新陈代谢和酶 [新课程背景下对新陈代谢和酶教学的探索]

　　[摘 要] 新教材将“酶”的知识点放在第一模块《分子与细胞》中学习，指出细胞的代谢离不开酶的参与。通过一系列探究性实验让学生理解生物化学反应之所以能在常温常压下进行就是因为有酶这种生物催化剂的作用，了解酶的本质、特性的同时，锻炼动手能力，体会生物实验设计的基本原则。
　　[关键词] 酶 实验设计 方法 探究
　　
　　学生已经学习了生命的物质基础、细胞的基本结构和细胞物质的输入和输出，并进行了一些生物实验。这为理解生命活动需要能量的供应、酶的作用本质并进行相关实验奠定了必要的知识和能力基础。
　　【教学目标】1、通过酶的发现史了解酶的概念及本质；2、比较酶和无机催化剂的异同，举例说明酶在细胞代谢中的作用；3、通过实验理解酶的特性及影响酶活性的因素；4、理解实验设计的科学性原则、单一变量原则及等量原则，学会控制自变量、观察和检测因变量变化的方法；5、使学生明白科学的发展是一个探索和争论的历程，只有不断探索才能挖掘出本质来。
　　【教学方法】采用多媒体课件辅助教学，引导――演示实验――归纳总结――分析曲线的方式，分阶段分层次设置问题引导学生思考。
　　【教学流程】
　　◎导入：复习新陈代谢的概念：新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。强调“有序”的重要性：（1）时间上的有序性；（2）空间上的有序性。
　　新陈代谢过程中发生了如此复杂的化学反应，这些化学反应必须在很快的时间内完成。但是在生物体内，化学反应的条件只能是常温常压，在这种情况下生物催化剂――酶的作用就尤为重要，生物体内的许多化学反应在没有酶的情况下几乎是不能进行的。
　　◎展开
　　(一) 酶的发现史
　　最早人们对酶的认识起源于生产和实践，对酶的研究都是通过实验得到。
　　（多媒体展示酶的发现史资料，学生探讨，回答问题）
　　⑴1773年斯帕兰扎尼实验。想一想，这个实验的巧妙之处在哪？通过这个实验说明了什么问题？到底是谁在起化学性消化作用？
　　⑵1836年，施旺把胃液中起化学性消化作用的胃蛋白酶取了出来。这种物质的本质是什么？
　　⑶1926年，萨姆纳提取脲酶（如何证明脲酶是蛋白质――双缩脲反应？）19世纪30年代相继提取出多种酶。结论：酶是一类具有生物催化功能的蛋白质。
　　生活；再者，直接让学生参与做好家庭小实验，除了蛋白质，其他的物质能不能起催化的作用？
　　⑷20世纪80年代，T.R.Cech 和S.Altman发现RNA的催化作用
　　教师引导：后人的发现都是在前人研究的基础上实现的。到现在为止，已经鉴定出来的酶有4000多种，而且每年仍然有新的酶被发现。
　　（二）酶的概念
　　酶是由活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。强调：（1）来源和分布；（2）生物功能――催化作用；（3）化学本质：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
　　（三）酶的特性
　　作为生物催化剂肯定有跟无机催化剂不一样的地
　　方。
　　探索实验：比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率（渗透实验原则）。
　　学生讨论：1、为什么所采用的肝脏组织必须是新鲜的？（含的酶多）2、为什么实验过程用的是肝脏研磨液？（把酶从细胞中释放出来）
　　【酶的特性之一】高效性（107―1013）
　　 实验步骤 试管1 试管2
　　1 H2O2溶液 2mL 2mL
　　2 肝脏研磨液 2滴 /
　　3 FeCL3溶液 / 2滴
　　4 实验现象 燃烧剧烈 燃烧不剧烈
　　探索实验：探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用
　　序号 试验步骤 试管1 试管2
　　1 可溶性淀粉 2mL /
　　2 蔗糖溶液 / 2mL
　　3 淀粉酶溶液 2mL 2mL
　　4 用Feiling
　　试剂检测 砖红色沉淀 无沉淀
　　学生探讨：1、实验过程中60℃水浴5分钟的目的是什么？（充分反应，60℃酶活性最高）2、使用斐林试剂应该注意什么？把蔗糖溶液换成果糖溶液是否可以？
　　【酶的特性之二】高度专一性
　　高度专一性指酶对催化的反应和反应物有严格的选择性，被作用的反应物通常叫底物，酶催化的反应叫酶促反应，酶往往只能催化一种或一类反应，作用于一种或一类物质（分子结构近似的物质），而一般的催化剂没有这样的选择性。
　　例如：蛋白酶只能催化蛋白质肽键的水解，淀粉酶只能催化淀粉的水解。但淀粉酶自身是蛋白质，它能不能被蛋白酶水解呢？
　　引申：酶的多样性――酶与反应物之间是对应关系，反应物的种类很多，那酶的种类也很多
　　【酶的特性之三】酶需要适宜的条件
　　对于无机催化剂而言，在高温高压下也能起催化作用。但是对于酶而言，它只在某个温度和PH值的条件下才有催化活性，它需要适宜的条件。
　　影响酶活性的因素（实现图文转化）：
　　1.温度：在最适温度下酶的活性最高，不同的生物最适温度不同，动物体内的最适合温度在35℃―40℃之间，植物在40℃―50℃之间；高温会破坏酶的分子结构使酶失活；低温抑制酶的活性。
　　2.PH值：在最适PH下酶的活性最高，不同的酶最适PH值不同，动物体内的酶最适PH值大多在6.5―8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适PH值为1.5，植物体内的酶最适PH值大多在4.5―6.5之间；过酸过碱都会破坏酶的分子结构使酶失活。
　　举例：发烧的时候为什么会食欲不振？唾液淀粉酶到胃里还有催化活性吗？
　　课后思考题：设计实验验证温度和PH对酶活性的影响。
　　教师课堂总结并答疑。
　　【教学反思】
　　按照以上的教学模式，课堂教学效果基本达到要
　　求。但也有需要改进之处，如：酶的发现要引导学生渗透生物学史观；在实验的讲解中要注意渗透实验思想，注重实验的设计原则及过程；在图文转化方面，要渗透分析图形的一般方法；基于时间的考虑，第二个实验无需当堂做，可延伸到课外，最好能结合多媒体动画分析。
　　
　　(作者单位：山西大同一中)
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