必修一5.1降低化学反应活化能的酶.doc

第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶学习目标【知识目标】1.了解细胞代谢的概念。2.说明酶在细胞代谢中的作用和本质。3.说明酶的定义及酶的高效性、酶的专一性和酶的作用条件比较温和等特性。【能力目标】1运用特定情境，培养学生发现问题、分析问题并灵活运用所学知识解释和解决问题的能力。2通过探究性实验设计，学会确定和控制自变量，观察和检测因变量以及设置对照实验等，尝试使用科学探究方法。3通过探究实验的讨论交流和评价，养成学生的思辩、判断、评价和表达能力。【情感目标】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探索和争论中前进的。2.以学习小组形式开展讨论，养成合作精神，通过体验科学实验的过程和方法，养成勇于创新和实践的科学精神。教学标准1. 内容解析：新陈代谢是生物体内全部化学反应的总称，是生物体进行一切生命活动的基础。这些生物化学反应之所以能在常温常压下进行，就是因为有了酶这种生物催化剂的作用。因此酶是新陈代谢必不可少的物质。了解酶的本质、特性，不仅有助于学生延伸对蛋白质功能、性质的理解，对理解细胞中复杂的代谢过程能井然有序地进行、理解细胞呼吸和光合作用等重要生理活动的正常进行有重要作用。故本节内容在分子与细胞模块的知识体系中占有较重要地位.2. 重点的确定：酶的作用和特性是本节的核心内容，因此确定为教学重点。教材以实验为依托，介绍控制变量的科学方法，如对照原则、单一变量的原则。这一科学方法将贯穿人教版高中生物教材的始终，因此将控制变量的科学方法作为本节的第二个教学重点。3. 学情诊断：通过前面的学习学生已经掌握了有关蛋白质的结构、特点、功能等生物知识，可以用来解释和分析本节内容中的有关问题。学生已经掌握了化学中的双氧水的分解反应和有关无机催化剂的知识，可以用来进行有关实验和生物催化剂酶的教学，将化学知识与生物学教学进行渗透。学生掌握的数学上函数的知识可以用来进行变量的有关教学，将数学知识和生物学知识进行渗透。学生在前面进行了探究植物细胞的吸水和失水的实验，这为理解酶的特性并进行新的探究实验奠定了必要的知识和能力基础。4.教学对策：从物质跨膜运输方式主动运输需要能量入手，引出第5章细胞的能量供应和利用。再从教材提供的问题探讨斯帕兰札尼研究鹰的消化作用进入学习情境，是有趣的，并能和学生已有经验对消化酶的了解结合起来。利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引导学生进入新课学习。既然学生们知道无机催化剂的作用，就让学生通过比较实验来认识酶的催化作用以及酶的特性。教师在安排学生做实验时要注意学生对实验的理解，落实好本节课的目标。本节课的实验需要设置实验组和对照组，可利用直观的手段将实验的装置特别是实验组和对照组的装置分别向学生展示，以增加学生实验操作和讨论的效率，或者采取分组实验进行实验讨论（此法效果很好）。在学生获得感性知识的基础上要求学生体会什么是自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验，再通过对实验中自变量改变训练学生在实验设计中如何控制变量。显然，这种编排有助于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力。教学实例【课堂实录】教学内容教师活动学生活动教学意图细胞代谢细胞内的环境是一个常温常压下的状态，在这种环境下化学反应却能高效有序地发生，即细胞代谢。而细胞代谢应该有适合的生物催化剂酶。引导学生产生疑问：酶在细胞代谢中起了什么作用？究竟是怎样起作用的呢？让学生通过实例进行“细胞代谢”概念建构酶在细胞代谢中的作用“比较过氧化氢在不同条件下的分解”通过细胞代谢产生的有害物质过氧化氢在不同条件下的分解实验来解决这些问题。方案：指导学生阅读，设计实验观察表格，分组完成实验。讨论问题：问题1：2号管发生了什么现象，说明了什么？问题2： 3、4号管中，FeCl3和过氧化氢酶起了什么作用。问题3： 3、4号管中，哪个反应速度快？说明什么问题？（说明酶具有高效性）问题4：这个实验的结论？通过实验你还能提出什么问题？师生共同分析总结：表格的设计；记录实验结果。展开讨论，并回答问题。完成探究活动，并进行交流和表达.讨论采取同伴互助：一学生提出问题，由其他学生解答。培养学生阅读、理解能力及对知识转化能力。培养小组协作精神、交流与合作能力。培养学生发现问题、解决问题的能力。控制变量讨论：指出“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组。问题1: 自变量中FeCl3如果改成滴加8滴则实验结果如何?是否违背对照实验设计原则?问题2: 自变量,无关变量能否发生转变?小组合作讨论小组合作讨论知识难点采取小组合作学习方式,利于难点突破.对学生进行求异思维训练.活化能酶的高效性引导：试管2产生气泡较多是因为加热所致，加热使H2O2分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。我们把这种转变所需要的能量称为活化能。PPT展示:H2O2分子由常态形成活跃状态.思考分析：问题1.汽油在常温下会不会自发地起火?为什么?问题2.为什么铁和过氧化氢酶能提高过氧化氢的分解反应的速率呢？PPT展示教科书图5-1.问题1:在20测得的过氧化氢分解的活化能,从图中你能得出什么结论?条 件没在催化剂催化用胶状铂催化用过氧化氢酶催化活化能/kJmol-1755429问题2:请将教科书图5-2在坐标中绘制出来.问题3:请在同一个坐标中绘制”无催化剂、无机催化剂、有酶催化三种条件下分解等质量H2O2曲线图”。阅读教材，结合实验，加深对活化能这一概念的理解。讨论学生归纳小结： 酶的催化具有高效性是指与无机催化剂比较而言的，酶的催化效率要高出很多，一般要高出10 7一 1013”倍。通过动画演示让学生在愉快中理解概念.注重与现实生活的联系。培养学生图形转换能力.培养学生比较、归纳能力.构建系统知识探究酶的专一性探究温度对酶活性的影响探究pH对酶活性的影响酶的特性小结及影响酶特性的坐标图解读教师讲述：阅读某品牌加酶洗衣粉的使用指南，讨论、分析该洗衣粉为什么不能用于洗涤丝质、毛质、皮革服装?引入对酶专一性的思考。假设现在为同学们提供质量分数为2的新鲜的淀粉酶溶液、质量分数为3的可溶性淀粉溶液、质量分数为3的蔗糖溶液、斐林试剂、热水、试管及其他仪器用具等。首先提示本实验的原理：淀粉和蔗糖部是非还原糖。它们在酶的催化作用下部能水解成还原糖。还原糖能够达到预期结果。请同学们思考一下，提供你的设计方案。教师提问：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，如何设计教师提问：上述两种实验方案能不能用碘液代替新配制的斐林试剂进行检测酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。在最适宜的温度和pH条件下，酶活性最高。低温降低酶的活性高温、过酸和过碱的条件都会破坏酶的结构而使酶失去活性。提出问题：酶的活性可能受温度的影响；酶的活性可能受pH的影响。实验原理：淀粉遇碘后形成紫蓝色复合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解为麦芽糖和葡萄糖。麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。温度会影响淀粉酶的活性从而影响淀粉的水解。滴加碘液后，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。老师指导学生做实验教师提问：a.如何将设计方案以表格的形式展示出来？b.为什么不能用斐林试剂检测？c.为什么最好用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响？实验原理：过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解生成水和氧气不同的酸碱度会影响过氧化氢酶的活性，从而影响氧气的生成量；可用点燃但无火焰的卫生香的燃烧情况来检验氧气生成的多少。酶的特性是指酶的催化的高效性、酶的专一性和酶的催化需要温和的外界条件。老师要求学生绘制影响酶促反应速率的曲线，并描述相关曲线。学生活动： 各小组学生结合老师的提示，讨论气氛非常活跃，然后各小组长上讲台展示自己小组的实验设计方案，最后总结实验方案如下：步骤操作方法试管AB1加入3%可溶性淀粉溶液2mL2mL2加入2%新鲜的淀粉酶溶液2mL3加入2新鲜的蔗糖酶溶液2mL4将A.B两试管放在60左右的热水中保温5min5分别向A.B两试管加入新配制斐林试剂1mL6将A.B两试管放在60左右的热水中保温5min预期结果出现砖红色沉淀不出现砖红色沉淀学生回答：不能，碘液只能检测淀粉是否被分解，不能检测蔗糖是否被分解（分解与未分解的实验现象一样）学生实验实验步骤a. 取3支试管，编号l、2、3，分别注入2mL淀粉溶液；b. 另取3支试管，编号为1、2、3，分别注入等量的淀粉酶溶液，将6支试管分成3组，分别放人热水(约60)、沸水和冰水中，维持各自的温度5min；c. 分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min；d. 在3支试管中各滴加12滴碘液，然后摇匀；e. 观察这3支试管中溶液颜色的变化情况。实验结果：l、3号试管变蓝2号试管不变蓝。实验结论：学生思考回答。学生活动：请学生们参照P84提供的材料和用具并模仿“温度对酶活性的影响”的设计，尝试设计该实验。实验结论：过氧化氢酶在pH为中性的条件下，催化能力最强，在碱性和酸性条件下，催化能力下降，甚至失去催化能力。小结、训练，加深对酶的特性的理解巩固提高：下列实验是研究pH对酶活性的影响。准备5支试管等量酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加一块1cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25室温条件下