細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用教案
細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用教案
第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
一、 目標(biāo)
1.說明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。
2.通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭論中前進(jìn)的。
3.進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
二、 重點(diǎn)和難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
酶的作用、本質(zhì)和特性。
2.教學(xué)難點(diǎn)
�。�1）酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理。
（2）控制變量的科學(xué)方法。
三、教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)演示法、探究法、講授法
四、課時(shí)安排
2
五、教學(xué)過程
〖復(fù)習(xí)及板書
1. 消化：在消化道內(nèi)將食物分解成可以吸收的成分的過程，叫做～～。
2.物理消化：通過牙齒的咀嚼、舌的攪拌和胃的蠕動，將食物磨碎、攪拌并與消化液混合，這叫～～。
3.化學(xué)消化：通過各種消化液、消化酶的作用，使食物中各種成分分解為可吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，這叫～～。
〖引入以“問題探討”引入，學(xué)生思考討論回答，教師提示。
〖提示1.這個實(shí)驗(yàn)要解決的問題是：鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化？
2.是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。
3.收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。
〖問題以“本節(jié)聚焦”再次引起學(xué)生的思考，注意。
〖板書一、酶的作用和本質(zhì)
細(xì)胞代謝：細(xì)胞每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)。
�、迕冈诩�(xì)胞代謝中的作用
〖演示實(shí)驗(yàn)比較過氧化氫在不同條件下的分解。教師邊做邊讓學(xué)生完成 “討論”。
〖提示1.2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。
2.不能。
3.說明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。
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的新鮮肝臟研磨液1滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的
氯化鐵溶液1滴
生物催化劑：過氧化氫酶所含酶的相對數(shù)量：1無機(jī)催化劑：Fe3+
Fe3+的相對數(shù)量：25萬
4.4號試管的反應(yīng)速率比3號試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。
〖板書活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。
〖講述
在20 ℃測得的過氧化氫分解的活化能
條件活化能/kJ?mol-1
沒有催化劑催化
用膠態(tài)鉑催化
用過氧化氫酶催化75
54
29
催化效率：同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，效率更高。
〖板書㈡酶的本質(zhì)
〖資料分析學(xué)生閱讀分析討論回答，教師提示。
〖提示1.巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。
2.提示：巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。
3.畢希納的實(shí)驗(yàn)說明，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。
4.薩姆納歷時(shí)9年用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。
5.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA等。
〖小結(jié)略。
〖作業(yè)練習(xí)一二。
〖提示基礎(chǔ)題
1.巴斯德：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用。
李比希：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。
畢希納：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。
薩姆納：酶是蛋白質(zhì)。
2.（1）細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要高效率地進(jìn)行，酶的催化效率比無機(jī)催化劑高得多。
�。�2）細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進(jìn)行，無機(jī)催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等劇烈條件才能有較高的催化效率。
3.D。
拓展題
1.可用第2章中學(xué)過的鑒定蛋白質(zhì)的方法。在薩姆納之前，之所以很難鑒定酶的本質(zhì)，主要是因?yàn)榧?xì)胞中酶的提取和純化非常困難。
2.（1）如四膜蟲的rRNA前體具有催化活性。（2）目前已有發(fā)現(xiàn)具催化活性的DNA的報(bào)道。
二、酶的特性
酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA等。
〖問題以“本節(jié)聚焦”發(fā)問，引起學(xué)生的思考和注意。
〖講述酶催化作用的特點(diǎn)
生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)，幾乎都是由酶催化的。酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫做底物。經(jīng)反應(yīng)生成的物質(zhì)叫做產(chǎn)物。酶作為生物催化劑，與一般催化劑有相同之處，也有其自身的特點(diǎn)。
相同點(diǎn)：
�。�1）改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗；
�。�2） 只能催化熱力學(xué)允許進(jìn)行的反應(yīng)；
�。�3） 加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)；
�。�4）降低活化能，使速率加快。
不同點(diǎn)：
�。�1）高效性，指催化效率很高，使得反應(yīng)速率很快；
�。�2）專一性，任何一種酶只作用于一種或幾種相關(guān)的化合物，這就是酶對底物的專一性；
�。�3）多樣性，指生物體內(nèi)具有種類繁多的酶；
（4）易變性，由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，因而會被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞；
�。�5）反應(yīng)條件的溫和性，酶促反應(yīng)在常溫、常壓、生理pH條件下進(jìn)行；
�。�6）酶的催化活性受到調(diào)節(jié)、控制；
�。�7）有些酶的催化活性與輔因子有關(guān)。
〖板書
�、迕妇哂懈咝�
㈡酶具有專一性
�、缑傅淖饔脳l件較溫和（〖探究影響酶活性的條件，教師做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生邊觀察便得出酶的作用條件。）
酶的催化活性的強(qiáng)弱以單位時(shí)間（每分）內(nèi)底物減少量或產(chǎn)物生成量來表示。
〖講述影響酶作用的因素
酶的催化活性的強(qiáng)弱以單位時(shí)間（每分）內(nèi)底物減少量或產(chǎn)物生成量來表示。研究某一因素對酶促反應(yīng)速率的影響時(shí)，應(yīng)在保持其他因素不變的情況下，單獨(dú)改變研究的因素。
影響酶促反應(yīng)的因素常有：酶的濃度、底物濃度、pH值、溫度、抑制劑、激活劑等。其變化規(guī)律有以下特點(diǎn)。
�。�1）酶濃度對酶促反應(yīng)的影響在底物足夠，其他條件固定的條件下，反應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時(shí)，酶促反應(yīng)的速率與酶濃度成正比。
�。�2）底物濃度對酶促反應(yīng)的影響在底物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，反應(yīng)速率與底物濃度近乎成正比；在底物濃度較高時(shí)，底物濃度增加，反應(yīng)速率也隨之加快，但不顯著；當(dāng)?shù)孜餄舛群艽螅疫_(dá)到一定限度時(shí)，反應(yīng)速率就達(dá)到一個最大值，此時(shí)即使再增加底物濃度，反應(yīng)速率幾乎不再改變。
�。�3）pH對酶促反應(yīng)的影響每一種酶只能在一定限度的pH范圍內(nèi)才表現(xiàn)活性，超過這個范圍酶就會失去活性。在一定條件下，每一種酶在某一個pH時(shí)活力最大，這個pH稱為這種酶的最適pH。
�。�4）溫度對酶促反應(yīng)的影響酶促反應(yīng)在一定溫度范圍內(nèi)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快；但當(dāng)溫度升高到一定限度時(shí)，酶促反應(yīng)速率不僅不再加快反而隨著溫度的升高而下降。在一定條件下，每一種酶在某一溫度時(shí)活力最大，這個溫度稱為這種酶的最適溫度。
�。�5）激活劑對酶促反應(yīng)的影響激活劑可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活劑大致分兩類：無機(jī)離子和小分子化合物。
�。�6）抑制劑對酶促反應(yīng)的影響抑制劑使酶活性下降，但不使酶變性。抑制劑作用機(jī)制分兩種：可逆的抑制作用和不可逆的抑制作用。
〖小結(jié)
�、迕妇哂懈咝�
�、婷妇哂袑Ｒ恍�
�、缑傅淖饔脳l件較溫和
〖作業(yè)練習(xí)一二。
〖提示基礎(chǔ)題
1.B。 2.B。
3.這個模型中A代表某類酶，B代表反應(yīng)底物，C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物。這個模型的含義是：酶A與底物B專一性結(jié)合，催化反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。這個模型揭示了酶的專一性。
拓展題
1.（1）A點(diǎn)：隨著反應(yīng)底物濃度的增加，反應(yīng)速率加快。B點(diǎn)：反應(yīng)速率在此時(shí)達(dá)到最高。C點(diǎn)：反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)底物濃度的增加而升高，維持在相對穩(wěn)定的水平。
�。�2）如果A點(diǎn)時(shí)溫度升高10 ℃，曲線上升的幅度變小。因?yàn)閳D中原曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度，反應(yīng)速率都會變慢。
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