降低化學反應活化能的酶教案

1、§5.1 降低化學反應活化能的酶【教材分析】該節(jié)主要介紹了酶在細胞代謝中的作用、酶的本質以及酶的3個特性，一般加上實驗共需要3個課時。本節(jié)是第一課時，主要說明酶的作用。課本在學生學習過初中生物學的基礎上，創(chuàng)設了“問題探討”的情境200多年前科學家斯帕蘭札尼有關探究鷹消化食物原理的著名實驗，引導學生分析和討論，明確在這個實驗過程中酶起了重要作用。那么酶在細胞代謝中有何作用？教材安排了實驗來比較過氧化氫在不同條件下分解速率快慢的實驗，引導學生自己得出結論，從而切身體會到酶具有很高的催化速率，該實驗還介紹了生物實驗的常用方法，所以要特別注意理解掌握設計對照實驗的原則單一變量原則（只有一個實

2、驗條件不同，其他的實驗條件都相同），從而確定實驗結果的不同就是有該不同的條件造成的。在學生獲得感性知識的基礎上，教材利用卡通式插圖、圖解和文字敘述，指出酶能夠顯著降低化學反應所需的活化能。這種編排有助于引導學生學會確認和控制變量，有助于培養(yǎng)學生的科學探究能力?！緦W情分析】學生已經掌握了化學中的雙氧水的分解反應和有關無機催化劑的知識，可以用來進行有關實驗和生物催化劑酶的教學，將化學知識與生物學教學進行滲透。學生掌握的數學上函數的知識可以用來進行變量的有關教學，將數學知識和生物學知識進行滲透。學生的分析、推理和抽象思維能力不強；在學習方法和認識水平方面還不夠熟練；對本節(jié)知識有親身體驗，求知欲強，積

3、極性高，學習潛力很大。學生在初中學習了有關消化酶的知識，做了相關的實驗，并根據生活經驗，通過報刊、電視、互聯網等媒體，獲得許多與酶有關的信息，對酶有了一定的認識，但認識有限。在實驗操作方面，學生已經能夠正確使用一般的實驗器具，對探究實驗有較高的興趣，但對探究的程序還不熟練?！窘虒W策略】（1） 從教材提供的問題探討斯帕蘭札尼研究鷹的消化作用進入學習情境，是有趣的，并能和學生已有經驗對消化酶的了解結合起來。（2） 要先提出細胞代謝的概念，細胞代謝是課標明確提出的一級主題，細胞代謝過程離不開降低化學反應活化能的酶。（3） 實驗探究教學法和直觀教學法：引導學生主動探究，培養(yǎng)合作學習和科學探究精神。并始

4、終圍繞實驗展開教學。利用FLASH動畫，化抽象為具體，突破難點?！窘虒W目標】1. 知識目標（1） 說出細胞代謝的概念。 （2） 說明酶在細胞代謝中的作用。 （3） 說出酶能降低化學反應活化能2. 能力目標（1） 提高觀察、分析、判斷的思維能力，提高學生的實驗操作能力。（2） 學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗3. 情感態(tài)度價值觀目標（1） 評價自己的實驗結果，參與交流，聽取別人的正確意見，維護或修改自己的方案和意見。（2） 體會科學家實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的科學精神?！窘虒W重點與教學難點】1. 教學重點（1）酶的作用、本質和特性。2. 教學難點（1）酶降低化

5、學反應活化能的原理。（2）控制變量的科學方法?！窘虒W過程】教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖導入T：新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。 它們?yōu)樯娑@取能量， 能量在細胞里流轉激蕩！早晨，我餓了，我要吃蛋糕，我要吃冰棒，我要喝牛奶，我要吃的。同學們有想過嗎？我們?yōu)槭裁匆詵|西?。课覀兂詵|西就是為了補充能量，給誰補充能量?。拷o我們偉大的細胞補充能量。所以今天，我們?yōu)榱藗ゴ蟮募毎?，開啟新的章程。第五章，細胞的能量供應和利用。T：還記得我們前面學習的細胞器的功能嗎？線粒體，是進行有氧呼吸的場所等。我們的細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。 T：我們知道， 在生物體外: 許多化學反

6、應的順利進行需要一些條件，如高溫、高壓、強酸、強堿、催化劑等。細胞內是否具備這些條件呢？ 那是不可能的，是吧？我們知道，如果細胞出去高溫高壓強酸強堿，不全都死光光嗎？顯然細胞是不具備的。生物體內：環(huán)境是很溫和的：常溫、常壓、液體環(huán)境、pH接近中性。而且生物體內的生物化學反應數量巨大、反應迅速,細胞內每時每刻都進行著各種生化反應，為什么這些生化反應能在溫和條件下迅速有序地完成的呢？就是因為有一種神奇的物質-酶。今天我們就來著重的學習第一節(jié)，降低化學反應活化能的酶-酶的作用和本質。獲得能量消化和吸收有學生回憶細胞器的功能。學生思考生物體內的反應條件通過欣賞優(yōu)美的圖片和詩一般的語言，吸引學生，激發(fā)學

7、生的興趣，讓學生一下子就融入到課堂中來。為學生創(chuàng)設良好的語言環(huán)境，使學生在愉快和自信的情緒中，充分發(fā)揮他們的想象力、創(chuàng)造力，使個性發(fā)展得到最大體驗?；貞浖毎鞯闹R，使學生可以聯系前面的知識，引出本節(jié)課放入學習。通過對比生物體內外的反應條件，引出酶的反應條件的溫和性。新課教學酶的本質T：那么，在200多年前啊，在酶還有發(fā)現的時候，人們一直認為，食物的消化，它只有物理性的消化作用，就是通過牙齒的咀嚼、舌的攪拌和胃的蠕動，將食物磨碎、攪拌并與消化液混合的過程。之后，在1773年的時候，意大利的一位科學家斯帕蘭札尼就曾經做過這樣一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段

8、時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現籠內的肉塊消失，小斯的這個鐵籠就很好的避免的胃腸的蠕動作用。通過這個實驗，小斯他得出什么結論呢？那么，通過這個實驗呢，小斯就推斷出，在鷹的胃液里面啊，一定含有消化肉塊的物質，從而說明胃含有化學性消化作用，但是胃里面究竟是什么物質將肉塊消化了呢？當時還不是很清楚。之后，經過科學家們的不懈奮斗和努力，到1836年，終于有一位德國的生理學家施旺，他發(fā)現了胃蛋白酶。而在此之前，科學家對于這個酶的本質，還是不清楚的。請同學們帶著這些問題閱讀教材81頁的資料分析關于酶本質的探索，并回答教材中的有關問題。 在學生討論、回答的過程中給予一定的指導，引導學生歸納并分析酶的

9、定義。在19世紀的時候呢，歐洲的釀酒業(yè)是非常發(fā)達繁榮的。當時人們就知道，酒精是讓糖類通過發(fā)酵變成酒精和二氧化碳的。那糖類是如何變成酒精和二氧化碳的呢？許多科學家就認為這是一個純化學過程與生命活動無關。而后來呢，巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某些物質起作用。同時期的李比希認為，引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。后來有位科學家叫畢希納，他提出酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。那么，在畢希納的實驗就證明了這種物質在細胞內和細胞外都是可以起催化作用的，但是，對于這種物質的化學本質是什么，

10、還不是很清楚。而由后來的一位科學家薩姆納，經過化學分析得出，酶是蛋白質。接下來又有兩位科學家切赫、奧特曼，發(fā)現少數RNA也具有生物催化功能。T：因此，經過前人的努力，我們得出，酶的本質-酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物。酶的來源是活細胞，功能是催化作用。絕大多數的酶是蛋白質，少數是RNA?；卮?：鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學性消化。 回答2：是胃內的化學物質將肉塊分解了?；卮?：收集胃內的化學物質，看看這些物質在體外是否也 能將肉塊分解了。閱讀資料，并思考討論題。完成教材P82基礎題，體會幾位科學家的觀點之間的邏輯關系。分析每位科學家的科學結論中可取之處與不足之處。小組討論發(fā)言在酶

11、的發(fā)現歷程中，由胃的物理性消化胃的化學性消化從胃液中提出了消化蛋白質的物質脲酶的結晶提取證實脲酶是一種蛋白質提取出多種酶的蛋白質結晶指出酶是具有生物催化作用進一步完善了酶的概念。小組總結酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA。利用科學家的實驗導入新課。培養(yǎng)學生繼承、創(chuàng)新、實事求是和大膽實踐等科學精神和態(tài)度。引導學生從兩種不同的角度分析這一過程，實際上就是提高學生分析與推理能力的過程。激勵性評價：科學知識都不是一成不變的，而是一個不斷發(fā)展的過程，唯有上下求索，才能做到科研無止境。你也可以是未來科學史上一顆閃亮的星星。促進學生積極改變學習方式，培養(yǎng)學生主動構建知識的

12、能力。T：那么，酶在細胞代謝中具有什么樣的作用呢？我們接著學習，本節(jié)課的第二板塊的內容，酶的作用。細胞代謝是生命活動的基礎，但代謝過程中也會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫。而這個過氧化氫對我們人體有什么危害呢？在我們人體內，過氧化氫過多會導致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白 ，會加速人體衰老，損害細胞。但是同學們不用害怕，我們的細胞中就有過氧化氫酶能將過氧化氫及時分解.過氧化氫酶在肝臟里含量較多。T：這個過氧化氫在體內能分解，那在體外呢？是不是也可以呢？需要什么條件呢？在體內分解和在體外分解情況是不是不一樣的呢？我們就帶著這2個問題，進行探究，比較過氧化氫在不同條件下的分解。T：介紹了2中化學

13、物質的數量關系。T：目的要求：通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫的作用和意義。這個過氧化氫的分解，它有沒有條件都可以的。如果，我們不加任何條件的話，這個過氧化氫分解起來是有點緩慢的，當然啦，我們給它添加一些條件的話，就能使這個化學反應快速的進行。比方說，化學上啊，有一個經典的實驗啊，叫做大象的牙膏?？梢栽谝粋€試管里面加入高濃度的過氧化氫溶液，然后呢，再加上一些發(fā)泡劑和一些催化物質，那么，過氧化氫在催化劑的作用下，就能快速的反應產生大量的氧氣，從而把這些發(fā)泡的物質給頂了出來，就是由于它噴出來的這些泡泡很像我們的牙膏啊，所以就給它起了個很貼切的名字叫大象的牙膏。那么，我們這個實驗

14、就來探究不同條件對于這個過氧化氫的影響。T：材料用具。（照讀）T：實驗過程。1、取4支潔凈的試管，分別編上序號1、2、3、4，向各試管內分別加入2ml過氧化氫溶液，按序號依次放置在試管架上。2、將2號試管放在90左右的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的情況，并與1號試管作比較。很明顯可以看到，1號試管產生的氣泡數是比2號試管的要少的。3、向3號試管內滴入2滴FeCL3溶液，向4號試管內滴入2滴肝臟研磨液，仔細觀察哪支試管產生的氣泡多。其實在這一塊啊，FeCL3溶液我們要的是Fe3+，它可以作為催化劑促進過氧化氫的分解。而對于這個肝臟研磨液，我們取的是這個過氧化氫酶，它啊，也可以催化過氧化氫的分解。所以

15、，在這一塊啊，我們主要比較的是過氧化氫酶和Fe3+的催化效率，哪個效果更好。在這一步，有一個步驟需要注意一下，就是滴加FeCL3溶液和肝臟研磨液時千萬不能用同一支滴管，就是為了防止干擾。通過這一步，也可以發(fā)現明顯的實驗現象。對于4號試管而言，它滴加的是肝臟研磨液，可以看到，它瞬間就產生了大量的氣泡。而3號試管呢，也有氣泡，但是相比4號試管的要少得多。4、2-3min后，將點燃的衛(wèi)生香分別放入3號和4號試管內液面的上方，觀察哪支試管中的衛(wèi)生香燃燒猛烈。這個其實是初中化學的內容，是用來檢驗氧氣的濃度的。4號試管氣泡多，就說明氧氣多，它能使這個衛(wèi)生香快速復燃。3號試管氧氣比較少，就沒有4號試管的猛烈

16、。教師播放視頻：T：我們把這個實驗總結一下T：看幾個小討論。1、與1號試管相比，2號試管出現什么不同的現象？這一現象說明什么？2號試管放出的氣泡多。這一現象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。2、在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？這個肯定是不能的啊，你要給細胞加熱的話，這細胞都要熟啦，都沒有生命活性了。3、3號和4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明什么？ 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、3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？為什么說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要？4號試管的反應速率比3號試管快得

17、多。說明過氧化氫比Fe3+的催化效率高得多。細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于母細胞內化學反應的順利進行至關重要。反正，這個酶是比較溫和的，非常適用于細胞這個環(huán)境。T：條件已知，每滴FeCL3溶液中的Fe3+數，大約是每滴肝臟研磨液中過氧化氫酶分子數的25萬倍。如果沒做實驗，那么，同學們就很容易猜想出Fe3+的催化效率要比過氧化氫酶高的。因為，每滴FeCL3溶液中的Fe3+數是過氧化氫酶的25萬倍。但是通過以上實驗可以發(fā)現，這個催化效果剛好相反，這個4號試管的催化效果卻比3號顯著很多。 因此，我們得出結

18、論：與無機催化劑Fe3+相比，過氧化氫酶的催化效率要高得多。也就是說，酶的催化作用具有高效性的特點。T：下面，我們把這4條試管的情況一一的總結一下。 1號試管無明顯氣泡放出。原因在于，常溫反應速率較慢，過氧化氫分解較少。為什么呢？因為啊，在常溫條件下，在一個化學反應體系中，這些過氧化氫分子都處于常態(tài)，常態(tài)的過氧化氫分子平均能量水平較低，發(fā)生反應的就比較少。T：2號有明顯氣泡放出：加熱能提高反應速率，促進過氧化氫的分解。 原因：加熱使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。得到能量了，變得活躍了。分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。通過一個動畫來看一下

19、。比如說這個是常態(tài)，把這些分子比作過氧化氫分子。在常態(tài)下，大部分的過氧化氫分子是不能超越這個活化能的。加熱，給過氧化氫分子提供能量，使很多的分子超越了這個活化能，所以啊，能夠較多的發(fā)生反應。那么，根據這兩個例子 ，同學們大膽的猜想一下，這個Fe3+和過氧化氫酶是，為什么能夠促進這個反應？首先給大家一點提示啊，這個Fe3+和過氧化氫酶都是不能給過氧化氫分子提供能量的，那么，提供什么途徑增強反應速率。很顯然，還有另外一個途徑啊，就是從活化能這一塊走啊。這個Fe3+和過氧化氫酶，很可能降低這個活化能，就是降低這個門檻，使得反應更多的進行。T：3號有較多氣泡放出：FeCL3中的Fe3+能提高反應速率，

20、加快過氧化氫的分解，效果比加熱顯著。 原因： Fe3+能夠促進過氧化氫分解，但它并未供給過氧化氫能量，而是降低了過氧化氫分解反應的活化能。T：4號有大量氣泡放出：肝臟中的過氧化氫酶能提高反應速率，加快過氧化氫的分解，效果比Fe3+顯著。 原因： 過氧化氫酶能夠促進過氧化氫分解，但它也是并未供給過氧化氫能量，也是降低了過氧化氫分解反應的活化能。 因此同無機催化劑相比（ Fe3+ ），酶降活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。你看這個動畫。這個是Fe3+，它能夠降低反應的活化能，而這個是過氧化氫酶，降低就更顯著啦。T：總之一句話，酶的催化機理是什么呢？降低化學反應的活化能。當然啦，Fe3+它也可以

21、降低化學反應的活化能。那么，在這里就可以做一個形象的比喻啊。如果把一個化學反應比作翻越一座高山的話，無酶途徑就相當于汽車翻過這個山頂啊，到達低岸，那么肯定是費時費力。而有酶途徑，就可以比作汽車穿越穿山隧道，方便快捷。T：絕大多數細胞不可能經受高溫，所以在細胞里面，酶的存在對于化學反應的進行起到至關重要的催化作用。初中化學也接觸過啊，很多化學反應都需要在高溫高壓條件下進行啊，加一些復雜的條件才能夠促使它快速反應。在我們細胞，你不可能加入這么惡劣的條件，而這個酶呢，恰好不需要這些復雜的條件，那么它呢，就可以在細胞內行駛它高效的催化作用。T：看一下這個實驗的注意事項。1、要求用新鮮的肝臟，因為新鮮的

22、肝臟中H2O2酶的含量及活性較高。 2、要經過研磨，這樣能使肝細胞破裂，酶分子充分釋放出來。 3、試管中插入點燃但無火焰的衛(wèi)生香時，不要插入到氣泡中，以免衛(wèi)生香熄滅。 4、注意安全，H2O2具有一定的腐蝕性，不要見到皮膚上，如果不慎見到皮膚上要及時用清水沖洗。很多的消毒水啊，它的成分就是這個過氧化氫。T：通過本節(jié)課的內容，我們才算真正意義上的接觸這個設計實驗。為什么呢？因為通過本節(jié)課的實驗內容，我們才知道如何控制變量。變量：實驗過程中可以變化的因素稱為變量。 自變量：人為改變的變量稱作自變量。比方說，上述實驗中2號試管加在90水浴加熱，3號試管加入氯化鐵溶液和4號試管加入肝臟研磨液，這些都是我

23、們認為改變的，所以它們都屬于自變量。 因變量：隨著自變量的變化而變化的變量稱作因變量?？梢姲?，自變量和因變量是由因果關系的。上述實驗中什么因變量呢？過氧化氫分解速率，你改變了不同的條件使得過氧化氫的分解速率不同了，它就是因變量。 無關變量：除自身變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結果造成影響，這些變量稱為無關變量。T：你比方說這個實驗，溫度，PH都有可能對這個實驗造成影響。而這些因素都叫做無關變量。T：那么，這個實驗也是一個對照實驗。（照讀）1號試管是對照組，234是實驗組。T：那么，對于這個對照實驗，它往往要遵循一個原則，單一變量原則： 在一個實驗中，往往具有多個變量會對實驗

24、結果造成影響，單一變量原則即控制唯一變量而排除其他因素的干擾從而驗證唯一變量的作用。一個自變量一個因變量。 怎么解釋呢？大家可以設想一下，如果在這個實驗里面，你同時施加多個自變量的話，那研究起來就會非常的混亂，說服力也不是很強。你比方說，把這4支試管，你加入不同量的過氧化氫，或者說滴加FeCL溶液或者是肝臟研磨液的時候，加入的滴數不同，你把這些變量給改變了，那么，研究起來是沒有多少意義的。所以，在這個實驗里面就設置一個變量，看著一個變量條件下，過氧化氫的分解速率，也就是這個因變量，它的效果是怎么樣的，從而增強這個說服力。所以啊，我們以后接觸實驗或者是一些設計實驗題目的時候啊，一定要注意遵循這個

25、單一變量原則。學生認真思考生：2號試管加熱后有氣泡產生。說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。生：不能。 生：Fe3+ 和過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。生：4號試管中的反應速率快。說明過氧化氫酶的催化效率比Fe3+ 更高。學生認真觀看視頻學生積極思考回答：不能，加熱細胞死了?；卮?:4號回答2：說明過氧化氫比Fe3+的催化效率高得多?；卮?：細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于母細胞內化學反應的順利進行至關重要。生：生物催化劑（前面實驗里的豬肝研磨液里的過氧化氫酶）比無機催化劑Fe3+ 更能

26、高效的降低反應的活化能。生：加熱提供了能量。學生積極思考。配解說詞：活化能是障礙物，小球跳不過去。加熱以后小球能跳得更高，有一小部分小球能跳過去。Fe3+來了，把障礙物降低，有大約60%的小球可以完成任務。最后過氧化氫酶將障礙物降得更低，幾乎所有的小球都跳過去了學生閱讀P80第一自然段，結合實驗理解活化能的概念。學生做筆記分析實驗中的變量聯系過氧化氫的實驗，總結出各種變量的定義。學生思考結合生活例子，過氧化氫的毒害，引出酶的作用。視頻演示，使學生的注意力更加的集中。通過強調提問，集中學生注意力，并引導學生積極思考問題的習慣，激發(fā)學生的興趣。設置疑問，使學生積極思考，集中注意力。通過觀察、做手勢

27、、打比方、讀圖表數據等多種途徑，用多種方法來突破難點，通俗易懂，加深學生的印象，達到理想的效果。同時為后面教學酶的特性做好鋪墊。通過加熱給細胞提供能量引出活化能的概念。引導學生從兩種不同角度分析這一過程，實際上就是提高學生分析與推理能力的過程。利用手勢簡單易懂，化抽象為具體。巧妙地突破難點。形象生動地再現本節(jié)課的難點，通過配解說詞，讓學生進一步理解、應用該知識點，并且訓練了學生的語言表達能力。同時，通過與大家分享成功的喜悅來體會學習的樂趣，滲透快樂教學的意識。提點學生實驗的注意事項。學生第一次正式接觸對照實驗，又是難點，所以必須詳講、講透。使學生學會分析實驗中的各種變量。引導學生準確獲取信息，并將信息以一定的方式呈現，并圍繞實驗及時反饋。學生第一次正式接觸對照實驗，又是難點，所以必須詳講、講透。課堂小結教師提問引導1酶在細胞代謝中的作用降低化學反應活化能。同無機催化劑相比，催化效率更高。 2控制自變量，以形成對照或對比。觀察分析因變量，以得出實驗結果或結論。無關變量保持一致。 3對照實驗除了一個因素以外，其余因素都保持不變。師生共同小結，進一步掌握知識要點?；仡櫿n堂知識，構建知識體系，使所學知識系統(tǒng)化，強化重點知識，實現情感與價值觀提升。課堂練習1、大多數酶在水解過程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，這說明（ ）A.大多數酶石油或細胞