关于酶本质的探索教案.doc

教材 普通高中课程标准实验教科书 生物 分子与细胞 人民教育出版社第四章 细胞的能量供应与利用 课时二 关于酶本质的探索（1课时）教学目标：一、知识目标：1.概述酶的本质。二、能力目标：1.通过分析酶本质的探究历程，进行实验设计的技能训练；2.通过分析酶本质的探究历程，进行归纳总结的思维训练。三、情感态度价值观目标：1.认同科学发展是在不断地探索和争论中进行的，养成自觉发现问题，讨论问题的习惯；2.认同科学的发现需要质疑、创新、勇于实践、合作的科学态度。教学重点：1.概述酶的本质；2.进行实验设计和归纳总结的技能训练。教学难点：1. 进行实验设计和归纳总结的技能训练。教学过程教学环节教师行为预设学生行为教学意图、教学策略和媒体一、复习旧知识，导入新课通过上一节课的学习，同学们已经知道酶是通过降低反应的活化能，让反应快速高效的进行来实现它的催化作用的。提问：酶到底是什么物质呢？科学家是怎么知道的呢？学生回忆、倾听、思考。以学生熟悉的知识点导入，引起注意，关注课堂。二、1.提出问题2. 作出假设3. 设计实验4.实施实验5.得出结论回到课本，引出酶的探索和酿葡萄酒有关：在19世纪，由于酿出的葡萄酒经常变酸，受这一问题困扰，科学界非常重视对发酵过程的研究。当时已经知道酿酒就是让糖类变成酒精和二氧化碳，这个过程被称为发酵。提问：发酵是怎样产生的呢？条件是什么呢？早期许多化学家发酵是一个纯化学过程，与生命活动无关。真的是这样吗？请同学们阅读课文第三段。法国著名微生物学家巴斯德提出质疑，并于1854年开始研究酒精工业。他将发酵中的液体带回实验室，进行实验、观察，并大胆将显微技术观察运用到发酵的研究中，进而发现了酒中含有酵母菌。因此，他提出了一个大胆的假设：发酵过程与酵母菌的生长和增殖有关。经过了三年实验，巴斯德提出了他的观点：酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。即发酵与细胞生命活动有关。但是，细胞生命活动又是如何影响发酵过程的呢？而同一时期的德国化学家李比希提出了自己的观点：引起发酵的是酵母菌 中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。请同学们结合多媒体提供的表格比较这两个科学家对发酵本质提出的观点，四人为一组进行交流讨论，四分钟后请同学上台分享讨论结果。多媒体展示比较表格。教师巡视。巴斯德李比希主要观点发酵与酵母菌活细胞生命活动有关发酵与死亡裂解的酵母细胞内的某些物质有关各有所长各有所短教师评价，对两位科学家的观点进行分析比较。从巴斯德的研究领域，他主要强调生物体或细胞的整体作用，着重发酵与细胞生命活动有关，但是未具体说明是酵母菌的哪种物质导致了发酵过程；从李比希的研究领域来看，他倾向于从化学的角度考虑问题，着重于发酵与某些物质有关，但是窄化了物质起作用的条件，否认了细胞生命活动的重要性。由此可见，两位科学家各有所见，他们所争论的焦点在于发酵的过程是否与细胞生命活动有关。为此，德国化学家毕希纳综合了这两位科学家观点的可取之处，提出：引起发酵的是酵母细胞在生命活动过程中产生的某些物质。那么，应该如何设计一组实验来验证假设呢？教师问题引导（1）实验该如何取材？（2）采用什么实验方法？（3）反应变量如何设置？ 请同学四人为一组对毕希纳提出的假说设计一组实验来验证假说的合理性。教师巡视，5min后请甲小组派代表展示讨论结果。教师评价总结，（1）实验材料：活酵母细胞 （2）实验方法：对比实验 （3）反应变量：不含活酵母细胞的提取液和活酵母细胞的提取液教师引导学生分析毕希纳的研究过程：实验：活酵母细胞加水搅拌加压过滤不含活酵母细胞的提取液加入葡萄糖此外，毕希纳进行了对比实验，在糖液中加入活酵母细胞，酿成了酒。现象：冒出气泡结果：酵母细胞提取液和活酵母细胞的作用一样。接着提出以下问题：（1） 毕希纳把酵母细胞放在石英砂中用力研磨，是为了什么？（2） 为什么要加压过滤，为什么他要得到不含酵母细胞的提取液？教师评价总结，对学生的回答进行补充说明。接着引导学生得出结论：引起发酵的是酵母细胞在生命活动过程中产生的某些物质。毕希纳将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶，但是提取液中还含有许多其他物质，无法对酿酶直接鉴定。学生倾听、思考。学生联系课文，回答：当时的许多化学家认为这是一个纯化学过程，与生命活动无关。带着问题阅读课文。认真听讲，并思考科学家的实验及其过程。学生疑惑思考学生回忆，归纳，探索问题答案。学生倾听、思考学生倾听、思考。学生四人为一组，思考并交流讨论。甲小组代表表达讨论结果：实验材料采用活酵母细胞。将酵母细胞中的物质分离出来制成不含酵母细胞的提取液，加入葡萄糖溶液。还需要补充对比实验：将活酵母细胞直接加入葡萄糖溶液，观察两组实验结果是否一样。学生思考并分析毕希纳的实验过程。学生思考并回答问题：（1） 将活酵母细胞的细胞结构破坏，将里面的 物质释放出来。（2）加压过滤是为了滤去残余的细胞及其结构。要得到不含酵母细胞的提取液是要排除酵母细胞对发酵过程的影响，使实验更为严谨。以科学史引起学生的兴趣，在积极思考的过程中体会科学探究的一般过程。指导读书P81充分发挥学生自主学习的能力，训练学生从材料中提炼有效信息的能力，培养学生主动思考的习惯。引导学生认同科学发展是在不断探索、争论中进行的，培养学生勇于质疑、敢于创新的科学态度。利用自制多媒体辅助教学课件展示表格，充分发挥学生自主学习的能力，培养学生比较归纳的能力，训练学生从材料中提炼有效信息的能力。对学生进行实验设计的技能训练，从而认同科学的发展需要质疑、创新、合作，以此使学生养成发现问题、讨论问题的习惯。利用教材所给资料，合理设置问题，引导学生体验科学家科学研究的艰辛，培养学生敢于探索，勇于探究的科学精神。利用自制多媒体辅助教学课件，展示实验流程。合理设置问题，引导学生深入思考实验，培养学生发现问题，解决问题的能力。三、1. 提出问题2. 作出假设3.设计实验4.实施实验5.得出结论虽然已经确定了酶在物质变化中的作用，但酶到底是什么物质仍是困扰大家的问题。要研究酶是什么物质，首先就要获得纯度较高的酶，然后才能作出鉴定。美国科学家萨姆纳在研究酶究竟是什么过程中作出了杰出贡献。美国科学家萨姆纳以刀豆种子中的脲酶入手，着手研究脲酶是什么物质？与其他科学家相同，萨姆纳推测脲酶是蛋白质。借助其他科学家的研究，萨姆纳得知刀豆种子中脲酶含量相当高，并且这种酶能使尿素分解成氨和二氧化碳，便决定用刀豆种子为原料，提取纯酶。从1917年开始萨纳姆尝试了各种方法，历经一次又一次的失败。1926年惊喜发现用丙酮作溶剂的提取液中出现了结晶，说明提取物达到一定的纯度。教师提问：脲酶提取出了，根据材料如何证明它就是脲酶，不是细胞中其他有机物呢？教师引导：那么根据你所学过的知识，如何证明脲酶就是蛋白质呢？教师总结：1926年萨姆纳用丙酮作溶剂的提取液中出现了结晶，这种结晶溶于水后能够催化尿素分解成氨和二氧化碳，因而说明该结晶为脲酶。然后他又用多种方法证明了脲酶是蛋白质。学生倾听、思考学生思考并回答：根据材料，脲酶能使尿素分解成氨和二氧化碳，来判定它是否为脲酶。学生回忆回答：可以利用双缩脲试剂的显色反应。学生倾听。指导读书P81利用自制多媒体辅助教学课件展示设计原理。合理设置问题，引导学生深入思考实验，培养学生发现问题，解决问题的能力，使同学体验酶本质的探索。四、1. 进一步发展1926年萨姆纳的重要研究成果让人们知道脲酶就是蛋白质。从植物体（刀豆）中提取出的酶是蛋白质，从动物体提取的酶会是什么呢？后来的科学家又相继获得了胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶，并且证明这些酶都是蛋白质。所以在以后一段较长的时间，人们都认为酶就是蛋白质。那么，科学家为什么会得出这样的结论？教师引导：但是，这样的结论到了20世纪80年代美国科学家的重要发现出现了变化：切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。此外，1994年Breaker等利用体外选择技术首次发现了切割RNA的DNA分子，称之为脱氧核酶。教师提问：根据后来的研究，酶都是蛋白质吗？回归课本，学生归纳：脲酶是蛋白质，胃蛋白酶是蛋白质，胰蛋白酶是蛋白质。学生总结：人们发现的酶都是蛋白质，所以酶是蛋白质。学生回答：不都是。酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA、DNA。 指导读书P82充分发挥学生自主学习的能力，训练学生从材料中提炼有效信息的能力，培养学生主动思考的习惯。引导学生逐步分析科学家探究历程，从个别特征到一般规律，旨在培养学生归纳总结的能力。五、归纳总结教师提问：1.通过本节课的学习，酶是由什么产生的呢？2.通过上节课的学习，酶的作用是什么？3.根据以往的知识，我们将RNA和DNA称为核酸，那么蛋白质、核酸这一类物质又可以称为什么呢？教师引导：来为酶下一个较为完整的定义：酶是 的具有 的 ，其中绝大多数是蛋白质，少数是核酸。学生回答：活细胞学生回答：催化作用学生回答：有机物学生根据问题提示，补充空格得出完整的酶的定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是核酸。以谈话法，一问一答，复习已有知识，进一步巩固新知识。培养学生归纳总结的能力，使学生真正理解酶的本质。利用自制多媒体辅助教学课件展示酶的定义。板书设计：第一节 降低化学反应活化能的酶课时二 关于酶本质的探索一、发酵的本质1. 提出问题：发酵的本质是什么？2. 作出假设：毕希纳推测引起发酵的是酵母细胞在生命活动过程中产生的某些物质。3. 设计实验：（1）实验材料：活酵母细胞 （2）实验方法：对比实验 （3）反应变量：不含酵母细胞的提取液和活酵母细胞的提取液4. 实施实验：（1）活酵母细胞加水搅拌加压过滤不含活酵母细胞的提取液加入葡萄糖（2）活酵母细胞的提取液加入葡萄糖5. 得出结论：发酵是酵母细胞在生命活动过程中产生的某些物质将糖类转化为酒精的过程。二、酶本质的探索1. 提出问题：脲酶是什么物质？2. 作出假设：萨姆纳认为脲酶是蛋白质。3. 设计实验：详见PPt 4. 实施实验：详见PPt 5. 得出结论：脲酶是蛋白质。三、进一步发展：详见PPt和课本P82四、酶的本质1. 酶的来源：活细胞2. 酶的作用：催化作用3. 酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是核酸。教学反思：