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2019-2020年高一生物 降低化學反應活化能的酶 第2課時示范教案 新人教版 ●教學過程 ［課前準備］ 教師收集有關酶研究的資料，比如酶工程、酶的分類等。學生整理酶本質探索的基本過程，了解這些科學家所作的重要貢獻和基本觀點。 ［情境創(chuàng)設］ 現在已經知道細胞內的生理活動之所以如此有序地快速進行，酶的作用無可替代，但是19世紀以前，人們對這些所知甚少，人們對酶的認識是科學家不懈努力的結果。 ［師生互動］ 巴斯德和李比希觀點的比較 巴斯德 李比希 1822～1895（法國） 1803～1873（德國） 微生物學家、通過顯微鏡觀察 化學家，通過對化學變化的研究 發(fā)現發(fā)酵的過程中有酵母菌存在 認為糖類變成酒精就是一個化學反應 結論：沒有活細胞 結論：在這個變化過程中，只有細胞 糖類不可能變成酒精 死亡之后放出了某些物質起了作用 問：從巴斯德研究的領域來看，他得出結論的出發(fā)點主要是什么？ 答：巴斯德是微生物學家，他主要強調生物體或細胞的整體作用。 問：從李比希研究的領域來看，它得出結論的出發(fā)點主要是什么？ 答：李比希是化學家，傾向于從化學的角度考慮問題。 問：他們的爭論被哪位科學家的研究成果平息了？ 答：畢希納。 請分析畢希納研究的過程（學生活動）。 實驗：酵母細胞研磨加水攪拌加壓過濾含酵母細胞的提取液加入葡萄糖。 現象：冒出氣泡。 結論：酵母細胞的提取液和活酵母細胞的作用一樣。 酵母細胞中引起發(fā)酵的物質稱為釀酶。 問：你認為畢希納只憑上面的實驗能不能說明酵母細胞的提取液和活酵母細胞的作用 一樣？ 答：不能。 問：那還應做怎樣的實驗？ 答：對照實驗。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、過濾等過程來進行，觀察結果是否一樣。 問：有人說畢希那的研究成果與前人無關，你同意這樣的觀點嗎？ 答：不同意。正是由于巴斯德、李比希的研究確定了爭論的焦點，使得畢希納的研究更加具有針對性。 雖然已經確定了酶在物質變化中的作用，但酶到底是什么物質仍然是困擾大家的問題。要研究酶是什么物質，首先要得到純度較高的酶，然后才能作出鑒定。美國科學家薩姆納在研究酶究竟是什么過程中作出了杰出貢獻。 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，根據你學過的知識如何證明它就是脲酶，不是細胞中其他的有機物呢？ 答：在這個實驗中首先可以證明是不是蛋白質。用雙縮脲試劑這個特有反應來鑒定。然后根據脲酶的特性：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研究成果讓人們知道脲酶就是蛋白質，后來其他科學家也提取了其他種類的酶，也證明是蛋白質，所以在以后一段較長的時間，人們都認為酶就是蛋白質。 問：科學家得出的結論應用的什么方法？ 答：概括法。 問：你能說出當時概括得出這個結論的基本思路嗎？ 答：脲酶是蛋白質，胰蛋白酶也是蛋白質，胃蛋白酶也是蛋白質。人們發(fā)現的酶都是蛋白質，所以酶就是蛋白質。 問：這樣的結論到了20世紀80年代美國科學家的重要發(fā)現出現了什么變化？ 答：美國科學家切赫和奧特曼發(fā)現了一種酶，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：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質，少量的是RNA。 ［教師精講］ 酶作為生物催化劑，人們對它的認識經歷了較長的時間，從酶究竟是在活細胞中能起作用還是釋放出來起作用一直爭論到到底是什么物質，每次爭論的結果都讓人們對酶的認識更深入一步，更加準確，所以可以說酶的本質的發(fā)現過程也正是人們認識自然的一個真實寫照。 ［評價反饋］ 1.細胞內合成酶的主要的場所是 A.細胞質 B.線粒體 C.核糖體 D.內質網 2.分析上題中能不能說合成酶的場所是核糖體？ 參考答案： 1.C 2.不能。因為還有少量的酶是RNA，它的合成場所就不在核糖體。 ［課堂小結］ 通過對酶本質的發(fā)現過程的學習，我們知道酶的本質就是具有催化作用的有機物。酶的本質的發(fā)現過程也說明了一個問題，這個科學結論的得出是科學家不斷探索、不斷進行實驗，最終揭示出來的。它是許多科學家共同努力的結果。 ［布置作業(yè)］ 1.P82一基礎題1、2、3。 2.預習酶的特性的內容。分小組來設計實驗驗證酶的專一性和酶要起作用需要溫和條件。 ［課后拓展］ 通過對酶的研究，證實絕大多數的酶都是蛋白質。酶按照化學組成可分成兩類：單純酶和結合酶，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。結合酶就是除了蛋白質之外，還含有對熱穩(wěn)定的非蛋白質的小分子物質（如金屬離子，也可以是小分子有機物），前者稱為酶蛋白，后者稱為輔酶。只有兩者結合才具有活力。如轉氨酶、乳酸脫氫酶都屬于此類酶。 ●板書設計 第二課時 酶的本質 酶本質的發(fā)現過程： 結論：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數為蛋白質。 ●習題詳解 一、練習（課本P82） （一）基礎題 1.巴斯德：發(fā)酵是在整個活細胞參與下進行的。李比希：發(fā)酵是細胞中的某些物質參與下進行的，這些物質只有在細胞死亡之后才能釋放出來，才能發(fā)揮作用。畢希納：發(fā)酵在完整細胞內或不完整細胞下都可進行，說明某些物質可促使物質進行發(fā)酵，它在細胞內外的作用相同。薩姆納：酶是蛋白質。 2.（1）細胞代謝就是細胞內全部的化學反應，細胞內每時每刻都在進行大量的化學反應，而這些反應要進行，沒有具有極高催化效率的酶是不可能完成的。（2）細胞內的化學反應之所以能在常溫常壓下迅速進行，也完全依賴酶的催化作用。 3.D（絕大多數酶是蛋白質，還有一些酶是RNA等有機物） （二）拓展題 1.（1）取將待檢測樣品少許溶于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；如不為紫色則不是蛋白質。 （2）在薩姆納之前，人們還沒有一個好辦法來提取和純化細胞中的酶，當然更談不上鑒定它了。 二、資料分析（課本P81） 1.巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關是合理的，但是認為發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用是不正確的；李比希認為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質是合理的，但是認為這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。 2.巴斯德是微生物學家，特別強調生物體或細胞的作用；李比希是化學家，傾向于從化學的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標集中在他們爭論的焦點上，使科學研究更加有的放矢。 3.畢希納的實驗說明，酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。 4.薩姆納歷時9年用正確的科學方法，將酶提純出來。他有一種堅持不懈、百折不撓的科學精神。成功屬于不畏艱苦的人。 5.酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質，少量的酶是RNA。  ●備課資料 美國生物化學家薩姆納（1887～1955） 20世紀20年代，薩姆納相信酶是蛋白質。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，易于測定）。1926年他成功地分離出一種脲酶活性很強的蛋白質。這是生物化學史上首次得到的結晶酶，也是首次直接證明酶是蛋白質，推動了酶學的發(fā)展。1937年他又得到了過氧化氫酶的結晶，還提純了幾種其他的酶。由于脲酶和其他酶的工作，他于1946年獲得諾貝爾化學獎。他的著作有《生物化學教本》《酶的化學和方法》（與G.F.薩默斯合著）、《酶－化學及其作用機制》（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。