【教学设计】《降低化学反应活化能的酶》（生物人教必修1）.docx

降低化学反应活化能的酶高台一中 罗福海u 设计思路本节课首先由“问题探讨”引入。通过教材“问题探讨”导入：1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。让学生讨论回答问题：1.金属笼子有什么作用呢？2.是什么物质使肉块消失了？3.怎样才能证明你的推测？以问题探讨形式开始本节内容的学习，激发学生积极讨论，引入教学主题：降低化学反应活化能的酶。根据教材的实际需求把要完成的教学内容分解成层次由浅入深的各个小目标，让学生去感知教材，链接生活，最大限度的使学生动口、动手、动脑，把学习的主动权交给学生。本节课利用多媒体资源对学生进行引导，让学生一边思考一边小结本节课的知识结构，起“温故而知新”的作用。更重要的是让学生把新知识与旧知识联系，形成新的概念，在自己的认知结构中进行重组，完善知识结构。教师按小组巡视并检查学生对问题的解决情况，收集学生的学习信息，及时引导，点拨，利用教学中预设的各个层次的问题，引导学生积极思考，养成良好的思维习惯。诊断反馈环节是贯穿本模式的一条主线。 从形式上看，练既可以是综合、书面的，也可以是整体、口头的； 从内容上看，既可以是知识掌握，也可以是思维训练；既可以是巩固强化，也可以迁移延伸；从教学程序上看，主要是安排在新课结束后巩固所学、迁移知识、培养能力，但也可以安排在新课开始前的导入性训练。u 教材分析降低化学反应活化能的酶是人教版必修1分子与细胞中第5章第1节的内容。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。u 教学目标【知识与能力目标】1说明酶在细胞代谢中的作用、本质；2理解酶在代谢中的特性。【过程与方法目标】1进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，设置对照组和重复实验；2设计实验探究或验证酶的特性及影响因素。【情感态度价值观目标】1认同科学是在不断探索和争论中前进的；2通过讨论酶在生产、生活中的应用，使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系。u 教学重难点【教学重点】1酶的作用和本质；2酶的特性。【教学难点】1酶能够降低化学反应的活化能；2控制变量的科学方法；3设计实验探究或验证酶的特性及影响因素。u 课前准备1多媒体课件；教具。2学生完成相应预习内容。3学生课前查阅相关背景资料，搜集有关资料。u 教学过程第1课时环节一：课程导入多媒体展示“问题探讨”。通过教材“问题探讨”导入：1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。让学生讨论回答问题：1.金属笼子有什么作用呢？2.是什么物质使肉块消失了？3.怎样才能证明你的推测？【设计意图】通过问题情境的创设引出课题，吸引学生注意，激发学生学习探究的欲望。环节二：讲授新课一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢讲解：对细胞来说，能量的获得和利用都必须通过化学反应。细胞中每时每刻都进行的化学反应称为细胞代谢。细胞代谢一般都需要酶催化，在水环境中进行，反应条件温和， 一般伴随着能量的释放和储存，是细胞生命活动的基础。【设计意图】理解细胞代谢离不开酶的催化。2.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 （2）实验原理：讲解：过氧化氢在体外会自然缓慢分解，在加入和Fe3+催化分解加快；在体内过氧化氢酶作用下也能加快分解。新鲜肝脏有较多过氧化氢酶。质量分数为3.5% FeCl3溶液和质量分数为20%肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。2H2O22H2OO（体外）2H2O22H2OO2 （体外）2H2O 22H2OO2 ( 体内) （2）实验材料新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液；3%的H2O2溶液； 3.5%的FeCl3溶液。过氧化氢和过氧化氢酶：过氧化氢是细胞代谢产生的有害物质，细胞中的过氧化氢酶能够将过氧化氢分解生成水和氧气。（3）实验步骤与结果：展示实验步骤表格，加以讲解相关试管分组处理，让学生课堂完成实验，并完成表格实验结果。试管号3%的过氧化氢溶液控制变量点燃的卫生香检测实验处理气泡多少12mL几乎没有22 mL90左右水浴加热很少32 mL滴加3.5%FeCl3溶液2滴较多燃烧42 mL滴加20%肝脏研磨液2滴很多燃烧猛烈【设计意图】进行比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，设置对照组合重复实验。（4）控制变量与对照实验：引导学生就实验步骤表格找出实验中的变量，指出实验组和对照组。 自变量因变量无关变量对照组实验组2号：90水浴加热3号：加入3.5% FeCl32滴4号：加入20%肝脏研磨液2滴H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示加入试剂的量；实验室的温度；FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度。1号试管2、3、4号试管让学生阅读教材“控制变量”内容，归纳变量、对照实验和实验设计原则：变量：自变量：人为改变的变量。因变量：随着自变量的变化而变化的变量。无关变量：对实验结果可能造成影响的其他可变因素。对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验，一般要设置实验组和对照组。 实验设计原则:对照原则：设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。 单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。 等量原则：各组加入的试剂要等量；实验条件相同。重复实验原则：多组进行测定，减小误差。 【设计意图】运用控制变量进行对照实验设计。【典型例题】 若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（ ）A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B. 加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C. 加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D. 加入底物计时加入酶加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量【答案】C【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。3.酶的作用机理： 显著降低化学反应所需的活化能。FLASH展示酶的催化作用，分析动画，结合教材P80图讲解：活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。如H2O2的分解，20无催化剂时需活化能75kJ/mol ；用铂作催化剂时，只需活化能54kJ/mol；用H2O2酶时，活化能下降到29 kJ/mol以下。小结：各条件使反应加快的本质：加热：提高分子自身的能量使接近所需活化能。无机催化剂：降低化学反应所需的活化能。酶：更显著地降低化学反应所需的活化能。正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。【设计意图】说出酶的作用机理。二、酶的本质1.酶的发现让学生阅读教材资料分析“关于酶本质的探索”，完成探索过程。PPT投影展示：1783年,意大利科学家斯巴兰札尼 用“金属笼肉块”实验推断胃液中 一定含有消化肉块的物质-说明胃具有化学性消化的作用。1836年,德国科学家施旺提取胃液中消化蛋白质的物质-胃蛋白酶.。1926年,美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶结晶,并证明它是一种蛋白质.20世纪30年代,科学家相继提取出多种酶的蛋白质结晶,指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。20世纪80年代以来,美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有催化作用。【梳理归纳】【设计意图】说出酶本质探索史。2.酶本质引导学生从酶本质探索史归纳酶本质：活细胞产生（来源）的有催化作用（作用）的有机物，大多数酶是蛋白质（本质），极少数酶是RNA（本质）。【设计意图】说出酶的本质。【典型例题】 用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。 由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是 （ ） A.蛋白酶 B.RNA酶 C.RNA D.蛋白质 【答案】C【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。环节三：课堂总结共同回顾归纳本节主干知识：一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢概念 特点 意义2.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验原理 实验步骤 实验现象观察 现象分析 实验结论：酶具有催化作用+高效性注意事项3.酶的作用原理活化能的概念 酶的作用：降低化学反应的活化能二、酶的本质酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。【设计意图】回顾归纳本节主干知识，突破重点。第2课时环节一：课程导入温故知新：酶的化学本质不同于无机催化剂。 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数为蛋白质。 思考：酶的催化功能与无机催化剂有什么不同？【设计意图】通过问题情境的创设引出课题，吸引学生注意，激发学生学习探究的欲望。环节二：讲授新课三、酶的特性1.高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。讲解：通过前面实验，我们已经知道过氧化氢酶的催化效率远远高于Fe3。大量实验数据表明，酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。正是酶的高效性，保证细胞代谢的快速而顺利进行。展示未加催化剂、加无机催化剂、加酶的催化效率曲线图，让学生直观感受酶的高效性。【设计意图】通过实例、曲线分析，理解酶的高效性。2.专一性：每种酶只能催化一种或者一类化学反应。展示酶与对应底物的构象图，展示每种酶只能催化一种或者一类化学反应。【设计意图】通过实例、曲线分析，理解酶的专一性。3.作用条件温和：需要适宜的温度和PH （1）实验：探究影响酶活性的条件探究温度对酶活性影响的实验中，能否用过氧化氢和过氧化氢酶作为实验对象？不能，过氧化氢在加热的情况下会分解。 探究温度对酶活性影响的实验中，能否用斐林试剂作为检测试剂？不能。因为斐林试剂在使用时，要求水浴加热，对反应温度形成干扰。 实验：探究温度对淀粉酶活性的影响展示实验设计方案表格，让学生评价并进行实验。序号项目试管1231淀粉溶液 1ml2ml1ml2淀粉酶1ml1ml1ml3温度60 沸水冰水4碘液12滴12滴12滴5实验现象实验：探究pH对过氧化氢酶活性的影响。让学生完成实验步骤并进行实验。分组1号试管2号试管3号试管实验步骤一试管各加入2mL过氧化氢溶液二pH2pH7pH12三加入过氧化氢酶2滴，振荡23min四将带火星的卫生香分别放入试管中实验现象无明显变化复燃无明显变化结论只有在适合的pH下酶的催化效率最好注意：步骤一和二不能对调。（2）酶的特性：作用条件温和，需要适宜的温度和PH。讲述：通过上述实验，得到结论：酶作用条件温和，需要适宜的温度和PH。展示温度和PH对酶活性影响曲线，加以讲解。结论：在最适宜的温度和最适宜的pH下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。过酸、过碱和高温，都能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性，且不可逆。【设计意图】设计实验探究影响酶活性的因素，学习掌握温度和PH对酶活性的影响。【典型例题】 下列有关酶的实验设计思路正确的是( ) A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性 C.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性 D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响 【答案】C【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。思考：影响酶促反应的因素有那些？讲述：影响酶促反应的因素常有：温度、PH值、酶的浓度、底物浓度、抑制剂、激活剂。思考：影响酶活性的因素有那些？影响酶活性的因素：除温度和PH对酶活性的影响外，酶浓度和反应底物的浓度也能影响酶促反应的速度。【典型例题】如果酶的数量一定，下列哪个图示最确切地反映了反应速率与底物浓度的数量关系 （ B ）【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。环节三：课堂总结共同回顾归纳本节主干知识：【设计意图】回顾归纳本节主干知识，突破重点。环节四：课堂练习【课堂诊断】1.下列有关酶的叙述错误的是（ D ）A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸B.少数的酶是RNAC.每种酶都具有高效性，专一性D.酶都具有消化功能2.人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因时（ D ）A.消化道内食物尚未消化 B.发烧使胃肠蠕动减弱C.体内的食物残渣排出受阻 D.高烧使酶的活性减弱3.某种酶在水解过程中，首先能得到多肽，最后得到氨基酸，这说明该酶 （ C ）A、是活细胞产生的 B、是生物催化剂C、是蛋白质 D、基本组成单位是多肽4.将胃液的PH从10降到2的过程中，胃液中胃蛋白酶的活性的变化是（ B ）A 一直上升 B 没有变化 C 先升后降 D 先降后升5.当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应立刻停止。由此可以说明 （ B ） A、R