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.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。2.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探索和争论中前进的。3.进行有关的实验和探究，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。二、 教学重点和难点1.教学重点酶的作用、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。三、教学方法实验演示法、探究法、讲授法四、课时安排2五、教学过程第一课时复习及板书1. 消化：在消化道内将食物分解成可以吸收的成分的过程，叫做。2.物理消化：通过牙齿的咀嚼、舌的搅拌和胃的蠕动，将食物磨碎、搅拌并与消化液混合，这叫。3.化学消化：通过各种消化液、消化酶的作用，使食物中各种成分分解为可吸收的营养物质，这叫。引入以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答，教师提示。提示1.这个实验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？2.是胃内的化学物质将肉块分解了。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。问题以“本节聚焦”再次引起学生的思考，注意。板书一、酶的作用和本质细胞代谢：细胞每时每刻都进行着许多化学反应。酶在细胞代谢中的作用实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解【问】如何获得过氧化氢酶？（新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶，所以新鲜肝脏研磨液含有较多的过氧化氢酶）质量分数为 20%的新鲜肝脏研磨液1 滴 质量分数为 3.5%的氯化铁溶液1 滴有效成分： 过氧化氢酶所含酶的相对数量： 1 有效成分： Fe3+Fe3+的相对数量： 25 万按以下实验步骤来进行实验试管编号 1 2 3 4实验原理 H2O2 在高温、Fe 3 、H 2O2 酶的作用下都可分解成水和氧气H2O2 浓度 3% 3% 3% 3%第一步剂量 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL反应条件 常温 90 FeCl3 溶液 肝脏研磨液第二步剂量 2 滴 2 滴观 察 观察气泡冒出和卫生香复燃的情况，并记录结果 气泡产生 无 少量 较多 大量卫生香燃烧 变亮 复燃原 因 没有生成氧气 生成了少量 氧气 生成了少量氧 气 生成了大量氧 气结 论 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著【学生先预测实验结果；然后完成实验】【P79 讨论】【问】第一组与号试管相比，号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？（2 号试管放出的气泡多，说明加热能提高反应速率）活化能的概念：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.【问】在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？（不能，加热会使蛋白质变性）【问】3 号试管和 4 号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？（Fe 3+和 H2O2 酶也能提高反应速率）【问】那么为什么 Fe3+和 H2O2 酶都提高反应速率呢？对照活化能的图，如果化学反应的进行比成一种运动的话，像那一种运动？（跳高或跨栏）如果想通过的话，怎么办呢？催化剂(酶)的作用原理是：降低化学反应的活化能【问】号试管与号试管相比，哪只试管中的反应速率快？这说明什么？（4 号管的更快，说明过氧化氢酶比铁离子的催化速率高的多）为什么说高的多呢？（回忆含量）【问】为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？（举例说明，图示） （与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高）【问】为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？（细胞代谢要在温和的条件下快速进行，只有酶能满足这样的要求，因此说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要。 ）【对上述实验进行分析】 （看图分析）【问】上述实验分成了 1、2、3、4 号四支试管，哪些是四支试管共同的条件？哪些是不同的条件？（共同点：试管中加入 H2O2 溶液的浓度、剂量相同，加入氯化铁和肝脏研磨液的剂量相同。不同点：反应条件不同，结果也不同）引出变量的概念。【看书 P79】变量、自变量、因变量、无关变量的概念分析本实验的自变量、因变量、无关变量对照实验、对照组、实验组的概念对照实验除了一个因素以外，其余因素都保持不变。对照组，是不接受人为处理的对象组；反之就是实验组。【分析本实验的对照组和实验组】【课堂小结 1】控制变量：控制自变量，形成对照或对比；观察分析因变量，得出结果或结论；无关变量保持一致。【问】那么单一变量原则、等量原则中所说的量分别是什么呢？【问】本实验如果不要号试管行不行呢？（不行）那体现了实验的什么原则？（对照原则）在 20测得的过氧化氢分解的活化能条件 活化能(KJ/mol)没有催化剂催化用胶太铂催化用过氧化氢酶催化755429那几组形成了对照呢？（和，和，和，还有和）和或者和，行不行？（不行）【问】本实验最后到底得出了什么结论？【实验结论】进行该实验的其他因素相同，而只有反应条件这一个因素不同，通过对照观察其对实验结果的影响。就能得出相应的结论。：1 和 2,1 和 3,1 和 4，比较，说明过氧化氢在不同的条件下分解的速率不同。：3 试管和 4 试管只有加入的催化剂不同，结果 3 放的氧气少，4 放出氧气多。说明酶的效率比无机催化剂高。【课堂小结 2】酶在细胞代谢中的作用通过降低化学反应活化能来催化反应，且催化效率比无机催化剂更高。板书酶的本质资料分析学生阅读分析讨论回答，教师提示。提示1.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.提示：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.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.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。小结略。作业练习一二。板书设计第 5 章 第 1 节 降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质1、酶的作用：催化作用降低化学反应所需的活化能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 等第二课时二、酶的特性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。问题以“本节聚焦”发问，引起学生的思考和注意。讲述酶催化作用的特点生物体内的各种化学反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物。经反应生成的物质叫做产物。酶作为生物催化剂，与一般催化剂有相同之处，也有其自身的特点。相同点：（1）改变化学反应速率，本身不被消耗； （2） 只能催化热力学允许进行的反应； （3） 加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；（4）降低活化能，使速率加快。不同点：（1）高效性，指催化效率很高，使得反应速率很快；（2）专一性，任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；（3）多样性，指生物体内具有种类繁多的酶；（4）反应条件的温和性，酶促反应在常温、常压、生理 pH 条件下进行（由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏）（5）酶的催化活性受到调节、控制；（探究影响酶活性的条件，教师做实验，学生边观察便得出酶的作用条件。）酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物减少量或产物生成量来表示。讲述影响酶作用的因素（注意对应曲线分析）酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物减少量或产物生成量来表示。研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH 值、温度、抑制剂、激活剂等。其变化规律有以下特点。（1）酶浓度对酶促反应的影响在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶浓度成正比。（2）底物浓度对酶促反应的影响在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再改变。（3）pH 对酶促反应的影响每一种酶只能在一定限度的 pH 范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。在一定条件下，每一种酶在某一个 pH 时活力最大，这个 pH 称为这种酶的最适 pH。（4）温度对酶促反应的影响酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。（5）激活剂对酶促反应的影响激活剂可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活剂大致分两类：无机离子和小分子化合物。（6）抑制剂对酶促反应的影响抑制剂使酶活性下降，但不使酶变性。抑制剂作用机制分两种：可逆的抑制作用和不可逆的抑制作用。小结酶具有高效性酶具有专一性酶的作用条件较温和板书设计二、酶的特性1、酶具有高效性2、酶具有专一性3、酶的作用条件较温和课后反思