生物教学设计新陈代谢与酶

生物教学设计新陈代谢与酶

教学目标学问方面

1、使学生理解新陈代谢的概念及其本质

2、使学生了解酶的发觉过程；初步理解酶的概念、酶的特

性、影响酶活性的因素

3、使学生理解酶在生物新陈代谢中的作用实力方面

在引导学生分析生物新陈代谢概念，探究酶的特性，探究影

响酶活性因素的过程中，初步训练学生的逻辑思维实力，分

析试验现象实力及设计试验的实力，。情感、看法、价值观

方面

通过让学生了解酶的发觉过程，使学生体会试验在生物学探

讨中的作用地位；通过探讨酶在生产、生活中的应用，使学

生相识到生物科学技术与社会生产、生活的关系；体会科学、

技术、社会之间相互促进的关系，进而体会探讨生命科学价

值的教化。教学建议教材分析

1、酶的发觉

教材简洁介绍酶的发觉历史，从1783年意大利科学家斯巴

兰让尼设计的奇妙试验到20世纪80年头科学家发觉少数的

酶是RNA,使学生对酶的探讨历史中的一些重大发觉有了一

个大致了解。

2、酶的特性

酶的特性主要是通过支配了有关的学生试验，让学生通过试

验，发觉酶的三个特性，这样的编排方式符合学生由感性到

理性的认知规律，有利于引导学生主动参加教学过程，并且

有利于培育学生的多种实力。酶的高效性特点，是通过比较

《试验五、肝脏内的过氧化氢酶比无机催化剂的催化效率》

切入；酶的专一性的特点，是通过比较《试验六、才策究淀粉

酶对淀粉和蔗糖水解的作用》切入；

3、影响酶活性的因素

本节教材主要讲解并描述酶的催化作用须要相宜的条件，通

过《试验七、探究影响淀粉酶活性的条件（选做）》切入。

本节内容的最终，支配了课外读“造福人类的酶工程“，以

开阔学生的视野，同时又有助于加强学生对本节基础学问的

理解，使学生体会科学、技术在变更人类生活质量中的作用。

教法建议

1、使学生在理解细胞水平上的新陈代谢概念及其本质是本

节的重点与难点

新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变更的总称，这是在细

胞水平上对新陈代谢的描述。其实学生已不是第一次接触新

陈代谢的概念，在初中生物课和中学生物课绪论中，学习已

接触到诸犹如化作用、异化作用及其关系等与新陈代谢有关

的学问，但那是在生物个体水平对新陈代谢下的定义。本章

的新陈代谢内容是对以往学问的深化和绽开，教学老师要有

意识地从细胞和分子水平引导学生分析诞生物体是如何自

我更新的，合成与分解是如何进行的，及其二者的关系，从

而使学生更深刻地理解什么是生命。

例如，为使学生理解“新陈代谢是活细胞中全部化学反应的

总称”这句话，老师可结合前一章细胞的物质基础与结构基

础的相关学问，引导学生分析活细胞中发生的各种化学反

应，如发生在线粒体内的糖的氧化放能的化学过程；发生在

叶绿体中的水和二氧化碳合成为有机物的化学过程；发生在

核糖体上的氨基酸缩合成多肽链的化学过程等，使学生对”

新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称”这句话有一个感

性相识。

2、使学生理解酶的概念是本节的重点。在本节教学中如何

组织学生完成酶具有专一性的试验并实施有效的探讨是本

节的难点。

生命体随时随刻发生着数量巨大的生物化学反应，同时又是

一个稳定的，开放的系统。细胞中发生的各种化学反应不行

能在高温、高压、强酸、强碱等条件下进行，而必需在常温、

常压、水溶液环境下能快速、有序地进行的，这就要尽可能

地降低化学反应能阈，这是新陈代谢为什么离不开生物催化

剂，即酶的缘由。

酶的概念和酶的发觉可结合一起在让学生探讨，这样可让学

生充分体会生产实践和科学试验对科学发展的促进作用。酶

的特性这部分内容，可先组织学生依次完成试验，然后再由

什么途径排出体外的？②进入脑细胞的养分物质是如何被

利用的？③学生如何理解同化作用、异化作用，物质代谢、

能量代谢，它们之间有何关系？④想一想，人体的身体有哪

些系统参加了新陈代谢过程，各是如何参加的等等？（2）

学生一般只能从生物个体、器官或系统水平上，说明生物体

与外界环境之间进行物质和能量的交换，在此基础上，老师

应把探讨引向微观水平，即细胞和分子水平的代谢过程。如

可以设问：①你吃下的肉类蛋白质，通过什么途径转化成为

你自身的蛋白质？②你吃下的淀粉类食物，通过什么途径为

你供应能量？等等通过分析、探讨，使学生理解：细胞的结

构和生命活动的维持，须要不断地合成与分解，不断地处于

自我更新的状态，而这种自我更新的过程完全依靠于细胞内

发生的生物化学反应，从而在细胞水平理解新陈代谢的本

质，即“新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变更的总

称”。2、酶的概念、特性及其生理功能在学生理解新陈代

谢的本质后，可以利用学生已有的化学学问，分析出无机化

学反应过程中所需的条件一般是很激烈的，再让学生分析诞

生物体细胞生存的条件是很温柔的，可以提问，如：（1）细

胞生存的条件是很温柔的，那么细胞内数量如此巨大的生物

化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条

件下，快速高效的进行呢？（2）在化学反应中有没有提高

化学反应的方法呢？这样可顺当地引出活细胞产生的生物

催化剂，即酶。3、酶的发觉史这部分的教学，老师可让学

生自己阅读，也可发给学生相应的补充资料，尤其是某种酶

的探讨过程方面的资料，目的是让学生对酶的探讨过程、方

法有一个较为全面的了解，让学生切身体会到生物学的试验

探讨对生物学发觉的重要作用。学生阅读后，可提问：酶都

是蛋白质吗？并做肯定的说明。酶是活细胞所产生的具有催

化实力的一类特别的蛋白质。酶是细胞中促进化学反应速度

的催化剂。现已发觉的酶约有3000种以上。它们分别存在

于各种细胞中，催化细胞生长代谢过程中各种不同的化学反

应，使生物化学反应在常温、常压、水溶液等温柔的条件下

就可顺当进行。很多年来，人们始终认为全部的酶都是蛋白

质。然而生物学家的试验证明：RNA也可以是高活性的酶。

早在1982年，T.Ceeh发觉原生动物四膜虫的26srRNA前体

在没有蛋白质的状况下进行内含子的自我拼接，最终形成

L19RNAo当时因为只是了解它有这种自我催化的活性，没有

把它与酶等同看待。1983年Atman和Pace分别报导了在RNA

前体加工过程起催化作用的酶是由20%蛋白质和80%RNA组成

的。假如除去蛋白质部分，并提高镁离子的浓度，则留下的

RNA具有与全酶相同的催化活性，这是说明RNA具有酶活性

的第一例证。“酶不都是蛋白质“，这一科学事实再一次有

力地证明白试验在科学发展中所起到的举足轻重的作用，同

时也让我们看到，科学是发展的，探究是无止境的，而真理

是相对的，现在的科学事实可能在今后会被修正，甚至推翻。

另外，酶、激素、维生素之间的区分值得一提，学生在以后

的学习中简洁把这些物质和它们的作用搞混。可就中学生物

学水平做一简洁比较：

酶

激素

维生素从化学本质上看蛋白质蛋白质（如生长素、胰岛素

等）、固醇类脂类物质（如性激素）多种多样，一般为小分

子有机物。如维生素D是固醇类物质；维生素A是脂类物

质（菇类）；维生素C是抗坏血酸（葡萄糖的衍生物）等等。

从生理功能看可提高生物体生物化学反应的速度，是一种生

物催化剂。激素又称“化学信使”，是特定细胞合成的，能

使生物体发生肯定反应的有机分子。它的作用力很强，很低

的浓度就能引起很强的反应，但在细胞中不能积累，很快就

会被破坏。维生素经常与酶结合，是较困难酶的组成成分之

一。自然食物中含量极少，但这些极微小的量对人体的生长

和健康是必需的，人体一般不能合成它们或合成量不足，必

需从食物中摄取。可把酶的发觉史与酶的特性这两部分教学

内容结合起来，这样可使学生用试验方法探究酶的特性顺理

成章。4、酶的特性在进行酶的特性教学时，老师可提问：

酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，有何特点？为解决

这个问题，老师可演示有关试验，也可支配相应的学生试脸,

引导学生通过对试验现象的视察，分析得出结论，即酶的高

效性、专一性与多样性特性。（1）酶的高效特性试验，试脸

前有必要简洁介绍两项内容：一是过氧化氢这种物质，它是

动植物在代谢中产生的，对机体有毒害作用。生物体可通过

过氧化氢酶，催化过氧化氢快速分解成水和氧气而解毒。无

机催化剂三价铁离子也可催化这一反应；二是本试验的试验

步骤。试验后，让学生探讨得出过氧化氢酶的催化效率高于

铁离子的结论，在此基础上，老师可列举其他实例，概括酶

的高效性。老师还应强调正是由于酶的存在及其高效性，所

以很多代谢反应在体外很难发生，在体内却可快速进行。（2）

酶的专一性特性试验前可提问：“食物中的淀粉和蔗糖同属

糖类，唾液淀粉酶能否消化水解这两种物质？”本试验所涉

及的颜色反应要在试验前跟学生说明清晰。淀粉水解成的麦

芽糖和蔗糖水解成的葡萄糖、果糖在煮沸的条件下，与斐林

试剂反应会有砖红色沉淀物质产生，淀粉和蔗糖与斐林试剂

无此反应。因此，斐林试剂可以用来鉴定淀粉和蔗糖溶液中

是否有麦芽糖和葡萄糖及果糖，进而推想淀粉和蔗糖是否被

水解。在此基础上，老师通过进一步实例说明酶的专一性是

酶普遍具有的特性；（3）酶的多样性原理，可在学生理解酶

的专一性原理基础上，结合蛋白质的多样性让学生分析得

出。5、影响酶活性的因素有条件的学校，应尽量让学生做

《试验七、探究影响淀粉酶活性的条件》，这对于训练学生

分析试验实力，理解比照试验的设计方法等都是很帮助的。

在学生通过试验分析得出影响酶活性的因素后，可适当结合

学生的生活实际，引导学生分析、探讨一些与之相关的生活

常识。如可提问：“持续高烧不退或严峻腹泻有时甚至会危

及人的生命，学生知道其中的缘由吗？“人的正常体温是

37℃,体温上升到38℃,虽然体温只是上升了1℃,但人已

感觉特别没有精神，假如上升到39℃甚至40℃以上，而且

持续高烧，就会出现一系列严峻的反应，如昏睡、昏迷、惊

厥、甚至危及生命，这是为什么呢？原来，酶作为生物催化

剂，其催化活性受到很多因素的影响，如温度、pH值、有机

溶剂、重金属离子、酶浓度、酶的激活剂、抑制剂等等，而

酶的活性受上述因素的影响是特别敏感的，影响因素发生很

小的变更的，酶活性就会发生很大的变更。人体中酶的最适

温度一般为37℃,当人体体温高于或低于这个温度时，机体

中酶活性就会大大降低，细胞内的各种生物化学反应不能正

常进行了。霍乱是一种烈性传染病，为霍乱弧菌所致，曾在

世界上引起多次大流行，死亡率甚高。霍乱弧菌通过人的肠

粘膜并大量繁殖，同时产生肠毒素引起猛烈腹泻造成快速而

严峻的脱水，血容量明显削减，因而出现微循环衰羯，使细

胞得不到钾、钠、钙、氯离子，导致肌肉痉挛；细胞得不到

碳酸氢根离子而导致细胞内pH值发生较大的变更，酶活性

即相应大大降低，严峻的会出现代谢性酸中毒，最终病人肾

功能衰羯，休克、死亡。人体大量出汗、腹泻都要相应地补

充水就是这个道理；婴幼儿自身调整实力差，婴幼儿腹泻经

常引起严峻后果，就是这个道理。或者问：“当人误食了含

有重金属的食物或农药后，有一种应急措施，就是抓紧给病

人大量喝牛奶或豆浆，学生知道这是为什么吗？“晦活性除

了与温度、pH有关外，还受有机溶剂、重金属离子等的影响。

有机溶剂与重金属离子影响酶活性的主要缘由是有机溶剂

和重金属离子与酶蛋白上的某些化学基团结合，使酶的活性

完全丢失，这也是人误食了有机磷农药、有机氯农药或含重

金属离子的食物中毒甚至死亡的缘由。牛奶和豆浆中含有大

量的蛋白质，这些蛋白质可以和重金属或有机物结合，而使

这些金属离子和有机物发生沉淀。当人误食了含重金属的食

品或农药后，大量饮用牛奶或豆浆可使这些有毒物质沉淀下

来不被消化道汲取，从而也就避开了这些有毒物质与人体中

正常的酶接触的机会，而爱护了这些酶的活性。当然，这只

是应急措施，还要去医院探究活动探究pH值对酶活性影响

【探究目的】了解pH对酶活性的影响、学习测定酶的最适

pH的方法【探究原理】酶的活性受环境pH的影响极为显著。

通常各种酶只有在肯定的pH范围内才表现它的活性。一种

酶表现其催化活性最高时的pH值称为该酶的最适pH。低于

或高于最适pH时，酶的活性渐渐降低。不同酶的最适pH值

不同，例如，胃蛋白酶的最适pH为1.5—2.5,胰蛋白酶的

最适pH为8等。应当指出酶的最适pH受反应物性质和缓冲

液性质的影响。例如，唾液淀粉酶的最适PH约为6.8,但在

磷酸缓冲液中，其最适pH为6.4—6.6,在醋酸缓冲液中则

为5.6。【材料和用具［1、0.3%氯化钠的0.5%淀粉溶液(簇

新配制)2、稀释200倍的簇新唾液。3、0.1M柠檬酸溶液。

4、0.2M磷酸氢二钠溶液5、碘化钾-碘溶液：将碘化钾20

克和碘10克溶解在100ml水中，运用前稀释10倍。【探究

步骤】取8个50毫升锥形瓶，编号。按下表中的比例，用

吸量管添加0.2M磷酸氢二钠溶液和0.IM柠檬酸溶液，制备

pH5.0—8.0的8种缓冲溶液。

锥形瓶号

0.2M磷酸氢二钠溶液(ml)

0.IM柠檬酸溶液(ml)

缓冲溶液pH值

1

5.15

4.85

5.0

2

5.80

4.20

5.6

3

6.31

3.69

6.0

4

6.92

3.08

6.4

5

7.72

2.28

6.8

6

8.69

1.33

7.2

7

9.36

0.64

7.6

8

9.72

0.28

8.0取9支干燥的试管，编号。将8人锥形瓶中不同pH的缓

冲液各取3毫升，分别加入相应（I一8号）的试管中。然后，

再向每个试管中添加0.5%淀扮溶液2毫升。第9号试管与第

5试管的内容物相同。向第9号试管中加入稀释200倍的唾

液2毫升，摇匀后放入37℃恒温水浴中保温。每隔1分钟由

第9号试管中取出一滴混合液，置于白瓷板上，加一滴碘化

钾-碘溶液，检验淀粉的水解度，待结果呈橙黄色时，取出

试管，记录保温时间。留意，驾驭第9号试管的水解程度是

本试验成败的关键之一。以I分钟的间隔，依次向第I至第

8号试管中加入稀释200倍的唾液2毫升，摇匀，并以1分

钟的间隔依次将8支试管放入37℃恒温水浴中保温。然后，

根据第9号试管的保温时间，依次将各管快速取出，并马上

加入碘化钾-碘溶液2滴，充分摇匀。视察各管呈现的颜色，

推断在不同pH值下淀粉被水解的程度，可以看出pH对唾液

淀粉酶活性的影响，并确定其最适pH。

探究酶的激活剂及抑制剂【探究目的】

学习检定激活剂和抑制剂影晌酶反应的方法和原理

【探究原理】

酶的活性常受某些物质的影响，有些物质能使酶的活性增

加，称为酶的激活剂；有些物质能使酶的活性降低，称为酶

的抑制剂。例如，氯化钠为唾液淀粉酶的激活剂，硫酸铜为

其抑制剂。

很少量的激活剂或抑制剂就会影响酶的活性，而且常有特异

性。值得留意的是激活剂和抑制剂不是肯定的，有些物质在

低浓度度时为某种酶的激活剂，而在高浓度时则为该酶的抑

制剂。例如，氯化钠达到1/3饱和度时就可抑制唾液淀粉酶

的活性。

【材料及用具】

1、I%淀粉溶液。

2、1%氯化钠溶液。

3、碘化钾-碘溶液：将碘化钾20克和碘10克溶解在100ml

水中，运用前稀释10倍。

4、稀释100—200倍的簇新唾液。

5、0.1%硫酸铜溶液。

【探究步骤】

取3支试管，编号。向第I支试管中加入I%氯化钠溶液I毫

升，向第2支试管中加入0.1%的硫酸铜溶液I毫升，向第3

支试管中加入蒸僭水I毫升作比照。再向每支试管各加入

0.I%淀粉溶液3毫升和标释的唾液I毫升。摇勺各管内本物，

一齐放入37℃恒温水浴中保温，10—15分钟后取出。冷后，

各滴入2-3滴碘化钾-碘溶液，混匀。视察比较3支试管

颜色的深浅。

假如激活剂或抑制剂的作用不明显，主要缘由可能是唾液淀

粉酶活性不够高，可以适当延长反应时间或者降低唾液稀释

倍数，然后再接着试验。

探究酶的专一性【探究目的】本试验以唾液淀粉酶和蔗糖酶

对淀粉和蔗糖的作用为例，说明酶的特异性。【材料用具】1、

2%蔗糖溶液：蔗糖是典型的非还原糖，若商品蔗糖中还原糖

含量超过肯定标准，则呈现还原性，这种蔗糖不能运用。所

以，试验前必需进行检查。本试验用的蔗糖至少应是分析纯

的试剂。2、0.3%氯化钠的I%淀粉溶液(簇新配制)3、稀释

200倍的簇新唾液。4、蔗糖酶溶液：取干酵母100克，置于

乳钵内，添加适量蒸馅水及少量石英砂。用力研磨提取约I

小时，再加蒸馅水，使总体积约为500毫升，过滤。将滤液

保存于冰箱内备用。5、本尼迪克特(Benedict)试剂：将硫

酸铜17.3克溶解于100毫升热蒸储水中。冷却后，稀释至

150毫升。取柠檬酸钠173克及碳酸钠(Na2c03.H50)100克，

加水600毫升，加热使之溶解，冷后，稀释至850毫升。最

终，把硫酸铜溶液缓缓倾入柠檬酸钠-碳酸钠溶液中。混匀

后，用细口瓶贮存。此试剂可长时间保存。【探究步骤】1、

淀粉酶的特异性试验取2支试管，各加入本尼迪克特

(Benedict)试剂2毫升，再分别加入I%淀粉溶液或2%蔗糖

溶液各4滴。混合匀称后，放在沸水浴中煮2—3分钟。视

察有无红黄色沉淀产生，纯净的淀粉和蔗糖不呈阳性反应。

再取3支试管，每管各加入稀释200倍的簇新唾液I毫升。

再分别加入1%淀粉溶液或2%蔗糖溶液各3毫升。混匀，放

入37℃恒温水浴中保温，15分钟后取出。各加本尼迪克特

试剂2毫升，摇匀，放在沸水浴中煮2—3分钟。视察有无

红黄色沉淀产生。簇新唾液的稀释倍数，一般为200倍。但

是，由于不同人或同一人不同时间采收的唾液内淀粉晦的活

性并不相同，有E寸差别很大，稀释倍数可以是50—300倍，

甚至超出此范围。因此，应事先确定稀释倍数。另外，要留

意除去唾液里的气泡，避开稀释倍数不精确面影响试验结

果。稀释好的簇新唾液用滤纸过滤后待用。2、蔗糖酶的特

异性试验取2支试管，各加入蔗糖酶溶液I毫升，再分别加

入I%淀粉溶液3毫升或2%蔗糖溶液3毫升。摇匀，放入37℃

恒温水浴中保温，10分钟后取出，各加入本尼迪克特试剂2

毫升，混匀后放入沸水浴中煮2—3分钟。视察有无红黄色

沉淀产生。再取I支试管，加入蔗糖酶I毫升和蒸馆水3毫

升，混匀，加入本尼迪克特试剂2毫升，摇匀，在沸水浴中

煮2—3分钟。可以视察到试管内溶液呈现轻度阳性反应，

这是由于蔗糖酶溶液本身含有少量还原性杂质的原因。因

此，用此管作为比照，即可说明上述用淀粉作底物的试管内

呈现轻度阳性反应的缘由。

探究温度对酶活性的影响【探究目的】

通过检验不同温度下唾液淀粉酶和月尿酶的活性，了解温度对

酶活性的影响。

【探究原理】

酶的催化作用受温度的影响很大，一方面与一般化学反应一

样，提高温度可以增加酶促反应的速度。通常温度每上升

10℃,反应速度加快一倍左右，最终反应速度达到最大值。

另一方面酶的化学本质是蛋白质，温度过高可引起蛋白质变

性，导致酶的失活。因此，反应速度达到最大值以后，随着

温度的上升，反应速度反而渐渐下降，以至完全停止反应。

反应速度达到最大值时的温度称为某种酶作用的最适温度。

高于或低于最适温度时，反应速度渐渐降低。大多数动物酶

的最通温度为37℃—40℃,植物酶的最适温度为50℃一

60℃o但是，一种酶的最适温度不是完全固定的，它与作用

的时间长短有关，反应时间增长时，最适温度向数值较低的

方向移动。通常测定酶的活性时，在酶反应的最适温度下进

行。为了维持反应过程中温度的恒定，一般利用恒温水浴等

恒温装置。

酶对温度的稳定性与其存在形式有关。已经证明大多数酶在

干燥的固体状态下比较稳定，能在室温下保存数月以至一

年。溶液中的酶，一般不如固体的酶稳定，而且简洁为微生

物污染，通常很难长期保存而不夹失其活性，在高温的状况

下，更不稳定。

【材料和用具】

1、0.3%氯化钠的0.2%的淀粉溶液。

2、稀释200倍的唾液。

3、碘化钾-碘溶液：将碘化钾20克和碘10克溶解在100ml

水中，运用前稀释10倍。