人教版高中生物必修一 酶的作用和本質(zhì)

酶的作用和本質(zhì)

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

課題名稱酶的作用和本質(zhì)

姓名工作單位

年級(jí)學(xué)科高一生物教材版本人教版

一、教學(xué)內(nèi)容分析

1、課題來源：《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》是人教版必修1第五章第一節(jié)的內(nèi)容，第

五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用主要是兩個(gè)重要過程：呼吸作用和光合作用。這兩個(gè)

生理過程都涉及到許多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這些復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行都需要酶的催

化。

2、學(xué)習(xí)內(nèi)容：酶在細(xì)胞代謝中的作用、作用機(jī)理和酶的本質(zhì)；初步學(xué)會(huì)探究實(shí)驗(yàn)的

過程，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組實(shí)驗(yàn)。

3、知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：

實(shí)驗(yàn)■貝克（臉注）的迨計(jì)

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4、學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要性：學(xué)習(xí)“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”一方面能為呼吸作用和光合

作用的講述作了最好的鋪墊，另一方面有助于學(xué)生理解為什么生物體內(nèi)的化學(xué)反

應(yīng)在常態(tài)下就能高效和有序的進(jìn)行。

二、教學(xué)目標(biāo)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.學(xué)生通過閱讀P78第一段話和第二段話，能夠總結(jié)出細(xì)胞代謝的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞中的

許多化學(xué)反應(yīng)，細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。

2.學(xué)生通過閱讀P78-P79“過氧化氫在不同條件下的氧化分解”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能夠根據(jù)實(shí)

驗(yàn)步驟以及所給出的的結(jié)果，總結(jié)概括出過氧化氫在常溫、加熱、氯化鐵溶液及過氧化氫

酶的條件下都可以分解，推斷出在酶的作用下分解最快。

3.學(xué)生通過閱讀P80第一二段話，結(jié)合圖5-1、5-2,能夠深刻剖析活化能的概念，能

夠總結(jié)出酶降低活化能的作用效果比無機(jī)催化劑更顯著，從而概括出酶的作用機(jī)理是降低

化學(xué)反應(yīng)的活化能。

4.學(xué)生通過閱讀P80-81酶本質(zhì)的探索，能夠總結(jié)出巴斯德等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最終得

出酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)或者RNAo

5.學(xué)生通過閱讀P83第一段話，能夠從酶的概念中總結(jié)出酶的產(chǎn)生部位是活細(xì)胞中，

作用是催化，實(shí)質(zhì)是有機(jī)物。

【能力目標(biāo)】

初步學(xué)會(huì)探究實(shí)驗(yàn)的過程，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)

照組實(shí)驗(yàn)。

【情感價(jià)值觀目標(biāo)】

研究酶的作用和本質(zhì)，激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的科學(xué)精

神。

【重點(diǎn)難點(diǎn)】

重點(diǎn)：過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)；酶的本質(zhì)

難點(diǎn)：酶的作用機(jī)理、控制變量的科學(xué)方法。

三、學(xué)習(xí)者特征分析

1、課本在學(xué)生學(xué)習(xí)過初中生物學(xué)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)了“問題探討”的情境一200多年前

科學(xué)家斯帕蘭札尼有關(guān)探究鷹消化食物原理的著名實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生預(yù)習(xí)，明確在這

個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中酶起了重要作用。

2、那么酶在細(xì)胞代謝中有何作用？教材安排了實(shí)驗(yàn)來比較過氧化氫在不同條件下的

分解速率，讓學(xué)生自己預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)過程，初步了解和掌握自變量、因變量和無關(guān)變

量，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。

四、教學(xué)過程

【情境創(chuàng)設(shè)】

【師】這些問題現(xiàn)在我們都知道答案了，但在二百多年前的人們并不知道，于是一些

科學(xué)家就開始了對(duì)這些問題的探索。

【介紹】1773年意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼的實(shí)驗(yàn)。

【背景知識(shí)】在斯帕蘭札尼做此實(shí)驗(yàn)之前，人們認(rèn)為鳥類的胃只能磨碎食物，不能分

解有機(jī)物，也就是說鳥類的胃只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化。

【討論】

1、這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？（鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化）

2、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？（是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了）

3、怎樣才能證明你的推測？（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

將肉塊分解了。我們現(xiàn)在知道這種物質(zhì)就是胃蛋白酶。）

酶的作用和本質(zhì)

【回顧】葉綠體，線粒體，核糖體的功能（引入細(xì)胞代謝的概念）

1、細(xì)胞代謝：

【小結(jié)】對(duì)于一個(gè)生物體來說，要進(jìn)行的生理活動(dòng)非常多，這些生理活動(dòng)的進(jìn)行依賴

于細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種生物化學(xué)反應(yīng)。對(duì)細(xì)胞來說，能量的獲得和利用也必須通過化學(xué)反應(yīng)。

細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。

【過渡】現(xiàn)實(shí)中的化學(xué)反應(yīng)我們知道很多情況下，反應(yīng)的進(jìn)行都需要一定的條件，比

如高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等等

【問1】在化學(xué)反應(yīng)中有沒有不通過高溫高壓等條件，來提高化學(xué)反應(yīng)速率的方法呢？

（有，催化劑）

【問2】細(xì)胞生存的條件是很溫和的，那么細(xì)胞內(nèi)數(shù)量如此巨大的生物化學(xué)反應(yīng)如何

在常溫、常壓、pH接近中性的條件下，迅速高效地進(jìn)行呢？（細(xì)胞也有類似于催化劑的物

質(zhì)存在，如酶）

細(xì)胞代謝離不開酶。那么，細(xì)胞代謝為什么離不開酶呢？

那我們就要看看酶在細(xì)胞代謝中究竟起著什么樣的作用。

2、酶在細(xì)胞代謝中的作用

【介紹】細(xì)胞在代謝中產(chǎn)生的過氧化氫，對(duì)機(jī)體是有毒的。機(jī)體通過過氧化氫酶，能

將過氧化氫迅速分解成水和氧氣而排出。加熱也能使H2O2分解,鐵離子也可催化這一反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)：比較過氧化氫在不同條件下的分解

【問】如何獲得過氧化氫酶？（新鮮肝臟中含有較多的過氧化氫酶，所以新鮮肝臟研磨液含

有較多的過氧化氫酶）

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

有效成分：過氧化氫酶有效成分：Fe3+

所含酶的相對(duì)數(shù)量：1Fe3+的相對(duì)數(shù)量:25萬

按以下實(shí)驗(yàn)步驟來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

試管編號(hào)1234

實(shí)驗(yàn)原理H;O2在高溫、Fe3-、H;O;酶的作用下都可分解成水和氧氣

氏02濃度3%3%3%3%

第一步

劑量2mL2mL2mL2mL

反應(yīng)條件常溫90rFeCb溶液肝臟研磨液

第二步

劑量2滴2滴

觀察觀察氣泡冒出和衛(wèi)生香復(fù)燃的情況，卞二記錄

氣泡產(chǎn)生無少量較多大量

結(jié)果

衛(wèi)生香燃燒變亮復(fù)燃

沒有生生成了少量生成了少量氧生成了大量氧

原因

成氧氣氧氣氣氣

過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，酶的傕化效率比無機(jī)

結(jié)論

傕化劑的傕化作用更顯著

結(jié)論：

過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，酶的催化效率比無機(jī)催化劑的催化作用更

顯著

【學(xué)生先預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果；然后完成實(shí)驗(yàn)】【P79討論】

【問1】第一組與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？

（2號(hào)試管放出的氣泡多，說明加熱能提高反應(yīng)速率）

①活化能的概念：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)所需要的能量稱為

活化能。

【問2】在細(xì)胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？（不能，加熱會(huì)使蛋白質(zhì)變性）

【問313號(hào)試管和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？（Fe3+和

H2O2酶也能提高反應(yīng)速率）

【問】那么為什么Fe3+和H2O2酶都提高反應(yīng)速率呢？對(duì)照活化能的圖，如果化學(xué)反

應(yīng)的進(jìn)行比成一種運(yùn)動(dòng)的話，像那一種運(yùn)動(dòng)？（跳高或跨欄）如果想通過的話，怎么辦呢？

②催化劑（酶）的作用原理是：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

【問4】3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪只試管中的反應(yīng)速率快？這說明什么？（4號(hào)

管的更快，說明過氧化氫酶比鐵離子的催化速率高的多）為什么說高的多呢？（回憶含量）

【問5］為什么酶的催化效率會(huì)比無機(jī)催化劑更高呢？

（舉例說明，圖示）（與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效

率更高）

【問6】為什么說酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？（細(xì)胞代謝要在溫和

的條件下快速進(jìn)行，只有酶能滿足這樣的要求，因此說酶對(duì)細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至

關(guān)重要。）

五、教學(xué)策略選擇與信息技術(shù)融合的設(shè)計(jì)

教學(xué)策略選擇：選擇集體研討備課和合適的教學(xué)方法授課；如采用小組討論法、學(xué)生展

示發(fā)、教師引導(dǎo)法和實(shí)驗(yàn)探究法教學(xué)，讓學(xué)生真正明確和掌握酶的作用及特性；同時(shí)也采

用多媒體課件教學(xué)，如講解酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，可以采用制作的多媒

體動(dòng)畫，便于學(xué)生更直觀的理解。

教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

1、斯帕蘭札尼做此實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)1、鳥類的胃是否只有物理性消化，通過有趣

要解決什么問題？2、是什么物質(zhì)使沒有化學(xué)性消化的實(shí)驗(yàn)故事引入

肉塊消失了？2、是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解本節(jié)課的新知

3、怎樣才能證明你的推測？了識(shí)，提升學(xué)生學(xué)

3、收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這習(xí)興趣

些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分

解了。我們現(xiàn)在知道這種物質(zhì)就是

胃蛋白酶。

1、在化學(xué)反應(yīng)中有沒有不通過高溫

高壓等條件，來提高化學(xué)反應(yīng)速率提出細(xì)胞代

的方法呢？1、有，催化劑謝為什么離不開

2、細(xì)胞生存的條件是很溫和的，那2、細(xì)胞也有類似于催化劑的物質(zhì)酶的問題？展現(xiàn)

么細(xì)胞內(nèi)數(shù)量如此巨大的生物化學(xué)存在，如酶出本節(jié)課的重點(diǎn)

反應(yīng)如何在常溫、常壓、pH接近中

性的條件下，迅速高效地進(jìn)行呢？

1、第一組與1號(hào)試管相比，2號(hào)試

管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象

說明什么？

①活化能的概念：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變1、2號(hào)試管放出的氣泡多，說明

為容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所加熱能提高反應(yīng)速率

需要的能量稱為活化能。2、不能，加熱會(huì)使蛋白質(zhì)變性

2、在細(xì)胞內(nèi)，能通過加熱來提高反3、Fe3+和H2O2酶也能提高反應(yīng)速

通過簡單

應(yīng)速率嗎？率

實(shí)驗(yàn)分析，讓學(xué)

3、3號(hào)試管和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，

生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)

也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？

方法。

1、3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪只1、4號(hào)管的更快，說明過氧化氫

試管中的反應(yīng)速率快？這說明什酶比鐵離子的催化速率高的多，為

么？什么說高的多呢？（回憶含量）

2、為什么酶的催化效率會(huì)比無機(jī)催2、（舉例說明，圖示）（與無機(jī)

化劑更高呢？催化劑相比，酶降低活化能的作用

更顯著，因而催化效率更高）

六、教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

第一小組的同學(xué)根據(jù)提供的材料,認(rèn)真閱讀教材，小組討論,提出設(shè)計(jì)探究“酶與無機(jī)催化劑

的催化效率”的實(shí)驗(yàn)方案。

針對(duì)這一組的匯報(bào),我采取了學(xué)生評(píng)價(jià)的方式。有的學(xué)生認(rèn)為，此方案的設(shè)計(jì),遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

原則一可重復(fù)性、可操作性、對(duì)照組原則、單一變量原則。而且根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)02的生

成量,用點(diǎn)燃但無火焰的衛(wèi)生香進(jìn)行檢測。還有的學(xué)生認(rèn)為，可以用馬鈴薯塊莖小塊代替肝臟

研磨液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等等。

第二小組的同學(xué)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn),1號(hào)試管和2號(hào)試管衛(wèi)生香的燃燒程度沒有明顯的

區(qū)別，因此認(rèn)為酶與無機(jī)催化劑的催化效率相比沒有明顯的區(qū)別。

對(duì)這一組的匯報(bào)，我采取了教師評(píng)價(jià)的方式。在評(píng)價(jià)中我首先肯定了他們的實(shí)驗(yàn)情況，同時(shí)指

出,實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)材料（肝臟）的新鮮程度，肝臟必須進(jìn)行研磨，使酶釋放，另外肝臟的

量是否足夠，也是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。

第三小組的同學(xué)則在根據(jù)提供的信息材料，探究酶的活性受溫度和pH影響，利用圖像表達(dá)酶

的活性與溫度和ph的關(guān)系，組員同學(xué)在整個(gè)介紹中的語言流暢,并能結(jié)合日常生活實(shí)際問題

進(jìn)行分析,很有吸引力。同時(shí)他還就教材中酶的活性受溫度和pH影響的曲線發(fā)生質(zhì)疑，認(rèn)為

教材中兩條曲線不應(yīng)該是對(duì)稱的,并作出解釋。

我在評(píng)價(jià)這組的發(fā)言時(shí)說:“這組同學(xué)在探究酶的活性受溫度和pH影響時(shí)，能運(yùn)用有關(guān)酶的

知識(shí)分析日常生活中的實(shí)際問題，并發(fā)現(xiàn)問題，敢于質(zhì)疑，將所學(xué)的知識(shí)與生產(chǎn)、生活聯(lián)系起

來,學(xué)以致用。”

整個(gè)探究過程，各個(gè)環(huán)節(jié)間的銜接比較緊湊,學(xué)生探究熱烈，匯報(bào)結(jié)果結(jié)合生活實(shí)際,各具特

色,且敢于對(duì)教科書質(zhì)疑，完全打消了我先前的憂慮，教學(xué)中師生、生生的互動(dòng)較多，課堂氣氛

和諧活躍，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

讓學(xué)生參與到教學(xué)中來,倡導(dǎo)學(xué)生樂于動(dòng)手、勤于動(dòng)腦。在評(píng)價(jià)上必須解決三個(gè)維度的問題:

即評(píng)價(jià)的內(nèi)容、方法及效果。

①反思評(píng)價(jià)的內(nèi)容:由于評(píng)價(jià)的目的是為了促進(jìn)學(xué)生能力的發(fā)展，那么評(píng)價(jià)的內(nèi)容就應(yīng)該是

對(duì)知識(shí)和能力及情感等多方面的評(píng)價(jià)，反思性評(píng)價(jià)倡導(dǎo)學(xué)生用不同的方法學(xué)習(xí)和理解認(rèn)識(shí),

使每一位學(xué)生都有機(jī)會(huì)施展才華。

因此在評(píng)價(jià)的內(nèi)容上，主要關(guān)注以下幾點(diǎn):學(xué)生能否合理分析實(shí)驗(yàn)材料?是否找到實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵

點(diǎn)?實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是否符合科學(xué)性原則?設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是否正確控制