化用膠態(tài)鉑催化用過氧化氫酶催化755429在介紹酶的本質(zhì)時，教材上的資料分析很重要，充分利用資料中酶的發(fā)現(xiàn)歷史有助于學(xué)生加深對酶本質(zhì)的認(rèn)識。在資料分析的教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生自己閱讀資料，但這必須建立在教師精心設(shè)置的問題之后，要盡量避免在課堂教學(xué)中學(xué)生漫無目的、無針對性地閱讀。教師也可以利用教材上的資料精心設(shè)計教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生回顧酶的發(fā)現(xiàn)歷史，挖掘科學(xué)家從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、不斷探究、不斷進(jìn)行實驗，最終揭示酶的本質(zhì)的探索歷程，幫助學(xué)生理解絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)的事實。在學(xué)習(xí)酶的特性時，學(xué)生對于酶已經(jīng)有了一定的認(rèn)識基礎(chǔ)了，在這個基礎(chǔ)上讓學(xué)生判斷酶作為生物催化劑催化化學(xué)反應(yīng)時應(yīng)具備哪些特點。這里需要提醒學(xué)生的是，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，從蛋白質(zhì)的特性上去思考酶的特性。通過前面的實驗，學(xué)生已經(jīng)對酶的催化效率有了感性認(rèn)識，讓學(xué)生接著思考酶催化反應(yīng)是否應(yīng)在其分子結(jié)構(gòu)上有特定的活性部位，而這個活性部位恰恰就是酶具有專一性的原因。酶與底物之間具有鎖匙關(guān)系，一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，這種高度的專一性保證了生命活動有條不紊地進(jìn)行。在學(xué)習(xí)影響酶活性的條件時，教師要重視教材上提供的探究活動，要讓學(xué)生親自獲得酶的活性受到溫度和酸堿度影響的實驗證據(jù)，還可以通過定量化的探究實驗認(rèn)識酶活性的范圍，當(dāng)然，這是較高層次的要求。四、答案和提示（一）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(xué)性消化？2.是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。3.提示：收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。（二）實驗1.2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。2.不能。3.說明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。4.4號試管的反應(yīng)速率比3號試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細(xì)胞內(nèi)每時每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。（三）資料分析1.巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。2.提示：巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)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.畢希納的實驗說明，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。4.薩姆納歷時9年用正確的科學(xué)方法，堅持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。（四）旁欄思考題絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等劇烈條件都會影響到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以酶比較“嬌氣”。（五）第一小節(jié)練習(xí)基礎(chǔ)題1.巴斯德：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用。李比希：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。畢希納：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。薩姆納：酶是蛋白質(zhì)。2.提示：（1）細(xì)胞內(nèi)每時每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要高效率地進(jìn)行，酶的催化效率比無機(jī)催化劑高得多。（2）細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進(jìn)行，無機(jī)催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)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(xué)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(xì)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。（六）第二小節(jié)練習(xí)基礎(chǔ)題1.B。 2.B。3.提示：這個模型中A代表某類酶，B代表反應(yīng)底物，C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物。這個模型的含義是：酶A與底物B專一性結(jié)合，催化反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。這個模型揭示了酶的專一性。拓展題1.（1）A點：隨著反應(yīng)底物濃度的增加，反應(yīng)速率加快。B點：反應(yīng)速率在此時達(dá)到最高。C點：反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)底物濃度的增加而升高，維持在相對穩(wěn)定的水平。（2）如果A點時溫度升高10 ，曲線上升的幅度變小。因為圖中原曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度，反應(yīng)速率都會變慢。（3）該曲線表明，B點的反應(yīng)底物的濃度足夠大，是酶的數(shù)量限制了反應(yīng)速率的提高，這時加入少量的酶，會使反應(yīng)速率加快（圖略）。