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第1节(学案)降低化学反应活化能的酶学习导航

  1。学习目标
  (1)说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。
  (2)通过观察比较过氧化氢在不同的条件下的分解的实验现象,体验酶与无机催化剂的区别;同时在实验探究中学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,学会如何设置对照组和重复实验。
  (3)通过阅读分析《关于酶本质的探索》的资料,认同科学是在不断探索和争论中前进的。
  (4)完成《影响酶活性的条件》的探究实验,通过观察实验现象,体验酶的特性和影响酶活性的条件及特点。
  2学习建议
  (1)要结合已有的对消化酶的了解和经验,从教材提供的问题探讨斯帕兰札尼研究鹰的消化作用进入学习情境,进而明确生命体随时发生着数量巨大的生物化学反应,同时又是一个稳定的、开放的系统。对细胞来说,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称细胞代谢,它是细胞生命活动的基础。
  (2)要通过实验比较过氧化氢在不同的条件下的分解,追忆几种已知的无机催化剂的特点和作用,来认识酶的催化作用以及与无机催化剂的区别。在实验探究中要学会如何控制变量,掌握一般生物学实验的基本思路和原则,体会在对照实验中要遵循单因子变量原则的必要性;要通过对实验现象和结果的分析得出相关结论:过氧化氢酶比fe3的催化效率高得多。
  (3)可以结合教科书中的走隧道需要的能量少的插图,对生化反应的有酶途径和无酶途径进行直观的类比,化抽象为形象,从而突破同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著这一难点;并由此进一步理解细胞中发生的各种化学反应要在常温、常压、水溶液环境下能快速、有序地进行的,就必需尽可能地降低化学反应的活化能,这正是新陈代谢离不开酶的原因。
  (4)可通过自学阅读资料分析,尝试进行角色转换,如果我就是当时的科学家,我该怎么办?让自己的思维沿着科学家关于酶本质的探索历程跳跃、共振、发散,体会科学发现的艰辛曲折,总结出酶的定义,从而在分子水平上理解酶的化学本质。
  (5)酶的特性都是在实验中比较分析得出的结论,深刻理解酶的特性就要从实验中来,到实验中去。联系上一课时的实验,过氧化氢酶的催化效率比fe3的催化效率高得多,得出酶具有高效性的特性;也可尝试设计实验用唾液淀粉酶对淀粉、蔗糖等底物的水解催化效果,得出酶具有专一性的特性;从教材给的材料用具中选择实验材料,拟订实验方案,探究温度和酸碱度对酶活性的影响,进一步学会用什么方法控制自变量、怎样观察或检测因变量,同学之间可以比较谁的实验设计更有创意、更严谨,从对实验现象的解释中加深酶的活性受温度、ph等条件影响的特性。
  (6)学习时,也可以从一把钥匙开一把锁的道理来形象地类推并理解酶的专一性。蛋白质分子具有特定的化学结构和空间结构,酶在其分子结构上有特定的活性部位,和底物之间具有锁钥关系,一种酶只能催化一种或一类化学反应;联系代谢反应过程的复杂性和蛋白质结构的多样性,就更能深刻地理解细胞代谢能互不干扰有条不紊的进行,与酶的多样性和专一性是分不开的。
  (7)由于大多数酶是蛋白质,而蛋白质在高温、强酸、强碱、重金属、辐射等作用下蛋白质的空间结构会发生变化使蛋白质变性,所以酶在同样的条件下当然也会变性而失去生物活性。从蛋白质的特性来考虑酶的特性,相关的化学知识可为你理解酶的特性打开另一扇窗口。
  (8)学习过程中还要密切联系生产和生活中的实例,如恒温库中保存种子、低温保存疫苗或精子、发烧时厌食、加酶洗衣粉在温水中洗涤效果好等,来进一步加深理解酶的活性与温度、ph的关系。

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