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2019-2020年高中生物 5.1《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》教案 新人教版必修1 一、教學(xué)目標(biāo) 知識方面：說明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。 能力方面：進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 情感態(tài)度價值觀：通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷地探索和爭論中前進(jìn)的。 二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方法 1、教學(xué)重點(diǎn)：酶的作用、本質(zhì)和特性。 解決方法： ⑴利用學(xué)生對無機(jī)催化劑的知識基礎(chǔ)切入，引入酶的學(xué)習(xí)。 ⑵通過實(shí)驗(yàn)、資料分析得出酶的本質(zhì)和三大特性。 2、教學(xué)難點(diǎn)： ⑴酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理。 ⑵控制變量的科學(xué)方法。 解決方法： ⑴通過比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)，感悟酶作為催化劑特點(diǎn)，及控制變量的方法。 ⑵利用教材上形象，直觀的圖解和文學(xué)說明，讓學(xué)生明確催化劑可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。 三、課時安排：3課時 四、教學(xué)方法：直觀教學(xué)、講解、啟發(fā)、實(shí)驗(yàn)法。 五、教具準(zhǔn)備：課件 六、學(xué)生活動 1、導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，找出需了解的知識點(diǎn)，細(xì)胞代謝的定義，酶的本質(zhì)，酶的特性等。 2、完成教材中的實(shí)驗(yàn)。 七、教學(xué)程序 第1課時 [問題探討]介紹教材P78斯帕蘭扎尼的實(shí)驗(yàn)，討論下列問題： ⑴這個實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？ ⑵是什么物質(zhì)使肉塊消失了？ 對細(xì)胞來說，能量的獲得和利用都必須通過化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。細(xì)胞中代謝過程離不開降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶。 學(xué)生回憶：⑴化學(xué)反應(yīng)中無機(jī)催化劑的概念？⑵無機(jī)催化劑的作用、特點(diǎn)和條件是什么？ 學(xué)生思考：細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境是一個常溫常壓下的狀態(tài)，在這種環(huán)境下化學(xué)反應(yīng)卻能高效有序地發(fā)生，應(yīng)該有適合的生物催化劑——酶。 一、酶在細(xì)胞代謝中的作用。 [實(shí)驗(yàn)]比較過氧化氫在不同條件下的分解。 1、實(shí)驗(yàn)原理：2H2O22H2O＋O2 2H2O22H2O＋O2 2、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象 試管號 3%的過氧化氫溶液 控制變量 點(diǎn)燃的衛(wèi)生香檢測 實(shí)驗(yàn)處理 氣泡多少 1 2mL 2 2 mL 90℃左右水浴加熱 很少 3 2 mL 滴加3.5%FeCl3溶液2滴 較多 燃燒但不猛烈 4 2 mL 滴加20%肝臟研磨液2滴 很多 燃燒猛烈 3、討論 ⑴——⑷見教材P79。 ⑸這個實(shí)驗(yàn)為什么要選用新鮮的肝臟？為什么要將肝臟制成研磨液？ ⑹滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時，可否共用一個吸管？為什么？ 4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 5、實(shí)驗(yàn)過程的理論分析 ⑴在做該實(shí)驗(yàn)時讓學(xué)生感悟酶作為催化劑的突出特點(diǎn)——高效。 20%的新鮮肝臟研磨液1滴 3.5%的FeCl3溶液1滴 生物催化劑：過氧化氫酶所含酶的相對數(shù)量：1 無機(jī)催化劑：Fe3+ Fe3+的相對數(shù)量：25萬 ⑵控制變量：講解教材P79相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計的原則。 ⑶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： 自變量 因變量 無關(guān)變量 對照組 實(shí)驗(yàn)組 2號：90℃水浴加熱 3號：加入3.5% FeCl32滴 4號：加入20%肝臟研磨液2滴 H2O2分解速度用產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少表示 加入試劑的量；實(shí)驗(yàn)室的溫度；FeCl3和肝臟研磨液的新鮮程度。 1號試管 2、3、4號試管 [活化能]分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。 用無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。如H2O2的分解，20℃無催化劑時需活化能75kJ/mol ；用鉑作催化劑時，只需活化能54kJ/mol；用H2O2酶時，活化能下降到29 kJ/mol以下。（結(jié)合教材P80圖講解） 正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下快速進(jìn)行。 二、總結(jié) 細(xì)胞代謝離不開酶的原因。 三、作業(yè)布置 預(yù)習(xí)下節(jié)課所講內(nèi)容。 四、板書設(shè)計 第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 一、酶在細(xì)胞代謝中的作用 1、細(xì)胞代謝：細(xì)胞內(nèi)的全部化學(xué)反應(yīng)。 2、酶的作用：降低活化能更顯著、催化效率更高。 第2課時 [導(dǎo)言]酶到到底是什么物質(zhì)呢？19世紀(jì)以前，人們還不知道為何物。19世紀(jì)以后，隨著對釀酒中發(fā)酵過程的深入研究，才逐漸揭開了酶的“面紗”。 一、酶的本質(zhì) [資料分析]教師設(shè)置下列問題，讓學(xué)生帶著問題去閱讀教材P81——82相關(guān)內(nèi)容。 1、巴斯德和李比希的觀點(diǎn)分別是什么？ 2、巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局限性？ 3、科學(xué)發(fā)展過程中出現(xiàn)爭論是正常的。試分析巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭論的原因是什么，這一爭論對后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？ 4、巴斯德和李比希之間的爭論被哪位科學(xué)家的研究成果平息了？ 5、簡述畢希納實(shí)驗(yàn)的過程？ 6、從畢希納的實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？ 7、要證明酵母細(xì)胞的提取液和活酵母細(xì)胞的作用一樣還需要對實(shí)驗(yàn)如何改進(jìn)？ 8、薩姆納提取到了脲酶，他是如何證明它的化學(xué)成分的？ 9、薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎。你認(rèn)為他成功的主要原因是什么？ 10、請給酶下一個較完整的定義？ 11、結(jié)合酶本質(zhì)的探索歷程談?wù)勀銓︸R克思說的：“在科學(xué)上沒有平坦的大道，只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人，才有希望達(dá)到光輝的頂點(diǎn)”這句話的理解。 學(xué)生討論回答： 二、總結(jié) 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)。 三、作業(yè)布置 教材P82練習(xí) 四、板書設(shè)計 二、酶的本質(zhì) 1、酶本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程： 巴斯德 李比希 畢希納 薩姆納 切赫奧特曼 2、酶的本質(zhì)：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)。 第3課時 導(dǎo)言：酶作為催化劑，與無機(jī)催化劑相比有什么不同呢？ 通過教材P78實(shí)驗(yàn)，我們已經(jīng)知道加肝臟研磨液的4號試管放出的O2遠(yuǎn)多于加FeCl3溶液的3號試管。從而說明了酶具有高效性。 一、酶具有高效性 酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的1017——1013倍（思考：這對細(xì)胞有什么意義？） 二、酶具有專一性 補(bǔ)充“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用”實(shí)驗(yàn)。 1、實(shí)驗(yàn)原理 a.淀粉→麥芽糖 （非還原性糖） 蔗糖→葡萄糖＋果糖 還原性糖 （非還原性糖） b.還原性糖＋斐林試劑→磚紅色氧化亞銅沉淀 c.用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀來判斷淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而探索酶的專一性。 2、實(shí)驗(yàn)步驟 序號 實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容 試管1 試管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2ml 2 注入蔗糖溶液 2ml 3 注入淀粉酶溶液 2ml 2ml 4 將試管放在60℃水中 5分鐘 5分鐘 5 加入斐林試劑 2ml 2ml 6 放熱水于大燒杯中加熱煮沸 1分鐘 1分鐘 7 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 4、酶的專一性，每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 二、酶的作用條件較溫和 [探究]影響酶活性的條件。 1、實(shí)驗(yàn)原理 淀粉→麥芽糖和葡萄糖→磚紅色沉淀 ↓碘液 ↓碘液 紫藍(lán)色復(fù)合物 不形成紫藍(lán)色復(fù)合物 2、步驟 序號 實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容 試管1 試管2 試管3 試管1′ 試管2′ 試管3′ 1 注入可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 2ml 2 注入新鮮淀粉酶溶液 1ml 1ml 1ml 3 放置溫度 60℃ 100℃ 0℃ 60℃ 100℃ 0℃ 4 保溫時間 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5 混合 試管1′ 試管2′ 試管3′ 6 保溫時間 5分鐘 5分鐘 5分鐘 7 滴碘液 1滴 1滴 1滴 8 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 序號 實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容 試管1 試管2 試管3 1 注入等量的新鮮淀粉溶液 1mL 1 mL 1 mL 2 注入等量的不同PH的溶液 1 mL蒸餾水 1 mL NaOH 1 mL HCl 3 注入等量的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 放60℃熱水中相等時間 5分鐘 5分鐘 5分鐘 5 加等量斐林試劑并搖勻 2 mL 2 mL 2 mL 6 放熱水中用酒精燈加熱煮沸 1分鐘 1分鐘 1分鐘 7 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 4、分析教材 ⑴組織學(xué)生討論完成教材P84相關(guān)問題。 ⑵教師結(jié)合教材P85相關(guān)圖講解。 ① 在一定溫度范圍內(nèi)，酶活性隨溫度升高而增強(qiáng)，其中酶的活性最高時的溫度，即為該種酶的最適溫度。若超過最適溫度，酶的活性逐漸下降，甚至喪失。（低溫使酶的活性明顯降低，但酶的空間結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復(fù)。） ② 每種酶只能在一定限度的PH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，其中酶活性最強(qiáng)的PH即為該酶的最適PH。（過酸、過堿會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活） 四、總結(jié) 酶具有高效性、專一性，并且需要適宜的條件。 五、作業(yè)布置 教材P86練習(xí) 六、板書設(shè)計 酶具有高效性 酶的特性 酶具有專一性 酶的作用條件溫和