關(guān)于酶本質(zhì)的探索教案

1、教材 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 生物 分子與細胞 人民教育出版社第四章 細胞的能量供應(yīng)與利用 課時二 關(guān)于酶本質(zhì)的探索（1課時）教學(xué)目標(biāo)：一、知識目標(biāo)：1.概述酶的本質(zhì)。二、能力目標(biāo)：1.通過分析酶本質(zhì)的探究歷程，進行實驗設(shè)計的技能訓(xùn)練；2.通過分析酶本質(zhì)的探究歷程，進行歸納總結(jié)的思維訓(xùn)練。三、情感態(tài)度價值觀目標(biāo)：1.認同科學(xué)發(fā)展是在不斷地探索和爭論中進行的，養(yǎng)成自覺發(fā)現(xiàn)問題，討論問題的習(xí)慣；2.認同科學(xué)的發(fā)現(xiàn)需要質(zhì)疑、創(chuàng)新、勇于實踐、合作的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點：1.概述酶的本質(zhì)；2.進行實驗設(shè)計和歸納總結(jié)的技能訓(xùn)練。教學(xué)難點：1. 進行實驗設(shè)計和歸納總結(jié)的技能訓(xùn)練。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師行為預(yù)

2、設(shè)學(xué)生行為教學(xué)意圖、教學(xué)策略和媒體一、復(fù)習(xí)舊知識，導(dǎo)入新課通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們已經(jīng)知道酶是通過降低反應(yīng)的活化能，讓反應(yīng)快速高效的進行來實現(xiàn)它的催化作用的。提問：酶到底是什么物質(zhì)呢？科學(xué)家是怎么知道的呢？學(xué)生回憶、傾聽、思考。以學(xué)生熟悉的知識點導(dǎo)入，引起注意，關(guān)注課堂。二、1.提出問題2. 作出假設(shè)3. 設(shè)計實驗4.實施實驗5.得出結(jié)論回到課本，引出酶的探索和釀葡萄酒有關(guān)：在19世紀，由于釀出的葡萄酒經(jīng)常變酸，受這一問題困擾，科學(xué)界非常重視對發(fā)酵過程的研究。當(dāng)時已經(jīng)知道釀酒就是讓糖類變成酒精和二氧化碳，這個過程被稱為發(fā)酵。提問：發(fā)酵是怎樣產(chǎn)生的呢？條件是什么呢？早期許多化學(xué)家發(fā)酵是一個純化

3、學(xué)過程，與生命活動無關(guān)。真的是這樣嗎？請同學(xué)們閱讀課文第三段。法國著名微生物學(xué)家巴斯德提出質(zhì)疑，并于1854年開始研究酒精工業(yè)。他將發(fā)酵中的液體帶回實驗室，進行實驗、觀察，并大膽將顯微技術(shù)觀察運用到發(fā)酵的研究中，進而發(fā)現(xiàn)了酒中含有酵母菌。因此，他提出了一個大膽的假設(shè)：發(fā)酵過程與酵母菌的生長和增殖有關(guān)。經(jīng)過了三年實驗，巴斯德提出了他的觀點：釀酒中的發(fā)酵是由于酵母細胞的存在，沒有活細胞的參與，糖類是不可能變成酒精的。即發(fā)酵與細胞生命活動有關(guān)。但是，細胞生命活動又是如何影響發(fā)酵過程的呢？而同一時期的德國化學(xué)家李比希提出了自己的觀點：引起發(fā)酵的是酵母菌 中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解

4、后才能發(fā)揮作用。請同學(xué)們結(jié)合多媒體提供的表格比較這兩個科學(xué)家對發(fā)酵本質(zhì)提出的觀點，四人為一組進行交流討論，四分鐘后請同學(xué)上臺分享討論結(jié)果。多媒體展示比較表格。教師巡視。巴斯德李比希主要觀點發(fā)酵與酵母菌活細胞生命活動有關(guān)發(fā)酵與死亡裂解的酵母細胞內(nèi)的某些物質(zhì)有關(guān)各有所長各有所短教師評價，對兩位科學(xué)家的觀點進行分析比較。從巴斯德的研究領(lǐng)域，他主要強調(diào)生物體或細胞的整體作用，著重發(fā)酵與細胞生命活動有關(guān)，但是未具體說明是酵母菌的哪種物質(zhì)導(dǎo)致了發(fā)酵過程；從李比希的研究領(lǐng)域來看，他傾向于從化學(xué)的角度考慮問題，著重于發(fā)酵與某些物質(zhì)有關(guān)，但是窄化了物質(zhì)起作用的條件，否認了細胞生命活動的重要性。由此可見，兩位科學(xué)

5、家各有所見，他們所爭論的焦點在于發(fā)酵的過程是否與細胞生命活動有關(guān)。為此，德國化學(xué)家畢希納綜合了這兩位科學(xué)家觀點的可取之處，提出：引起發(fā)酵的是酵母細胞在生命活動過程中產(chǎn)生的某些物質(zhì)。那么，應(yīng)該如何設(shè)計一組實驗來驗證假設(shè)呢？教師問題引導(dǎo)（1）實驗該如何取材？（2）采用什么實驗方法？（3）反應(yīng)變量如何設(shè)置？ 請同學(xué)四人為一組對畢希納提出的假說設(shè)計一組實驗來驗證假說的合理性。教師巡視，5min后請甲小組派代表展示討論結(jié)果。教師評價總結(jié)，（1）實驗材料：活酵母細胞 （2）實驗方法：對比實驗 （3）反應(yīng)變量：不含活酵母細胞的提取液和活酵母細胞的提取液教師引導(dǎo)學(xué)生分析畢希納的研究過程：實驗：活酵母細胞加水?dāng)?/p>

6、拌加壓過濾不含活酵母細胞的提取液加入葡萄糖此外，畢希納進行了對比實驗，在糖液中加入活酵母細胞，釀成了酒?，F(xiàn)象：冒出氣泡結(jié)果：酵母細胞提取液和活酵母細胞的作用一樣。接著提出以下問題：（1） 畢希納把酵母細胞放在石英砂中用力研磨，是為了什么？（2） 為什么要加壓過濾，為什么他要得到不含酵母細胞的提取液？教師評價總結(jié)，對學(xué)生的回答進行補充說明。接著引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：引起發(fā)酵的是酵母細胞在生命活動過程中產(chǎn)生的某些物質(zhì)。畢希納將酵母細胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶，但是提取液中還含有許多其他物質(zhì)，無法對釀酶直接鑒定。學(xué)生傾聽、思考。學(xué)生聯(lián)系課文，回答：當(dāng)時的許多化學(xué)家認為這是一個純化學(xué)過程，與生命活動無關(guān)。

7、帶著問題閱讀課文。認真聽講，并思考科學(xué)家的實驗及其過程。學(xué)生疑惑思考學(xué)生回憶，歸納，探索問題答案。學(xué)生傾聽、思考學(xué)生傾聽、思考。學(xué)生四人為一組，思考并交流討論。甲小組代表表達討論結(jié)果：實驗材料采用活酵母細胞。將酵母細胞中的物質(zhì)分離出來制成不含酵母細胞的提取液，加入葡萄糖溶液。還需要補充對比實驗：將活酵母細胞直接加入葡萄糖溶液，觀察兩組實驗結(jié)果是否一樣。學(xué)生思考并分析畢希納的實驗過程。學(xué)生思考并回答問題：（1） 將活酵母細胞的細胞結(jié)構(gòu)破壞，將里面的 物質(zhì)釋放出來。（2）加壓過濾是為了濾去殘余的細胞及其結(jié)構(gòu)。要得到不含酵母細胞的提取液是要排除酵母細胞對發(fā)酵過程的影響，使實驗更為嚴謹。以科學(xué)史引起學(xué)

8、生的興趣，在積極思考的過程中體會科學(xué)探究的一般過程。指導(dǎo)讀書P81充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，訓(xùn)練學(xué)生從材料中提煉有效信息的能力，培養(yǎng)學(xué)生主動思考的習(xí)慣。引導(dǎo)學(xué)生認同科學(xué)發(fā)展是在不斷探索、爭論中進行的，培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。利用自制多媒體輔助教學(xué)課件展示表格，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生比較歸納的能力，訓(xùn)練學(xué)生從材料中提煉有效信息的能力。對學(xué)生進行實驗設(shè)計的技能訓(xùn)練，從而認同科學(xué)的發(fā)展需要質(zhì)疑、創(chuàng)新、合作，以此使學(xué)生養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題、討論問題的習(xí)慣。利用教材所給資料，合理設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)家科學(xué)研究的艱辛，培養(yǎng)學(xué)生敢于探索，勇于探究的科學(xué)精神。利用自制多媒體輔助教學(xué)

9、課件，展示實驗流程。合理設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考實驗，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。三、1. 提出問題2. 作出假設(shè)3.設(shè)計實驗4.實施實驗5.得出結(jié)論雖然已經(jīng)確定了酶在物質(zhì)變化中的作用，但酶到底是什么物質(zhì)仍是困擾大家的問題。要研究酶是什么物質(zhì)，首先就要獲得純度較高的酶，然后才能作出鑒定。美國科學(xué)家薩姆納在研究酶究竟是什么過程中作出了杰出貢獻。美國科學(xué)家薩姆納以刀豆種子中的脲酶入手，著手研究脲酶是什么物質(zhì)？與其他科學(xué)家相同，薩姆納推測脲酶是蛋白質(zhì)。借助其他科學(xué)家的研究，薩姆納得知刀豆種子中脲酶含量相當(dāng)高，并且這種酶能使尿素分解成氨和二氧化碳，便決定用刀豆種子為原料，提取純酶。從1917年

10、開始薩納姆嘗試了各種方法，歷經(jīng)一次又一次的失敗。1926年驚喜發(fā)現(xiàn)用丙酮作溶劑的提取液中出現(xiàn)了結(jié)晶，說明提取物達到一定的純度。教師提問：脲酶提取出了，根據(jù)材料如何證明它就是脲酶，不是細胞中其他有機物呢？教師引導(dǎo)：那么根據(jù)你所學(xué)過的知識，如何證明脲酶就是蛋白質(zhì)呢？教師總結(jié)：1926年薩姆納用丙酮作溶劑的提取液中出現(xiàn)了結(jié)晶，這種結(jié)晶溶于水后能夠催化尿素分解成氨和二氧化碳，因而說明該結(jié)晶為脲酶。然后他又用多種方法證明了脲酶是蛋白質(zhì)。學(xué)生傾聽、思考學(xué)生思考并回答：根據(jù)材料，脲酶能使尿素分解成氨和二氧化碳，來判定它是否為脲酶。學(xué)生回憶回答：可以利用雙縮脲試劑的顯色反應(yīng)。學(xué)生傾聽。指導(dǎo)讀書P81利用自制多

11、媒體輔助教學(xué)課件展示設(shè)計原理。合理設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考實驗，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力，使同學(xué)體驗酶本質(zhì)的探索。四、1. 進一步發(fā)展1926年薩姆納的重要研究成果讓人們知道脲酶就是蛋白質(zhì)。從植物體（刀豆）中提取出的酶是蛋白質(zhì)，從動物體提取的酶會是什么呢？后來的科學(xué)家又相繼獲得了胃蛋白酶、胰蛋白酶等許多酶的結(jié)晶，并且證明這些酶都是蛋白質(zhì)。所以在以后一段較長的時間，人們都認為酶就是蛋白質(zhì)。那么，科學(xué)家為什么會得出這樣的結(jié)論？教師引導(dǎo)：但是，這樣的結(jié)論到了20世紀80年代美國科學(xué)家的重要發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了變化：切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。此外，1994年Breaker等利用體外

12、選擇技術(shù)首次發(fā)現(xiàn)了切割RNA的DNA分子，稱之為脫氧核酶。教師提問：根據(jù)后來的研究，酶都是蛋白質(zhì)嗎？回歸課本，學(xué)生歸納：脲酶是蛋白質(zhì)，胃蛋白酶是蛋白質(zhì)，胰蛋白酶是蛋白質(zhì)。學(xué)生總結(jié)：人們發(fā)現(xiàn)的酶都是蛋白質(zhì)，所以酶是蛋白質(zhì)。學(xué)生回答：不都是。酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA、DNA。 指導(dǎo)讀書P82充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，訓(xùn)練學(xué)生從材料中提煉有效信息的能力，培養(yǎng)學(xué)生主動思考的習(xí)慣。引導(dǎo)學(xué)生逐步分析科學(xué)家探究歷程，從個別特征到一般規(guī)律，旨在培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力。五、歸納總結(jié)教師提問：1.通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，酶是由什么產(chǎn)生的呢？2.通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，酶的作用是什么？3.根據(jù)以往的知識，我們將RNA

13、和DNA稱為核酸，那么蛋白質(zhì)、核酸這一類物質(zhì)又可以稱為什么呢？教師引導(dǎo)：來為酶下一個較為完整的定義：酶是 的具有 的 ，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是核酸。學(xué)生回答：活細胞學(xué)生回答：催化作用學(xué)生回答：有機物學(xué)生根據(jù)問題提示，補充空格得出完整的酶的定義：酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是核酸。以談話法，一問一答，復(fù)習(xí)已有知識，進一步鞏固新知識。培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力，使學(xué)生真正理解酶的本質(zhì)。利用自制多媒體輔助教學(xué)課件展示酶的定義。板書設(shè)計：第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課時二 關(guān)于酶本質(zhì)的探索一、發(fā)酵的本質(zhì)1. 提出問題：發(fā)酵的本質(zhì)是什么？2. 作出假設(shè)：畢希納推測引起發(fā)酵的是酵母細胞在生命活動過程中產(chǎn)生的某些物質(zhì)。3. 設(shè)計實驗：（1）實驗材料：活酵母細胞 （2）實驗方法：對比實驗 （3）反應(yīng)變量：不含酵母細胞的提取液和活酵母細胞的提取液4. 實施實驗：（1）活酵母細胞加水?dāng)嚢杓訅哼^濾不含活酵母細胞的提取液加入葡萄糖（2）活酵母細胞的提取液加入葡萄糖5. 得出結(jié)論：發(fā)酵是酵母