第五章-细胞的能量供应和利用教学设计李淑芳.doc
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第1节降低化学反应活化能的酶
永靖县移民中学李淑芳
一、教材分析
1．地位和作用
“降低化学反应活化能的酶”一节是新课标教材人教版必修1第5章第1节的内容，是在前面学习了有关细胞学知识的基础上来学习的。
是新陈代谢不可缺少的条件，同时又为后面要学习的ATP、光合作用和呼吸作用等作了铺垫。
本节提出的有关实验的知识，对整个生物学实验教学有着非常重要的作用。
本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式教学的极佳素材。
在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用探究实验，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。
2．重点和难点
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。
（2）控制变量的科学方法。
3．教学目标
知识目标
说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。
能力目标
（1）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。
（2）在问题探讨，有关实验设计，资料分析等问题讨论中，展示运用语言表达的能力以及获取资料、共享信息的能力。
情感目标
（1）通过图片、动画、小故事等让学生感叹，激发学生对生命的珍惜和爱护，对生命的尊重和欣赏。
（2）通过实验让学生感受事实，发扬协作精神。
（3）感受学习的快乐和分享的喜悦。
二、教法分析
1．教学方法
（1）引导学生主动探究，培养合作学习精神，并始终围绕实验展开教学。
（2）直观教学法、讲解、启发利用FLASH动画，化抽象为具体。
2．重难点突破策略
（1）利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引入酶的学习。
（2）通过实验、资料分析得出酶的本质和三大特性。
（3）通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，感悟酶作为催化剂特点，及控制变量的方法。
（4）利用教材上形象，直观图解和文学说明，让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。
3．教具准备多媒体课件
4．课时安排3课时
三、学情分析
学生通过初三、高一阶段化学的学习，对于纯化学反应已比较熟悉，但是对于细胞内部的化学反应及生物催化剂──酶的认识有限。
工业制氨的化学反应是在高温高压并且催化剂作用下进行的，细胞内部却是常温常压的温和状态，而细胞代谢包括一系列的化学反应，这些化学反应的进行应该有生物催化剂──酶的参与，才能使其高效有序的进行，由此从学生熟悉的知识引入对酶相关知识的学习。
四、设计理念
在新课程实施中，应注重培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物科学素养。
本节课按照课标要求，倡导探究性教学，鼓励学生主动参与、合作学习、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。
教师通过图示引入、引导学生阅读教材、提出问题实现知识的呈现和情景创设等，激发学生的求知欲，进而引发学生对问题的自主协作式的探究学习，有利于学生科学素养、协作精神的培养，有利于培养学生的创新精神和实践能力，有利于学生主动建构知识、发展能力、形成正确的情感态度与价值观。
教学过程中不仅重视知识的获取，而且加重视学生获取知识的过程及方法，更加突出地培养学生的学习能力，体现了“教为主导，学为主体”的思想。
五、教学流程
教师活动学生活动
贴近生活、精心设问
设计实验、验证酶的高效性
图文解释高效性的原因-活化能
设计实验、验证酶的专一性
小结酶的作用
资料阅读—酶的本质探索补充、激励、小结
课后作业
六、教学过程
第一课时酶在细胞代谢中的作用
导入：
学习细胞器时，我们了解到在很多细胞器上都发生着化学反应。
细胞产生能量、合成养料以及进行自我更新等生理活动，都完全依赖细胞内发生的生物化学反应。
细胞内全部的化学反应的总称就是细胞代谢。
细胞内每时每刻都在进行着化学反应，这些反应如何能够高效地进行呢？
那是因为有催化剂的存在。
但是很多化学反应往往需要高温高压的条件，但生物体内是一个常温常压的状态，如何解决这个矛盾呢？
就需要一种特殊的催化剂。
酶就是生物体内的催化剂。
让我们结合资料看看科学家是如何发现酶的存在的。
介绍教材P78斯帕兰扎尼的实验：
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下。
过一段时间后，把小笼子取出，发现肉快消失了。
引导学生分组讨论如下问题：
1．为何要将肉块放在笼子中？
（排除了胃对肉块的物理性消化。
）
2．对肉起消化作用的是什么物质？
（一定是某种物质进入到笼子中，使肉分解。
）
3．在实验室中能否也让肉分解？
能的话需要怎样的条件？
（能。
需要高温、高压、强酸或强碱等剧烈条件。
）
当时斯帕兰扎尼做过这个实验后他并不清楚起消化作用的物质是什么，但他的研究却为人们研究提供了方法和思路。
1836年，德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质，解开胃的消化之谜。
这种物质就是酶。
本节课我们先来学习酶的作用与本质。
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
试管号
3%的过氧化氢溶液
控制变量
点燃的卫生香检测
实验处理
气泡多少
1
2mL
2
2mL
90℃左右水浴加热
很少
3
2mL
滴加3.5%FeCl3溶液2滴
较多
燃烧但不猛烈
4
2mL
滴加20%肝脏研磨液2滴
很多
燃烧猛烈
3．讨论
⑴——⑷见教材P79
思考：
（1）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？
（2）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
（1）2、3、4组与1组对比，说明多种条件都能使过氧化氢分解，而且不同条件下，过氧化氢的分解速率不同。
（2）4组与1组对比，说明过氧化氢酶有催化作用。
（3）4组与3组对比，说明过氧化氢酶具有高效性。
5．实验过程的理论分析
（1）在做该实验时让学生感悟酶作为催化剂的突出特点——高效。
20%的新鲜肝脏研磨液1滴
3.5%的FeCl3溶液1滴
生物催化剂：
过氧化氢酶所含酶的相对数量：
1
无机催化剂：
Fe3+
Fe3+的相对数量：
25万
（2）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。
（3）进行实验
自变量
因变量
无关变量
对照组
实验组
2号：
90℃水浴加热
3号：
加入3.5%FeCl32滴
4号：
加入20%肝脏研磨液2滴
H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示
加入试剂的量；实验室的温度；FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度
1号试管
2、3、4号试管
通过实验我们已经知道了酶能够大大加快反应的速率，那么酶为什么会有如此神奇的功能呢？
让我们一起来看教材80页的图5-1，如果把化学反应比作驾车翻越一座高山，加热加压相当于给汽车加大油门，用催化剂则相当于帮司机找到一条穿山隧道。
走隧道需要的能量少。
刚才的实验中加热促使过氧化氢分解加快，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
二、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。
与无机催化剂相比，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。
三、课堂小结
1．酶在细胞代谢中的作用——降低化学反应活化能。
同无机催化剂相比，催化效率更高。
2．控制自变量，以形成对照或对比。
观察分析因变量，以得出实验结果或结论。
无关变量保持一致。
3．对照实验——除了一个因素以外，其余因素都保持不变。
四、布置作业
1．完成优化设计中的夯基础题
2.预习下节课所讲内容
五、板书设计
第5章细胞的能量供应和利用
第1节降低化学反应活化能的酶
一、酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢：
细胞内的全部化学反应。
2．酶的作用：
降低活化能更显著、催化效率更高。
第二课时酶的本质
导入：
现在已经知道细胞内的生理活动之所以如此有序地快速进行，酶的作用无可替代，但是19世纪以前，人们对这些所知甚少，人们对酶的认识是科学家不懈努力的结果。
一、[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，然后回答。
1.巴斯德和李比希的观点分别是什么？
巴斯德和李比希观点的比较：
巴斯德李比希
1822～1895（法国）1803～1873（德国）
微生物学家、通过显微镜观察化学家，通过对化学变化的研究
发现发酵的过程中有酵母菌存在认为糖类变成酒精就是一个化学反应
结论：
没有活细胞结论：
在这个变化过程中，只有细胞
糖类不可能变成酒精死亡之后放出了某些物质起了作用
2．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？
毕希纳。
3.简述毕希纳实验的过程？
实验：
酵母细胞研磨加水搅拌加压过滤含酵母细胞的提取液加入葡萄糖。
现象：
冒出气泡。
结论：
酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样。
酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
4．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？
对照实验。
将酵母菌分成两等份，一半直接加入葡萄糖，另一半通过研磨、过滤等过程来进行，观察结果是否一样。
5．萨姆纳提取到了脲酶，他是如何证明它的化学成分的？
这个实验中首先可以证明是不是蛋白质。
用双缩脲试剂这个特有反应来鉴定。
然后根据脲酶的特性：
尿素氨＋二氧化碳，来判定它不是脲酶。
6．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？
1926年萨姆纳的重要科学研究成果让人们知道脲酶就是蛋白质，后来其他科学家也提取了其他种类的酶，也证明是蛋白质，所以在以后一段较长的时间，人们都认为酶就是蛋白质。
7．这样的结论到了20世纪80年代美国科学家的重要发现出现了什么变化？
美国科学家切赫和奥特曼发现了一种酶，它也有催化功能，但是它是RNA。
这样酶的定义就有了发展。
8．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：
酶作为生物催化剂，人们对它的认识经历了较长的时间，从酶究竟是在活细胞中能起作用还是释放出来起作用一直争论到底是什么物质，每次争论的结果都让人们对酶的认识更深入一步，更加准确，所以可以说酶的本质的发现过程也正是人们认识自然的一个真实写照。
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，少数酶是RNA。
二、当堂检测
1.细胞内合成酶的主要的场所是（C）
A.细胞质B.线粒体C.核糖体D.内质网
2.分析上题中能不能说合成酶的场所是核糖体？
不能。
因为还有少量的酶是RNA，它的合成场所就不在核糖体。
三、课堂小结
通过对酶本质的发现过程的学习，我们知道酶的本质就是具有催化作用的有机物。
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