《新陳代謝與酶》教學設(shè)計

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1、 《新陳代謝與酶》教學設(shè)計 1 教學目標設(shè)計 1.1 知識目標 （1）指出酶的化學本質(zhì)。 （2）探究影響酶活性的因素。 （3）描述酶的高效性和專一性。 1.2 能力目標 （1）引導學生探討酶的發(fā)現(xiàn)過程，有意培養(yǎng)學生養(yǎng)成科學的研究習慣； （2）通過探究影響酶活性的因素，培養(yǎng)學生依據(jù)實驗現(xiàn)象，推理分析的能力。 （3）通過討論酶在生產(chǎn)、生活中的應用，培養(yǎng)學生利用所學知識解釋和說明日常生活中一些實際問題的能力，進而體會生命科學的重要性。 1.3 情感目標 （1） 通過學習酶的發(fā)現(xiàn)，指出酶的化學本質(zhì)，感受生命的復雜和精妙。 （2） 通過探究與“酶的特性”有關(guān)的實際問題，激發(fā)學

2、生對生物科學的興趣和熱愛，培養(yǎng)學生要學會學以致用。 2 重點難點分析 2.1 重點分析 本節(jié)課的重點是酶的概念和特性。自然界中幾乎一切的生命活動都與酶的活動有關(guān)，活細胞內(nèi)全部的生化反應，都是在酶的催化下完成的。在人體內(nèi)，大約每分鐘就要發(fā)生幾百萬次的化學反應，這么多的化學反應之所以能在常溫、常壓下迅速順利的完成，完全是依靠酶的作用。如果離開了酶，那么新陳代謝就不可能正常進行，生命也就終止。那么，酶究竟是怎樣的神奇物質(zhì)？它又有哪些神奇本領(lǐng)？顯然是本節(jié)課學習的重點。 2.2 難點分析 探索酶的專一性和高效性的實驗是本節(jié)課的難點。酶作為生物催化劑，和無機催化劑相比，有哪些不同的特性

3、？課本提供了兩個學生實驗和兩幅坐標圖，目的是讓學生主動探究，仔細觀察，得出結(jié)論。探索酶的特性的實驗原理比較復雜，實驗儀器較多，實驗材料各有不同，因此如何在一課時內(nèi)有效的組織課堂，引導學生設(shè)計實驗，主動探究，觀察和分析實驗現(xiàn)象，最后得出結(jié)論，高效的完成教學任務是本節(jié)課的難點。 3 學情分析 通過第一章的學習，學生已有了有關(guān)酶的基礎(chǔ)知識，并且具備了一定的觀察思維能力，但發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和邏輯思維能力以及對實驗的觀察分析能力仍有待進一步培養(yǎng)和提高。所以本節(jié)課在教學過程中，教師要精心設(shè)置疑問，層層推進，引導學生自主探究，得出合理結(jié)論，培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力。 4 教材分析 本節(jié)是第

4、三章《生物的新陳代謝》的第一節(jié)內(nèi)容。并且通過學習高中前面的內(nèi)容，學生們已經(jīng)具備了一定的生物學基礎(chǔ)。本節(jié)在這些基礎(chǔ)上，從酶的發(fā)現(xiàn)史入手，簡要介紹200多年來科學家們對酶的研究成果，最終概括出酶的概念。其中滲透著科學嚴謹?shù)乃季S方法和研究方法，是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的良好素材。 另外，本節(jié)涉及到一個相當重要的概念——新陳代謝，雖然引言部分已經(jīng)有過介紹，但肯定理解的不夠透徹，所以教師應注意使用過渡性的語言，以進一步闡明引言部分的觀點。 “酶的特性”這部分內(nèi)容同樣是讓學生通過實驗探究，自己總結(jié)出酶不同于無機催化劑的特性。因此，該部分采用“實驗——探究”的教學模式

5、，啟發(fā)學生不斷提出新的問題，并鼓勵學生設(shè)計實驗，提出預期，然后引導學生進行實驗探究，最后分析實驗結(jié)果，由學生自己總結(jié)出酶的催化特點。這樣的教學設(shè)計不僅符合學生由感性到理性的認知規(guī)律，也有利于學生的主動參與，利于培養(yǎng)學生科學的思維習慣和勇于創(chuàng)新的探究精神。 5 教學過程 ［創(chuàng)設(shè)情境，導入新課］ ［教師活動］（觀察第三章彩圖）“天蒼蒼，野茫茫，風吹草低見牛羊”，在藍天白云下，青青的草和肥肥的奶牛都在健康的生活著。它們作為生物，最主要的特征是什么？ ［學生活動］觀察思考，回憶已經(jīng)學過

6、的知識，明確：牛和青草等生物體都在進行新陳代謝，新陳代謝是生物最基本的特征。 ［教師活動］什么是新陳代謝？ ［學生活動］新陳代謝是活細胞內(nèi)所有有序的化學變化的總稱。 ［教師活動］新陳代謝的主要場所在哪里？在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行哪些新陳代謝？ 明確：細胞質(zhì)基質(zhì)是活細胞進行新陳代謝的主要場所；細胞質(zhì)基質(zhì)中存在著許多細胞器，其中線粒體是進行有氧呼吸的主要場所，葉綠體是進行光合作用的細胞器，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所。 總結(jié)：生物體不斷的從外界攝取營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過一系列反應，將這些物質(zhì)合成自身的組成成分，儲存能量；同時又將自身的一部分物質(zhì)分解，排出代謝產(chǎn)物，釋放能量，從而使生物體不斷的自我更新。比如

7、說奶牛吃的是草，產(chǎn)出的是奶。 ［教師活動］這些化學反應是在常溫、常壓下，高效、迅速和有序的進行，如果放到體外，只有在高溫、高壓才能進行。為什么？ ［創(chuàng)設(shè)情境，導入新課］ （一）酶的發(fā)現(xiàn) ［教師活動］（學生回答后）讓我們循著科學家的足跡重溫酶的發(fā)現(xiàn)過程。 師：1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放在小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。 這個實驗要解決什么問題？ 胃不僅具有物理性消化功能，還有化學性消化功能。 師：胃液中究竟是什么物質(zhì)使肉塊消化了呢？ 直到1836年，德國科學家施旺從胃液中提取出了消

8、化蛋白質(zhì)的物質(zhì)（后來知道，這就是胃蛋白酶），才解開胃消化之謎。 1926年，美國科學家薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶的結(jié)晶，并且證實脲酶是一種蛋白質(zhì)。到了20世紀30年代，科學家們又相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶。這些事實說明酶的本質(zhì)是什么？ 生：酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)。 師：20世紀80年代，科學家又發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有催化作用，這一發(fā)現(xiàn)使酶的概念又擴展成什么？ 生：酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)或RNA。 總結(jié)：科學家們歷經(jīng)200多年，才徹底弄明白酶到底是什么物質(zhì)： 是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物。（對生物概念要抓住關(guān)鍵詞） 來源：活細胞 功能

9、：生物催化作用（是不是多面手？） 本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)（如胃蛋白酶、唾液淀粉酶），少數(shù)是RNA 合成場所：核糖體或細胞核（蛋白質(zhì)在哪里合成？） 合成原料：氨基酸或核糖核苷酸（蛋白質(zhì)的基本組成單位是什么？） 作用部位：細胞內(nèi)外都能起作用（細胞內(nèi)：呼吸酶、光合作用酶；細胞外：胃、胰蛋白酶） ［教師活動］這200多年間，眾多的科學家為酶的研究作出了貢獻，因此科學是不斷發(fā)展的，而且隨著科學技術(shù)的進步舊的知識或結(jié)論有可能被修正甚至被推翻。 （二）酶的特性 過渡：酶跟無機催化劑一樣，都能催化化學反應，且自身不發(fā)生任何變化。除此之外，酶還具有哪些與無機催化劑不同的特性呢？

10、一、酶的高效性 ［教師活動］人體內(nèi)時時刻刻都在進行新陳代謝，但代謝過程中也會產(chǎn)生對細胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫。幸好細胞中含有過氧化氫酶，及時把過氧化氫分解為水和氧氣。無獨有偶，無機催化劑Fe3+也能催化過氧化氫分解為水和氧氣。下面，我們來比較一下過氧化氫酶和Fe3+的催化效率。 ［學生活動］分析實驗素材，討論，提出設(shè)計方案： 試管編號 H2O2溶液 新鮮肝臟研磨液 FeCl3溶液 觀察O2的生成量 1號 2mL 2滴 — 2號 2mL — 2滴 ［教師活動］（通過畫圖來表示實驗過程）： ［教師活動］做演示實驗：取兩支試管，編號1號和2號；分別向兩支

11、試管加2mL3%過氧化氫溶液；向1號試管滴加2滴3.5%氯化鐵溶液，振蕩，向2號試管滴加2滴肝臟研磨液，振蕩。 問：你們看到了什么？ ［學生活動］1號試管內(nèi)有大量氣泡，2號氣泡較少。 ［教師活動］用帶火星的衛(wèi)生香插入1號試管，衛(wèi)生香復燃，火焰很大；接著用帶火星的衛(wèi)生香插入2號試管，不能使帶火星的衛(wèi)生香復燃。 問：通過剛才的對比實驗，酶和無機催化劑相比，催化效率有什么特點？ ［學生活動］得出實驗結(jié)論： 1、H2O2酶與Fe3+的催化效率不同，1號試管比2號試管生成的O2的量要多； 2、與無機催化劑Fe3+相比，H2O2酶的催化效率要高許多（不是一點兩點，而是許多倍）。 教師：滲透

12、實驗設(shè)計原則——對照性、控制單一變量。 問題設(shè)置1：為什么選用新鮮的肝臟？能不能用放了幾天發(fā)霉變臭的肝臟？——不新鮮的動物肝臟中的過氧化氫酶會被細菌分解，使酶量減少，活性降低，影響實驗結(jié)果。 問題設(shè)置2：為什么要將肝臟制成研磨液，一整塊放進去行不行？——可以增大過氧化氫酶與過氧化氫的接觸面積，加速過氧化氫的分解。 問題設(shè)置3：用這只試管滴加了肝臟研磨液，還能不能用它來滴加氯化鐵溶液——不能。酶具有高效性，即使少量酶帶入氯化鐵溶液也會影響試驗結(jié)果的準確性。 二：酶的專一性 過渡：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是萬能的，能夠催化所有的化學反應？口腔里有唾液淀粉酶，為什么塞進牙縫的肉

13、絲和韭菜葉到第二天早上都還沒有消化掉？ 下面我們就來探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用。 鋪墊：淀粉可以水解成麥芽糖和葡萄糖，蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖，麥芽糖、葡萄糖和果糖都是還原性糖，在煮沸的條件下，可以與斐林試劑反應，有磚紅色沉淀物質(zhì)產(chǎn)生。淀粉和蔗糖與斐林試劑無此反應。因此，斐林試劑可以用來鑒定淀粉和蔗糖溶液中是否有麥芽糖和葡萄糖及果糖，進而推測淀粉和蔗糖是否被水解。 試管編號 可溶性淀粉溶液 蔗糖溶液 淀粉酶溶液 60℃水浴 斐林試劑 100℃水浴 觀察試管顏色變化 1號 2mL — 2mL 5min 2mL 1min 2號 — 2mL 2mL

14、 5min 2mL 1min ［教師活動］繼續(xù)滲透對照和單一變量原則。實驗結(jié)果預期：1試管呈現(xiàn)磚紅色，B試管呈現(xiàn)斐林試劑的藍色。 ［學生活動］觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論： 1.1號試管變?yōu)榇u紅色，說明1號試管內(nèi)含還原性糖，而淀粉無還原性，說明淀粉被水解了； 2.2號試管未變?yōu)榇u紅色，說明2號試管內(nèi)無還原性糖，而蔗糖本身又沒有還原性，說明淀粉酶沒有將蔗糖水解； 3.淀粉酶只能水解淀粉，而不能水解蔗糖。 總結(jié)：酶具有專一性。專一性是指酶只能催化一種或一類的物質(zhì)的反應。 溫故而知新：線粒體和葉綠體中都含有酶，但酶的種類不一樣，也體現(xiàn)了酶的專一性。 三、酶需要

15、適宜的條件 ［教師活動］探究酶的專一性實驗中，我們?yōu)槭裁葱枰?0℃水浴加熱，而不是100℃或者10℃？——淀粉酶只有在適宜的溫度下活性才高。 ［學生活動］得出結(jié)論： 1、酶的催化效率受溫度影響。溫度怎樣影響酶的活性？ 深入：每個人都有過發(fā)高燒的經(jīng)歷，回想一下，自己發(fā)高燒的時候是不是不想吃飯，渾身無力，病怏怏的？——發(fā)燒體溫升高，抑制了酶的活性。茶飯不思不是因為思念，而是酶的活性降低了。 2、不同的酶需要不同的pH條件，如果pH不適宜，影響酶的催化效率。 ［教師活動］引導學生分析曲線（抓住曲線的起點、拐點、終點和曲線的走勢）： （1） 曲線的AB段說明了

16、什么？（2）B點表示什么？（3）曲線BC說明了什么？ ［學生活動］得出結(jié)論： 1. 每一種酶都在一定的溫度和pH范圍內(nèi)，才能表現(xiàn)出活性；而酶促反應速度最大時的溫度和pH稱為最適溫度、最適pH； 2. 在一定溫度和pH范圍內(nèi)，酶的活性隨溫度和pH的增高而增強；達到最適溫度和最適pH以后，酶的活性隨溫度和pH的增高而下降； 3. 回憶酶的化學本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，例如，淀粉酶、胰蛋白酶等。所以，過酸、過堿都能使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而使酶失去活性。 ［教師活動］強調(diào)： 低溫雖然使酶的活性降低，但是酶的分子結(jié)構(gòu)沒有被破壞，只是抑制了酶的活性，適當提高溫度，酶的活性可以恢復；而

17、高溫、過酸或過堿則會破壞酶的分子結(jié)構(gòu)，導致酶變性失活，這種失活是不可逆的，即使放在最適條件下，酶的活性也不會恢復。 深入：我們的衣物上如果浸有血漬、奶漬等污物時，用普通洗衣粉很難洗得掉。 ［教師活動］展示加酶洗衣粉： 問題設(shè)置1：加酶洗衣粉為什么用量少，效果卻很好？——酶具有高效性。 問題設(shè)置2：為什么加酶洗衣粉能夠除去奶漬和血漬？——奶漬和血漬的主要成分是蛋白質(zhì)，洗衣粉中含蛋白酶。追問：使用指南上有一句話：“適用于洗滌棉、麻、化纖等衣物，不宜洗滌絲毛類織物”，為什么？——絲毛類織物的主要成分也是蛋白質(zhì)。） 問題設(shè)置3：使用指南上還有兩點值得我們注意：一是“不宜用60℃以上熱水直接溶

18、解洗衣粉”，二是“用溫水溶液浸泡”。為什么不能用60℃以上熱水而用溫水浸泡？——酶的催化作用需要適宜的溫度。 總結(jié)：離開了酶，我們的生活就不美。 6 板書設(shè)計 第一節(jié) 新陳代謝與酶 一、酶的發(fā)現(xiàn) 來源：活細胞 1773年，化學性消化 功能：生物催化 1836年，胃蛋白酶的提取 發(fā)現(xiàn)過程 酶 本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是 1926年，脲酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶 RNA 20世紀80年代，少數(shù)RNA是酶 合成場所：核糖體或細胞核 合成原料：氨基酸或核糖核苷酸 二、酶的特性 高效性 專一性 溫度 需要適宜的條件 pH - 6 -