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第1页共7页《降低化学反应活化能的酶》教学设计一、教材分析：新陈代谢是生物体内全部化学反应的总称，是生物体进行一切生命活动的基础。这些生物化学反应之所以能在常温常压下进行，就是因为有了酶这种生物催化剂的作用。因此酶是新陈代谢必不可少的物质。了解酶的本质、特性，不仅有助于学生延伸对蛋白质功能、性质的理解，对理解细胞中复杂的代谢过程能井然有序地进行、理解细胞呼吸和光合作用等重要生理活动的正常进行有重要作用。故本节内容在《分子与细胞》模块的知识体系中占有较重要的地位。本节知识结构如下：二、课标分析：本节在高中生物课标中的要求是：说明酶在代谢中的作用，以及探究影响酶活性的因素的活动建议。“说明”属于理解水平，即用生物术语解释明白有关的生命现象和生命活动规律。实验探究是培养学生探究能力的重要途径之一。三、学情分析学生在前面已经学习了蛋白质的结构和功能，并进行了‘探究植物细胞的吸水和失水’的实验，这为理解酶的特性并进行新的探究实验奠定了必要的知识和能力基础。四、确定教学目标依据课程标准的要求并结合教材和学生的实际情况，确定本节的教学目标如下：知识目标：1、说出细胞代谢的概念2、举例说明酶在细胞代谢中的作用3、概述酶的化学本质，比较酶和无机催化剂的异同4、举例说明酶的特性能力目标：1、能设计并实施‘探究影响酶活性的因素’的有关实验，能够控制自变量，观察和检测因变量的变化，设置对照组和重复实验，并记录实验结果。2、能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。情感态度价值观目标：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。五、确定教学重难点教学重点：1、酶的作用、本质和特性。这是本节的核心内容，也是学习后续知识的重要基础。2、控制自变量和设置对照实验。这是课标中要求的重要实验能力，也是各级考试中考查的重点。教学难点：1、酶降低化学反应活化能的原理。该部分知识较抽象。2、控制变量的科学方法。学生的实验能力还比较弱，往往不得要领。六、确定教法与学法降低化学反应活化能的酶酶在细胞代谢中的作用酶的本质酶的特性高效性专一性作用条件比较温和第2页共7页1、酶的作用、本质和特性是本节的核心内容，虽然重要但并不难理解，因此，在教学时主要采用指导学生进行阅读、分析、讨论、归纳并辅以教师的点拨讲解和学生的实验验证与实验探究为主线的教学方法。学生在教师的启发下，阅读教材中的有关内容，讨论分析并回答相关问题，归纳酶的作用、本质和特性，并通过亲手实验进行验证和探索，理解并掌握相关内容。2、酶降低化学反应活化能的原理较抽象，在教学时充分利用教材上形象、直观的图解和文学说明，帮助学生明确催化剂可降低化学反应的活化能，并通过学生自己打比方举例的方式强化对该知识点的理解。3、自变量、因变量和对照实验也比较抽象，教师在教学时引领学生分析教材中‘比较过氧化氢在不同条件下的分解’实验，学生通过讨论可以明确自变量、因变量和对照实验的含义，并通过亲手实验学会控制自变量和设置对照实验的方法，领悟彼此间的对应关系。七、课时安排及教学准备依据我校学生的实际学习水平，确定本节教学内容的安排为理论学习1课时，实验1课时。教师在课前准备上课所需课件、比较过氧化氢在不同条件下分解的演示实验，以及学生进行探究实验的器材、药品等。八、教学过程与内容第1课时导入：引导学生阅读章首语和章题图右下方的小诗：新叶伸向和煦的阳光，蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。它们为生存而获取能量，能量在细胞里流转激荡！师问：诗中蕴含了怎样的生物学道理？生：阅读、思考并回答：生命活动离不开能量。师问：能量的最终源头是哪里？依靠什么在细胞里流转激荡？生答：能量的最终源头是太阳能。靠化学反应在细胞里流转激荡。师问：细胞中每时每刻都进行着许许多多的化学反应，我们称之为细胞代谢。细胞代谢为什么能在温和的条件下顺利而有效地进行呢？板书：细胞代谢生答：因为有酶。板书：第一节酶新授：师问：酶是什么？是如何被发现的？有何特性？为什么能保证细胞代谢顺利有效地完成？要回答以上问题，请同学们阅读教材78页的[问题探讨]，思考并回答教材中提出的三个问题。[来源:Z#xx#k.Com]生：阅读教材、讨论回答有关问题。师：在学生解决了教材中的三个问题之后，进一步提问：斯帕兰扎尼发现酶了吗？生：没有。师：是谁发现的酶呢？怎样发现的？证明酶究竟是什么了吗？请同学们带着这些问题阅读教材81页的资料分析——关于酶本质的探索，并回答教材中的有关问题。生：阅读教材，分析、讨论、回答有关问题。师：在学生讨论、回答的过程中给予一定的指导，提高学生领悟的深度，引导学生归纳并分析酶的定义。同时板书：板书：酶的定义：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。酶的产生场所：活细胞酶的本质：有机物，多数酶是蛋白质。酶的作用：催化作用师：在学生归纳出酶的定义之后，启发学生思考：酶作为生物催化剂，它同我们初中学过的无机催化第3页共7页剂相比，有何异同点呢？生：回忆无机催化剂的作用、特点和条件，并尝试回答老师提出的问题。师：在学生尝试回答之后，暂不做评判，而是引出教材中比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。[来源:学科网ZXXK]师生共同分析实验原理：2H2O2酶2H2O＋O2；2H2O23Fe2H2O＋O2。预测下列操作的实验现象，并填入表格。试管号[来源:学科网][来源:学|科|网]3%的过氧化氢溶液[来源:Z&xx&k.Com][来源:学科网ZXXK]实验处理[来源:Z#xx#k.Com][来源:学,科,网Z,X,X,K]现象[来源:Z。xx。k.Com]气泡多少点燃的卫生香检测a2mL滴加3.5%FeCl3溶液3滴较多燃烧但不猛烈b2mL滴加20%肝脏研磨液3滴很多燃烧猛烈教师演示上述实验，提醒学生仔细观察，看实验现象与预测是否相同。讨论：1、该实验想象能说明什么问题？为什么？2、在本实验中应注意哪些问题？如果单方面加大滴加3.5%FeCl3溶液的量是否可以，对实验结论有何影响？回答问题1的主要目的是让学生感悟酶作为催化剂的突出特性——高效性。通过对实验可信度的理性分析，引出自变量、因变量和对照实验，由学生回答各实验要素的同时也就解决了问题2。既突出了重点，又突破了难点，还锻炼了学生的分析推理能力。实验过程的理论分析：⑴实验现象说明的问题：酶具有高效性。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⑵控制变量：阅读教材P79相关内容，让学生了解实验设计的原则。明确：①自变量是催化剂（种类不同）；②因变量是过氧化氢溶液分解速度的快慢（产生气泡数量的多少）；③a与b试管构成对照实验。板书：酶的特性：①高效性师：在回答上述问题1和问题2之后，教师引申提问：酶为什么具有高效性？生：自学教材80页，回答相关问题。师：可以再补充1或2个例子，或让学生举例说明。板书：活化能酶能显著降低活化能，因而催化效率更高。师：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。请同学们想一想，过氧化氢酶能高效地催化过氧化氢进行水解，能不能催化细胞内所有的化学反应呢？生：不能师：这能说明什么呢？请阅读教材83页。生：说明酶具有专一性。板书：（酶的特性）②专一性师：什么是酶的专一性？请大家举例说明。生：参照教材，举例说明酶的专一性。师：在前面的实验中，为什么要选用新鲜的肝脏？为什么要将肝脏制成研磨液？使用煮熟的肝脏是否可以？如果将上述两只试管放到80℃的水浴环境中进行实验，会出现怎样的结果？请同学们结合教材85第4页共7页页的内容进行回答。通过讨论以上问题，引出酶的作用易受环境条件的影响，并得出酶的第三个特性。板书：（酶的特性）③酶的作用条件比较温和小结本节要点：①细胞代谢离不开酶的原因；②酶的本质及特性布置作业：1、认真阅读教材78—79页“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，领悟操作要领，准备下一课进行实验。2、认真阅读教材83—84页的实验探究“影响酶活性的条件”。要求设计一份完整的实验方案，待老师批改之后用于下一课进行实验。3、完成教材82页的课后练习。板书设计：第5章细胞的能量供应和利用第1节酶一、细胞代谢：二、酶1、酶的定义：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。产生场所：活细胞作用：催化作用本质：有机物，多数酶是蛋白质。2、酶的特性：①高效性；②专一性；③酶的作用条件比较温和。三、活化能酶能显著降低活化能，因而催化效率更高。第2课时学生根据前一课的作业完成下列3项实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解、探究温度对唾液淀粉酶活性的影响、探究pH对唾液淀粉酶活性的影响。实验1：比较过氧化氢在不同条件下的分解1、实验原理：新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，Fe3+是一种无机催化剂，它们都可以催化过氧化氢分解成水和氧。由于过氧化氢分解后放出的氧气会以气泡形式逸出，所以，当分别用一定数量的过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解成水和氧时，可以通过比较两者产生气泡的多少、相同时间内积累氧气的多少(可用卫生香的燃烧程度证明)，来比较二者的催化效率。经计算，用质量分数为3．5％的氯化铁溶液和质量分数为20％的肝脏研磨液做实验，每滴氯化铁溶液中的Fe3+数，大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。2、目的要求：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义，学习控制实验变量，设置对照实验。3、材料用具：同教材78页4、方法步骤及实验现象试管号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12mL室温22mL90℃左右水浴加热很少第5页共7页32mL滴加3.5%FeCl3溶液2滴较多燃烧但不猛烈42mL滴加20%肝脏研磨液2滴很多燃烧猛烈5、记录实验现象，完成实验报告。实验2：探究温度对唾液淀粉酶活性的影响1、实验原理淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖。麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。2、实验目的1．初步学会探索温度对酶活性的影响的方法。2．探索唾液淀粉酶在不同温度下催化淀粉水解的情况。3、材料用具：同教材84页实验步骤1．取3支试管，编上号，然后分别注入2mL可溶性淀粉溶液。2．另取3支试管，编上号，然后分别注入1mL唾液。3．将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成3组，分别放入热水(约37℃)、沸水和冰块中，维持各自的温度5min。4．分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min。5．在3支试管中各滴入1—2滴碘液，然后摇匀。6．观察这3支试管中溶液颜色的变化情况，并将观察结果记录在《实验报告册》上。实验现象及结论：1号试管中的溶液不呈紫蓝色，2号和3号试管中的溶液均呈现紫蓝色。上述现象说明，1号试管中的淀粉已经被淀粉酶水解，2号和3号试管中的淀粉未被淀粉酶水解，由此推知，1号试管中的淀粉酶发挥了正常的催化作用，2号和3号试管中的淀粉酶没有发挥催化作用，由此证明，酶的催化活性需要适宜的温度，高温、低温都将影响酶的活性。实验3：探究pH对唾液淀粉酶活性的影响1、实验原理：淀粉酶可使淀粉水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖具有还原性，能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色氧化亚铜沉淀。2、实验目的1．初步学会探究pH对酶活性的影响的方法。2．探索唾液淀粉酶在不同pH下催化淀粉水解的情况3、实验步骤：序号实验操作内容试管1试管2试管31注入新鲜的唾液1mL1mL1mL2注入等量不同pH的溶液1mL蒸馏水1mL5%NaOH1mL5%HCl3注入1%可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL4放入37℃温水中5min5min5min5加入等量斐林试剂并摇匀2mL2mL2mL6沸水浴加热2min2min2min7观察实验现象？？？4、实验现象及结论第6页共7页试管1出现砖红色沉淀，试管2和试管3无砖红色沉淀产生。该实验表明，过酸、过碱都影响唾液淀粉酶的催化活性，酶的催化作用需要适宜的pH。实验小结：（略）作业：1、完成实验报告2、完成教材86页的课后