細胞的能量供應和利用教案
細胞的能量供應和利用教案
第1節 降低化學(xué)反應活化能的酶
一、 目標
1.說(shuō)明酶在細胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。
2.通過(guò)閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認同科學(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)驗和探究，學(xué)會(huì )控制自變量，觀(guān)察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實(shí)驗。
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)驗演示法、探究法、講授法
四、課時(shí)安排
2
五、教學(xué)過(guò)程
〖復習及板書(shū)
1. 消化：在消化道內將食物分解成可以吸收的成分的過(guò)程，叫做～～。
2.物理消化：通過(guò)牙齒的咀嚼、舌的攪拌和胃的蠕動(dòng)，將食物磨碎、攪拌并與消化液混合，這叫～～。
3.化學(xué)消化：通過(guò)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(yíng)養物質(zhì)，這叫～～。
〖引入以“問(wèn)題探討”引入，學(xué)生思考討論回答，教師提示。
〖提示1.這個(gè)實(shí)驗要解決的問(wèn)題是：鳥(niǎo)類(lèi)的胃是否只有物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化？
2.是胃內的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。
3.收集胃內的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。
〖問(wèn)題以“本節聚焦”再次引起學(xué)生的思考，注意。
〖板書(shū)一、酶的作用和本質(zhì)
細胞代謝：細胞每時(shí)每刻都進(jìn)行著(zhù)許多化學(xué)反應。
�、迕冈诩毎x中的作用
〖演示實(shí)驗比較過(guò)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。這一現象說(shuō)明加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應速率。
2.不能。
3.說(shuō)明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率。
質(zhì)量分數為20%的新鮮肝臟研磨液1滴質(zhì)量分數為3.5%的
氯化鐵溶液1滴
生物催化劑：過(guò)氧化氫酶所含酶的相對數量：1無(wú)機催化劑：Fe3+
Fe3+的相對數量：25萬(wàn)
4.4號試管的反應速率比3號試管快得多。說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細胞內每時(shí)每刻都在進(jìn)行著(zhù)成千上萬(wàn)種化學(xué)反應，這些化學(xué)反應需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿(mǎn)足這樣的要求，所以說(shuō)酶對于細胞內化學(xué)反應的順利進(jìn)行至關(guān)重要。
〖板書(shū)活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。
〖講述
在20 ℃測得的過(guò)氧化氫分解的活化能
條件活化能/kJ?mol-1
沒(méi)有催化劑催化
用膠態(tài)鉑催化
用過(guò)氧化氫酶催化75
54
29
催化效率：同無(wú)機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著(zhù)，效率更高。
〖板書(shū)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.巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關(guān)是合理的，但是認為發(fā)酵是整個(gè)細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認為這些物質(zhì)只有在酵母細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，特別強調生物體或細胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問(wèn)題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標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)驗說(shuō)明，酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。
4.薩姆納歷時(shí)9年用正確的科學(xué)方法，堅持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來(lái)。成功屬于不畏艱苦的人。
5.酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質(zhì)，少數是RNA等。
〖小結略。
〖作業(yè)練習一二。
〖提示基礎題
1.巴斯德：發(fā)酵與活細胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用。
李比希：引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。
畢希納：酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。
薩姆納：酶是蛋白質(zhì)。
2.（1）細胞內每時(shí)每刻都在進(jìn)行著(zhù)成千上萬(wàn)種化學(xué)反應，這些化學(xué)反應需要高效率地進(jìn)行，酶的催化效率比無(wú)機催化劑高得多。
�。�2）細胞內的化學(xué)反應需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進(jìn)行，無(wú)機催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強酸、強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(guò)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)，主要是因為細胞中酶的提取和純化非常困難。
2.（1）如四膜蟲(chóng)的rRNA前體具有催化活性。（2）目前已有發(fā)現具催化活性的DNA的報道。
二、酶的特性
酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質(zhì)，少數是RNA等。
〖問(wèn)題以“本節聚焦”發(fā)問(wèn)，引起學(xué)生的思考和注意。
〖講述酶催化作用的特點(diǎn)
生物體內的各種化學(xué)反應，幾乎都是由酶催化的。酶所催化的反應叫酶促反應。酶促反應中被酶作用的物質(zhì)叫做底物。經(jīng)反應生成的物質(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；
�。�3） 加快化學(xué)反應速率，縮短達到平衡時(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，使得反應速率很快；
�。�2）專(zhuān)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(zhuān)一性；
�。�3）多樣性，指生物體內具有種類(lèi)繁多的酶；
�。�4）易變性，由于大多數酶是蛋白質(zhì)，因而會(huì )被高溫、強酸、強堿等破壞；
�。�5）反應條件的溫和性，酶促反應在常溫、常壓、生理pH條件下進(jìn)行；
�。�6）酶的催化活性受到調節、控制；
�。�7）有些酶的催化活性與輔因子有關(guān)。
〖板書(shū)
�、迕妇哂懈咝�
�、婷妇哂袑�(zhuān)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，學(xué)生邊觀(guān)察便得出酶的作用條件。）
酶的催化活性的強弱以單位時(shí)間（每分）內底物減少量或產(chǎn)物生成量來(lái)表示。
〖講述影響酶作用的因素
酶的催化活性的強弱以單位時(shí)間（每分）內底物減少量或產(chǎn)物生成量來(lái)表示。研究某一因素對酶促反應速率的影響時(shí)，應在保持其他因素不變的情況下，單獨改變研究的因素。
影響酶促反應的因素常有：酶的濃度、底物濃度、pH值、溫度、抑制劑、激活劑等。其變化規律有以下特點(diǎn)。
�。�1）酶濃度對酶促反應的影響在底物足夠，其他條件固定的條件下，反應系統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)，酶促反應的速率與酶濃度成正比。
�。�2）底物濃度對酶促反應的影響在底物濃度較低時(shí)，反應速率隨底物濃度增加而加快，反應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，反應速率也隨之加快，但不顯著(zhù)；當底物濃度很大，且達到一定限度時(shí)，反應速率就達到一個(gè)最大值，此時(shí)即使再增加底物濃度，反應速率幾乎不再改變。
�。�3）pH對酶促反應的影響每一種酶只能在一定限度的pH范圍內才表現活性，超過(guò)這個(gè)范圍酶就會(huì )失去活性。在一定條件下，每一種酶在某一個(gè)pH時(shí)活力最大，這個(gè)pH稱(chēng)為這種酶的最適pH。
�。�4）溫度對酶促反應的影響酶促反應在一定溫度范圍內反應速率隨溫度的升高而加快；但當溫度升高到一定限度時(shí)，酶促反應速率不僅不再加快反而隨著(zhù)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(gè)溫度稱(chēng)為這種酶的最適溫度。
�。�5）激活劑對酶促反應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(lèi)：無(wú)機離子和小分子化合物。
�。�6）抑制劑對酶促反應的影響抑制劑使酶活性下降，但不使酶變性。抑制劑作用機制分兩種：可逆的抑制作用和不可逆的抑制作用。
〖小結
�、迕妇哂懈咝�
�、婷妇哂袑�(zhuān)一性
�、缑傅淖饔脳l件較溫和
〖作業(yè)練習一二。
〖提示基礎題
1.B。 2.B。
3.這個(gè)模型中A代表某類(lèi)酶，B代表反應底物，C和D代表反應產(chǎn)物。這個(gè)模型的含義是：酶A與底物B專(zhuān)一性結合，催化反應的發(fā)生，產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。這個(gè)模型揭示了酶的專(zhuān)一性。
拓展題
1.（1）A點(diǎn)：隨著(zhù)反應底物濃度的增加，反應速率加快。B點(diǎn)：反應速率在此時(shí)達到最高。C點(diǎn)：反應速率不再隨反應底物濃度的增加而升高，維持在相對穩定的水平。
�。�2）如果A點(diǎn)時(shí)溫度升高10 ℃，曲線(xiàn)上升的幅度變小。因為圖中原曲線(xiàn)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，反應速率都會(huì )變慢。
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