新陳代謝與酶

時(shí)間：2023-05-02 04:45:39 生物教案我要投稿

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新陳代謝與酶

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)方面

　　1、使學(xué)生理解新陳代謝的概念及其本質(zhì)

　　2、使學(xué)生了解酶的發(fā)現(xiàn)過(guò)程；初步理解酶的概念、酶的特性、影響酶活性的因素

　　3、使學(xué)生理解酶在生物新陳代謝中的作用

能力方面

　　在引導(dǎo)學(xué)生分析生物新陳代謝概念，探究酶的特性，探究影響酶活性因素的過(guò)程中，初步訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能力及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，。

情感、態(tài)度、價(jià)值觀方面

　　通過(guò)讓學(xué)生了解酶的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，使學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)在生物學(xué)研究中的作用地位；通過(guò)討論酶在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到生物科學(xué)技術(shù)與社會(huì)生產(chǎn)、生活的關(guān)系；體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間相互促進(jìn)的關(guān)系，進(jìn)而體會(huì)研究生命科學(xué)價(jià)值的教育。

教學(xué)建議

教材分析

　　1、酶的發(fā)現(xiàn)

　　教材簡(jiǎn)單介紹酶的發(fā)現(xiàn)歷史，從1783年意大利科學(xué)家斯巴蘭讓尼設(shè)計(jì)的巧妙實(shí)驗(yàn)到20世紀(jì)80年代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)少數(shù)的酶是RNA，使學(xué)生對(duì)酶的研究歷史中的一些重大發(fā)現(xiàn)有了一個(gè)大致了解。

　　2、酶的特性

　　酶的特性主要是通過(guò)安排了有關(guān)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)酶的三個(gè)特性，這樣的編排方式符合學(xué)生由感性到理性的認(rèn)知規(guī)律，有利于引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程，并且有利于培養(yǎng)學(xué)生的多種能力。酶的高效性特點(diǎn)，是通過(guò)比較《實(shí)驗(yàn)五、肝臟內(nèi)的過(guò)氧化氫酶比無(wú)機(jī)催化劑的催化效率》切入；酶的專一性的特點(diǎn)，是通過(guò)比較《實(shí)驗(yàn)六、探索淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖水解的作用》切入；

　3、影響酶活性的因素

　　本節(jié)教材主要講述酶的催化作用需要適宜的條件，通過(guò)《實(shí)驗(yàn)七、探索影響淀粉酶活性的條件（選做）》切入。

　　本節(jié)內(nèi)容的最后，安排了課外讀“造福人類的酶工程”，以開(kāi)闊學(xué)生的視野，同時(shí)又有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)本節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，使學(xué)生體會(huì)科學(xué)、技術(shù)在改變?nèi)祟惿钯|(zhì)量中的作用。

教法建議

　　1、使學(xué)生在理解細(xì)胞水平上的新陳代謝概念及其本質(zhì)是本節(jié)的重點(diǎn)與難點(diǎn)

　　新陳代謝是活細(xì)胞中全部有序的化學(xué)變化的總稱，這是在細(xì)胞水平上對(duì)新陳代謝的描述。其實(shí)學(xué)生已不是第一次接觸新陳代謝的概念，在初中生物課和高中生物課緒論中，學(xué)習(xí)已接觸到諸如同化作用、異化作用及其關(guān)系等與新陳代謝有關(guān)的知識(shí)，但那是在生物個(gè)體水平對(duì)新陳代謝下的定義。本章的新陳代謝內(nèi)容是對(duì)以往知識(shí)的深化和展開(kāi)，教學(xué)教師要有意識(shí)地從細(xì)胞和分子水平引導(dǎo)學(xué)生分析出生物體是如何自我更新的，合成與分解是如何進(jìn)行的，及其二者的關(guān)系，從而使學(xué)生更深刻地理解什么是生命。

　　例如，為使學(xué)生理解新陳代謝是活細(xì)胞中全部化學(xué)反應(yīng)的總稱這句話，教師可結(jié)合前一章細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析活細(xì)胞中發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)，如發(fā)生在線粒體內(nèi)的糖的氧化放能的化學(xué)過(guò)程；發(fā)生在葉綠體中的水和二氧化碳合成為有機(jī)物的化學(xué)過(guò)程；發(fā)生在核糖體上的氨基酸縮合成多肽鏈的化學(xué)過(guò)程等，使學(xué)生對(duì)新陳代謝是活細(xì)胞中全部化學(xué)反應(yīng)的總稱這句話有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。

　　2、使學(xué)生理解酶的概念是本節(jié)的重點(diǎn)。在本節(jié)教學(xué)中如何組織學(xué)生完成酶具有專一性的實(shí)驗(yàn)并實(shí)施有效的討論是本節(jié)的難點(diǎn)。

　　生命體隨時(shí)隨刻發(fā)生著數(shù)量巨大的生物化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)又是一個(gè)穩(wěn)定的，開(kāi)放的系統(tǒng)。細(xì)胞中發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)不可能在高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等條件下進(jìn)行，而必須在常溫、常壓、水溶液環(huán)境下能快速、有序地進(jìn)行的，這就要盡可能地降低化學(xué)反應(yīng)能閾，這是新陳代謝為什么離不開(kāi)生物催化劑，即酶的原因。

　　酶的概念和酶的發(fā)現(xiàn)可結(jié)合一起在讓學(xué)生討論，這樣可讓學(xué)生充分體會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)作用。酶的特性這部分內(nèi)容，可先組織學(xué)生依次完成實(shí)驗(yàn)，然后再由學(xué)生來(lái)討論和總結(jié)。

　　在引導(dǎo)學(xué)生分析酶的特性時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生與蛋白質(zhì)的多樣性聯(lián)系起來(lái)，可使學(xué)生易于理解酶的催化作用的專一注必定意味著酶的多樣性，而且蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)的多樣性和酶的專一性催化關(guān)系密切。

　　3、使學(xué)生理解酶具有高效性、專一性和需要適宜條件是本節(jié)的重點(diǎn)，如何組織學(xué)生完成影響酶活性因素的選做實(shí)驗(yàn)并分析、討論實(shí)驗(yàn)是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)。

在組織學(xué)生操作、分析、討論《實(shí)驗(yàn)七、探索影響淀粉酶活性的條件（選做）》基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析兩個(gè)坐標(biāo)曲線圖，讓學(xué)生概括酶的催化作用需要適宜的溫度和pH。

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

　　【課題】第一節(jié) 新陳代謝與酶

　　【教學(xué)重點(diǎn)】新陳代謝的概念及其本質(zhì)的概念、酶的特性、影響酶活性的因素、酶在生物新陳代謝中的作用

　　【教學(xué)難點(diǎn)】新陳代謝的概念及其本質(zhì)的概念、酶在生物新陳代謝中的作用

　　【課時(shí)安排】1課時(shí)

　　【教學(xué)手段】板圖、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)

　　【教學(xué)過(guò)程】

　　1、引入新陳代謝的概念及本質(zhì)

　　（1）學(xué)生在初中生物學(xué)課本、高中緒論課的學(xué)習(xí)或通過(guò)各種媒體的介紹，對(duì)新陳代謝已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，首先，教師應(yīng)了解學(xué)生對(duì)新陳代謝是如何理解的。為此教師可設(shè)計(jì)一些問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生以自身為例，剖析生命是如何維持的，以此引入本節(jié)的學(xué)習(xí)，如：

　�、偃梭w的腦細(xì)胞是通過(guò)什么途徑獲得營(yíng)養(yǎng)？腦細(xì)胞中產(chǎn)生的代謝廢物又是通過(guò)什么途徑排出體外的？

　�、谶M(jìn)入腦細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是如何被利用的？

　�、蹖W(xué)生如何理解同化作用、異化作用，物質(zhì)代謝、能量代謝，它們之間有何關(guān)系？

　　④想一想，人體的身體有哪些系統(tǒng)參與了新陳代謝過(guò)程，各是如何參與的等等？

　�。�2）學(xué)生一般只能從生物個(gè)體、器官或系統(tǒng)水平上，說(shuō)明生物體與外界環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換，在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)把討論引向微觀水平，即細(xì)胞和分子水平的代謝過(guò)程。如可以設(shè)問(wèn)：

　�、倌愠韵碌娜忸惖鞍踪|(zhì)，通過(guò)什么途徑轉(zhuǎn)化成為你自身的蛋白質(zhì)？

　�、谀愠韵碌牡矸垲愂澄�，通過(guò)什么途徑為你提供能量？等等

　　通過(guò)分析、討論，使學(xué)生理解：細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的維持，需要不斷地合成與分解，不斷地處于自我更新的狀態(tài)，而這種自我更新的過(guò)程完全依賴于細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)，從而在細(xì)胞水平理解新陳代謝的本質(zhì)，即“新陳代謝是活細(xì)胞中全部有序的化學(xué)變化的總稱”。

　　2、酶的概念、特性及其生理功能

　　在學(xué)生理解新陳代謝的本質(zhì)后，可以利用學(xué)生已有的化學(xué)知識(shí)，分析出無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所需的條件一般是很激烈的，再讓學(xué)生分析出生物體細(xì)胞生存的條件是很溫和的，可以提問(wèn)，如：

　　（1）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、水溶液環(huán)境、pH接近中性的條件下，迅速高效的進(jìn)行呢？

　�。�2）在化學(xué)反應(yīng)中有沒(méi)有提高化學(xué)反應(yīng)的方法呢？

　　這樣可順利地引出活細(xì)胞產(chǎn)生的生物催化劑，即酶。

　　3、酶的發(fā)現(xiàn)史

　　這部分的教學(xué)，教師可讓學(xué)生自己閱讀，也可發(fā)給學(xué)生相應(yīng)的補(bǔ)充資料，尤其是某種酶的研究過(guò)程方面的資料，目的是讓學(xué)生對(duì)酶的研究過(guò)程、方法有一個(gè)較為全面的了解，讓學(xué)生切身體會(huì)到生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)生物學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要作用。

　　學(xué)生閱讀后，可提問(wèn)：酶都是蛋白質(zhì)嗎？并做一定的說(shuō)明。

　　酶是活細(xì)胞所產(chǎn)生的具有催化能力的一類特殊的蛋白質(zhì)。酶是細(xì)胞中促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度的催化劑。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的酶約有3000種以上。它們分別存在于各種細(xì)胞中，催化細(xì)胞生長(zhǎng)代謝過(guò)程中各種不同的化學(xué)反應(yīng)，使生物化學(xué)反應(yīng)在常溫、常壓、水溶液等溫和的條件下就可順利進(jìn)行。

　　很多年來(lái)，人們一直認(rèn)為所有的酶都是蛋白質(zhì)。然而生物學(xué)家的實(shí)驗(yàn)證明：RNA也可以是高活性的酶。早在1982年，T.Ceeh發(fā)現(xiàn)原生動(dòng)物四膜蟲(chóng)的26S rRNA前體在沒(méi)有蛋白質(zhì)的情況下進(jìn)行內(nèi)含子的自我拼接，最終形成L19RNA。當(dāng)時(shí)因?yàn)橹皇橇私馑羞@種自我催化的活性，沒(méi)有把它與酶等同看待。

　　1983年Atman和Pace分別報(bào)導(dǎo)了在RNA前體加工過(guò)程起催化作用的酶是由20%蛋白質(zhì)和80%RNA組成的。如果除去蛋白質(zhì)部分，并提高鎂離子的濃度，則留下的RNA具有與全酶相同的催化活性，這是說(shuō)明RNA具有酶活性的第一例證。

　　“酶不都是蛋白質(zhì)”，這一科學(xué)事實(shí)再一次有力地證明了實(shí)驗(yàn)在科學(xué)發(fā)展中所起到的舉足輕重的作用，同時(shí)也讓我們看到，科學(xué)是發(fā)展的，探索是無(wú)止境的，而真理是相對(duì)的，現(xiàn)在的科學(xué)事實(shí)可能在今后會(huì)被修正，甚至推翻。

　　另外，酶、激素、維生素之間的區(qū)別值得一提，學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中容易把這些物質(zhì)和它們的作用搞混�？删透咧猩飳W(xué)水平做一簡(jiǎn)單比較：

酶

激素

維生素

從化學(xué)本質(zhì)上看

蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)（如生長(zhǎng)素、胰島素等）、固醇類脂類物質(zhì)（如性激素）

多種多樣，一般為小分子有機(jī)物。如維生素D是固醇類物質(zhì)；維生素A是脂類物質(zhì)（萜類）；維生素C是抗壞血酸（葡萄糖的衍生物）等等。

從生理功能看

可提高生物體生物化學(xué)反應(yīng)的速度，是一種生物催化劑。

激素又稱“化學(xué)信使”，

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