降低化学反应活化能的酶_第1课时(教学设计+学案)

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第一课时 酶的作用教材分析：该节主要介绍了酶在细胞代谢中的作用、酶的本质以及酶的3个特性，一般加上实验共需要3个课时。本节是第一课时，主要说明酶的作用。课本在学生学习过初中生物学的基础上，创设了“问题探讨”的情境200多年前科学家斯帕兰札尼有关探究鹰消化食物原理的著名实验，引导学生分析和讨论，明确在这个实验过程中酶起了重要作用。那么酶在细胞代谢中有何作用？教材安排了实验来比较过氧化氢在不同条件下分解速率快慢的实验，引导学生自己得出结论，从而切身体会到酶具有很高的催化速率，该实验还介绍了生物实验的常用方法，所以要特别注意理解掌握设计对照实验的原则单一变量原则（只有一个实验条件不同，其他的实验条件都相同），从而确定实验结果的不同就是有该不同的条件造成的。在学生获得感性知识的基础上，教材利用卡通式插图、图解和文字叙述，指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能。这种编排有助于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力。课标要求：酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，作为生物催化剂，它可显著降低化学反应的活化能。作为第五章的开篇，本节重点要阐明的是酶的作用和本质，酶的作用和细胞的能量供应与利用有着密切的关系。只有真正理解了酶的作用，才能更好地理解后续章节“细胞呼吸”和“光合作用的原理和应用”中涉及的一系列的酶促反应。具体内容标准：说明酶在代谢中的作用。教学三维目标： 1.知识与技能（1）细胞代谢的概念。（2）酶的作用。（3）提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。2.过程与方法（1）通过本节课教学，让学生进行有关的实验和探索，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）在实验能力提高的基础上，提高学生运用语言表达的能力和分享信息、分享实验成果的能力。3.情感态度与价值观（1）激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。（2）通过实验探究，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神。教学重点和难点：教学重点： 比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验，并引导学生得出结论酶的高效催化作用（酶的作用）。教学难点：1.酶的活化能降低的原理。2.实验中控制变量的科学方法。设计思路：“降低化学反应活化能的酶”是人教版普通高中课程标准实验教科书生物必修1 第5章第1节的内容。关于酶的作用，教材安排了一个学生实验比较过氧化氢在不同条件下的分解。在进行教学设计时，教者充分利用了这个实验，通过对本实验的分析，引导学生自己得出结论，切身体会到酶的高效催化作用，继而揭示酶具有高效催化性的原理。这种设计有助于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力。活动设计：【情境创设】书P77本章封面：细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入能量，才能维持生命活动的有序性。人为什么要吃饭？（获得能量）食物进入人体内发生了怎样的变化？（消化和吸收）这些变化过程在其他生物中有没有呢？（有）【师】这些问题现在我们都知道答案了，但在二百多年前的人们并不知道，于是一些科学家就开始了对这些问题的探索。【介绍】1773年意大利科学家斯帕兰札尼的实验【背景知识】在斯帕兰札尼做此实验之前，人们认为鸟类的胃只能磨碎食物，不能分解有机物，也就是说鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化。【讨论】、这个实验要解决什么问题？（鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化）、是什么物质使肉块消失了？（是胃内的化学物质将肉块分解了）、怎样才能证明你的推测？（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了。我们现在知道这种物质就是胃蛋白酶。）一、酶的作用和本质1、 细胞代谢:【小结】对于一个生物体来说，要进行的生理活动非常多，这些生理活动的进行依赖于细胞内发生的各种生物化学反应。对细胞来说，能量的获得和利用也必须通过化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。【过渡】现实中的化学反应我们知道很多情况下，反应的进行都需要一定的条件，比如高温、高压、强酸、强碱等等【问】在化学反应中有没有不通过高温高压等条件，来提高化学反应速率的方法呢？（有，催化剂）问：当皮肤上出现小伤口，用双氧水消毒时，能观察到什么现象？有大量气泡产生。双氧水即过氧化氢，能分解产生水和氧气。2、酶在细胞代谢中的作用【介绍】细胞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，能将过氧化氢迅速分解成水和氧气而排出。加热也能使H2O2分解，铁离子也可催化这一反应。2H2O2H2OO22H2O2H2OO2实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液1滴质量分数为3.5%的氯化铁溶液1滴有效成分： 过氧化氢酶所含酶的相对数量： 1 有效成分： Fe3+Fe3+的相对数量： 25万按以下实验步骤来进行实验试管编号1234实验原理H2O2在高温、Fe3、H2O2酶的作用下都可分解成水和氧气第一步H2O2浓度3% 3%3%3%剂量2 mL2 mL2 mL2 mL第二步反应条件常温90 FeCl3溶液肝脏研磨液剂量2滴2滴观 察观察气泡冒出和卫生香复燃的情况，并记录结果气泡产生无少量较多大量卫生香燃烧变亮复燃原 因没有生成氧气生成了少量氧气生成了少量氧气生成了大量氧气结 论过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著【学生先预测实验结果；然后完成实验】【P79讨论】【问】第一组与号试管相比，号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？（2号试管放出的气泡多，说明加热能提高反应速率）【问】在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？（不能，加热会使蛋白质变性）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、pH接近中性的条件下，迅速高效地进行呢？ 设计实验证明【问】如何获得过氧化氢酶？（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）=（细胞也有类似于催化剂的物质存在，如酶）【问】3号试管和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？（Fe3+和H2O2酶也能提高反应速率）【问】号试管与号试管相比，哪只试管中的反应速率快？这说明什么？（4号管的更快，说明过氧化氢酶比铁离子的催化速率高的多）为什么说高的多呢？（回忆含量）【对上述实验进行分析】（看图分析）【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？哪些是不同的条件？（共同点：试管中加入H2O2溶液的浓度、剂量相同，加入氯化铁和肝脏研磨液的剂量相同。不同点：反应条件不同，结果也不同）引出变量的概念。【看书P79】变量、自变量、因变量、无关变量的概念分析本实验的自变量、因变量、无关变量对照实验、对照组、实验组的概念对照实验除了一个因素以外，其余因素都保持不变。对照组，是不接受人为处理的对象组；反之就是实验组。【分析本实验的对照组和实验组】活化能的概念：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.催化剂(酶)的作用原理是：降低化学反应的活化能在20测得的过氧化氢分解的活化能条件活化能(KJ/mol)没有催化剂催化用胶太铂催化用过氧化氢酶催化755429【问】为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？（举例说明，图示）（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）【问】为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？（细胞代谢要在温和的条件下快速进行，只有酶能满足这样的要求，因此说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要。）【课堂小结1】控制变量：控制自变量，形成对照或对比；观察分析因变量，得出结果或结论；无关变量保持一致。【课堂小结2】酶在细胞代谢中的作用通过降低化学反应活化能来催化反应，且催化效率比无机催化剂更高。【布置作业】、 预习P81的资料分析，说出酶的研究过程。从这些过程中你得到了什么启示？、 完成探究影响酶活性的条件实验中的实验步骤的设计。4