高一生物上册必修二教案《降低化学反应活化能的酶》

2018-05-28 14:49 来源:网络综合
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  教案【一】

  教学准备

  教学目标

  1知识方面:说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。

  2能力方面:进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。

  3.情感态度价值观:通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,认同科学是在不断地探索和争论中前进的。

  教学重难点

  1、教学重点:酶的作用、本质和特性。

  2、教学难点:

  ⑴酶降低化学反应活化能的原理。

  ⑵控制变量的科学方法。

  教学过程

  【导入】问题探讨

  介绍教材P78斯帕兰扎尼的实验,讨论下列问题:

  ⑴这个实验要解决什么问题?

  ⑵是什么物质使肉块消失了?

  对细胞来说,能量的获得和利用都必须通过化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞中代谢过程离不开降低化学反应活化能的酶。

  学生回忆:⑴化学反应中无机催化剂的概念?⑵无机催化剂的作用、特点和条件是什么?

  学生思考:细胞内的环境是一个常温常压下的状态,在这种环境下化学反应却能高效有序地发生,应该有适合的生物催化剂——酶。

  【讲授】一、酶在细胞代谢中的作用

  实验]比较过氧化氢在不同条件下的分解。

  1、实验原理:2H2O22H2O+O22H2O22H2O+O2

  2、实验步骤及现象

  3、讨论

  ⑴——⑷见教材P79。

  ⑸这个实验为什么要选用新鲜的肝脏?为什么要将肝脏制成研磨液?

  ⑹滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时,可否共用一个吸管?为什么?

  4、实验结论

  5、实验过程的理论分析

  ⑴在做该实验时让学生感悟酶作为催化剂的突出特点——高效。

  ⑵控制变量:讲解教材P79相关内容,让学生了解实验设计的原则。

  ⑶进行实验:

  [活化能]分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。

  用无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。如H2O2的分解,20℃无催化剂时需活化能75kJ/mol;用铂作催化剂时,只需活化能54kJ/mol;用H2O2酶时,活化能下降到29kJ/mol以下。(结合教材P80图讲解)

  正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。

  【讲授】二、酶的本质

  [资料分析]教师设置下列问题,让学生带着问题去阅读教材P81——82相关内容。

  1、巴斯德和李比希的观点分别是什么?

  2、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义?各有什么局限性?

  3、科学发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么,这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用?

  4、巴斯德和李比希之间的争论被哪位科学家的研究成果平息了?

  5、简述毕希纳实验的过程?

  6、从毕希纳的实验可以得出什么结论?

  7、要证明酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样还需要对实验如何改进?

  8、萨姆纳提取到了脲酶,他是如何证明它的化学成分的?

  9、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质,并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要原因是什么?

  10、请给酶下一个较完整的定义?

  11、结合酶本质的探索历程谈谈你对马克思说的:“在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点”这句话的理解。

  学生讨论回答:

  二、总结

  酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质。

  教案【二】

  教学准备

  教学目标

  1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。

  2.通过阅读分析"关于酶本质的探索"的资料,认同科学是在不断的探索和争论中前进的。

  3.进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。

  教学重难点

  教学重点:酶的作用、本质和特性。

  教学难点

  (1)酶降低化学反应活化能的原理。

  (2)控制变量的科学方法。

  教学工具

  教学课件

  教学过程

  一、情境创设。

  人不吃饭行吗?食物进入人体内发生了怎样的变化?这些问题在现在来说都已经十分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没有呢?早在二百多年前科学家就对此进行了探索。

  实验介绍:1783年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中,然后让鹰吞下,过了一段时间,将笼子取出,肉块不见了。

  问:(1)为何要将肉块放在笼子中?

  答:排除了胃对肉块的物理性消化。

  问:(2)对肉起消化作用的是什么物质?

  答:一定是某些物质进入到金属笼中,使肉分解。现在已经知道这个能让肉分解的物质就是--酶。

  问:(3)进行肉类消化的过程的条件是怎样的?

  答:进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。

  问:(4)在实验室中能否也能让肉分解?能的话需要怎样的条件?

  答:实验室也能进行肉的分解,但是比起在生物体中来说,需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件才能进行。

  二、问题探讨

  1.这个实验要解决的问题是:鸟类的胃是否只有物理性消化,没有化学性消化?

  2.是胃内的化学物质将肉块分解了。

  3.提示:收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。

  总结:对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多,构成生物体的每一个细胞内的物质需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赖于细胞内发生的生物化学反应,每一个化学反应都伴随着能量的变化。细胞中全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。

  细胞生存的条件是很温和的,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,迅速高效地进行呢?在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢?

  三、过氧化氢在不同条件下的分解

  实验前介绍:动植物在代谢中产生的过氧化氢,对机体是有毒的。机体通过过氧化氢酶,催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。铁离子也可催化这一反应。

  2H2O2H2O+O2

  问:如何获得过氧化氢酶?

  答:新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,所以新鲜肝脏研磨液含有较多的过氧化氢酶。

  按以下实验步骤来进行实验:

  对上述实验进行分析,对照实验的特点。

  问:上述实验分成了1、2、3、4号四支试管,哪些是四支试管共同的条件?两两比较不同的条件有几个?

  答:共同点:都在试管中加入2mLH2O2溶液,都在相同的压力下进行。

  不同点:1和2:只有温度不同;1和3:3多了2滴FeCl3溶液;1和4:4多了2滴肝脏研磨液;3和4:加入的催化剂不同。

  问:1号试管没有加任何试剂,它起的作用是什么?

  答:它起的是对照的作用。

  结论:进行该实验的其他因素相同,而只有其中某一因素不同,观察其对实验结果的影响。如果结果不同,那么影响该结果的就是这一不同的因素。在上述实验3试管和4试管只有加入的催化剂不同,那么该实验的结果3放的氧气少,4放出氧气多就是因为加入到4号催化剂的催化效率比加入到3号的高。即酶具有高效性。

  问:2和4试管现象基本相同,能否在生物体中也利用2的方法来解毒?

  答:不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。

  问:能否用同一滴管给3和4试管加FeCl3溶液和肝脏研磨液?

  答:不能。共用滴管会让肝脏研磨液(或FeCl3溶液)残留在滴管内,难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴加液的作用,影响实验结果的准确。

  问:为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢?

  答:酶降低了活化能。活化能就是分子从常态转化变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能越大,反应就越不容易进行,反之就容易进行。

  四、总结

  在生物体中,生物体内的化学反应每时每刻进行着。以人为例:据估计人体细胞内每分钟大约要发生几百万次的化学反应,这么多的化学反应能在人体中顺利而迅速地完成,完全是靠酶的催化作用。它和无机催化剂相比,具有更高的催化效率。

  酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能,而自身却没有发生变化,所以是一种催化剂。它是细胞内产生的,所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。

  在医院常用双氧水作为身体出现小伤口的消毒用药,能观察到什么现象吗?试解释该现象。

  能看到伤口有气泡产生。原因是人体细胞中产生的酶将双氧水分解成了水和氧气。

  课后小结

  酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能,而自身却没有发生变化,所以是一种催化剂。它是细胞内产生的,所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。

  课后习题

  完成课后练习题。

  参考答案:

  基础题

  1.巴斯德:发酵与活细胞有关,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。

  李比希:引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

  毕希纳:酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样。

  萨姆纳:酶是蛋白质。

  2.提示:(1)细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应,这些化学反应需要高效率地进行,酶的催化效率比无机催化剂高得多。

  (2)细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条件下进行,无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。

  3.D。

  拓展题

  1.提示:可用第2章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本质,主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。

  2.提示:(1)如四膜虫的rRNA前体具有催化活性。(2)目前已有发现具催化活性的DNA的报道。