1、 1 / 3第 5 章 细胞的能量供应和利用第 1 节 降低化学反应活化能的酶一、教学目标1、 知识与技能目标（1）说出细胞代谢的概念。（2）说明酶在细胞代谢中的作用。2、 过程与方法目标（1）通过有关的实验和探索，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，及设置对照组和重复实验（2）提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。3、 情感态度与价值观目标（1）通过有关的实验和探索使学生体验实验成功的喜悦，并通过教师的引导使学生领悟科学实验的基本方法。（2）培养学生的探索精神和合作意识。二、教学重点和难点1、教学重点（1）酶的作用（2）控制变量的科学方法2、教学难点（1）酶降低化学
2、反应活化能的原理（2）控制变量的科学方法三、教学过程1、导入 学习细胞器时，我们了解到在很多细胞器上都发生着化学反应。细胞产生能量、合成养料以及进行自我更新等等生理活动，都完全依赖细胞内发生的生物化学反应。细胞内全部的化学反应的总称就是细胞代谢。细胞内每时每刻都在进行着化学反应，这些反应如何能够高效地进行呢？那是因为有催化剂的存在。但是很多化学反应往往需要高温高压的条件，但生物体内是一个常温常压的状态，如何解决这个矛盾呢？就需要一种特殊的催化剂。酶就是生物体内的催化剂。让我们结合资料看看科学家是如何发现酶的存在的。介绍教材 P78 斯帕兰扎尼的实验：1773 年，意大利科学家斯帕兰扎尼将肉块放
3、入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下。过一段时间后，把小笼子取出，发现肉快消失了。引导学生分组讨论如下问题：（请学生讨论并展示，教师予以解释和评价）1.为何要将肉块放在笼子中？（排除了胃对肉块的物理性消化。 ）2.对肉起消化作用的是什么物质？（一定是某种物质进入到笼子中，使肉分解。 ）3.在实验室中能否也让肉分解？能的话需要怎样的条件？（能。需要高温、高压、强酸或强碱等剧烈条件。 ）当时斯帕兰扎尼做过这个实验后他并不清楚起消化作用的物质是什么，但他的研究却为人们研究提供了方法和思路。1836 年，德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质，解开胃的消化之谜。这种物质就是酶。本节课我们先来
4、学习酶的作用与本质，请大家注意思考本节聚焦的重点问题。2、展示2 / 3分小组展示学案中阅读要求及检测 部分，检验学生阅读课本及预习的效果，教师给予评价。3、要点与典型例题精讲一、酶在细胞代谢中的作用细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。我们书上举了一个例子来说明酶的作用和作用特点。那就是对过氧化氢这种物质的分解。人体的新陈代谢除了生成人体需要的物质，也会有一些对人体有害的副产品产生，比如水系化合物在氧化时会产生过氧化氢。过氧化氢 H2O2 俗称？（双氧水）过氧化氢是一种强氧化剂，在人体内堆积的话会造成 DNA 损伤，并且加速人体的衰老进程。性质：过氧化氢可自发分解生成水和氧气2
5、 H2O2 2 H 2O + O2 这个反应在自然条件下反应的比较缓慢，但细胞中具有的物质却可以加速这个反应。请学生仔细阅读 78-79 页实验内容（ 3min） ，思考以下问题并请学生回答。(1) 实验中比较过氧化氢在不同条件下的分解，这里的“不同条件”指哪些?（2 号:90 度水浴加热；3 号:加入 3%的氯化铁；4 号:加入 20%肝脏研磨液）(2) 自变量、因变量、无关变量各是什么?（自变量：实验过程中可以人为改变的变量。本实验中氯化铁溶液和肝脏研磨液。因变量：随着自变量的变化而变化的变量。本实验中过氧化氢分解速率。 无关变量：除自变量外，其他可能对实验结果造成影响的因素。加入试剂的量
6、;实验室的温度; 氯化铁和肝脏研磨液的新鲜程度等。无关变量是误差的产生根源，我们要尽量减少无关变量对实验的影响，因此尽量所有用生物材料要相同所用实验器具要相同所用实验试剂要相同所用处理方法要相同）(2) 为什么要设计四组实验，1 号组有什么作用?（除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。四组实验符合对照实验的要求，其中 1 号就是对照组）教师可在教室或实验室进行实验操作，学生注意观察不同的条件下，过氧化氢的分解速率如何。记录现象并进行讨论：1、 与 1 号试管相比，2 号出现什么不同的现象?这一现象说明什么?（2 号放出的气泡多，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 ）
7、2、 在细胞内能通过加热提高反应速率吗?（不能）3、3 号和 4 号未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么?（说明 FeCl3 中的 Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。 ）4、3 号与 4 号相比，4 号试管中的反应速率快?这说明什么?为什么说酶对于细胞内化学反应顺利进行至关重要?（说明过氧化氢酶的催化速率比 Fe3+高效得多。细胞内每时每刻都在进行着化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下进行，只有酶能够满足这样的要求进行催化，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。 ）既然酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要，为什么酶可以在常温常压下高效地催化化学反应进行
8、呢？我们可以先了解加热促进反应的原理，加热促使过氧化氢分解是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。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称为活化能。过氧化氢酶促使过氧化氢分解并未供给过能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能。推而广之，酶促使反应进行，原因是酶能够降低化学反应活化能。对于这句话的理解3 / 3可以阅读第 80 页内容，注意图 5-1 和 5-2。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。活化能越低，反应发生的速率越快。如果把发生化学反应比喻为驾驶汽车翻越一座高山，加温加压相当于加大油门，而催化剂则相当于帮司机找到一条穿山隧
9、道。这就是催化剂所体现的优越性。而同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，效率更高。二、酶的本质酶究竟是什么物质呢？我们现在已经知道了大多数的酶是蛋白质。但是酶的本质是怎样被揭示出来的呢？让我们共同来回顾这一段科学发展史。请阅读第 81 页资料分析，填写第 82 页基础题第一题。再尝试回答讨论中的 5 个问题。1、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？（巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。）2、科学
10、发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么，这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？ （巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。）3、从毕希纳德实验可以得出什么结论？（毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。）4、萨姆纳历时 9 年才证明酶为蛋白质，你认为他成功的主要原因是什么？ （萨姆纳历时 9 年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。）5、请给酶下一个完整的定义。（来源、功能、化学本质。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是 RNA 等。）4、训练请同学完成学案中自主训练 的前 6 道选择题，并请每组派代表公布答案并给予简要解释。5、总结一、 酶在细胞代谢中的作用1、 作用：催化化学反应实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解控制变量：自变量 因变量 无关变量2、 原理：降低化学反应的活化能二、 酶的本质1、 对酶本质的探索历程2、 酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是 RNA 等。6、作业完成习题本中本节中的选择题必作题。
