科学前沿 组装细胞优质课教案内容

《降低化学发应活化能的酶—酶的作用和本质》

教学设计

【课题名称】降低化学反应活化能的酶—酶的作用和本质

【课 型】新授课

【教材分析】

“酶的作用与本质”是高中生物必修Ⅰ模块“分子与细胞”中的内容，本节在课程标准中的对应要求为“说明酶在代谢中的作用”，教学要求具体为“说出酶的本质和作用，尝试比较过氧化氢在不同条件下的分解效果，说出酶促反应的原理”。本节知识是生命活动的物质基础、结构基础与细胞代谢之间的重要承接，是学生理解细胞代谢概念的开始，是进一步了解酶的特性的基础，是日后学习者学习光合作用、细胞呼吸等重要代谢过程的前提，是理解“影响光合作用的环境因素”“内环境稳态的意义”等难点的关键突破点，也是展开选修Ⅰ生物技术实践“酶的研究与应用”的铺垫。本节包括细胞代谢的概念、探究过氧化氢在不同条件下的分解实验、酶促反应的原理、控制变量的科学实验方法、酶的本质等主要知识内容，很好地将基础知识和培养学生的能力及情感态度结合在一起。

【学情分析】

从认知上看，学生知道无机催化剂的作用特点，但对生物催化剂──酶的认识有限，在前面已经学习了组成细胞的各种化合物，为酶本质的认识打好了基础。

从能力上看，控制变量法是生物学实验常用的方法，学生往往会出现找不准实验变量，设计实验变量不唯一等问题。

从情感上看，使学生体会实验在生物学研究中的作用和地位，使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系，让学生认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的是不容回避的问题。

【教学目标】

1．知识与技能：说明酶在细胞代谢中的作用、本质

2、过程与方法：学会实验探究基本方法；学会分析、设置实验自变量；观察和检测因变量以及对照设置方法等

3、情感、态度、价值观：通过回顾科学家对酶本质的探索历史，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的。

【教学重点】

酶的作用与本质

【教学难点】

酶降低化学反应活化能的原理

【教学过程】

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教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

一、情境引入

二、新课讲授

为什么肚子会饿呢？食物是怎样被消化的呢？

最初时，人们认为动物的胃只能磨碎食物（物理性消化），1773年，斯帕兰扎尼通过“鹰与笼子”的实验，发现子胃还有别的功能。

播放实验动画，引出胃有化学性消化

提问：是什么在起作用呢？

设疑：酶是什么？

【板书】一、酶的本质

（一）酶的本质

设疑：酶是什么？

【板书】一、酶的本质

科学家们通过艰辛的探索历程，终于揭开了酶的“面纱”。

情景再现：选出7位学生，1位学生作为旁白，6位学生分别扮演巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼6位科学家，并将美国科学家奥特曼改编为大家熟悉的动画片中的奥特曼，在课前指导大家排演。上课时，通过情景重现的形式，将科学家们的发现历程简短的展示在学生面前，幽默的剧情让学生了解酶本质的探究历程。

提问：通过资料分析及同学们的情景再现，请问你认为酶的来源是？

其本质又是什么呢？

【板书】2、酶的含义

（1）来源：活细胞

（2）本质：有机物

作为有机物的酶，起着什么作用呢，回忆旧知，引出酶具有催化作用

【板书】（3）作用：催化作用

由此可知，酶就是活细胞产生的具有催化作用的有机物。

（二）酶的作用

激发学生兴趣，让学生快速进入思考状态

观看动画，思考问题

回答：酶

为引入新课作铺垫。

通过这个巧妙的实验培养学生的实验设计能力和创新思维的意识。

阅读教材P81资料分析“关于酶本质的探索”

情景表演

学生看、听并思考并回答问题

学生看、听并回忆旧知，思考酶的定义

短剧演出使酶的探究历程清晰地展现在大家面前，提高大家的学习兴趣，活跃了课堂气氛，达到及时记忆的效果；

通过回顾科学家对酶本质的探索历史，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的

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设疑：那么酶是如何起着催化作用的呢？

【板书】二、酶的作用

根据化学知识，什么是催化作用？

（催化作用：由于催化剂的存在，加速或减缓化学发应速率的现象）

在生物体内无时无刻发生着众多的化学反应，我们把这样的化学反应叫做细胞代谢

PPT展示细胞代谢概念

【板书】1、细胞代谢

（1）场所：细胞中

（2）实质：各种化学反应

化学反应多而且速率快，但是有序，也正是因为作为催化剂的酶保证了细胞代谢的高效进行，通过实验探究酶的催化作用

【板书】2、实验

在细胞代谢过程中，会产生代谢产物，其中不乏有害的物质，比如过氧化氢，过氧化氢在自然条件下会分解吗？

【板书】（1）原理：

H2O2

H2O＋O2

（2）过程

（3）现象

学生分组操作实验（7人/组，共6组）：

①

1号试管加入2 ml H2O2，同学们仔细观察，有没有反应？（看不到）

提问：为什么观察不到实验现象呢？

提问：如果想要加快反应速率，我们可以采用什么办法？（加热、FeCl3）

学生看、听并联系化学知识，思考催化作用是什么？

学生看，听并思考，做笔记

学生看，听并思考

实验操作1号试管，观察实验现象，回答观察到的现象是什么

学生听，看并思考，回答问题

巧妙地引导学生从不同角度考虑问题

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

通过亲自动手实验，证明酶有高效的催化作用，在实验过程中，学会实验探究的基本方法，提高动手能力，加强对学生实验科学素养的培养

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步骤

3% H2O2

反应条件

气泡

现木燃烧

象

条常温

90℃

一、试管编号

1 2 3 2ml 2滴FeCl3溶液

2滴肝脏研磨液

4 说明

②

加热条件下，看有什么变化？请大家滴加2 ml H2O2于2号试管，放置于90℃水浴加热。

提问：观察到了什么实验现象呢？

提问：将1、2号试管相比较，出现了什么不同的现象，这一现象说明什么呢？

③

加热可以提高反应速率，试试FeCl3的效果。请大家滴加2 ml H2O2于3号试管中，并滴加2滴3.5%FeCl3溶液，观察实验现象。

提问：观察到的现象是什么？

气泡是什么？如何检测？

提问：1、3号试管相比，又说明什么？

加热无无机催化剂均可加速过氧化氢的分解

提问：细胞能加热吗？

人体提问维持在37℃左右，不能大幅提高，使用催化剂可行，但是Fe3+的催化速度远不够，在我们生物体内还有更厉害的催化剂：过氧化氢酶。我来观察4号试管的实验现象。

④

请同学们滴加2 ml H2O2于4号试管中，并滴加2滴土豆研磨液，其中

实验操作2号试管，观察实验现象，回答观察到的现象是什么

学生看，听并思考，讨论并回答

实验操作3号试管，观察实验现象，回答观察到的现象是什么

学生看，听并思考，讨论并回答

学生看，听并思考，回答

实验操作3号试管，观察实验现象，回答观察到的现象是什么

学生看，听并思考，回答

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含有大量过氧化氢酶。仔细观察实验现象

提问：观察到了什么实验现象？

得出结论：过氧化氢在不同条件下的分解速率不同，且4号试管更快速。由此可知，要快速分解过氧化氢还是细胞内自产的酶效果更好。

（4）变量分析

整个实验过程中有许多可以变化的因素，我们称为变量。这儿可以变化的因素是反应条件，可以认为改变，我们称之为自变量。除了自变量以为，观察时观察的实验现象结果是围绕着反应条件的变化而变化的，我们称之为因变量。而浓度、剂量等于实验有关，但是哦们控制不变的是无关变量。

【板书】自变量、因变量、无关变量

对于这种除了一个因素以外，其余因素均保持不变的实验叫做对照实验，既然是对照实验，就应该有对照组和实验组

提问：请问对照组是？实验组是？

（5）结果分析

提问：对于实验结果，同学们有没有什么疑问？

总结同学们的疑问

疑问1：为什么加热和催化剂可以加快反应速率呢？

疑问2：为什么加热、Fe3+、过氧化氢酶催化效率不同，其实质是什么？

探讨疑问1 H2O2分子处于常态是，较稳定，不易分解。当H2O2分子处于活跃状态时，容易发生化学反应，那么H2O2从常态到活跃状态是需要能量来激发的，这

做笔记，理解变量

学生看，听并思考，回答

学生看，听并思考，回答

学生看，听并思考，回答

学生用手感受

学会分析、设置实验自变量；观察和检测因变量以及对照设置方法等

让同学们主动分析实验结果

提出活化能的相关知识，让学生明白活化能与化学反应的关系

通过亲身感受，进- 5 -

三、知识运用

个能量我们称之为活化能。

“活化能”，并【板书】①活化能

思考问题

PPT展示“在20 ℃测得的过氧化氢分

解的活化能”表

提问：这说明什么问题？

催化剂降低了化学反应活化能，从而

加快反应速率。

做一个动作：左手在下，右手在上。

左手相当于常态，右手相当于活跃态。带着问题观看两手之间的距离是什么？代表活化动画，思考问能。

题，寻找答案，两手相碰才能发生化学反应，加热是回答问题

使H2O2分子得到能量，相当于是将左

手上抬。那么加催化剂是使右手下降，

实质是降低了活化能。

看图片，进一步探讨疑问2 理解

PPT展示动画：让同学们在动画中寻找答案。

提问：你找到答案了吗？

同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，效率更高。

酶降低的活化能大于氯化铁的，所以催化的速率快。

【板书】各条件使反应加速的实质

PPT展示图片“走隧道需要的能量少”：这好比乘车到同一地方。没有酶的汽车在跑盘山路，慢而且费油。有酶的汽车在穿隧道，快而且省汽油。但是最后到达的是同一个终点。

PPT展示图片“酶的催化使得细胞代谢快速高效进行”：正因为酶能显著降低化学反应所需活化能，通过高效催化作用保证细胞代谢在温和的条件下高效有序进行。

下列关于酶的概念，最准确的叙述是学生思考并回（

）

答

A．酶是活细胞产生的一种蛋白质

B．酶是一种具有催化能力的蛋白质

C．酶是一种蛋白质

一步理解知识点

学生主动理解各反应条件加速反应速率的本质

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

知识运用

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四、课堂小结

D．酶是活细胞产生的具有催化能力的一种有机物

表格展示，以师生问答的形式进行小结：酶的化学本质？来源？生理功能？作用原理？

学生反馈

五、作业布置

别再为“她”流泪：

1、资料检索：切洋葱为什么会让人流泪？（友情提醒：与某种酶有关）/2、请从酶的角度设计方法避免落泪

（想一想，酶的作用受哪些因素的影响？）

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

联系生活，启发新知

认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系

【教学反思】

【教学流程图】

开

始

引入

联系生活，提出问题

新知探究

情景重现：酶本质探索

实验探究

实验操作，现象分析

总结提升，布置作业

得出结论

引导点拨：酶作用机制

结束

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