《新陈代谢与酶》教学设计

新陈代谢与酶教学设计1 教学目标设计1.1 知识目标（1）指出酶的化学本质。（2）探究影响酶活性的因素。（3）描述酶的高效性和专一性。1.2 能力目标（1）引导学生探讨酶的发现过程，有意培养学生养成科学的研究习惯；（2）通过探究影响酶活性的因素，培养学生依据实验现象，推理分析的能力。（3）通过讨论酶在生产、生活中的应用，培养学生利用所学知识解释和说明日常生活中一些实际问题的能力，进而体会生命科学的重要性。1.3 情感目标（1） 通过学习酶的发现，指出酶的化学本质，感受生命的复杂和精妙。（2） 通过探究与“酶的特性”有关的实际问题，激发学生对生物科学的兴趣和热爱，培养学生要学会学以致用。2 重点难点分析2.1 重点分析本节课的重点是酶的概念和特性。自然界中几乎一切的生命活动都与酶的活动有关，活细胞内全部的生化反应，都是在酶的催化下完成的。在人体内，大约每分钟就要发生几百万次的化学反应，这么多的化学反应之所以能在常温、常压下迅速顺利的完成，完全是依靠酶的作用。如果离开了酶，那么新陈代谢就不可能正常进行，生命也就终止。那么，酶究竟是怎样的神奇物质？它又有哪些神奇本领？显然是本节课学习的重点。2.2 难点分析 探索酶的专一性和高效性的实验是本节课的难点。酶作为生物催化剂，和无机催化剂相比，有哪些不同的特性？课本提供了两个学生实验和两幅坐标图，目的是让学生主动探究，仔细观察，得出结论。探索酶的特性的实验原理比较复杂，实验仪器较多，实验材料各有不同，因此如何在一课时内有效的组织课堂，引导学生设计实验，主动探究，观察和分析实验现象，最后得出结论，高效的完成教学任务是本节课的难点。3 学情分析通过第一章的学习，学生已有了有关酶的基础知识，并且具备了一定的观察思维能力，但发现问题、提出问题和逻辑思维能力以及对实验的观察分析能力仍有待进一步培养和提高。所以本节课在教学过程中，教师要精心设置疑问，层层推进，引导学生自主探究，得出合理结论，培养学生分析和解决问题的能力。4 教材分析本节是第三章生物的新陈代谢的第一节内容。并且通过学习高中前面的内容，学生们已经具备了一定的生物学基础。本节在这些基础上，从酶的发现史入手，简要介绍200多年来科学家们对酶的研究成果，最终概括出酶的概念。其中渗透着科学严谨的思维方法和研究方法，是培养学生科学素养的良好素材。 另外，本节涉及到一个相当重要的概念新陈代谢，虽然引言部分已经有过介绍，但肯定理解的不够透彻，所以教师应注意使用过渡性的语言，以进一步阐明引言部分的观点。 “酶的特性”这部分内容同样是让学生通过实验探究，自己总结出酶不同于无机催化剂的特性。因此，该部分采用“实验探究”的教学模式，启发学生不断提出新的问题，并鼓励学生设计实验，提出预期，然后引导学生进行实验探究，最后分析实验结果，由学生自己总结出酶的催化特点。这样的教学设计不仅符合学生由感性到理性的认知规律，也有利于学生的主动参与，利于培养学生科学的思维习惯和勇于创新的探究精神。5 教学过程 创设情境，导入新课教师活动（观察第三章彩图）“天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊”，在蓝天白云下，青青的草和肥肥的奶牛都在健康的生活着。它们作为生物，最主要的特征是什么？学生活动观察思考，回忆已经学过的知识，明确：牛和青草等生物体都在进行新陈代谢，新陈代谢是生物最基本的特征。教师活动什么是新陈代谢？学生活动新陈代谢是活细胞内所有有序的化学变化的总称。教师活动新陈代谢的主要场所在哪里？在细胞质基质中进行哪些新陈代谢？明确：细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所；细胞质基质中存在着许多细胞器，其中线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，叶绿体是进行光合作用的细胞器，核糖体是蛋白质合成的场所。总结：生物体不断的从外界摄取营养物质，经过一系列反应，将这些物质合成自身的组成成分，储存能量；同时又将自身的一部分物质分解，排出代谢产物，释放能量，从而使生物体不断的自我更新。比如说奶牛吃的是草，产出的是奶。教师活动这些化学反应是在常温、常压下，高效、迅速和有序的进行，如果放到体外，只有在高温、高压才能进行。为什么？创设情境，导入新课（一）酶的发现教师活动（学生回答后）让我们循着科学家的足迹重温酶的发现过程。师：1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放在小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。这个实验要解决什么问题？胃不仅具有物理性消化功能，还有化学性消化功能。师：胃液中究竟是什么物质使肉块消化了呢？直到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（后来知道，这就是胃蛋白酶），才解开胃消化之谜。1926年，美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并且证实脲酶是一种蛋白质。到了20世纪30年代，科学家们又相继提取出多种酶的蛋白质结晶。这些事实说明酶的本质是什么？生：酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。师：20世纪80年代，科学家又发现少数RNA也具有催化作用，这一发现使酶的概念又扩展成什么？生：酶是一类具有生物催化作用的蛋白质或RNA。总结：科学家们历经200多年，才彻底弄明白酶到底是什么物质： 是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。（对生物概念要抓住关键词） 来源：活细胞 功能：生物催化作用（是不是多面手？） 本质：绝大多数是蛋白质（如胃蛋白酶、唾液淀粉酶），少数是RNA 合成场所：核糖体或细胞核（蛋白质在哪里合成？） 合成原料：氨基酸或核糖核苷酸（蛋白质的基本组成单位是什么？） 作用部位：细胞内外都能起作用（细胞内：呼吸酶、光合作用酶；细胞外：胃、胰蛋白酶）教师活动这200多年间，众多的科学家为酶的研究作出了贡献，因此科学是不断发展的，而且随着科学技术的进步旧的知识或结论有可能被修正甚至被推翻。（二）酶的特性过渡：酶跟无机催化剂一样，都能催化化学反应，且自身不发生任何变化。除此之外，酶还具有哪些与无机催化剂不同的特性呢？一、酶的高效性教师活动人体内时时刻刻都在进行新陈代谢，但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。幸好细胞中含有过氧化氢酶，及时把过氧化氢分解为水和氧气。无独有偶，无机催化剂Fe3+也能催化过氧化氢分解为水和氧气。下面，我们来比较一下过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。学生活动分析实验素材，讨论，提出设计方案：试管编号H2O2溶液新鲜肝脏研磨液FeCl3溶液观察O2的生成量1号2mL2滴2号2mL2滴教师活动（通过画图来表示实验过程）：教师活动做演示实验：取两支试管，编号1号和2号；分别向两支试管加2mL3%过氧化氢溶液；向1号试管滴加2滴3.5%氯化铁溶液，振荡，向2号试管滴加2滴肝脏研磨液，振荡。问：你们看到了什么？学生活动1号试管内有大量气泡，2号气泡较少。教师活动用带火星的卫生香插入1号试管，卫生香复燃，火焰很大；接着用带火星的卫生香插入2号试管，不能使带火星的卫生香复燃。问：通过刚才的对比实验，酶和无机催化剂相比，催化效率有什么特点？学生活动得出实验结论：1、H2O2酶与Fe3+的催化效率不同，1号试管比2号试管生成的O2的量要多；2、与无机催化剂Fe3+相比，H2O2酶的催化效率要高许多（不是一点两点，而是许多倍）。教师：渗透实验设计原则对照性、控制单一变量。问题设置1：为什么选用新鲜的肝脏？能不能用放了几天发霉变臭的肝脏？不新鲜的动物肝脏中的过氧化氢酶会被细菌分解，使酶量减少，活性降低，影响实验结果。问题设置2：为什么要将肝脏制成研磨液，一整块放进去行不行？可以增大过氧化氢酶与过氧化氢的接触面积，加速过氧化氢的分解。问题设置3：用这只试管滴加了肝脏研磨液，还能不能用它来滴加氯化铁溶液不能。酶具有高效性，即使少量酶带入氯化铁溶液也会影响试验结果的准确性。二：酶的专一性过渡：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是万能的，能够催化所有的化学反应？口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝的肉丝和韭菜叶到第二天早上都还没有消化掉？下面我们就来探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用。铺垫：淀粉可以水解成麦芽糖和葡萄糖，蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖，麦芽糖、葡萄糖和果糖都是还原性糖，在煮沸的条件下，可以与斐林试剂反应，有砖红色沉淀物质产生。淀粉和蔗糖与斐林试剂无此反应。因此，斐林试剂可以用来鉴定淀粉和蔗糖溶液中是否有麦芽糖和葡萄糖及果糖，进而推测淀粉和蔗糖是否被水解。试管编号可溶性淀粉溶液蔗糖溶液淀粉酶溶液60水浴斐林试剂100水浴观察试管颜色变化1号2mL2mL5min2mL1min2号2mL2mL5min2mL1min教师活动继续渗透对照和单一变量原则。实验结果预期：1试管呈现砖红色，B试管呈现斐林试剂的蓝色。学生活动观察实验现象，分析实验现象，得出实验结论：1.1号试管变为砖红色，说明1号试管内含还原性糖，而淀粉无还原性，说明淀粉被水解了；2.2号试管未变为砖红色，说明2号试管内无还原性糖，而蔗糖本身又没有还原性，说明淀粉酶没有将蔗糖水解；3.淀粉酶只能水解淀粉，而不能水解蔗糖。总结：酶具有专一性。专一性是指酶只能催化一种或一类的物质的反应。温故而知新：线粒体和叶绿体中都含有酶，但酶的种类不一样，也体现了酶的专一性。三、酶需要适宜的条件教师活动探究酶的专一性实验中，我们为什么需要60水浴加热，而不是100或者10？淀粉酶只有在适宜的温度下活性才高。学生活动得出结论：1、酶的催化效率受温度影响。温度怎样影响酶的活性？深入：每个人都有过发高烧的经历，回想一下，自己发高烧的时候是不是不想吃饭，浑身无力，病怏怏的？发烧体温升高，抑制了酶的活性。茶饭不思不是因为思念，而是酶的活性降低了。2、不同的酶需要不同的pH条件，如果pH不适宜，影响酶的催化效率。 教师活动引导学生分析曲线（抓住曲线的起点、拐点、终点和曲线的走势）：（1） 曲线的AB段说明了什么？（2）B点表示什么？（3）曲线BC说明了什么？学生活动得出结论：1. 每一种酶都在一定的温度和pH范围内，才能表现出活性；而酶促反应速度最大时的温度和pH称为最适温度、最适pH；2. 在一定温度和pH范围内，酶的活性随温度和pH的增高而增强；达到最适温度和最适pH以后，酶的活性随温度和pH的增高而下降；3. 回忆酶的化学本质：绝大多数是蛋白质，例如，淀粉酶、胰蛋白酶等。所以，过酸、过碱都能使酶的分子结构遭到破坏，从而使酶失去活性。教师活动强调： 低温虽然使酶的活性降低，但是酶的分子结构没有被破坏，只是抑制了酶的活性，适当提高温度，酶的活性可以恢复；而高温、过酸或过碱则会破坏酶的分子结构，导致酶变性失活，这种失活是不可逆的，即使放在最适条件下，酶的活性也不会恢复。深入：我们的衣物上如果浸有血渍、奶渍等污物时，用普通洗衣粉很难洗得掉。教师活动展示加酶洗衣粉：问题设置1：加酶洗衣粉为什么用量少，效果却很好？酶具有高效性。问题设置2：为什么加酶洗衣粉能够除去奶渍和血渍？奶渍和血渍的主要成分是蛋白质，洗衣粉中含蛋白酶。追问：使用指南上有一句话：“适用于洗涤棉、麻、化纤等衣物，不宜洗涤丝毛类织物”，为什么？丝毛类织物的主要成分也是蛋白质。）问题设置3：使用指南上还有两点值得我们注意：一是“不宜用60以上热水直接溶解洗衣粉”，二是“用温水溶液浸泡”。为什么不能用60以上热水而用温水浸泡？酶的催化作用需要适宜的温度。总结：离开了酶，我们的生活就不美。6 板书设计第一节 新陈代谢与酶一、酶的发现 来源：活细胞1773年，化学性消化 功能：生物催化1836年，胃蛋白酶的提取 发现过程 酶 本质：绝大多数是蛋白质，少数是1926年，脲酶的蛋白质结晶 RNA20世纪80年代，少数RNA是酶 合成场所：核糖体或细胞核 合成原料：氨基酸或核糖核苷酸二、酶的特性 高效性 专一性 温度 需要适宜的条件 pH- 6 -