高二生物《新陳代謝與酶》教案

高二生物《新陳代謝與酶》教案高二生物《新陳代謝與酶》教案

教學目標

知識方面

1、使學生理解新陳代謝的概念及其本質

2、使學生了解酶的發(fā)現(xiàn)過程；初步理解酶的概念、酶的特性、影響醯活性

的因素

3、使學生理解酶在生物新陳代謝中的作用

能力方面

在引導學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

過程中，初步訓練學生的邏輯思維能力，分析實驗現(xiàn)象能力及設計實驗的能力，。

情感、態(tài)度、價值觀方面

通過讓學生了解酶的發(fā)現(xiàn)過程，使學生體會實驗在生物學研究中的作用地位;

通過討論酶在生產、生活中的應用，使學生認識到生物科學技術與社會生產、生

活的關系；體會科學、技術、社會之間相互促進的關系，進而體會研究生命科學

價值的教育。

 

教學建議

教材分析

1、酶的發(fā)現(xiàn)

教材簡單介紹酶的發(fā)現(xiàn)歷史，從1783年意大利科學家斯巴蘭讓尼設計的巧

妙實驗到20世紀80年代科學家發(fā)現(xiàn)少數(shù)的酶是RNA,使學生對酶的研究歷史

中的一些重大發(fā)現(xiàn)有了一個大致了解。

2、酶的特性

酶的特性主要是通過安排了有關的學生實驗，讓學生通過實驗，發(fā)現(xiàn)酶的三

個特性，這樣的編排方式符合學生由感性到理性的認知規(guī)律，有利于引導學生主

動參與教學過程，并且有利于培養(yǎng)學生的多種能力。酶的高效性特點，是通過比

較《實驗五、肝臟內的過氧化氫酶比無機催化劑的催化效率》切入；酶的專一性

的特點，是通過比較《實驗六、探索淀粉酶對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《實驗七、探索影響

淀粉酶活性的條件（選做》切入。

本節(jié)內容的最后，安排了課外讀“造福人類的酶工程”，以開闊學生的視野，

同時又有助于加強學生對本節(jié)基礎知識的理解，使學生體會科學、技術在改變人

類生活質量中的作用。

教法建議

1、使學生在理解細胞水平上的新陳代謝概念及其本質是本節(jié)的重點與難點

新陳代謝是活細胞中全部有序的化學變化的總稱，這是在細胞水平上對新陳

代謝的描述。其實學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，學習已接觸到諸如同化作用、異化作用及其關系等與新陳代謝有

關的知識，但那是在生物個體水平對新陳代謝下的定義。本章的新陳代謝內容是

對以往知識的深化和展開，教學教師要有意識地從細胞和分子水平引導學生分析

出生物體是如何自我更新的，合成與分解是如何進行的，及其二者的關系，從而

使學生更深刻地理解什么是生命。

例如，為使學生理解"新陳代謝是活細胞中全部化學反應的總稱"這句話，教

師可結合前一章細胞的物質基礎與結構基礎的相關知識，引導學生分析活細胞中

發(fā)生的各種化學反應，如發(fā)生在線粒體內的糖的氧化放能的化學過程；發(fā)生在葉

綠體中的水和二氧化碳合成為有機物的化學過程；發(fā)生在核糖體上的氨基酸縮合

成多肽鏈的化學過程等，使學生對"新陳代謝是活細胞中全部化學反應的總稱"這

句話有一個感性認識。

2、使學生理解酶的概念是本節(jié)的重點。在本節(jié)教學中如何組織學生完成酶

具有專一性的實驗并實施有效的討論是本節(jié)的難點。

生命體隨時隨刻發(fā)生著數(shù)量巨大的生物化學反應，同時又是一個穩(wěn)定的，開

放的系統(tǒng)。細胞中發(fā)生的各種化學反應不可能在高溫、高壓、強酸、強堿等條件

下進行，而必須在常溫、常壓、水溶液環(huán)境下能快速、有序地進行的，這就要盡

可能地降低化學反應能閾，這是新陳代謝為什么離不開生物催化劑，即酶的原因。

酶的概念和酶的發(fā)現(xiàn)可結合一起在讓學生討論，這樣可讓學生充分體會生產

實踐和科學實驗對科學發(fā)展的促進作用。酶的特性這部分內容，可先組織學生依

次完成實驗，然后再由學生來討論和總結。

在引導學生分析酶的特性時，引導學生與蛋白質的多樣性聯(lián)系起來，可使學

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，而且蛋白質分子空間

結構的多樣性和酶的專一性催化關系密切。

3、使學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，如何組

織學生完成影響酶活性因素的選做實驗并分析、討論實驗是本節(jié)教學的難點。

在組織學生操作、分析、討論《實驗七、探索影響淀粉酶活性的條件（選做》

基礎上，引導學生分析兩個坐標曲線圖，讓學生概括酶的催化作用需要適宜的溫

度和pHo

 

教學設計示例

【課題】第一節(jié) 新陳代謝與酶

【教學重點】新陳代謝的概念及其本質的概念、酶的特性、影響酶活性的因

素、酶在生物新陳代謝中的作用

【教學難點】新陳代謝的概念及其本質的概念、酶在生物新陳代謝中的作用

【課時安排】1課時

【教學手段】板圖、多媒體課件、實驗

【教學過程】

1、引入新陳代謝的概念及本質

(1)學生在初中生物學課本、高中緒論課的學習或通過各種媒體的介紹，

對新陳代謝已經(jīng)有了一定的認識，首先，教師應了解學生對新陳代謝是如何理解

的。為此教師可設計一些問題，引導學生以自身為例，剖析生命是如何維持的，

以此引入本節(jié)的學習，如：

①人體的腦細胞是通過什么途徑獲得營養(yǎng)？腦細胞中產生的代謝廢物又是

通過什么途徑排出體外的？

②進入腦細胞的營養(yǎng)物質是如何被利用的？

③學生如何理解同化作用、異化作用，物質代謝、能量代謝，它們之間有何

關系？

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

等？

(2)學生一般只能從生物個體、器官或系統(tǒng)水平上，說明生物體與外界環(huán)

境之間進行物質和能量的交換，在此基礎上，教師應把討論引向微觀水平，即細

胞和分子水平的代謝過程。如可以設問：

①你吃下的肉類蛋白質，通過什么途徑轉化成為你自身的蛋白質？

②你吃下的淀粉類食物，通過什么途徑為你提供能量？等等

通過分析、討論，使學生理解：細胞的結構和生命活動的維持，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程完全依賴于細

胞內發(fā)生的生物化學反應，從而在細胞水平理解新陳代謝的本質，即“新陳代謝

是活細胞中全部有序的化學變化的總稱

2、酶的概念、特性及其生理功能

在學生理解新陳代謝的本質后，可以利用學生已有的化學知識，分析出無機

化學反應過程中所需的條件一般是很激烈的，再讓學生分析出生物體細胞生存的

條件是很溫和的，可以提問，如：

(1)細胞生存的條件是很溫和的，那么細胞內數(shù)量如此巨大的生物化學反

應如何在常溫、常壓、水溶液環(huán)境、pH接近中性的條件下，迅速高效的進行呢？

(2)在化學反應中有沒有提高化學反應的方法呢？

這樣可順利地引出活細胞產生的生物催化劑，即酶。

3、酶的發(fā)現(xiàn)史

這部分的教學，教師可讓學生自己閱讀，也可發(fā)給學生相應的補充資料，尤

其是某種酶的研究過程方面的資料，目的是讓學生對酶的研究過程、方法有一個

較為全面的了解，讓學生切身體會到生物學的實驗研究對生物學發(fā)現(xiàn)的重要作用。

學生閱讀后，可提問：酶都是蛋白質嗎？并做一定的說明。

酶是活細胞所產生的具有催化能力的一類特殊的蛋白質。酶是細胞中促進化

學反應速度的催化劑?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的酶約有3000種以上。它們分別存在于各種細

胞中，催化細胞生長代謝過程中各種不同的化學反應，使生物化學反應在常溫、

常壓、水溶液等溫和的條件下就可順利進行。

很多年來，人們一直認為所有的酶都是蛋白質。然而生物學家的實驗證明：

RNA也可以是高活性的酶。早在1982年，T.Ceeh發(fā)現(xiàn)原生動物四膜蟲的26S

rRNA前體在沒有蛋白質的情況下進行內含子的自我拼接，最終形成L19RNAo

當時因為只是了解它有這種自我催化的活性，沒有把它與酶等同看待。

1983年Atman和Pace分別報導了在RNA前體加工過程起催化作用的酶

是由20%蛋白質和80%RNA組成的。如果除去蛋白質部分，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，這是說明RNA具有酶活性的

第一例證。

“酶不都是蛋白質”，這一科學事實再一次有力地證明了實驗在科學發(fā)展中所起

到的舉足輕重的作用，同時也讓我們看到，科學是發(fā)展的，探索是無止境的，而

真理是相對的，現(xiàn)在的科學事實可能在今后會被修正，甚至推翻。

另外，酶、激素、維生素之間的區(qū)別值得一提，學生在以后的學習中容易把

這些物質和它們的作用搞混?？删透咧猩飳W水平做一簡單比較:

 

酶

激素

維生素

從化學本質上看

蛋白質

蛋白質（如生長素、胰島素等卜固醇類脂類物質（如性激素）

多種多樣，一般為小分子有機物。如維生素D是固醇類物質；維生素A是脂類

物質（菇類）；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反應的速度，是一種生物催化劑。

激素又稱“化學信使’，是特定細胞合成的，能使生物體發(fā)生一定反應的有機分子。

它的作用力很強，很低的濃度就能引起很強的反應，但在細胞中不能積累，很快

就會被破壞。

維生素常常與酶結合，是較復雜酶的組成成分之一。天然食物中含量極少，但這

些極微小的量對人體的生長和健康是必需的，人體一般不能合成它們或合成量不

足，必須從食物中攝取。

可把酶的發(fā)現(xiàn)史與酶的特性這兩部分教學內容結合起來，這樣可使學生用實驗

方法探索酶的特性順理成章。

4、酶的特性

在進行酶的特性教學時，教師可提問：

酶作為生物催化劑，與無機催化劑相比，有何特點？

為解決這個問題，教師可演示有關實驗，也可安排相應的學生實驗，引導學

生通過對實驗現(xiàn)象的觀察，分析得出結論，即酶的高效性、專一性與多樣性特性。

(1)酶的高效特性實驗，實驗前有必要簡單介紹兩項內容：

一是過氧化氫這種物質，它是動植物在代謝中產生的，對機體有毒害作用。

生物體可通過過氧化氫酶，催化過氧化氫迅速分解成水和氧氣而解毒。無機催化

劑三價鐵離子也可催化這一反應；二是本實驗的實驗步驟。

實驗后，讓學生討論得出過氧化氫酶的催化效率高于鐵離子的結論，在此基

礎上，教師可列舉其他實例，概括酶的高效性。教師還應強調正是由于酶的存在

及其高效性，所以許多代謝反應在體外很難發(fā)生，在體內卻可迅速進行。

(2)酶的專一性特性

實驗前可提問r食物中的淀粉和蔗糖同屬糖類，唾液淀粉酶能否消化水解這

兩種物質？”

本實驗所涉及的顏色反應要在實驗前跟學生說明清楚。淀粉水解成的麥芽糖

和蔗糖水解成的葡萄糖、果糖在煮沸的條件下，與斐林試劑反應會有磚紅色沉淀

物質產生，淀粉和蔗糖與斐林試劑無此反應。因此，斐林試劑可以用來鑒定淀粉

和蔗糖溶液中是否有麥芽糖和葡萄糖及果糖，進而推測淀粉和蔗糖是否被水解。

在此基礎上，教師通過進一步實例說明酶的專一性是酶普遍具有的特性；

(3)酶的多樣性原理，可在學生理解酶的專一性原理基礎上，結合蛋白質

的多樣性讓學生分析得出。

5、影響酶活性的因素

有條件的學校，應盡量讓學生做《實驗七、探索影響淀粉酶活性的條件》，

這對于訓練學生分析實驗能力，理解對照實驗的設計方法等都是很幫助的。

在學生通過實驗分析得出影響酶活性的因素后，可適當結合學生的生活實際,

引導學生分析、討論一些與之相關的生活常識。如可提問r持續(xù)高燒不退或嚴重

腹瀉有時甚至會危及人的生命，學生知道其中的原因嗎？”

人的正常體溫是37℃,體溫升高到38℃,雖然體溫只是升高了1℃，但人

已感覺非常沒有精神，如果升高到39℃甚至40℃以上，而且持續(xù)高燒，就會出

現(xiàn)一系列嚴重的反應，如昏睡、昏迷、驚厥、甚至危及生命，這是為什么呢？原

來，酶作為生物催化劑，其催化活性受到很多因素的影響，如溫度、pH值、有

機溶劑、重金屬離子、酶濃度、酶的激活劑、抑制劑等等，而酶的活性受上述因

素的影響是非常敏感的，影響因素發(fā)生很小的變化的，酶活性就會發(fā)生很大的改

變。人體中酶的最適溫度一般為37℃,當人體體溫高于或低于這個溫度時，機

體中酶活性就會大大降低，細胞內的各種生物化學反應不能正常進行了。

霍亂是一種烈性傳染病，為霍亂弧菌所致，曾在世界上引起多次大流行，死亡

率甚高。霍亂弧菌通過人的腸粘膜并大量繁殖，同時產生腸毒素引起劇烈腹瀉造

成迅速而嚴重的脫水，血容量明顯減少，因而出現(xiàn)微循環(huán)衰竭使細胞得不到鉀、

鈉、鈣、氯離子，導致肌肉痙攣；細胞得不到碳酸氫根離子而導致細胞內pH值

發(fā)生較大的改變，酶活性即相應大大降低，嚴重的會出現(xiàn)代謝性酸中毒，最終病

人腎功能衰竭，休克、死亡。人體大量出汗、腹瀉都要相應地補充水就是這個道

理；嬰幼兒自身調節(jié)能力差，嬰幼兒腹瀉常常引起嚴重后果，就是這個道理。

或者問f'當人誤食了含有重金屬的食物或農藥后，有一種應急措施，就是趕

緊給病人大量喝牛奶或豆?jié){，學生知道這是為什么嗎？”

酶活性除了與溫度、pH有關外，還受有機溶劑、重金屬離子等的影響。有

機溶劑與重金屬離子影響酶活性的主要原因是有機溶劑和重金屬離子與酶蛋白

上的某些化學基團結合，使酶的活性完全喪失，這也是人誤食了有機磷農藥、有

機氯農藥或含重金屬離子的食物中毒甚至死亡的原因。

牛奶和豆?jié){中含有大量的蛋白質，這些蛋白質可以和重金屬或有機物結合，

而使這些金屬離子和有機物發(fā)生沉淀。當人誤食了含重金屬的食品或農藥后，大

量飲用牛奶或豆?jié){可使這些有毒物質沉淀下來不被消化道吸收，從而也就避免了

這些有毒物質與人體中正常的酶接觸的機會，而保護了這些酶的活性。當然，這

只是應急措施，還要去醫(yī)院洗胃并進行進一步的治療。

探究活動

探究pH值對酶活性影響

【探究目的】

了解pH對酶活性的影響、學習測定酶的最適pH的方法

【探究原理】

酶的活性受環(huán)境pH的影響極為顯著。通常各種酶只有在一定的pH范圍內

才表現(xiàn)它的活性。一種酶表現(xiàn)其催化活性時的pH值稱為該酶的最適pHo低于

或高于最適pH時，酶的活性逐漸降低。不同酶的最適pH值不同，例如，胃蛋

白酶的最適pH為1.5—2.5,胰蛋白酶的最適pH為8等。

應當指出酶的最適pH受反應物性質和緩沖液性質的影響。例如，唾液淀粉

酶的最適PH約為6.8，但在磷酸緩沖液中，其最適pH為6.4-6.6,在醋酸緩

沖液中則為5.6o

【材料和用具】

1、0.3%氯化鈉的0.5%淀粉溶液（新鮮配制）

2、稀釋200倍的新鮮唾液。

3、0.1M檸檬酸溶液。

4、0.2M磷酸氫二鈉溶液

5、碘化鉀-碘溶液：將碘化鉀20克和碘10克溶解在100ml水中，使用前

稀釋10倍。

           

        

【探究步驟】

取8個50毫升錐形瓶，編號。按下表中的比例，用吸量管添加0.2M磷酸

氫二鈉溶液和0.IM檸檬酸溶液，制備pH5.0—8.0的8種緩沖溶液。

錐形瓶號

0.2M磷酸氫二鈉溶液(ml)

0.IM檸檬酸溶液(ml)

緩沖溶液pH值

1

5.15

4.85

5.0

2

5.80

4.20

5.6

6.31

3.69

6.0

4

6.92

3.08

6.4

5

7.72

2.28

6.8

6

8.69

1.33

7.2

7

9.36

0.64

7.6

8

9.72

0.28

8.0

取9支干燥的試管，編號。將8個錐形瓶中不同pH的緩沖液各取3毫升，分

別加入相應（I-8號）的試管中。然后，再向每個試管中添加0.5%淀扮溶液2毫

升。第9號試管與第5試管的內容物相同。

向第9號試管中加入稀釋200倍的唾液2毫升，搖勻后放入37七恒溫水浴

中保溫。每隔1分鐘由第9號試管中取出一滴混合液，置于白瓷板上，加一滴

碘化鉀?■碘溶液，檢驗淀粉的水解度，待結果呈橙黃色時，取出試管，記錄保溫

時間。注意，掌握第9號試管的水解程度是本實驗成敗的關鍵之一。

以I分鐘的間隔依次向第I至第8號試管中加入稀釋200倍的唾液2毫升，

搖勻，并以1分鐘的間隔依次將8支試管放入37P恒溫水浴中保溫。然后，按

照第9號試管的保溫時間，依次將各管迅速取出，并立即加入碘化鉀-碘溶液2

滴，充分搖勻。觀察各管呈現(xiàn)的顏色，判斷在不同pH值下淀粉被水解的程度，

可以看出pH對唾液淀粉酶活性的影響，并確定其最適pH。

探究酶的激活劑及抑制劑

【探究目的】

學習檢定激活劑和抑制劑影晌酶反應的方法和原理

【探究原理】

酶的活性常受某些物質的影響，有些物質能使酶的活性增加，稱為酶的激活

劑；有些物質能使酶的活性降低，稱為酶的抑制劑。例如，氯化鈉為唾液淀粉酶

的激活劑，硫酸銅為其抑制劑。

很少量的激活劑或抑制劑就會影響酶的活性，而且常有特異性。值得注意的

是激活劑和抑制劑不是絕對的，有些物質在低濃度度時為某種酶的激活劑，而在

高濃度時則為該酶的抑制劑。例如，氯化鈉達到1/3飽和度時就可抑制唾液淀粉

酶的活性。

【材料及用具】

1、1%淀粉溶液。

2、1%氯化鈉溶液。

3、碘化鉀-碘溶液：將碘化鉀20克和碘10克溶解在100ml水中，使用前

稀釋10倍。

4、稀釋100—200倍的新鮮唾液。

5、0.1%硫酸銅溶液。

【探究步驟】

取3支試管，編號。向第I支試管中加入I%氯化鈉溶液I毫升，向第2支試

管中加入0.1%的硫酸銅溶液I毫升，向第3支試管中加入蒸儲水I毫升作對照。

再向每支試管各加入0」％淀粉溶液3毫升和稀釋的唾液I毫升。搖勻各管內容物，

一齊放入37P恒溫水浴中保溫，10—15分鐘后取出。冷后，各滴入2—3滴

碘化鉀?■碘溶液，混勻。觀察比較3支試管顏色的深淺。

如果激活劑或抑制劑的作用不明顯，主要原因可能是唾液淀粉酶活性不夠高,

可以適當延長反應時間或者降低唾液稀釋倍數(shù)，然后再繼續(xù)實驗。

 

探究酶的專一性

【探究目的】

本實驗以唾液淀粉酶和蔗糖酶對淀粉和蔗糖的作用為例，說明酶的特異性。

【材料用具】

1、2%蔗糖溶液：蔗糖是典型的非還原糖，若商品蔗糖中還原糖含量超過一

定標準，則呈現(xiàn)還原性，這種蔗糖不能使用。所以，實驗前必須進行檢查。本實

驗用的蔗糖至少應是分析純的試劑。

2、0.3%氯化鈉的I%淀粉溶液(新鮮配制)

3、稀釋200倍的新鮮唾液。

4、蔗糖酶溶液：取干酵母100克，置于乳缽內，添加適量蒸儲水及少量石

英砂。用力研磨提取約I小時，再加蒸t留水，使總體積約為500毫升，過濾。將

濾液保存于冰箱內備用。

5、本尼迪克特(Benedict)試劑：將硫酸銅17.3克溶解于100毫升熱蒸儲

水中。冷卻后稀釋至150毫升。取檸檬酸鈉173克及碳酸鈉(Na2c03.H20)100

克，加水600毫升，加熱使之溶解，冷后，稀釋至850毫升。最后，把硫酸銅

溶液緩緩傾入檸檬酸鈉-碳酸鈉溶液中?；靹蚝?，用細口瓶貯存。此試劑可長時

間保存。

【探究步驟】

1、淀粉酶的