资源简介

4.1生物体内的化学反应——酶
教案
教学目标
1.知识与能力
①解释酶是生物催化剂;
②说明酶的催化原理;
③简述酶的催化机制。
2.过程与方法
①以任务驱动式教学开展H2O2分解实验,提高分析实验现象的能力;
②以观看图片、动画以及阅读文字资料等方式,培养读图等能力。
3.情感态度价值观
①通过实验探究及其他学科交叉介绍,认同生命科学是与其它学科相联的实验科学;
②体验科学家认识酶的探究,培养质疑精神,体会科学实验的严谨性,感悟科学探究的魅力。
学情分析
1.认知特点
本节课的授课学生是高一学生。他们处于皮亚杰的认知发展观第四阶段——形式运算阶段,思维已发展到抽象逻辑推理水平,善于思考与发现问题,且对科学探究具有一定热情。但从资料,如文字、图表中归纳信息能力较弱,习惯于被动接受知识。因而在教学过程中,要创设资料背景以促进学生的归纳分析能力,要做好学生学习的引导者,促进学生主动构建知识。
2.知识基础
在初中及前阶段学习过程中,学生对酶有一定的认识,知道它是一种可以加快化学反应进行的物质,并了解它在实际生活中的一些应用。但还不清楚酶的化学本质、酶加快化学反应的原理及机制。同时,学生还未学习过“活化能”这个化学,对理解酶促反应的机制有一定困难,因而在教学中注意学科间交融与讲解。
重点难点
1.教学重点
①酶的作用;
②酶的本质。
2.教学难点
①酶的催化原理;
教学过程
活动1【导入】联系已知与生活实际
[提问]
物质跨膜运输的方式中,除了自由扩散外,其它运输都需要有什么物质
[回答]
需要有酶。
[过渡]
人体内的生化反应都需要酶的存在才能进行,而我们的生活中也有酶的应用。
[展示]
各种酶在生活中应用的图片,如加酶洗衣粉、加酶牙膏、多酶片等。
[讲解]
相关酶的应用。
[过渡]
酶具有什么作用呢 接下来我们通过实验活动来探究一下。
[设计意图]
通过回顾跨膜运输,并联系生活中应用酶的例子导入新课,不仅可以巩固学生上一节的学习内容,同时也可激发对本节内容的学习兴趣。
活动2【活动】问题驱动式演示实验
[资料]
细胞代谢过程中会产生对细胞有害的物质,如过氧化氢。而细胞中含有一种物质,能将过氧化氢及时分解,变成氧和水。这种物质就是过氧化氢酶。
[提问]酶具有怎样作用呢
[展示]
过氧化氢在催化剂FeCl3作用下,分解生成氧气和水。
[追问]
它的作用与FeCl3催化相似么
[过渡]
如何通过实验验证酶的作用
[活动]
任务一:以小组形式自主设计探究酶催化效率的实验。
[展示]
任务二:完善探究酶催化效率的实验设计。
[实验]
取两支试管,标记为A、B。在两支试管中加入2
mL过氧化氢溶液,在A组加入2滴FeCl3,在B组加入2滴肝脏研磨液。任务三:观察那支试管产生气泡多。任务四:2-3min后,将点燃的卫生香分别放入A、B两支试管上方,观察那支试管中的卫生香燃烧猛烈。
[回答]
B试管产生气泡更多更快,也使卫生香燃烧更猛烈。
[提问]
说明酶具有怎样的作用
[追问]
它的催化作用与FeCl3相比怎样
[资料]
新鲜肝脏的过氧化氢酶与FeCl3比较资料。
[总结]
酶具有催化作用,且相比FeCl3,它的催化效率更高。
[设计意图]
以演示实验呈现酶催化的结果,体现生命科学是一门实验探究的自然科学,同时调动学生的学习兴趣;在演示过程前,以任务驱动的形式先提出问题,让学生明确着重观察的点,使学生加入课堂活动中;通过资料分析、课堂活动分析,引导学生自主获取知识,提升阅读能力、归纳总结能力。
活动3【讲授】分析原理及机制
[设疑]酶是如何催化化学反应的
[过渡]
为了解决这个问题,我们先来看一个化学概念——活化能。
[资料]活化能是指分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。如1mol
H2O2由常态变成活跃状态,需要吸收75
KJ热量,这75
KJ就是每摩尔H2O2的活化能。
[提问]
那么活化能越大,这个化学反应越易进行,还是越难进行
[追问]
酶催化化学反应的本质是什么呢
[回答]
降低反应所需的活化能。
[展示]以图片形式进一步讲解降低活化能,加快催化化学反应。
[类比]
以车通过山路、走隧道的消耗能量情况,类比无酶、有酶途径的化学反应
[追问]
FeCl3无机催化剂能降低反应活化能吗 与酶相比有什么不同
[回答]酶降低活化能的作用更加显著。
[提问]
酶的作用机制又是怎样的呢 酶在反应前后形态结构有没有发生变化 通过一个视频动画来寻找答案。
[动画]
酶与底物结合示意动画。
[回答]
底物与酶结合后,酶形态发生改变,促使反应进行,产物离开酶后,酶又恢复到最初状态。
[强调]
反应前后,酶的形态没有发生改变。
[类比]
酶分子有一定形状,恰好能和底物分子结合,就像钥匙恰好能插到锁眼中一样。这种催化机理称为锁钥学说。
[设计意图]
通过对化学学科相关知识的介绍,促进学生对酶的反应原理的理解,同时培养学生学科交融、学科交叉意识;通过图片展示,加强学生对降低反应活化能这一教学难点的理解,同时增强学生的读图能力;通过动画模型,动态展示反应过程,加强对反应的认识。
活动4【讲授】剖析酶的化学本质
[提问]
学习了酶的作用,酶参与化学反应的原理、机制后,你知道酶到底是什么物质了么
[过渡]
科学家认识酶经历了一个漫长的过程。接下里让我们一起跟随科学家的脚步,来看一下酶究竟是怎样被发现的,它究竟是什么
[实验1]
斯帕兰扎尼实验
[讲解]
1783年,斯帕兰扎尼将肉块放入小巧的金属笼内,然后让鹰吞下小笼子去,以保证肉块就可以不受胃的物理注消化的影响,而胃液却可以流入笼内。过一段时间后,他把小笼子取出来,发现笼内的肉块消失了。
[讨论]
根据这个实验,斯帕兰扎尼得出什么结论
[实验2]
巴斯德与李比希争辩。
[讲解]
到了19世纪,法国科学家巴斯德通过实验研究认为酒精发酵时酵母菌代谢活动的结果。而德国科学家李比希则认为,发酵与酵母菌的活动无关,最多只需要酵母菌中某种物质而已。
[过渡]
这个世纪之争中,最后谁获胜了呢
[实验3]
毕希纳的研究。
[讲解]
德国科学家毕希纳利用细胞生命活动的前提是要保证细胞的完整性这一原理进行实验,发现破碎的酵母菌还能促进酒精发酵,证明了李比希的观点。毕希纳也因此获得了1907年诺贝尔化学奖。
[设问]
要想继续研究酵母汁中酶的化学本质,下一步应该怎么办
[回答]
提纯酶。
[实验4]
1926年美国科学家萨姆纳尔经过9年的艰苦实验,从刀豆种子中提取了纯的脲酶,并证明脲酶是一种蛋白质,他获得了
1947年诺贝尔化学奖。
[设问]
是不是所有的酶都是蛋白质呢
[讲解]
20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼在研究四膜虫时发现具有催化活性的RNA,证明少数酶是RNA,并获得1989年诺贝尔化学奖。
[设计意图]
通过重温科学家们的探究历史,一方面形成对酶的具体认识;另一方面,以科学史引导学生学习科学家们实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神,并感受科学探究是一个漫长过程,认识到科学是不断发展的。
活动5【作业】回顾总结，习题巩固
[过渡]根据前面的内容,现状可以给酶下一个定义吗
[提问]酶是由什么产生的 具有怎样的作用 是一类什么物质
[回答]酶是由活细胞产生、具有生物催化作用的有机物。大多数酶的化学本质是蛋白质,少数酶的是RNA。
[评价]1.酶的基本组成单位是(D)
A.氨基酸
B.核苷酸
C.核糖核苷酸
D.A或C
2.关于酶的描述,哪一项不正确(C)
A.酶是生物催化剂B.酶是在细胞内合成的,但可在细胞外发挥作用
C.所有的蛋白质都是酶D.酶在反应前后没有发生改变
[设计意图]根据本节课学习内容,引导学生给酶下一个定义,从而将整堂课的知识串联起来,使学生根据自主获得的定义,构建起关于酶的知识框架。同时,通过形成性评价对教学的重难点进行巩固突破。

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