降低化学反应活化能的酶教案

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第五章第一节降低化学反应活化能的酶

执教者：曹晓丹

一、

设计依据 1. 教材分析

该节主要介绍了酶在细胞代谢中的作用、酶的本质以及酶的3个特性，一般加上实验共需要3个课时。本节是第一课时，主要说明酶的作用。课本在学生学习过初中生物学的基础上，创设了“问题探讨”的情境——200多年前科学家斯帕兰札尼有关探究鹰消化食物原理的著名实验，引导学生分析和讨论，明确在这个实验过程中酶起了重要作用。那么酶在细胞代谢中有何作用？教材安排了实验来比较过氧化氢在不同条件下分解速率快慢的实验，引导学生自己得出结论，从而切身体会到酶具有很高的催化速率，该实验还介绍了生物实验的常用方法，所以要特别注意理解掌握设计对照实验的原则——单一变量原则（只有一个实验条件不同，其他的实验条件都相同），从而确定实验结果的不同就是有该不同的条件造成的。在学生获得感性知识的基础上，教材利用卡通式插图、图解和文字叙述，指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能。这种编排有助于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力。 课表要求说明酶在代谢中的作用。 2. 学情分析

学生已经掌握了化学中的双氧水的分解反应和有关无机催化剂的知识，可以用来进行有关实验和生物催化剂酶的教学，将化学知识与生物学教学进行渗透。学生掌握的数学上函数的知识可以用来进行变量的有关教学，将数学知识和生物学知识进行渗透。学生的分析、推理和抽象思维能力不强；在学习方法和认识水平方面还不够熟练；对本节知识有亲身体验，求知欲强，积极性高，学习潜力很大。学生在初中学习了有关消化酶的知识，做了相关的实验，并根据生活经验，通过报刊、电视、互联网等媒体，获得许多与酶有关的信息，对酶有了一定的认识，但认识有限。在实验操作方面，学生已经能够正确使用一般的实验器具，对探究实验有较高的兴趣，但对探究的程序还不熟练。 3. 教学策略

（1） 从教材提供的问题探讨──斯帕兰札尼研究鹰的消化作用进入学习情境，

是有趣的，并能和学生已有经验──对消化酶的了解结合起来。

（2） 要先提出细胞代谢的概念，细胞代谢是课标明确提出的一级主题，细胞代

谢过程离不开降低化学反应活化能的酶。

（3） 实验探究教学法和直观教学法：：引导学生主动探究，培养合作学习和科

学探究精神。并始终围绕实验展开教学。利用FLASH动画，化抽象为具体，突破难点。

二、 教学目标

1. 知识目标

（1） 说出细胞代谢的概念。 （2） 说明酶在细胞代谢中的作用。 （3） 说出酶能降低化学反应活化能 2. 能力目标

（1） 提高观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。 （2） 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

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3. 情感态度价值观目标

（1） 评价自己的实验结果，参与交流，听取别人的正确意见，维护或修改自己

的方案和意见。

（2） 体会科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。

三、 教学重点与教学难点

1. 教学重点

（1） 酶的作用、本质和特性。 2. 教学难点

（1）酶降低化学反应活化能的原理。 （2）控制变量的科学方法。 四、 教学过程

教学环节 导入 教师活动 提问： 人为什么要吃饭？ 食物进入人体内发生了怎样的变化？ 这些变化过程在其他生物中有没有呢？ 提出细胞代谢的概念。 这些问题现在我们都知道答案了，但在二百多年前的人们并不知道，于是一些科学家就开始了对这些问题的探索。 【介绍】1773年意大利科学家斯帕兰札尼的实验 【背景知识】在斯帕兰札尼做此实验之前，人们认为鸟类的胃只能磨碎食物，不能分解有机物，也就是说鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化。 【讨论】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？ 我们现在知道这种物质就是胃蛋白酶。但是酶是什么呢？我们今天就要去一探究竟。 酶的作用和本质 斯帕兰扎尼发现酶了吗？ 是谁发现的酶呢？怎样发现的？证明酶究竟是什么了吗？请同学们带着这些问题阅读教材81页的资料分析——关于酶本质的探索，并回答教材中的有关问题。 在学生讨论、回答的过程中给予一定的指导，引导学生归纳并分析酶的定义。 【板书】：酶的定义中隐含的意义： 酶的产生场所：活细胞 酶的本质：有机物，多数酶是蛋白质。 酶的作用：催化作用 提问：酶作为生物催化剂，它同我们初中学过的无机催化剂相比，有何异同点呢？ 学生活动 第一课时 获得能量 消化和吸收 有 回答1：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化。 回答2：是胃内的化学物质将肉块分解了。 回答3：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也 能将肉块分解了。 利用问题引起学生的兴趣，激发学生的思考。 利用科学家的实验导入新课。 设计意图 新课教学 没有。 阅读资料，并思考讨论题。 回忆无机催化剂的作用、特点和条件，并尝试回答老师提出的问题。 学习好资料 欢迎下载

在学生尝试回答之后，暂不做评判，而是引出教材中比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。 课件展示： 阅读，设计实验表格，分组完成实验。讨论并完成表格。 讨论： 生：2号试管加热后有气泡师：与1号试管相比，2号试管出现什么不产生。说明加热能促进过氧同的现象？这一现象说明什么？ 化氢的分解，提高反应速师：好，既然加热能提高反应速率，那么，率。 在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 生：不能。 师：对，显然不能。3号和4号试管未经加生：Fe3+ 和过氧化氢酶都热，也有大量气泡产生，这说明什么？ 能加快过氧化氢分解的速师：3号试管与4号试管相比，哪支试管中率。 的反应速率快？这说明什么？ 生：4号试管中的反应速率（过渡）过氧化氢在不同条件下的分解速率快。说明过氧化氢酶的催化不同。我们刚才进行的实验，有些因素是可效率比Fe3+ 更高。 以变化的，如过氧化氢溶液的浓度可以变为 5%，剂量可以为3mL，肝脏研磨液也可以换阅读了解实验设计的原则。成生的土豆屑。像这样在实验过程中可以变讨论“比较过氧化氢在不同化的因素称为变量。请大家阅读课本第79条件下的分解”实验中自变页的内容，变量包括哪几种类型？如何区量、因变量、无关变量、对别？ 照组、实验组。 课件展示： 师：数学里的哪种变化关系与这非常相似？ 生：y随x变化而变化函数师：非常好！所以因变量就相当于y，而自关系。 变量就相当于x。 学习好资料 欢迎下载

师：从1、2号实验的对比中，我们可以看出： 常温常压下，H2O2不容易分解为什么2号 管加热会使它分解呢？ 生：加热提供了能量。 师：对，加热使过氧化氢分子获得了能量， 从能量较低的状态进入容易进行化学反应的 活跃状态，分子从不容易进行反应的常态到 容易进行反应的活跃的激发状态所需要的能 量即是（活化能） 课件展示： 师：那么，为什么3、4号试管也是在常温下， 并没有加热，反应却这么激烈呢？ 播放动画。 生：加了催化剂。 师：看了视频，催化剂起到什么作用？提供 能量吗？ 催化剂在化学反应中，并不是给生：那是因为生物催化剂反应物提供能量，而是能够降低其活化能，（前面实验里的猪肝研磨使反应物更快的达到活跃状态，从而提高反液里的过氧化氢酶）比无机应的速率。那，4号为什么比3号更激烈呢？ 催化剂Fe3+ 更能高效的降 低反应的活化能。 请看80页图5-1如果把化学反应比作驾车翻 越一座高山，加热加压相当于给汽车加大油 门，用催化剂则相当于帮司机找到一条穿山 隧道。走隧道需要的能量少。再看图5-2，生：跨栏、跳高。 你能不能用一个体育项目来形象地描述一下 图5-2？ 师：很好。图中完成反应所经历的过程用紫 色箭头表示，这两个箭头的起点和终点有没 有不同？ 生：没有。 师：这说明了什么？ 师：对。哪一个动作更容易完成？ 生：化学反应并没有被改师：催化剂并不能改变化学反应。只是改变变。生：有酶途径。 了反应的速率。相当于将运动项目的难度系学习好资料 欢迎下载

数降低了。正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。 课堂小结 1．酶在细胞代谢中的作用——降低化学反应 活化能。同无机催化剂相比，催化效率更高。 2．控制自变量，以形成对照或对比。观察分析因变量，以得出实验结果或结论。无关变量保持一致。 3．对照实验——除了一个因素以外，其余因素都保持不变。 第二课时 〖问题〗以“本节聚焦”发问，引起学生的思考和注意。 回答1：高效性。 保证了能量的快速供应。 回答2：专一性。 回答3：酶的作用条件是比较温和的。 高效性、专一性、需要适宜的条件 导入 新课教学 酶的特性 培养学生分析资料的能力。 资料二：实验数据，酶的催化效率大约是无机催化剂的10^7~10^13倍。这说明酶具有什么特性？ 这对细胞有什么意义？ 资料二：过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，脲酶除了催化尿素分解外，对其他化学反应也不起作用。每一种酶只能催化一种或一类化学反应，就跟一把钥匙开一把锁一样。这说明酶具有什么特性？ 这其中的机理是什么呢？展示模型。 许多无机催化剂能在高温、高压、强碱条件下催化化学反应。酶起催化作用需要怎样的条件呢？ 展示温度和pH影响示意图，根据这两幅图我们能看出什么？ 与无机催化剂相比，酶具有什么特性？ 总结 酶在细胞中的生理活动过程中的作用是无可 代替的，它在催化过程中高效性、专一性和作用条件温和的特点对生物有何重要意义呢？高效性保证细胞中的化学反应快速进行，专一性使细胞代谢有条不紊地进行，作用条件的温和符合生物体存在的基本环境。