第5章細胞的能量供應和利用第1節降低化學反應活化能的酶二酶的特性教學設計教學目標知識目標1、闡述細胞代謝的概念。說明酶在細胞代謝中的作用和作用實質。掌握酶的本質。能力目標1、通過自主學習，培養學生推理、比較、分析、歸納總結的能力。2、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。3、在有關實驗、資料分析、思考與討論、探究等的問題討論中，提高運用語言表達的能力以及分享信息的能力。情感態度和價值觀目標1、通過學生自主學習，培養學生收集、處理信息的能力，并鼓勵學生養成一個積極思考，細致嚴謹地處理信息的好習慣，幫助學生更好的適應現在的信息社會。2、通過小組間的討論、合作與交流，培養學生的合作互助精神。3、通過學習生物學家研究酶的本質的過程，激勵學生學習科學家實事求是的科學態度和勇于探索的科學精神。同時引導學生認同科學是在不斷的觀察、實驗、探索和爭論中前進的。4、通過討論酶在生產、生活中的應用，使學生認識到生物科學技術與社會生產、生活的關系。重點酶的作用、本質難點1、酶降低化學反應活化能的原理。2、控制變量的科學方法。知識點1、說明酶在細胞代謝中的作用、本質。2、闡述細胞代謝的概念?？荚圏c說明酶在細胞代謝中的作用、本質。能力點說明酶在細胞代謝中的作用、本質。自主探究點控制變量的科學方法、對照實驗的設計原則。易錯易混點酶在細胞代謝中的作用、本質。訓練點酶在細胞代謝中的作用、本質。拓展點說明酶在細胞代謝中的作用、本質。教法與學法談話法、探究學習法、直觀教學法教學模式單元組教學模式、誘導探究教學模式教具多媒體課件教學內容教師活動預設學生活動預設設計意圖一、導入新課將雕牌加酶洗衣粉的圖片展示給同學們，啟發他們思考：1、同樣的洗衣粉，一個加酶一個不加酶，哪種對衣物的去漬速度快，洗衣服省時又省力，為什么？2、酶的作用和本質是什么呢？激發學生的學習興趣，引導學生將所學知識與生活實際相結合。教師引導學生由無機化學反應轉移到細胞中的有機化學反應。同時思考，酶的作用和本質是什么。二、探究新知1.細胞代謝【問題探討】早在1783年，科學家就進行了有關酶的研究，多媒體展示意大利科學家斯帕蘭札尼的實驗。提出問題：1、這個實驗要解決什么問題？2、是什么物質使肉塊消失了？3、怎樣才能證明你的推測？4、該實驗設計的巧妙之處在哪里？在學生回答的基礎上，引導學生概括出科學探究的一般方法：提出問題→作出假設→設計實驗→證明假設→得出結論教師提示：通過問題探討可以看出斯帕蘭札尼的實驗實質上就是化學反應。那么，細胞中每時每刻都進行著許多化學反應統稱為細胞代謝。引發學生思考：細胞代謝能否釋放能量？生命活動是否需要能量供應？引出細胞代謝與生命活動的關系：細胞代謝是生命活動的基礎。學生閱讀P78問題探討，思考、討論，解決問題。學生回答，學生評價，教師引導分析，答對的要肯定、鼓勵、贊揚；答錯的也要保護學生的積極性。教師引導分析問題探討，以科學家的實驗引起學生興趣，在積極思考的過程中體會科學研究的一般方法。2.酶在細胞代謝中的作用（1）設計實驗a.實驗思路b.進行實驗C.觀察結果d.展示結果e.實驗總結（2）活化能的概念（3）酶降低活化能細胞代謝是細胞生命活動的基礎，那么酶在細胞代謝中起什么作用呢？下面我們通過一個實驗來探討一下。實驗“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗前介紹：動植物在代謝中產生的過氧化氫，對機體是有毒的。機體通過過氧化氫酶，催化過氧化氫迅速分解成水和氧氣而解毒。鐵離子也可催化這一反應。2H2O2H2O＋O2啟發引導，實施實驗。實驗可以分成幾組？要觀察過氧化氫的分解，每支試管中首先要加入什么？如何利用老師提供的實驗用品，使設置的反應條件得以實現？通過什么現象判斷過氧化氫分解的速率？注意實驗中的細節問題：1、一定要選用新鮮的肝臟，為什么？2、將肝臟制成研磨液有什么意義？3、滴入FeCl3溶液和肝臟研磨液時，可否共用一個吸管？為什么？課件展示學生完成的實驗設計：試管號1234變量組別對照組加入物質2mlH2O2溶液無關變量實驗處理不處理90℃2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液現象氣泡產生衛生香燃燒同時，做出【溫馨提示】過氧化氫具有腐蝕性，實驗過程中注意安全，不要接觸皮膚。學生在完成實驗的基礎上，填寫課件展示的表格內容。請兩個同學代表小組發言，描述實驗的過程和現象?；卮稹坝懻摗钡膯栴}并總結“結論”，提出發現的問題或疑問。實驗中3號和4號管現象的比較，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量：1無機催化劑：Fe3+Fe3+的相對數量：25萬最后，教師歸納、總結、完善學生討論的成果。同時，引導學生對比分析自變量、因變量、無關變量、對照實驗、對照組、實驗組的概念，并結合實驗介紹對照實驗的三大原則：等量原則、單一變量原則、設置對照原則。將第1、2組實驗結果進行分析和比較，結合動畫，并通過利用手勢幫助學生理解，總結出活化能的概念?！窘處燑c撥】化學反應是分子破裂后重新組合成新分子的過程。分子破裂需要能量，破裂后易發生化學反反應，我們把易發生化學反應的狀態成為活躍態，未破裂之前的狀態稱為常態。分子從常態變為活躍態所需的能量就稱為活化能。常溫下化學反應速度較慢，原因就是由常態變成活躍態的獲能過程較長。2號試管加熱是為過氧化氫分子提供了能量。【教師拓展】（1）分子獲能的方法有哪些呢？（2）活化能與加熱溫度與加熱時間和反應速度有什么關系？（1）加熱、加壓等。（2）活化能越高，所要加熱的溫度就越高，加熱時間就越長，反應速度就越慢；活化能越低，所需加熱的溫度就越小，加熱時間就越短，反應速度就越快。通過對第3、4組試驗結果的分析與比較：它們并未加熱加壓，也有大量氣泡產生，說明什么？課件展示表格：在20℃測得的H2O2條件活化能/kJ·mol-沒有催化劑催化75用膠態鉑催化54用過氧化氫酶催化29學生總結出：催化劑催化作用的機理是降低了化學反應的活化能。進一步發問：3、4號比3號氣泡更多，說明什么？從而總結酶的作用。酶的作用：在常溫、常壓下，顯著降低分子的活化能，加快反應速度。在細胞溫和的條件下，使代謝活動快速、有條不紊的進行。學生首先自主學習課本P78-79相關內容，嘗試設計實驗，并理解自變量、因變量、無關變量、對照實驗等概念。想到化學上制氧氣時所用的加熱、加催化劑的條件。學生通過討論，相互補充，完成實驗的設計過程。學生通過分組合作，共同完成實驗操作。仔細觀察實驗現象，及時記錄實驗過程中發現的問題，捕抓自己思維火花閃現的一剎那。以助后面環節的討論。小組代表發言，讓其他的同學嘗試著進行解釋。引導學生深入思考實驗，培養學生發現問題、解決問題的能力。聯系數學中的變量，分析實驗中的各種變化因素。找出對照組和實驗組。閱讀課本，理解并說出什么是活化能。通過動畫與老師的手勢，直觀的理解活化能的概念以及酶的作用。學生思考、討論回答。學生結合表格數據思考分析。教師引導學生學習“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗的相關知識準備。培養學生閱讀、理解的能力。這是學生第一次正式接觸對照實驗，又是難點，所以必須詳講、講透。使各學科的知識相互滲透。充分發揮學生的主體作用。鍛煉學生分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。實驗過程用表格的形式表達出來，條理清晰。老師巡視，參加某些組的討論和實驗。。教師不必急于解釋，引導學生注意進行傾聽和分析。學生通過實驗來認識酶的作用和具有的高效性。使學生掌握科學的研究方法，用于指導以后的實驗設計。將抽象的知識用直觀的方法展示，利于學生的理解。動畫與手勢豐富了課堂的內容，同時也調動了學生的積極性。通過適當的拓展加深學生對活化能的理解。教師盡量創造條件，如給出相關背景資料，相關知識鏈接等，讓學生在自主探究的過程中獲得能力的提高，更加直白明了地理解并解決問題。至于酶為什么降低活化能的作用更顯著，超出課標的要求，而且是一個非常深奧的問題，有些學者提出了一些假說。這可以作為一個興趣的目標，留待有志于研究生物學的同學在未來的研究領域中去探討。3.酶的本質關于酶本質的探索酶的本質[導言]我們學習了酶在細胞代謝中的作用以及酶作用的實質，那么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，隨著對釀酒中發酵過程的深入研究，才逐漸揭開了酶的“面紗”。【引導學生閱讀P81資料分析，注重提煉各位科學家的觀點。】巴斯德：爭論李比希：畢希納：薩姆納：切赫和奧特曼：在科學家探究歷程的基礎上，從來源、作用、化學本質等方面嘗試給酶下一個較完整的定義。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。補充：少數酶是RNA。課件展示圖片：多酶片、嫩肉粉、加酶洗衣粉、生物酶牙膏等，并請同學談談自己生活中接觸過的酶還有哪些。學生帶著問題閱讀課本。學生體會幾位科學家觀點之間的邏輯關系，分析每位科學家的科學結論中可取之處與不足之處，歸納總結各位科學家的觀點。引導學生體會科學家科學研究的艱辛，培養學生敢于質疑、勇于探索的科學精神。學生注意從以下角度剖析酶的概念：來源功能作用化學本質學生回想身邊有關酶的生活實例，感受生活中酶的作用。培養學生的歸納、概括能力。并能將前后知識聯系起來。形成知識鏈條，便于理解、識記。訓練學生從材料中提煉有效信息的能力。引導學生分析巴斯德、李比希、畢希納的問題沖突，完成對“討論”問題的分析。教師全面闡釋酶的概念，引導學生標記有關酶的幾個注意方面。讓學生感受到酶在工業、食品業、醫藥衛生和科研等方面發揮著巨大作用，酶與生活息息相關，從而體會生物科學與生活的緊密聯系。三、知識建構，形成體系最后引導學生，回顧課堂知識，根據板書內容，總結本節課的主要內容，構建知識體系。找小組代表展示各小組建構成果，引導全體學生進行點評，最終確定一個合理的知識體系框架圖?！局R體系建構】細胞代謝——化學反應酶的作用——實驗推出酶的本質——酶本質的探究歷程學生回顧本節內容，總結構建知識框架。并小組交流構建成果?；仡櫿n堂知識，將本節課的主要內容聯系起來，找出各知識點的內在關系，構建知識體系，使所學知識系統化。四、課堂小結【對本節內容進行總結】本節內容比較抽象，關鍵點是理解活化能的概念及酶的作用。在比較過氧化氫在不同條件下的分解的實驗，要注意區分什么是對照組，什么是實驗組，弄清不同的對照說明的問題不同，并理解設置對照實驗的目的是什么。學生進一步加深對本節內容飛理解。強化重點知識，實現情感與價值觀提升。五、當堂練習針對本節重難點，選取相應的典型練習題作為本節課學習成果的反饋。學生積極完成題目，教師當堂及時點評。培養學生應用知識解決實際問題的能力。板書設計：第5章細胞的能量供應與利用第1節降低化學反應活化能的酶一、酶的作用和本質（一）細胞代謝──細胞中所有化學反應的統稱（二）酶的作用：1、活化能──分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量2、酶的作用機理：酶通過降低化學反應的活化能來加快反應速率3、酶具有高效性的原因：酶降低活化能的作用比無機催化劑更顯著（三）酶的本質：絕大多數酶是蛋白質，少數是RNA（四）酶的概念：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物來源作用化學本質（絕大多數是蛋白質，少數是R教學反思：本節課以《生物課程標準》的理念為指導，不僅使學生有效地學習掌握知識,而且更加注重幫助學生建立和掌握科學方法、培養科學研究的精神、形成科學信念的思想。在對本節內容進行教學設計之前，不僅分析了學生的生物學科知識儲備的基礎上，還對其他學科（如數學、化學）基礎知識和理解能力進行了分析，做到了根據學生的生活經驗優化教學過程。教學過程層次分明、過度自然、流暢。注意突出重點和突破難點（如動畫和手勢幫助學生理解活化能概念）。多次組織學生自主學習、合作探究、小組代表發言，大量采用鼓勵性評價機制，發揮學生潛能，注意培養學生敢于質疑，敢于創新，大膽猜想的科學精神和態度價值觀。最后，通過組織學生回顧本節內容，建構知識體系，有效地深化了學生對本節所學內容的理解。今后改進的地方：在提問時給同學多一些思考的時間，并且提高教師語言的科學性，注重培養教師行為語言的藝術性；PPT中不宜展示過多的內容，以框架為主，簡潔明了，抓住主干。鞏固練習：1．1783年，斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用時做了一個巧妙的實驗，這個實驗的巧妙之處在于（）。A．排除了鳥的胃中物理性消化的干擾B．證明了何種消化酶對食物起了消化作用C．證明了胃對于食物只有化學性消化D．證明了細胞代謝離不開消化酶2．下列有關對照實驗設置的敘述中，錯誤的是（）。A．要設置對照組和實驗組B．要遵循單因子變量原則C．無關變量要始終相同且適宜D．自變量要始終保持相同3．在下圖所示的實驗中，屬于自變量的是（）A．催化劑B．過氧化氫分解的速率C．產生氣泡量D．試管中的過氧化氫溶液的量4．同無機催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因是（）。A．能降低反應的活化能B．能供給反應物能量C．改變了反應的途徑D．降低反應活化能的作用更顯著5．20世紀80年代初，Cech和Altman分別發現了具有催化功能的核酶，打破了酶只是蛋白質的傳統觀念，為此雙雙獲得了1989年的諾貝爾化學獎?！昂嗣浮笔侵改承ǎ?。A．DNAB．RNAC．染色體D．ATP6.下列有關對照實驗設置的敘述中，錯誤的是（）。A．要設置對照組和實驗組B．要遵循單因子變量原則C．無關變量要始終相同且適宜D．自變量要始終保持相同7.關于活化能，下列說法不正確的是（）。A．是反應物分子從常態變為活躍狀態所需要的能量B．加熱、加壓通常能使反應物分子獲得足夠的活化能C．無機催化劑使反應物分子獲得的活化能的總量更多而加快反應速率D．酶能降低反應物分子發生反應的活化能而使反應更容易進行8.有關酶的敘述中，錯誤的是（）A.所有的酶都含有C、H、O、N四種元素B．酶不一定只在細胞內起催化作用C．酶并非只在體內合成，也可以從食物中獲得D.人體內的酶也在不斷更新9.一種化學反應P＋Q＝R，圖中所示的實線表示在沒有酶的時候此反應的進程，在t1時將催化此反應的酶加入反應底物混合物中，圖中能表示加入酶以后此反應進程的曲線是（）A．aB．bC．cD．d酶的作用與本質【自學學案】（一）酶在細胞代謝中的作用1．細胞代謝是指。2．活化能是指。3．同無機催化劑相比，酶。（二）酶的本質4、酶是活細胞產生的,其中絕大數是,少數是。（三）實驗5、實驗過程中因素稱為變量。其中人為變量稱做自變量，隨變化而變化的變量稱做因變量。實驗過程中可能還會存在一些因素，對實驗結果造成影響，這些變量稱為。1．酶具有極強催化功能的原因是（）A．增強了反應物之間的接觸面B．降低了反應物分子的活化能C．提高了反應物分子的活化能D．酶提供使反應開始所必須的活化能2．加酶洗衣粉能很好地去除衣物上和奶漬和血液，這種洗衣粉中的酶應為 （）A．麥芽糖酶B．蛋白酶C．蔗糖酶D．脂肪酶3．活細胞中合成酶的主要場所是（）A．細胞核B．線粒體C．核糖體D．高爾基體4．向過氧化氫溶液中投入下列哪種豬肝能產生大量氣泡？ （）A．冰凍豬肝B．煮熟豬肝C．新鮮豬肝D．變質豬肝5．下列關于酶的概念，最準確的敘述是（）A．酶是一種蛋白質B．酶是一種具有催化能力的蛋白質C．酶是活細胞產生的一種蛋白質D．酶是活細胞產生的具有催化能力的一種有機物6．在過氧化氫酶溶液中加入雙縮脲試劑，其（）A．產生氣泡B．溶液呈藍色C．溶液呈紫色D．產生磚紅色沉淀7．催化脂肪酶水解的酶是（）A．肽酶B．蛋白酶C．脂肪酶D．淀粉酶8．斯帕蘭札尼發現，放在鷹胃內的肉塊經過一段時間后消失了。這主要是由于鷹胃內有塊起了作用的 （）A．胃蛋白酶D．胃淀粉酶C．鹽酸溶液D．物理性摩擦9．選用新鮮肝臟做酶的高效性實驗，是因為新鮮肝臟中（）A．含Fe3+多B．過氧化氫酶易發揮作用C．含的酶的種類多D．過氧化氫酶多且活性強10．酶是活細胞產生的，下列關于酶的論述錯誤的是（）A．有些酶是核酸B．酶的數量因參與化學反應而減少C．酶的活性與pH有關D．酶的催化效率很高11．在活細胞中參與各種化