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2019-2020年高中生物 5.1《降低化學反應活化能的酶》教案13 新人教版必修1 一、教學目標 知識方面：說明酶在細胞代謝中的作用、本質和特性。 能力方面：進行有關的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。 情感態(tài)度價值觀：通過閱讀分析“關于酶本質的探索”的資料，認同科學是在不斷地探索和爭論中前進的。 二、教學重點、難點及解決方法 1、教學重點：酶的作用、本質和特性。 解決方法： ⑴利用學生對無機催化劑的知識基礎切入，引入酶的學習。 ⑵通過實驗、資料分析得出酶的本質和三大特性。 2、教學難點： ⑴酶降低化學反應活化能的原理。 ⑵控制變量的科學方法。 解決方法： ⑴通過比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗，感悟酶作為催化劑特點，及控制變量的方法。 ⑵利用教材上形象，直觀的圖解和文學說明，讓學生明確催化劑可降低化學反應的活化能。 三、課時安排：3課時 四、教學方法：直觀教學、講解、啟發(fā)、實驗法。 五、教具準備：課件 六、學生活動 1、導學生閱讀教材，找出需了解的知識點，細胞代謝的定義，酶的本質，酶的特性等。 2、完成教材中的實驗。 七、教學程序 第1課時 [問題探討]介紹教材P78斯帕蘭扎尼的實驗，討論下列問題： ⑴這個實驗要解決什么問題？ ⑵是什么物質使肉塊消失了？ 對細胞來說，能量的獲得和利用都必須通過化學反應。細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。細胞中代謝過程離不開降低化學反應活化能的酶。 學生回憶：⑴化學反應中無機催化劑的概念？⑵無機催化劑的作用、特點和條件是什么？ 學生思考：細胞內的環(huán)境是一個常溫常壓下的狀態(tài)，在這種環(huán)境下化學反應卻能高效有序地發(fā)生，應該有適合的生物催化劑——酶。 一、酶在細胞代謝中的作用。 [實驗]比較過氧化氫在不同條件下的分解。 1、實驗原理：2H2O22H2O＋O2 2H2O22H2O＋O2 2、實驗步驟及現(xiàn)象 試管號 3%的過氧化氫溶液 控制變量 點燃的衛(wèi)生香檢測 實驗處理 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這個實驗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、實驗結論 5、實驗過程的理論分析 ⑴在做該實驗時讓學生感悟酶作為催化劑的突出特點——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相關內容，讓學生了解實驗設計的原則。 ⑶進行實驗： 自變量 因變量 無關變量 對照組 實驗組 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分解速度用產生氣泡的數(shù)目多少表示 加入試劑的量；實驗室的溫度；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)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。 用無機催化劑相比，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。（結合教材P80圖講解） 正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。 二、總結 細胞代謝離不開酶的原因。 三、作業(yè)布置 預習下節(jié)課所講內容。 四、板書設計 第5章 細胞的能量供應和利用 第1節(jié) 降低化學反應活化能的酶 一、酶在細胞代謝中的作用 1、細胞代謝：細胞內的全部化學反應。 2、酶的作用：降低活化能更顯著、催化效率更高。 第2課時 [導言]酶到到底是什么物質呢？19世紀以前，人們還不知道為何物。19世紀以后，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 [資料分析]教師設置下列問題，讓學生帶著問題去閱讀教材P81——82相關內容。 1、巴斯德和李比希的觀點分別是什么？ 2、巴斯德和李比希的觀點各有什么積極意義？各有什么局限性？ 3、科學發(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，這一爭論對后人進一步研究酶的本質起到了什么作用？ 4、巴斯德和李比希之間的爭論被哪位科學家的研究成果平息了？ 5、簡述畢希納實驗的過程？ 6、從畢希納的實驗可以得出什么結論？ 7、要證明酵母細胞的提取液和活酵母細胞的作用一樣還需要對實驗如何改進？ 8、薩姆納提取到了脲酶，他是如何證明它的化學成分的？ 9、薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質，并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認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、結合酶本質的探索歷程談談你對馬克思說的：“在科學上沒有平坦的大道，只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人，才有希望達到光輝的頂點”這句話的理解。 學生討論回答： 二、總結 酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質。 三、作業(yè)布置 教材P82練習 四、板書設計 二、酶的本質 1、酶本質的發(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：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質。 第3課時 導言：酶作為催化劑，與無機催化劑相比有什么不同呢？ 通過教材P78實驗，我們已經知道加肝臟研磨液的4號試管放出的O2遠多于加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催化劑的1017——1013倍（思考：這對細胞有什么意義？） 二、酶具有專一性 補充“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用”實驗。 1、實驗原理 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、實驗步驟 序號 實驗操作內容 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 觀察實驗現(xiàn)象 3、實驗結論 4、酶的專一性，每一種酶只能催化一種或一類化學反應。 二、酶的作用條件較溫和 [探究]影響酶活性的條件。 1、實驗原理 淀粉→麥芽糖和葡萄糖→磚紅色沉淀 ↓碘液 ↓碘液 紫藍色復合物 不形成紫藍色復合物 2、步驟 序號 實驗操作內容 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 觀察實驗現(xiàn)象 序號 實驗操作內容 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 觀察實驗現(xiàn)象 3、實驗結論 4、分析教材 ⑴組織學生討論完成教材P84相關問題。 ⑵教師結合教材P85相關圖講解。 ① 在一定溫度范圍內，酶活性隨溫度升高而增強，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，但酶的空間結構保持穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復。） ② 每種酶只能在一定限度的PH范圍內表現(xiàn)出活性，其中酶活性最強的PH即為該酶的最適PH。（過酸、過堿會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活） 四、總結 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 六、板書設計 酶具有高效性 酶的特性 酶具有專一性 酶的作用條件溫和