第五章第1节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的作用和本质
一、教材分析
新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础，而新陈代谢的进行又离不开酶的催化作用，因此，了解酶的作用和本质，为理解细胞中复杂的生命活动的顺利进行奠定了基础。本节内容还与选修模块的相关内容有着内在联系。例如，选修模块中有关酶的应用等，都是以“酶与代谢”部分的相关内容为基础的。此外，学生通过有关酶的的探究性学习活动获得的技能，对进一步学习生物技术实践等知识起到保证作用。
二、教学目标
1. 知识目标
（1）、说明酶在细胞代谢中的作用、本质。
（2）、阐述细胞代谢的概念
2. 能力目标
（1）、通过自主学习，培养学生推理、比较、分析、归纳总结的能力。
（2）、通过有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。
（3）、在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，提高运用语言表达的能力以及分享信息的能力。
3. 情感态度与价值观目标
（1）、通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的，。认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神和态度。
（2）、通过小组间的讨论、合作与交流，培养学生的合作互助精神。
（3）、通过让学生了解酶的发现过程，使学生体会实验在生物学研究中的作用和地位；通过讨论酶在生产、生活中的应用，使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系。
三、教学重点和难点
1、教学重点：酶的作用、本质
2、教学难点：酶降低化学反应活化能的原理
四、学情分析
学生通过初三、高一阶段化学的学习，对于纯化学反应已比较熟悉，但是对于细胞内部的化学反应及生物催化剂──酶的认识有限。工业制氨的化学反应是在高温高压并且催化剂作用下进行的，细胞内部却是常温常压的温和状态，而细胞代谢包括一系列的化学反应，这些化学反应的进行应该有生物催化剂──酶的参与，才能使其高效有序的进行，由此从学生熟悉的知识引入对酶相关知识的学习。
五、教学方法
1．实验法：比较过氧化氢在不同条件下的分解。
2．学案导学：见后面的学案。
3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
实验材料用具的准备、课件制作、学生预习有关内容
七、课时安排：1课时
八、教学过程
预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
教学内容
教师活动预设
学生活动预设
设计意图
导入新课
多媒体展示图片：多酶片、嫩肉粉、加酶洗衣粉、生物酶牙膏等，并请同学谈谈自己生活中接触过的酶还有哪些，谈谈对酶的了解。
早在1783年，科学家就进行了有关酶的研究，
多媒体展示意大利科学家斯帕兰札尼的实验。
提出问题：
1、这个实验要解决什么问题？
2、是什么物质使肉块消失了？
3、怎样才能证明你的推测？
4、该实验设计的巧妙之处在哪里？
在学生回答的基础上，引导学生概括出科学探究的一般方法：提出问题→作出假设→设计实验→证明假设→得出结论
学生观察图片，并发表各自的见解
学生阅读相关实验内容，利用初中学过的消化酶的知识去解答相关问题。
让学生感受到酶在工业、食品业、医药卫生和科研等方面发挥着巨大作用，酶与生活息息相关，从而激发学生学习酶的兴趣。
以科学家的实验引起学生兴趣，在积极思考的过程中体会科学研究的一般方法
细胞代谢
在初中化学学习中，同学们都学过催化剂，那无机物催化剂和生物体内的催化剂的反应条件有什么不同呢？
生物体的活细胞每时每刻都在进行各种化学反应，始终处于自我更新的状态，我们就把细胞内所有化学反应统称为细胞代谢。
酶在细胞代谢中起什么作用？其作用原理到底是怎么样的呢？
学生依据已有知识很容易想到无机催化剂需要高温高压，而细胞内的环境是一个常温常压的状态，由此推出酶的作用条件较温和。
学生理解细胞代谢的概念
学生对酶的认识有限，但对催化剂的作用比较熟悉，教学中可以利用学生对无机催化剂的知识基础作为切入点，引导学生进入新课学习。
酶在细胞代谢中的作用
控制变量
教师进行演示实验：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”，故意在操作步骤中设置几处错误（如3号和4号管中滴的FeCl3和肝脏研磨液不等量，共用一个吸管等），请同学们找错。
讨论问题：
1、2号管现象与1号管不同，说明了什么？
2、3号和4号管并未加热，也有大量气泡产生，说明什么？
3、4号比3号气泡更多，说明什么？体现了酶的什么特点？
在学生回答的基础上，指导学生阅读课本P79相关内容，填写课件展示的表格内容：
试管号
1
2
3
4
变量
组别
对照组
加入物质
2ml H2O2 溶液
无关
变量
实验处理
不处理
90℃水浴加热
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
现象
气泡产生
卫生香燃烧
教师归纳自变量、因变量、无关变量、对照实验、对照组、实验组的概念，并介绍对照实验的三大原则：等量原则、单一变量原则、设置对照原则。
提出问题：如实验改为“探究温度对酶活性的影响”，则自变量、因变量、无关变量分别为什么？
思考：本实验有没有严格遵循三大原则，有没有不严谨之处，怎么改？
教师总结本实验注意点：
1、一定要选用新鲜的肝脏，为什么？
2、将肝脏制成研磨液有什么意义？
3、滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，可否共用一个吸管？为什么？
学生事先做好预习工作，熟悉书上实验的原理和步骤
学生分组讨论，并回答问题
在演示实验基础上填写出相关步骤及现象。
阅读课文相关内容，理解自变量、因变量、无关变量、对照实验等概念。
学生相互讨论后尝试回答问题。
学生思考
培养学生自学能力，设置错误步骤可引起学生的兴趣，增强学生的参与性。
培养小组合作与交流能力。
实验过程用表格的形式表达出来，条理清晰。学生通过实验来认识酶的作用和具有的高效性。
培养学生阅读、理解的能力。这是学生第一次正式接触对照实验，又是难点，所以必须详讲、讲透。
强化对照实验的知识。培养学生灵活运用新知识的能力。
引导学生深入思考实验，培养学生发现问题、解决问题的能力。
酶降低
活化能
通过刚才的实验中3号和4号管现象的比较，我们已经知道了酶的催化效率比无机催化剂更高，为什么呢？
解释：常温下反应速率较慢，这是因为反应物分子的能量较低，温度升高后，部分分子获得了能量，所以较易发生反应。2号管就是因为加热使H2O2分子获得了能量，所以容易分解产生氧气。由此引出活化能的概念：分子从常态变为易发生化学反应的活跃状态所需的能量。
提问：3号和4号并未加热，为什么反应速率也会提高呢？
课件展示表格：
在20℃测得的H2O2分解的活化能
条 件
活化能/kJ·mol-
没有催化剂催化
75
用胶态铂催化
54
用过氧化氢酶催化
29
提问：1、从表格所示数据能否推测出催化剂的作用原理？
2、为什么酶比无机催化剂催化效率更高？
利用课本中的插图5－1、5－2和多媒体课件播放动态过程，进一步帮助学生理解酶降低活化能的作用。
小结：正是因为酶的催化作用，才使得细胞内反应能在温和条件下快速进行。
学生阅读P80相关内容，并
结合实验理解活化能的概念。
学生思考并得出结论：催化剂降低了化学反应的活化能，而酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著。
活化能的概念是本节课另一难点。把化学反应比作爬高山，把有酶途径比作走穿山隧道，通过图片和动画直观的对比，使学生能够更容易掌握教材中的“酶降低活化能”这一难点。通过图表的分析，锻炼了学生转换图表信息的能力。
教师尽量创造条件，如给出相关背景资料，相关知识链接等，让学生在自主探究的过程中获得能力的提高。
关于酶本质的探索
刚才我们通过学习，了解了酶的作用及其原理，那酶的本质到底是什么呢？
指导学生阅读P81关于酶本质的探索，每组派一个代表模仿科学家陈述自己的主要观点。
思考问题：
1、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义和局限性？
2、毕希纳是怎样结束这场争论的？他的结论是什么？
3、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要原因是什么？
归纳小结：
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德：
争论
李比希：
毕希纳：
萨姆纳：
切赫和奥特曼：
学生在课前做好充分的预习工作，发挥团队合作精神，带着问题阅读课本。
学生体会几位科学家的观点之间的逻辑关系，分析每位科学家的科学结论中可取之处与不足之处。
学生归纳
充分发挥学生自主学习的能力，培养学生比较、归纳的能力，训练学生从材料中提炼有效信息的能力。利用教材所给资料，合理设置问题，使学生体验酶本质的探索历程。引导学生体会科学家科学研究的艰辛，培养学生敢于质疑、勇于探索的科学精神。
酶的定义
在科学家探究历程的基础上，从来源、作用、化学本质等方面尝试给酶下一个较完整的定义。
思考问题：
1、酶主要在活细胞的哪里合成？
2、酶的合成原料？
3、如何来验证酶的化学本质？
学生讨论总结出酶的概念。
根据已学知识回忆出蛋白质的合成场所是核糖体，蛋白质和RNA的合成原料为氨基酸和核糖核苷酸，鉴定试剂分别为双缩脲试剂和吡罗红染液
培养学生归纳总结的能力，复习已有知识，进一步巩固新知识，使学生真正理解酶的本质。
课堂小结
以师生问答的形式进行小结：
酶为什么可以提高化学反应速率？
为什么酶比无机催化剂的催化效率更高？
什么是酶？
酶的本质是什么？
学生反馈
回顾课堂知识，构建知识体系，使所学知识系统化，强化重点知识，实现情感与价值观提升。
反馈练习
见后
学生完成习题
培养学生应用知识解决实际问题的能力。
九、板书设计
第1节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的作用和本质
（一）细胞代谢──细胞中所有化学反应的统称
（二）酶的作用：
1、活化能──分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量
2、酶的作用机理：酶通过降低化学反应的活化能来加快反应速率
3、酶具有高效性的原因：酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著
（三）酶的本质：
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
（四）酶的定义：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
来源 作用 化学本质（绝大多数是蛋白质，少数是RNA）
十、教学反思
教学过程的设计注重提问的艺术，层层相扣；一系列的探究实验引导着学生去积极思索，演示实验中的故意出错，激发学生探究的兴趣；引导学生大胆交流表达，使学生逻辑思维和表达能力得到提升；从酶的发现史中认识酶的本质，更有助于学生的理解，体会科学研究的艰辛，培养顽强的拼搏精神；大量采用鼓励性评价机制，发挥学生潜能，注意培养学生敢于质疑，敢于创新，大胆猜想的科学精神和态度价值观。本节课不足之处：由于时间较紧，一部分实验留待课后操作，使得部分基础较差的学生对于对照实验的知识无法全部接受。
在后面的教学过程中会继续研究本节课，争取设计的更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步!
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