資源簡介

第五章
細胞的能量供應和利用
第一節
降低化學反應活化能的酶
第一課時：酶的作用和本質
一、學習目標\教學目標
1.理解酶的本質、作用機理。
2.通過探究實驗，學會控制無關變量、自變量，觀察和檢測因變量，提高設計實驗的能力，并應用到其他探究活動中。
3.理解酶在日常生活中的應用。
二、教學重難點
1.教學重點：酶的作用機理和本質。
2.教學難點：酶的作用機理和本質。
三、教學方法
講授、演示、視頻播放、小組討論。
四、教學過程
【新課導入：情景設置，導入新課】
觀看視頻《一分鐘了解酶》，通過視頻講述酶的相關知識，迅速拉近學生與科學之間的距離，激發學生的求知欲和學習興趣。
【新課講授】
問題探究：通過問題探究，小組討論調動學生的積極性和主動性。
1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發現籠內的肉塊消失了。
1.為什么要將肉塊放在金屬籠內？
提示：便于取出肉塊、排除物理性消化干擾。
2.是什么物質使肉塊消失了？
提示：胃內的化學物質
3.怎樣才能證明你的推測？
提示：收集胃內的化學物質，看看這些物質在體外是否能將肉塊分解。
一、酶在細胞代謝中的作用
教師：細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統稱為細胞代謝。并且需要酶參與。
（圖解分析：光合作用、呼吸作用、脫水縮合過程）
閱讀教材，觀看視頻，探究酶的作用
播放視頻《比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗》，通過實驗對比，探究酶的作用，
分析實驗思路，訓練科學思維。
教材分析，觀看視頻，小組討論，完成表格。
知識點梳理：
1.實驗原理
細胞代謝是細胞生命活動的基礎，但代謝也會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫，體內過氧化氫過多會導致皮膚發黃，毛發（包括頭發）變白
，會加速人體衰老。
2.實驗目的
通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。
3.材料用具
新鮮的質量分數為20%的肝臟研磨液（含較多的過氧化氫酶）；
質量分數為3.5%的FeCI3溶液；
新配制的體積分數為3
%的H2O2溶液；
量筒、試管、滴管、試管架、試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網、溫度計、衛生香、火柴。
小組討論，問題探究
（1）與1號試管相比，2號試管產生的氣泡多，這一現象說明了什么？
提示：加熱能促進H2O2的分解，提高反應速率。
（2）3、4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明了什么？
提示：FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。
（3）3號試管Fe3+數比4號試管H2O2酶高25萬倍，但4號反應速率更快，這說明什么？
提示：過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。
（4）2號、3號、4號試管相比，哪支試管最終產生的氧氣最多，為什么？
提示：一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同。
（5）為什么說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要？
提示：細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內的化學反應的順利進行是至關重要的。
（6）一個嚴謹的實驗該如何來設計？有哪些因素是我們必須要考慮的？
變量：實驗中可以變化的因素。
自變量：人為改變的變量。
因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。
無關變量：除自變量外，實驗中還存在的一些也可對實驗結果造成影響的其它變量。
對照實驗：除自變量之外，其余因素（無關變量）都保持一致，并將結果進行比較的實驗。
對照實驗一般要設置對照組和實驗組。
單一變量原則：實驗設計時只有一個自變量，且無關變量在對照組和實驗組中均要保持一致且適宜。
加熱為什么能加快過氧化氫分解？
提示：加熱能促進過氧化氫分解，是因為加熱使過氧化氫分子得到了能量，從常態轉變為容易分解的活躍狀態。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。
（8）3號、4號試管沒有加熱，為什么也有大量氣泡產生？
提示：Fe3+、H2O2酶都可以降低了過氧化氫分解反應的活化能。
各條件使反應加快的本質：
加熱：
提高分子的能量。
Fe3+：降低化學反應的活化能。
酶：同無機催化相比，酶能更顯著地降低化學反應的活化能，因而催化效率更高。
視頻播放《反應活化能：化學反應所需的最小能量》，通過視頻進一步分析反應活化能的概念，讓學生更完整理解反應活化能概念。
加熱：
為反應物分子提供能量(活化能），使其達到活躍狀態
Fe3+：降低化學反應的活化能
酶：更顯著地降低化學反應的活化能（作用機理）
想一想：如何表示？
無催化劑曲線：_曲線B_；
酶促反應曲線：曲線A
無酶促反應所需活化能：__E3__；
酶促反應所需活化能：
__E2__
酶降低的活化能：
__E3—E2_
二、酶的本質
閱讀教材，觀看視頻，探究酶的本質
播放視頻《酶的本質及探索歷程》，通過視頻播放了解酶的本質及探索歷程。
小組討論，問題探究
1.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？
提示：巴斯德認為發酵與活細胞有關，是合理的；認為發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。李比希認為引起發酵的是細胞中的某些物質，是合理的；認為這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發揮作用，是不正確的。
2.在科學發展過程中出現爭論是正常的。巴斯德和李比希之間出現爭論的原因是什么？這一爭論對后人進一步研究酶的本質起到了什么作用？
提示：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.從畢希納的實驗可以得出什么結論？
提示：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起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。
4.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。你認為他取得成功靠的是什么樣的精神品質？
提示：薩姆納歷時9年，發揚堅持不懈、百折不撓的科學精神，用正確的科學方法，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。
5.請給酶下一個比較完整的定義。
提示：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。
知識點梳理：
酶的本質
1.酶是一類生物___催化劑___。
2.大部分酶是___蛋白質___，也有少數是_____RNA______。
【課堂練習】
1.在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中加入肝臟研磨液與加入氯化鐵的試管反應程度類似，都不劇烈，可能的原因是（
）
A.過氧化氫溶液配置時間過長
B.肝臟不新鮮
C.試管不干凈
D.A、B都有可能
提示：由于實驗中加入肝臟研磨液和加入氯化鐵的試管反應都不劇烈，其原因有兩個方面：一是使用的過氧化氫溶液配置時間過長，自身已發生分解；二是使用的肝臟不新鮮，其中的過氧化氫酶已被微生物破壞。
2.絕大多數酶在水解過程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，這說明（　
）
A.酶是由活細胞產生的
B.酶是生物催化劑
C.絕大多數酶的化學本質是蛋白質
D.酶的基本組成單位是多肽
提示：氨基酸是構成蛋白質的基本單位，大多數酶徹底水解的產物是氨基酸，說明大多數酶的化學本質是蛋白質。
3.無機催化劑和酶都可以加快化學反應的速率，下列敘述正確的是（　
）
A.反應前后，無機催化劑和酶自身會發生變化
B.和無機催化劑不同，酶催化化學反應的機理是降低化學反應的活化能
C.與酶相比，無機催化劑降低活化能的效果更顯著
D.通過加熱也可以提高化學反應的速率，但原理與催化劑的不同
提示：無機催化劑和酶反應前后自身均不發生變化；兩者催化化學反應的機理相同，都是降低化學反應的活化能；酶降低活化能的效果更顯著；加熱提高化學反應速率的原理是提高反應物中高能量分子的數目，D正確。
五、板書設計
第一節
降解化學反應活化能的酶
（第一課時）
一、酶在細胞代謝中的作用
1.細胞代謝
2.比較過氧化氫在不同條件下的分解（實驗）
3.酶的作用
二、酶的本質
1.探索歷程
2.酶的本質：絕大多數是蛋白質、少數是RNA

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