降低化學反應活化能的酶教學設計
降低化學反應活化能的酶教學設計
2.教學對象分析
學生通過初三、高一階段化學的學習,對于純化學反應已熟悉,但是對于細胞內部的化學反應及生物催化劑──酶的認識有限。工業制氨的化學反應是在高溫高壓催化劑下進行的,細胞內部卻是常溫常壓溫和狀態,而細胞代謝包括一系列的化學反應,這些化學反應的進行應該有生物催化劑──酶的參與,才能使高效有序的進行,因此引入對酶相關知識的學習。
二、教學目標
1.知識目標
探討活細胞內酶的本質和作用、探究酶的高效性和專一性。
2.能力目標
①進行有關的實驗和探究,學會控制自變量,觀察和檢測因變量的變化,以及設置對照組和重復實驗。
②在問題探討,有關實驗設計,資料分析等問題討論中,培養運用語言表達的能力以及查閱資料、共享信息的能力。
3.情感目標
①通過回顧科學家對酶本質的探索歷史,認同科學是在不斷的觀察、實驗、探索和爭論中前進的。
②認同科學家不僅要繼承前人的科研成果,而且要善于質疑,創新,和勇于實踐的科學精神與態度。
三、教學方法和教學手段
1. 教學方法:實驗法、小組討論法、鼓勵評價法、比較說明法、卡通圖片法,
2.教學手段:借助多媒體、設計實驗表格
四、教學過程
教師活動 | 學生活動 | 設計意圖 |
精心設問,步步深入(5分鐘) [新課導入]已近中午了,大家的肚子一定餓了。為什么肚子會餓呢?食物是怎樣被消化的呢? [問題探討]圖示1783年,斯帕蘭扎尼“鷹與籠子”的實驗,探討相關問題及實驗的巧妙之處。 [對比說明]工業制氨的條件是什么? 細胞內是否具備這些條件?但是細胞內的化學反應依然高效有序的進行,原因何在? [提出課題]酶的作用和本質 | 激發學生興趣,讓大腦快速進入思考狀態。 [小組討論,得出結論]: 鳥類的胃不僅有物理性消化,還有化學性消化。 回答: 高溫、高壓、催化劑 推測: 細胞內有生物催化劑。 | 為引入新課作鋪墊。 此實驗是開創了酶研究先河。其問題的提出,實驗方案,實驗設想,結論與推論等過程及創新思維的意識對學生有學習與借鑒的意義。 |
[新課]探究研討,引議釋疑(30分鐘) 一、酶在細胞代謝中的作用(20分鐘) 引導思考,設計實驗,驗證酶的高效性 [實驗原理及材料]我們知道過氧化氫可以在Fe3+催化下,分解成水和氧。新鮮的動物肝臟研磨液含有過氧化氫酶。如果給你新鮮的動物肝臟研磨液、過氧化氫溶液、氯化鐵溶液,以及必需的實驗用具,你能否設計實驗? [提示1]酶的高效性是相對誰而言? [提示2]反應物怎么選擇呢? [提示3]因變量是什么? [提示4]觀察那些現象可以得出結論? [提示5]實驗預期和結果討論。 提問:為什么酶具有高效性? [此實驗為特別補充內容] 設計實驗,驗證酶的專一性 [過渡]細胞代謝包括很多化學反應,不僅反應速度快,而且有條不紊地進行,這說明酶作為催化劑,不僅具有高效性,還具有專一性。 提示:怎樣理解專一性? 我們知道木瓜果汁含有木瓜蛋白酶,嫩肉粉中也含有蛋白酶制劑,如果給你木瓜榨汁,嫩肉粉,牛奶、豆漿、淀粉溶液、碘液、斐林試劑、雙縮脲試劑,請根椐需要選擇合適的試劑和的實驗用具,能否設計實驗驗證酶的專一性? [小結]酶的高效性和專一性。 | [學生實驗一] [小組討論] 設計實驗方案 設計表格記錄實驗現象及結果 回答:無機催化劑 思考:是讓無機催化劑和酶各自催化一種呢?還是催化同一種物質呢? 回答:過氧化氫分解速度 回答: 氣泡的多少及產生速度 點燃的衛生香復燃情況 結果:過氧化氫酶的催化效率比氯化鐵的催化效率高,說明酶具有高效性。 回答:降低了活化能。 參考教材利用卡通式插圖,結合文字敘述,形象描述。 [學生實驗二] [小組討論]:應該體現在酶只能催化某種特定的反應,而對其它反應沒有催化作用。 [小組討論實驗方案] 選取何種酶?選取何反應物?如何設計對照?如何鑒定結果?預測結果? | 理解關于變量、自變量、因變量、無關變量、對照實驗 觀察實驗現象,感性認識過氧化氫酶的高效性。 培養語言表達能力,將感性知識上升到理性知識。 [實驗一]是用兩種不同的催化劑來催化同一種物質[實驗二]是用同一種酶來催化兩種不同的物質,讓學生了解設計實驗的思路是怎樣的?怎樣選材?怎樣設計對照?從而加強實驗技能的訓練。 教師特意設置二個小陷阱,①是讓學生自行選取擇蛋白質的鑒定試劑,鞏固其使用方法。②材料豐富,根據實驗需要,懂得取舍,不可貪多。 |
二、酶的本質(10分鐘) 1.從人物的角度來看 2.從研究結果的角度來看 從觀察到到問題,從問題到猜測,從猜測到實驗,從不完善到完善,這是做科學的必然步驟,也是科學發展的必然規律。 [補充] (1)如四膜蟲的rRNA前體具有催化活性。(2)目前已有發現具催化活性的DNA的報道。 3.引導與激勵 結合酶本質的探索歷程及薩姆特歷時9年獲得諾貝爾獎的過程,談談馬克思的話的理解。 [小結]酶的本質 | [資料閱讀,探索酶的本質] 完成課本82頁基礎題一,體會幾位科學家的觀點之間的邏輯關系。 分析每位科學家的科學結論中可取之處與不足之處。 [小組討論發言] 在酶的發現歷程中,由胃的物理性消化→胃的化學性消化→從胃液中提出了消化蛋白質的物質→脲酶結晶的提取→證實脲酶是一種蛋白質→提取出多種酶的蛋白質結晶→指出酶是具催化作用的蛋白質→少數RNA也具有生物催化作用→進一步完善了酶的概念。 [小組感言] 科學無坦途。 科學的苦與甜。 [小組總結] 酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物,大多數的酶是蛋白質,少數酶是RNA。 | 培養學生繼承、創新、實事求是和大膽實踐等科學精神和態度。 引導學生從兩種不同角度分析這一過程,實際上就是提高學生分析與推理能力的過程。 激勵性評價:科學知識都不是一承不變的,是一個不斷發展的過程,唯有上下求索,才能做到科研無止境。你也可以未來科學史上一顆閃亮的星星。 促進學生積極改變學習方式,培養學生主動建構知識。 |
[課后進一步探究](5分鐘) 請根據下列材料設計一個證明酶是蛋白質的實驗: 實驗材料:5%的NaOH溶液、3%的CuSO4溶液、雞蛋、水、唾液、小燒杯、玻璃棒、試管滴管、鑷子、脫脂棉。 | 實驗原理: 實驗步驟: 實驗結論: | 理解酶的本質 訓練實驗思維。 |
五、教學小結
細胞作為開放性的生命系統,不斷地與周圍的環境進行物質交換和能量交換,并在此基礎上實現新陳代謝。酶作為生物催化劑,對于細胞高效有序地完成各種生理作用起著非常重要的作用。隨著科學的不斷發展,有關酶的本質的探索也處于不斷不斷完善中。近年來,酶工程的發展為生產和生活帶來巨大的活力,而這點點滴滴的進步既歸功于大膽的猜想,又歸功于科學而巧妙的實驗設計,因此,同學們在日常生活中要學會發現問題,提出問題,然后通過推理和實驗去解決問題,那么你會有意想不到的驚喜,無形中發現你解決問題的能力和科學實驗的能力大大提高了,希望明天的科學之星就是你。
降低化學反應活化能的酶知識點歸納
1.相關概念:
新陳代謝:是活細胞中全部化學反應的總稱,是生物與非生物最根本的區別,是生物體進行一切生命活動的基礎。
細胞代謝:細胞中每時每刻都進行著的許多化學反應。
酶:是活細胞(來源)所產生的具有催化作用(功能:降低化學反應活化能,提高化學反應速率)的一類有機物。
活 化 能:分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。
2.酶的發現:
①1783年,意大利科學家斯巴蘭讓尼用實驗證明:胃具有化學性消化的作用;
②1836年,德國科學家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶;
③1926年,美國科學家薩姆納通過化學實驗證明脲酶是一種蛋白質;
④20世紀80年代,美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也具有生物催化作用。
3.酶的本質:
大多數酶的化學本質是蛋白質(合成酶的場所主要是核糖體,水解酶的酶是蛋白酶),也有少數是RNA。
4.酶的特性:
①高效性:催化效率比無機催化劑高許多。
②專一性:每種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應。
③酶需要較溫和的作用條件:在最適宜的溫度和pH下,酶的活性最高。溫度和pH偏高和偏低,酶的活性都會明顯降低。
看了“降低化學反應活化能的酶教學設計”