《新陳代謝與酶》教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、 《新陳代謝與酶》教學(xué)設(shè)計(jì) 1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì) 1.1 知識(shí)目標(biāo) （1）指出酶的化學(xué)本質(zhì)。 （2）探究影響酶活性的因素。 （3）描述酶的高效性和專一性。 1.2 能力目標(biāo) （1）引導(dǎo)學(xué)生探討酶的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，有意培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的研究習(xí)慣； （2）通過(guò)探究影響酶活性的因素，培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推理分析的能力。 （3）通過(guò)討論酶在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解釋和說(shuō)明日常生活中一些實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)而體會(huì)生命科學(xué)的重要性。 1.3 情感目標(biāo) （1） 通過(guò)學(xué)習(xí)酶的發(fā)現(xiàn)，指出酶的化學(xué)本質(zhì)，感受生命的復(fù)雜和精妙。 （2） 通過(guò)探究與“酶的特性”有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，激發(fā)學(xué)

2、生對(duì)生物科學(xué)的興趣和熱愛(ài)，培養(yǎng)學(xué)生要學(xué)會(huì)學(xué)以致用。 2 重點(diǎn)難點(diǎn)分析 2.1 重點(diǎn)分析 本節(jié)課的重點(diǎn)是酶的概念和特性。自然界中幾乎一切的生命活動(dòng)都與酶的活動(dòng)有關(guān)，活細(xì)胞內(nèi)全部的生化反應(yīng)，都是在酶的催化下完成的。在人體內(nèi)，大約每分鐘就要發(fā)生幾百萬(wàn)次的化學(xué)反應(yīng)，這么多的化學(xué)反應(yīng)之所以能在常溫、常壓下迅速順利的完成，完全是依靠酶的作用。如果離開(kāi)了酶，那么新陳代謝就不可能正常進(jìn)行，生命也就終止。那么，酶究竟是怎樣的神奇物質(zhì)？它又有哪些神奇本領(lǐng)？顯然是本節(jié)課學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。 2.2 難點(diǎn)分析 探索酶的專一性和高效性的實(shí)驗(yàn)是本節(jié)課的難點(diǎn)。酶作為生物催化劑，和無(wú)機(jī)催化劑相比，有哪些不同的特性

3、？課本提供了兩個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)和兩幅坐標(biāo)圖，目的是讓學(xué)生主動(dòng)探究，仔細(xì)觀察，得出結(jié)論。探索酶的特性的實(shí)驗(yàn)原理比較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)儀器較多，實(shí)驗(yàn)材料各有不同，因此如何在一課時(shí)內(nèi)有效的組織課堂，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)探究，觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最后得出結(jié)論，高效的完成教學(xué)任務(wù)是本節(jié)課的難點(diǎn)。 3 學(xué)情分析 通過(guò)第一章的學(xué)習(xí)，學(xué)生已有了有關(guān)酶的基礎(chǔ)知識(shí)，并且具備了一定的觀察思維能力，但發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題和邏輯思維能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察分析能力仍有待進(jìn)一步培養(yǎng)和提高。所以本節(jié)課在教學(xué)過(guò)程中，教師要精心設(shè)置疑問(wèn)，層層推進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，得出合理結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。 4 教材分析 本節(jié)是第

4、三章《生物的新陳代謝》的第一節(jié)內(nèi)容。并且通過(guò)學(xué)習(xí)高中前面的內(nèi)容，學(xué)生們已經(jīng)具備了一定的生物學(xué)基礎(chǔ)。本節(jié)在這些基礎(chǔ)上，從酶的發(fā)現(xiàn)史入手，簡(jiǎn)要介紹200多年來(lái)科學(xué)家們對(duì)酶的研究成果，最終概括出酶的概念。其中滲透著科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方法和研究方法，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的良好素材。 另外，本節(jié)涉及到一個(gè)相當(dāng)重要的概念——新陳代謝，雖然引言部分已經(jīng)有過(guò)介紹，但肯定理解的不夠透徹，所以教師應(yīng)注意使用過(guò)渡性的語(yǔ)言，以進(jìn)一步闡明引言部分的觀點(diǎn)。 “酶的特性”這部分內(nèi)容同樣是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，自己總結(jié)出酶不同于無(wú)機(jī)催化劑的特性。因此，該部分采用“實(shí)驗(yàn)——探究”的教學(xué)模式

5、，啟發(fā)學(xué)生不斷提出新的問(wèn)題，并鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提出預(yù)期，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，最后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由學(xué)生自己總結(jié)出酶的催化特點(diǎn)。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅符合學(xué)生由感性到理性的認(rèn)知規(guī)律，也有利于學(xué)生的主動(dòng)參與，利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維習(xí)慣和勇于創(chuàng)新的探究精神。 5 教學(xué)過(guò)程 ［創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課］ ［教師活動(dòng)］（觀察第三章彩圖）“天蒼蒼，野茫茫，風(fēng)吹草低見(jiàn)牛羊”，在藍(lán)天白云下，青青的草和肥肥的奶牛都在健康的生活著。它們作為生物，最主要的特征是什么？ ［學(xué)生活動(dòng)］觀察思考，回憶已經(jīng)學(xué)過(guò)

6、的知識(shí)，明確：牛和青草等生物體都在進(jìn)行新陳代謝，新陳代謝是生物最基本的特征。 ［教師活動(dòng)］什么是新陳代謝？ ［學(xué)生活動(dòng)］新陳代謝是活細(xì)胞內(nèi)所有有序的化學(xué)變化的總稱。 ［教師活動(dòng)］新陳代謝的主要場(chǎng)所在哪里？在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行哪些新陳代謝？ 明確：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是活細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場(chǎng)所；細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中存在著許多細(xì)胞器，其中線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，葉綠體是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。 總結(jié)：生物體不斷的從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，將這些物質(zhì)合成自身的組成成分，儲(chǔ)存能量；同時(shí)又將自身的一部分物質(zhì)分解，排出代謝產(chǎn)物，釋放能量，從而使生物體不斷的自我更新。比如

7、說(shuō)奶牛吃的是草，產(chǎn)出的是奶。 ［教師活動(dòng)］這些化學(xué)反應(yīng)是在常溫、常壓下，高效、迅速和有序的進(jìn)行，如果放到體外，只有在高溫、高壓才能進(jìn)行。為什么？ ［創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課］ （一）酶的發(fā)現(xiàn) ［教師活動(dòng)］（學(xué)生回答后）讓我們循著科學(xué)家的足跡重溫酶的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。 師：1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將肉塊放在小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過(guò)一段時(shí)間后，他把小籠子取出來(lái)，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題？ 胃不僅具有物理性消化功能，還有化學(xué)性消化功能。 師：胃液中究竟是什么物質(zhì)使肉塊消化了呢？ 直到1836年，德國(guó)科學(xué)家施旺從胃液中提取出了消

8、化蛋白質(zhì)的物質(zhì)（后來(lái)知道，這就是胃蛋白酶），才解開(kāi)胃消化之謎。 1926年，美國(guó)科學(xué)家薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶的結(jié)晶，并且證實(shí)脲酶是一種蛋白質(zhì)。到了20世紀(jì)30年代，科學(xué)家們又相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶。這些事實(shí)說(shuō)明酶的本質(zhì)是什么？ 生：酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)。 師：20世紀(jì)80年代，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有催化作用，這一發(fā)現(xiàn)使酶的概念又?jǐn)U展成什么？ 生：酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)或RNA。 總結(jié)：科學(xué)家們歷經(jīng)200多年，才徹底弄明白酶到底是什么物質(zhì)： 是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物。（對(duì)生物概念要抓住關(guān)鍵詞） 來(lái)源：活細(xì)胞 功能

9、：生物催化作用（是不是多面手？） 本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)（如胃蛋白酶、唾液淀粉酶），少數(shù)是RNA 合成場(chǎng)所：核糖體或細(xì)胞核（蛋白質(zhì)在哪里合成？） 合成原料：氨基酸或核糖核苷酸（蛋白質(zhì)的基本組成單位是什么？） 作用部位：細(xì)胞內(nèi)外都能起作用（細(xì)胞內(nèi)：呼吸酶、光合作用酶；細(xì)胞外：胃、胰蛋白酶） ［教師活動(dòng)］這200多年間，眾多的科學(xué)家為酶的研究作出了貢獻(xiàn)，因此科學(xué)是不斷發(fā)展的，而且隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步舊的知識(shí)或結(jié)論有可能被修正甚至被推翻。 （二）酶的特性 過(guò)渡：酶跟無(wú)機(jī)催化劑一樣，都能催化化學(xué)反應(yīng)，且自身不發(fā)生任何變化。除此之外，酶還具有哪些與無(wú)機(jī)催化劑不同的特性呢？

10、一、酶的高效性 ［教師活動(dòng)］人體內(nèi)時(shí)時(shí)刻刻都在進(jìn)行新陳代謝，但代謝過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過(guò)氧化氫。幸好細(xì)胞中含有過(guò)氧化氫酶，及時(shí)把過(guò)氧化氫分解為水和氧氣。無(wú)獨(dú)有偶，無(wú)機(jī)催化劑Fe3+也能催化過(guò)氧化氫分解為水和氧氣。下面，我們來(lái)比較一下過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率。 ［學(xué)生活動(dòng)］分析實(shí)驗(yàn)素材，討論，提出設(shè)計(jì)方案： 試管編號(hào) H2O2溶液 新鮮肝臟研磨液 FeCl3溶液 觀察O2的生成量 1號(hào) 2mL 2滴 — 2號(hào) 2mL — 2滴 ［教師活動(dòng)］（通過(guò)畫圖來(lái)表示實(shí)驗(yàn)過(guò)程）： ［教師活動(dòng)］做演示實(shí)驗(yàn)：取兩支試管，編號(hào)1號(hào)和2號(hào)；分別向兩支

11、試管加2mL3%過(guò)氧化氫溶液；向1號(hào)試管滴加2滴3.5%氯化鐵溶液，振蕩，向2號(hào)試管滴加2滴肝臟研磨液，振蕩。 問(wèn)：你們看到了什么？ ［學(xué)生活動(dòng)］1號(hào)試管內(nèi)有大量氣泡，2號(hào)氣泡較少。 ［教師活動(dòng)］用帶火星的衛(wèi)生香插入1號(hào)試管，衛(wèi)生香復(fù)燃，火焰很大；接著用帶火星的衛(wèi)生香插入2號(hào)試管，不能使帶火星的衛(wèi)生香復(fù)燃。 問(wèn)：通過(guò)剛才的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，酶和無(wú)機(jī)催化劑相比，催化效率有什么特點(diǎn)？ ［學(xué)生活動(dòng)］得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 1、H2O2酶與Fe3+的催化效率不同，1號(hào)試管比2號(hào)試管生成的O2的量要多； 2、與無(wú)機(jī)催化劑Fe3+相比，H2O2酶的催化效率要高許多（不是一點(diǎn)兩點(diǎn)，而是許多倍）。 教師：滲透

12、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則——對(duì)照性、控制單一變量。 問(wèn)題設(shè)置1：為什么選用新鮮的肝臟？能不能用放了幾天發(fā)霉變臭的肝臟？——不新鮮的動(dòng)物肝臟中的過(guò)氧化氫酶會(huì)被細(xì)菌分解，使酶量減少，活性降低，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 問(wèn)題設(shè)置2：為什么要將肝臟制成研磨液，一整塊放進(jìn)去行不行？——可以增大過(guò)氧化氫酶與過(guò)氧化氫的接觸面積，加速過(guò)氧化氫的分解。 問(wèn)題設(shè)置3：用這只試管滴加了肝臟研磨液，還能不能用它來(lái)滴加氯化鐵溶液——不能。酶具有高效性，即使少量酶帶入氯化鐵溶液也會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 二：酶的專一性 過(guò)渡：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是萬(wàn)能的，能夠催化所有的化學(xué)反應(yīng)？口腔里有唾液淀粉酶，為什么塞進(jìn)牙縫的肉

13、絲和韭菜葉到第二天早上都還沒(méi)有消化掉？ 下面我們就來(lái)探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的作用。 鋪墊：淀粉可以水解成麥芽糖和葡萄糖，蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖，麥芽糖、葡萄糖和果糖都是還原性糖，在煮沸的條件下，可以與斐林試劑反應(yīng)，有磚紅色沉淀物質(zhì)產(chǎn)生。淀粉和蔗糖與斐林試劑無(wú)此反應(yīng)。因此，斐林試劑可以用來(lái)鑒定淀粉和蔗糖溶液中是否有麥芽糖和葡萄糖及果糖，進(jìn)而推測(cè)淀粉和蔗糖是否被水解。 試管編號(hào) 可溶性淀粉溶液 蔗糖溶液 淀粉酶溶液 60℃水浴 斐林試劑 100℃水浴 觀察試管顏色變化 1號(hào) 2mL — 2mL 5min 2mL 1min 2號(hào) — 2mL 2mL

14、 5min 2mL 1min ［教師活動(dòng)］繼續(xù)滲透對(duì)照和單一變量原則。實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)期：1試管呈現(xiàn)磚紅色，B試管呈現(xiàn)斐林試劑的藍(lán)色。 ［學(xué)生活動(dòng)］觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 1.1號(hào)試管變?yōu)榇u紅色，說(shuō)明1號(hào)試管內(nèi)含還原性糖，而淀粉無(wú)還原性，說(shuō)明淀粉被水解了； 2.2號(hào)試管未變?yōu)榇u紅色，說(shuō)明2號(hào)試管內(nèi)無(wú)還原性糖，而蔗糖本身又沒(méi)有還原性，說(shuō)明淀粉酶沒(méi)有將蔗糖水解； 3.淀粉酶只能水解淀粉，而不能水解蔗糖。 總結(jié)：酶具有專一性。專一性是指酶只能催化一種或一類的物質(zhì)的反應(yīng)。 溫故而知新：線粒體和葉綠體中都含有酶，但酶的種類不一樣，也體現(xiàn)了酶的專一性。 三、酶需要

15、適宜的條件 ［教師活動(dòng)］探究酶的專一性實(shí)驗(yàn)中，我們?yōu)槭裁葱枰?0℃水浴加熱，而不是100℃或者10℃？——淀粉酶只有在適宜的溫度下活性才高。 ［學(xué)生活動(dòng)］得出結(jié)論： 1、酶的催化效率受溫度影響。溫度怎樣影響酶的活性？ 深入：每個(gè)人都有過(guò)發(fā)高燒的經(jīng)歷，回想一下，自己發(fā)高燒的時(shí)候是不是不想吃飯，渾身無(wú)力，病怏怏的？——發(fā)燒體溫升高，抑制了酶的活性。茶飯不思不是因?yàn)樗寄?，而是酶的活性降低了? 2、不同的酶需要不同的pH條件，如果pH不適宜，影響酶的催化效率。 ［教師活動(dòng)］引導(dǎo)學(xué)生分析曲線（抓住曲線的起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)和曲線的走勢(shì)）： （1） 曲線的AB段說(shuō)明了

16、什么？（2）B點(diǎn)表示什么？（3）曲線BC說(shuō)明了什么？ ［學(xué)生活動(dòng)］得出結(jié)論： 1. 每一種酶都在一定的溫度和pH范圍內(nèi)，才能表現(xiàn)出活性；而酶促反應(yīng)速度最大時(shí)的溫度和pH稱為最適溫度、最適pH； 2. 在一定溫度和pH范圍內(nèi)，酶的活性隨溫度和pH的增高而增強(qiáng)；達(dá)到最適溫度和最適pH以后，酶的活性隨溫度和pH的增高而下降； 3. 回憶酶的化學(xué)本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，例如，淀粉酶、胰蛋白酶等。所以，過(guò)酸、過(guò)堿都能使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而使酶失去活性。 ［教師活動(dòng)］強(qiáng)調(diào)： 低溫雖然使酶的活性降低，但是酶的分子結(jié)構(gòu)沒(méi)有被破壞，只是抑制了酶的活性，適當(dāng)提高溫度，酶的活性可以恢復(fù)；而

17、高溫、過(guò)酸或過(guò)堿則會(huì)破壞酶的分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致酶變性失活，這種失活是不可逆的，即使放在最適條件下，酶的活性也不會(huì)恢復(fù)。 深入：我們的衣物上如果浸有血漬、奶漬等污物時(shí)，用普通洗衣粉很難洗得掉。 ［教師活動(dòng)］展示加酶洗衣粉： 問(wèn)題設(shè)置1：加酶洗衣粉為什么用量少，效果卻很好？——酶具有高效性。 問(wèn)題設(shè)置2：為什么加酶洗衣粉能夠除去奶漬和血漬？——奶漬和血漬的主要成分是蛋白質(zhì)，洗衣粉中含蛋白酶。追問(wèn)：使用指南上有一句話：“適用于洗滌棉、麻、化纖等衣物，不宜洗滌絲毛類織物”，為什么？——絲毛類織物的主要成分也是蛋白質(zhì)。） 問(wèn)題設(shè)置3：使用指南上還有兩點(diǎn)值得我們注意：一是“不宜用60℃以上熱水直接溶

18、解洗衣粉”，二是“用溫水溶液浸泡”。為什么不能用60℃以上熱水而用溫水浸泡？——酶的催化作用需要適宜的溫度。 總結(jié)：離開(kāi)了酶，我們的生活就不美。 6 板書設(shè)計(jì) 第一節(jié) 新陳代謝與酶 一、酶的發(fā)現(xiàn) 來(lái)源：活細(xì)胞 1773年，化學(xué)性消化 功能：生物催化 1836年，胃蛋白酶的提取 發(fā)現(xiàn)過(guò)程 酶 本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是 1926年，脲酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶 RNA 20世紀(jì)80年代，少數(shù)RNA是酶 合成場(chǎng)所：核糖體或細(xì)胞核 合成原料：氨基酸或核糖核苷酸 二、酶的特性 高效性 專一性 溫度 需要適宜的條件 pH - 6 -