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2019-2020年高中生物《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》教案10 新人教版必修1 一、 教學(xué)目標(biāo) 1.說(shuō)明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。 2.通過(guò)閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的。 3.進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測(cè)因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 二、 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1.教學(xué)重點(diǎn) 酶的作用、本質(zhì)和特性。 2.教學(xué)難點(diǎn) （1）酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理。 （2）控制變量的科學(xué)方法。 三、教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)演示法、探究法、講授法 四、課時(shí)安排 2 五、教學(xué)過(guò)程 〖復(fù)習(xí)及板書(shū)〗 1. 消化：在消化道內(nèi)將食物分解成可以吸收的成分的過(guò)程，叫做～～。 2.物理消化：通過(guò)牙齒的咀嚼、舌的攪拌和胃的蠕動(dòng)，將食物磨碎、攪拌并與消化液混合，這叫～～。 3.化學(xué)消化：通過(guò)各種消化液、消化酶的作用，使食物中各種成分分解為可吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這叫～～。 〖引入〗以“問(wèn)題探討”引入，學(xué)生思考討論回答，教師提示。 〖提示〗1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決的問(wèn)題是：鳥(niǎo)類(lèi)的胃是否只有物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化？ 2.是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。 3.收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。 〖問(wèn)題〗以“本節(jié)聚焦”再次引起學(xué)生的思考，注意。 〖板書(shū)〗一、酶的作用和本質(zhì) 細(xì)胞代謝：細(xì)胞每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)。 ㈠酶在細(xì)胞代謝中的作用 〖演示實(shí)驗(yàn)〗比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解。教師邊做邊讓學(xué)生完成 “討論”。 〖提示〗1.2號(hào)試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說(shuō)明加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。 2.不能。 3.說(shuō)明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率。 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的新鮮肝臟研磨液1滴 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的 氯化鐵溶液1滴 生物催化劑：過(guò)氧化氫酶所含酶的相對(duì)數(shù)量：1 無(wú)機(jī)催化劑：Fe3+ Fe3+的相對(duì)數(shù)量：25萬(wàn) 4.4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多。說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿(mǎn)足這樣的要求，所以說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。 〖板書(shū)〗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。 〖講述〗 在20 ℃測(cè)得的過(guò)氧化氫分解的活化能 條件 活化能/kJmol-1 沒(méi)有催化劑催化 用膠態(tài)鉑催化 用過(guò)氧化氫酶催化 75 54 29 催化效率：同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，效率更高。 〖板書(shū)〗㈡酶的本質(zhì) 〖資料分析〗學(xué)生閱讀分析討論回答，教師提示。 〖提示〗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.提示：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(wèn)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(shuō)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，堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來(lái)。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)，少數(shù)是RNA等。 〖小結(jié)〗略。 〖作業(yè)〗練習(xí)一二。 〖提示〗基礎(chǔ)題 1.巴斯德：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，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。 李比希：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。 畢希納：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。 薩姆納：酶是蛋白質(zhì)。 2.（1）細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要高效率地進(jìn)行，酶的催化效率比無(wú)機(jī)催化劑高得多。 （2）細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進(jìn)行，無(wú)機(jī)催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等劇烈條件才能有較高的催化效率。 3.D。 拓展題 1.可用第2章中學(xué)過(guò)的鑒定蛋白質(zhì)的方法。在薩姆納之前，之所以很難鑒定酶的本質(zhì)，主要是因?yàn)榧?xì)胞中酶的提取和純化非常困難。 2.（1）如四膜蟲(chóng)的rRNA前體具有催化活性。（2）目前已有發(fā)現(xiàn)具催化活性的DNA的報(bào)道。 二、酶的特性 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)，少數(shù)是RNA等。 〖問(wèn)題〗以“本節(jié)聚焦”發(fā)問(wèn)，引起學(xué)生的思考和注意。 〖講述〗酶催化作用的特點(diǎn) 生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)，幾乎都是由酶催化的。酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫做底物。經(jīng)反應(yīng)生成的物質(zhì)叫做產(chǎn)物。酶作為生物催化劑，與一般催化劑有相同之處，也有其自身的特點(diǎn)。 相同點(diǎn)： （1）改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗； （2） 只能催化熱力學(xué)允許進(jìn)行的反應(yīng)； （3） 加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)； （4）降低活化能，使速率加快。 不同點(diǎn)： （1）高效性，指催化效率很高，使得反應(yīng)速率很快； （2）專(zhuān)一性，任何一種酶只作用于一種或幾種相關(guān)的化合物，這就是酶對(duì)底物的專(zhuān)一性； （3）多樣性，指生物體內(nèi)具有種類(lèi)繁多的酶； （4）易變性，由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，因而會(huì)被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞； （5）反應(yīng)條件的溫和性，酶促反應(yīng)在常溫、常壓、生理pH條件下進(jìn)行； （6）酶的催化活性受到調(diào)節(jié)、控制； （7）有些酶的催化活性與輔因子有關(guān)。 〖板書(shū)〗 ㈠酶具有高效性 ㈡酶具有專(zhuān)一性 ㈢酶的作用條件較溫和（〖探究〗影響酶活性的條件，教師做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生邊觀察便得出酶的作用條件。） 酶的催化活性的強(qiáng)弱以單位時(shí)間（每分）內(nèi)底物減少量或產(chǎn)物生成量來(lái)表示。 〖講述〗影響酶作用的因素 酶的催化活性的強(qiáng)弱以單位時(shí)間（每分）內(nèi)底物減少量或產(chǎn)物生成量來(lái)表示。研究某一因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響時(shí)，應(yīng)在保持其他因素不變的情況下，單獨(dú)改變研究的因素。 影響酶促反應(yīng)的因素常有：酶的濃度、底物濃度、pH值、溫度、抑制劑、激活劑等。其變化規(guī)律有以下特點(diǎn)。 （1）酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響在底物足夠，其他條件固定的條件下，反應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時(shí)，酶促反應(yīng)的速率與酶濃度成正比。 （2）底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響在底物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，反應(yīng)速率與底物濃度近乎成正比；在底物濃度較高時(shí)，底物濃度增加，反應(yīng)速率也隨之加快，但不顯著；當(dāng)?shù)孜餄舛群艽?，且達(dá)到一定限度時(shí)，反應(yīng)速率就達(dá)到一個(gè)最大值，此時(shí)即使再增加底物濃度，反應(yīng)速率幾乎不再改變。 （3）pH對(duì)酶促反應(yīng)的影響每一種酶只能在一定限度的pH范圍內(nèi)才表現(xiàn)活性，超過(guò)這個(gè)范圍酶就會(huì)失去活性。在一定條件下，每一種酶在某一個(gè)pH時(shí)活力最大，這個(gè)pH稱(chēng)為這種酶的最適pH。 （4）溫度對(duì)酶促反應(yīng)的影響酶促反應(yīng)在一定溫度范圍內(nèi)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快；但當(dāng)溫度升高到一定限度時(shí)，酶促反應(yīng)速率不僅不再加快反而隨著溫度的升高而下降。在一定條件下，每一種酶在某一溫度時(shí)活力最大，這個(gè)溫度稱(chēng)為這種酶的最適溫度。 （5）激活劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響激活劑可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活劑大致分兩類(lèi)：無(wú)機(jī)離子和小分子化合物。 （6）抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響抑制劑使酶活性下降，但不使酶變性。抑制劑作用機(jī)制分兩種：可逆的抑制作用和不可逆的抑制作用。 〖小結(jié)〗 ㈠酶具有高效性 ㈡酶具有專(zhuān)一性 ㈢酶的作用條件較溫和 〖作業(yè)〗練習(xí)一二。 〖提示〗基礎(chǔ)題 1.B。 2.B。 3.這個(gè)模型中A代表某類(lèi)酶，B代表反應(yīng)底物，C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物。這個(gè)模型的含義是：酶A與底物B專(zhuān)一性結(jié)合，催化反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。這個(gè)模型揭示了酶的專(zhuān)一性。 拓展題 1.（1）A點(diǎn)：隨著反應(yīng)底物濃度的增加，反應(yīng)速率加快。B點(diǎn)：反應(yīng)速率在此時(shí)達(dá)到最高。C點(diǎn)：反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)底物濃度的增加而升高，維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。 （2）如果A點(diǎn)時(shí)溫度升高10 ℃，曲線(xiàn)上升的幅度變小。因?yàn)閳D中原曲線(xiàn)表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度，反應(yīng)速率都會(huì)變慢。 （3）該曲線(xiàn)表明，B點(diǎn)的反應(yīng)底物的濃度足夠大，是酶的數(shù)量限制了反應(yīng)速率的提高，這時(shí)加入少量的酶，會(huì)使反應(yīng)速率加快（圖略）。