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2019-2020年高中生物 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 第2課示范教案 新人教版 ●教學(xué)過程 ［課前準(zhǔn)備］ 教師收集有關(guān)酶研究的資料，比如酶工程、酶的分類等。學(xué)生整理酶本質(zhì)探索的基本過程，了解這些科學(xué)家所作的重要貢獻(xiàn)和基本觀點(diǎn)。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 現(xiàn)在已經(jīng)知道細(xì)胞內(nèi)的生理活動(dòng)之所以如此有序地快速進(jìn)行，酶的作用無可替代，但是19世紀(jì)以前，人們對(duì)這些所知甚少，人們對(duì)酶的認(rèn)識(shí)是科學(xué)家不懈努力的結(jié)果。 ［師生互動(dòng)］ 巴斯德和李比希觀點(diǎn)的比較 巴斯德 李比希 1822～1895（法國(guó)） 1803～1873（德國(guó)） 微生物學(xué)家、通過顯微鏡觀察 化學(xué)家，通過對(duì)化學(xué)變化的研究 發(fā)現(xiàn)發(fā)酵的過程中有酵母菌存在 認(rèn)為糖類變成酒精就是一個(gè)化學(xué)反應(yīng) 結(jié)論：沒有活細(xì)胞 結(jié)論：在這個(gè)變化過程中，只有細(xì)胞 糖類不可能變成酒精 死亡之后放出了某些物質(zhì)起了作用 問：從巴斯德研究的領(lǐng)域來看，他得出結(jié)論的出發(fā)點(diǎn)主要是什么？ 答：巴斯德是微生物學(xué)家，他主要強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的整體作用。 問：從李比希研究的領(lǐng)域來看，它得出結(jié)論的出發(fā)點(diǎn)主要是什么？ 答：李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。 問：他們的爭(zhēng)論被哪位科學(xué)家的研究成果平息了？ 答：畢希納。 請(qǐng)分析畢希納研究的過程（學(xué)生活動(dòng)）。 實(shí)驗(yàn)：酵母細(xì)胞研磨加水?dāng)嚢杓訅哼^濾含酵母細(xì)胞的提取液加入葡萄糖。 現(xiàn)象：冒出氣泡。 結(jié)論：酵母細(xì)胞的提取液和活酵母細(xì)胞的作用一樣。 酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。 問：你認(rèn)為畢希納只憑上面的實(shí)驗(yàn)?zāi)懿荒苷f明酵母細(xì)胞的提取液和活酵母細(xì)胞的作用 一樣？ 答：不能。 問：那還應(yīng)做怎樣的實(shí)驗(yàn)？ 答：對(duì)照實(shí)驗(yàn)。將酵母菌分成兩等份，一半直接加入葡萄糖，另一半通過研磨、過濾等過程來進(jìn)行，觀察結(jié)果是否一樣。 問：有人說畢希那的研究成果與前人無關(guān)，你同意這樣的觀點(diǎn)嗎？ 答：不同意。正是由于巴斯德、李比希的研究確定了爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，使得畢希納的研究更加具有針對(duì)性。 雖然已經(jīng)確定了酶在物質(zhì)變化中的作用，但酶到底是什么物質(zhì)仍然是困擾大家的問題。要研究酶是什么物質(zhì)，首先要得到純度較高的酶，然后才能作出鑒定。美國(guó)科學(xué)家薩姆納在研究酶究竟是什么過程中作出了杰出貢獻(xiàn)。 薩姆納的研究過程 問：薩姆納研究哪種酶？是如何確定的？ 答：脲酶。借助其他科學(xué)家的研究，知道刀豆種子中脲酶的含量比較高。 問：脲酶提取出了，根據(jù)你學(xué)過的知識(shí)如何證明它就是脲酶，不是細(xì)胞中其他的有機(jī)物呢？ 答：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中首先可以證明是不是蛋白質(zhì)。用雙縮脲試劑這個(gè)特有反應(yīng)來鑒定。然后根據(jù)脲酶的特性：尿素氨＋二氧化碳，來判定它不是脲酶。 1926年薩姆納的重要科學(xué)研究成果讓人們知道脲酶就是蛋白質(zhì)，后來其他科學(xué)家也提取了其他種類的酶，也證明是蛋白質(zhì)，所以在以后一段較長(zhǎng)的時(shí)間，人們都認(rèn)為酶就是蛋白質(zhì)。 問：科學(xué)家得出的結(jié)論應(yīng)用的什么方法？ 答：概括法。 問：你能說出當(dāng)時(shí)概括得出這個(gè)結(jié)論的基本思路嗎？ 答：脲酶是蛋白質(zhì)，胰蛋白酶也是蛋白質(zhì)，胃蛋白酶也是蛋白質(zhì)。人們發(fā)現(xiàn)的酶都是蛋白質(zhì)，所以酶就是蛋白質(zhì)。 問：這樣的結(jié)論到了20世紀(jì)80年代美國(guó)科學(xué)家的重要發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了什么變化？ 答：美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)了一種酶，它也有催化功能，但是它是RNA。這樣酶的定義就有了發(fā)展。即：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少量的是RNA。 ［教師精講］ 酶作為生物催化劑，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的時(shí)間，從酶究竟是在活細(xì)胞中能起作用還是釋放出來起作用一直爭(zhēng)論到到底是什么物質(zhì)，每次爭(zhēng)論的結(jié)果都讓人們對(duì)酶的認(rèn)識(shí)更深入一步，更加準(zhǔn)確，所以可以說酶的本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程也正是人們認(rèn)識(shí)自然的一個(gè)真實(shí)寫照。 ［評(píng)價(jià)反饋］ 1.細(xì)胞內(nèi)合成酶的主要的場(chǎng)所是 A.細(xì)胞質(zhì) B.線粒體 C.核糖體 D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 2.分析上題中能不能說合成酶的場(chǎng)所是核糖體？ 參考答案： 1.C 2.不能。因?yàn)檫€有少量的酶是RNA，它的合成場(chǎng)所就不在核糖體。 ［課堂小結(jié)］ 通過對(duì)酶本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程的學(xué)習(xí)，我們知道酶的本質(zhì)就是具有催化作用的有機(jī)物。酶的本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程也說明了一個(gè)問題，這個(gè)科學(xué)結(jié)論的得出是科學(xué)家不斷探索、不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終揭示出來的。它是許多科學(xué)家共同努力的結(jié)果。 ［布置作業(yè)］ 1.P82一基礎(chǔ)題1、2、3。 2.預(yù)習(xí)酶的特性的內(nèi)容。分小組來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證酶的專一性和酶要起作用需要溫和條件。 ［課后拓展］ 通過對(duì)酶的研究，證實(shí)絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)。酶按照化學(xué)組成可分成兩類：?jiǎn)渭兠负徒Y(jié)合酶，單純酶就是只有氨基酸組成，不含其他成分。例如：脲酶、胃蛋白酶等。結(jié)合酶就是除了蛋白質(zhì)之外，還含有對(duì)熱穩(wěn)定的非蛋白質(zhì)的小分子物質(zhì)（如金屬離子，也可以是小分子有機(jī)物），前者稱為酶蛋白，后者稱為輔酶。只有兩者結(jié)合才具有活力。如轉(zhuǎn)氨酶、乳酸脫氫酶都屬于此類酶。 ●板書設(shè)計(jì) 第二課時(shí) 酶的本質(zhì) 酶本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程： 結(jié)論：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)為蛋白質(zhì)。 ●習(xí)題詳解 一、練習(xí)（課本P82） （一）基礎(chǔ)題 1.巴斯德：發(fā)酵是在整個(gè)活細(xì)胞參與下進(jìn)行的。李比希：發(fā)酵是細(xì)胞中的某些物質(zhì)參與下進(jìn)行的，這些物質(zhì)只有在細(xì)胞死亡之后才能釋放出來，才能發(fā)揮作用。畢希納：發(fā)酵在完整細(xì)胞內(nèi)或不完整細(xì)胞下都可進(jìn)行，說明某些物質(zhì)可促使物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，它在細(xì)胞內(nèi)外的作用相同。薩姆納：酶是蛋白質(zhì)。 2.（1）細(xì)胞代謝就是細(xì)胞內(nèi)全部的化學(xué)反應(yīng)，細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行大量的化學(xué)反應(yīng)，而這些反應(yīng)要進(jìn)行，沒有具有極高催化效率的酶是不可能完成的。（2）細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)之所以能在常溫常壓下迅速進(jìn)行，也完全依賴酶的催化作用。 3.D（絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，還有一些酶是RNA等有機(jī)物） （二）拓展題 1.（1）取將待檢測(cè)樣品少許溶于2 mL水中；將該溶液注入試管，并向試管注入雙縮脲試劑A液1 mL;向試管內(nèi)注入雙縮脲試劑B液4滴，搖勻；觀察試管溶液的顏色呈紫色，說明該樣品為蛋白質(zhì)；如不為紫色則不是蛋白質(zhì)。 （2）在薩姆納之前，人們還沒有一個(gè)好辦法來提取和純化細(xì)胞中的酶，當(dāng)然更談不上鑒定它了。 二、資料分析（課本P81） 1.巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。 2.巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。 3.畢希納的實(shí)驗(yàn)說明，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。 4.薩姆納歷時(shí)9年用正確的科學(xué)方法，將酶提純出來。他有一種堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神。成功屬于不畏艱苦的人。 5.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少量的酶是RNA。  ●備課資料 美國(guó)生物化學(xué)家薩姆納（1887～1955） 20世紀(jì)20年代，薩姆納相信酶是蛋白質(zhì)。他從1917年開始用刀豆粉為原料，分離提純其中的脲酶（刀豆中脲酶多，易于測(cè)定）。1926年他成功地分離出一種脲酶活性很強(qiáng)的蛋白質(zhì)。這是生物化學(xué)史上首次得到的結(jié)晶酶，也是首次直接證明酶是蛋白質(zhì)，推動(dòng)了酶學(xué)的發(fā)展。1937年他又得到了過氧化氫酶的結(jié)晶，還提純了幾種其他的酶。由于脲酶和其他酶的工作，他于1946年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他的著作有《生物化學(xué)教本》《酶的化學(xué)和方法》（與G.F.薩默斯合著）、《酶－化學(xué)及其作用機(jī)制》（與K.邁爾巴克共同主編）等，后兩種已被譯成俄文等其他文字。