必修一5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶學(xué)習(xí)目標(biāo)【知識目標(biāo)】1.了解細(xì)胞代謝的概念。2.說明酶在細(xì)胞代謝中的作用和本質(zhì)。3.說明酶的定義及酶的高效性、酶的專一性和酶的作用條件比較溫和等特性?！灸芰δ繕?biāo)】1運用特定情境，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并靈活運用所學(xué)知識解釋和解決問題的能力。2通過探究性實驗設(shè)計，學(xué)會確定和控制自變量，觀察和檢測因變量以及設(shè)置對照實驗等，嘗試使用科學(xué)探究方法。3通過探究實驗的討論交流和評價，養(yǎng)成學(xué)生的思辯、判斷、評價和表達(dá)能力?！厩楦心繕?biāo)】1.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。2.以學(xué)習(xí)小組形式開展討論，養(yǎng)

2、成合作精神，通過體驗科學(xué)實驗的過程和方法，養(yǎng)成勇于創(chuàng)新和實踐的科學(xué)精神。教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)1. 內(nèi)容解析：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(jìn)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(jìn)行，就是因為有了酶這種生物催化劑的作用。因此酶是新陳代謝必不可少的物質(zhì)。了解酶的本質(zhì)、特性，不僅有助于學(xué)生延伸對蛋白質(zhì)功能、性質(zhì)的理解，對理解細(xì)胞中復(fù)雜的代謝過程能井然有序地進(jìn)行、理解細(xì)胞呼吸和光合作用等重要生理活動的正常進(jìn)行有重要作用。故本節(jié)內(nèi)容在分子與細(xì)胞模塊的知識體系中占有較重要地位.2. 重點的確定：酶的作用和特性是本節(jié)的核心內(nèi)容，因此確定為教學(xué)重點。教材以實驗為依托，介紹控制變量的科

3、學(xué)方法，如對照原則、單一變量的原則。這一科學(xué)方法將貫穿人教版高中生物教材的始終，因此將控制變量的科學(xué)方法作為本節(jié)的第二個教學(xué)重點。3. 學(xué)情診斷：通過前面的學(xué)習(xí)學(xué)生已經(jīng)掌握了有關(guān)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、特點、功能等生物知識，可以用來解釋和分析本節(jié)內(nèi)容中的有關(guān)問題。學(xué)生已經(jīng)掌握了化學(xué)中的雙氧水的分解反應(yīng)和有關(guān)無機催化劑的知識，可以用來進(jìn)行有關(guān)實驗和生物催化劑酶的教學(xué)，將化學(xué)知識與生物學(xué)教學(xué)進(jìn)行滲透。學(xué)生掌握的數(shù)學(xué)上函數(shù)的知識可以用來進(jìn)行變量的有關(guān)教學(xué)，將數(shù)學(xué)知識和生物學(xué)知識進(jìn)行滲透。學(xué)生在前面進(jìn)行了探究植物細(xì)胞的吸水和失水的實驗，這為理解酶的特性并進(jìn)行新的探究實驗奠定了必要的知識和能力基礎(chǔ)。4.教學(xué)對策：

4、從物質(zhì)跨膜運輸方式主動運輸需要能量入手，引出第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用。再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。利用學(xué)生對無機催化劑的知識基礎(chǔ)切入，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新課學(xué)習(xí)。既然學(xué)生們知道無機催化劑的作用，就讓學(xué)生通過比較實驗來認(rèn)識酶的催化作用以及酶的特性。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，可利用直觀的手段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，或者采取分組實驗進(jìn)行實驗討論（此法效果很好）。在學(xué)生獲得感性知識的基

5、礎(chǔ)上要求學(xué)生體會什么是自變量、因變量、無關(guān)變量以及什么是對照實驗，再通過對實驗中自變量改變訓(xùn)練學(xué)生在實驗設(shè)計中如何控制變量。顯然，這種編排有助于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會確認(rèn)和控制變量，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。教學(xué)實例【課堂實錄】教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動教學(xué)意圖細(xì)胞代謝細(xì)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(xué)反應(yīng)卻能高效有序地發(fā)生，即細(xì)胞代謝。而細(xì)胞代謝應(yīng)該有適合的生物催化劑酶。引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生疑問：酶在細(xì)胞代謝中起了什么作用？究竟是怎樣起作用的呢？讓學(xué)生通過實例進(jìn)行“細(xì)胞代謝”概念建構(gòu)酶在細(xì)胞代謝中的作用“比較過氧化氫在不同條件下的分解”通過細(xì)胞代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)過氧化氫在不同條件下的分解實

6、驗來解決這些問題。方案：指導(dǎo)學(xué)生閱讀，設(shè)計實驗觀察表格，分組完成實驗。討論問題：問題1：2號管發(fā)生了什么現(xiàn)象，說明了什么？問題2： 3、4號管中，F(xiàn)eCl3和過氧化氫酶起了什么作用。問題3： 3、4號管中，哪個反應(yīng)速度快？說明什么問題？（說明酶具有高效性）問題4：這個實驗的結(jié)論？通過實驗?zāi)氵€能提出什么問題？師生共同分析總結(jié)：表格的設(shè)計；記錄實驗結(jié)果。展開討論，并回答問題。完成探究活動，并進(jìn)行交流和表達(dá).討論采取同伴互助：一學(xué)生提出問題，由其他學(xué)生解答。培養(yǎng)學(xué)生閱讀、理解能力及對知識轉(zhuǎn)化能力。培養(yǎng)小組協(xié)作精神、交流與合作能力。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力?？刂谱兞坑懻摚褐赋觥氨容^過氧化氫在不

7、同條件下的分解”實驗中自變量、因變量、無關(guān)變量、對照組、實驗組。問題1: 自變量中FeCl3如果改成滴加8滴則實驗結(jié)果如何?是否違背對照實驗設(shè)計原則?問題2: 自變量,無關(guān)變量能否發(fā)生轉(zhuǎn)變?小組合作討論小組合作討論知識難點采取小組合作學(xué)習(xí)方式,利于難點突破.對學(xué)生進(jìn)行求異思維訓(xùn)練.活化能酶的高效性引導(dǎo)：試管2產(chǎn)生氣泡較多是因為加熱所致，加熱使H2O2分子得到了能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。我們把這種轉(zhuǎn)變所需要的能量稱為活化能。PPT展示:H2O2分子由常態(tài)形成活躍狀態(tài).思考分析：問題1.汽油在常溫下會不會自發(fā)地起火?為什么?問題2.為什么鐵和過氧化氫酶能提高過氧化氫的分解反應(yīng)的速率呢？

8、PPT展示教科書圖5-1.問題1:在20測得的過氧化氫分解的活化能,從圖中你能得出什么結(jié)論?條 件沒在催化劑催化用膠狀鉑催化用過氧化氫酶催化活化能/kJ·mol-1755429問題2:請將教科書圖5-2在坐標(biāo)中繪制出來.問題3:請在同一個坐標(biāo)中繪制”無催化劑、無機催化劑、有酶催化三種條件下分解等質(zhì)量H2O2曲線圖”。閱讀教材，結(jié)合實驗，加深對活化能這一概念的理解。討論學(xué)生歸納小結(jié)： 酶的催化具有高效性是指與無機催化劑比較而言的，酶的催化效率要高出很多，一般要高出10 7一 1013”倍。通過動畫演示讓學(xué)生在愉快中理解概念.注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系。培養(yǎng)學(xué)生圖形轉(zhuǎn)換能力.培養(yǎng)學(xué)生比較、歸納

9、能力.構(gòu)建系統(tǒng)知識探究酶的專一性探究溫度對酶活性的影響探究pH對酶活性的影響酶的特性小結(jié)及影響酶特性的坐標(biāo)圖解讀教師講述：閱讀某品牌加酶洗衣粉的使用指南，討論、分析該洗衣粉為什么不能用于洗滌絲質(zhì)、毛質(zhì)、皮革服裝?引入對酶專一性的思考。假設(shè)現(xiàn)在為同學(xué)們提供質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2的新鮮的淀粉酶溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3的蔗糖溶液、斐林試劑、熱水、試管及其他儀器用具等。首先提示本實驗的原理：淀粉和蔗糖部是非還原糖。它們在酶的催化作用下部能水解成還原糖。還原糖能夠達(dá)到預(yù)期結(jié)果。請同學(xué)們思考一下，提供你的設(shè)計方案。教師提問：上述采用的是底物不同酶相同的方法，如果采用底物相同酶不同的方法，如何

10、設(shè)計教師提問：上述兩種實驗方案能不能用碘液代替新配制的斐林試劑進(jìn)行檢測酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在較溫和的條件下進(jìn)行的。在最適宜的溫度和pH條件下，酶活性最高。低溫降低酶的活性高溫、過酸和過堿的條件都會破壞酶的結(jié)構(gòu)而使酶失去活性。提出問題：酶的活性可能受溫度的影響；酶的活性可能受pH的影響。實驗原理：淀粉遇碘后形成紫藍(lán)色復(fù)合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解為麥芽糖和葡萄糖。麥芽糖和葡萄糖遇碘后不顯色。溫度會影響淀粉酶的活性從而影響淀粉的水解。滴加碘液后，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性。老師指導(dǎo)學(xué)生做實驗教師提問：a.如何將設(shè)計方案以表格的形式展示出來？b.為什么不能用斐林試劑檢測？c.為

11、什么最好用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響？實驗原理：過氧化氫酶能夠催化過氧化氫分解生成水和氧氣不同的酸堿度會影響過氧化氫酶的活性，從而影響氧氣的生成量；可用點燃但無火焰的衛(wèi)生香的燃燒情況來檢驗氧氣生成的多少。酶的特性是指酶的催化的高效性、酶的專一性和酶的催化需要溫和的外界條件。老師要求學(xué)生繪制影響酶促反應(yīng)速率的曲線，并描述相關(guān)曲線。學(xué)生活動： 各小組學(xué)生結(jié)合老師的提示，討論氣氛非?；钴S，然后各小組長上講臺展示自己小組的實驗設(shè)計方案，最后總結(jié)實驗方案如下：步驟操作方法試管AB1加入3%可溶性淀粉溶液2mL2mL2加入2%新鮮的淀粉酶溶液2mL3加入2新鮮的蔗糖酶

12、溶液2mL4將A.B兩試管放在60左右的熱水中保溫5min5分別向A.B兩試管加入新配制斐林試劑1mL6將A.B兩試管放在60左右的熱水中保溫5min預(yù)期結(jié)果出現(xiàn)磚紅色沉淀不出現(xiàn)磚紅色沉淀學(xué)生回答：不能，碘液只能檢測淀粉是否被分解，不能檢測蔗糖是否被分解（分解與未分解的實驗現(xiàn)象一樣）學(xué)生實驗實驗步驟a. 取3支試管，編號l、2、3，分別注入2mL淀粉溶液；b. 另取3支試管，編號為1、2、3，分別注入等量的淀粉酶溶液，將6支試管分成3組，分別放人熱水(約60)、沸水和冰水中，維持各自的溫度5min；c. 分別將淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中，搖勻后，維持各自的溫度5min；d. 在3支試管中各滴加12滴碘液，然后搖勻；e. 觀察這3支試管中溶液顏色的變化情況。實驗結(jié)果：l、3號試管變藍(lán)2號試管不變藍(lán)。實驗結(jié)論：學(xué)生思考回答。學(xué)生活動：請學(xué)生們參照P84提供的材料和用具并模仿“溫度對酶活性的影響”的設(shè)計，嘗試設(shè)計該實驗。實驗結(jié)論：過氧化氫酶在pH為中性的條件下，催化能力最強，在堿性和酸性條件下，催化能力下降，甚至失去催化能力。小結(jié)、訓(xùn)練，加深對酶的特性的理解鞏固提高：下列實驗是研究pH對酶活性的影響。準(zhǔn)備5支試管等量酶溶液但pH各不相同的試管，每支試管加一塊1cm3的正方體凝固蛋白塊，試管均置于25室溫條件