降低化學反應活化能的酶教學設計（精選14篇）

　　作為一無名無私奉獻的教育工作者，就有可能用到教學設計，教學設計是對學業業績問題的解決措施進行策劃的過程。那么什么樣的教學設計才是好的呢？下面是小編幫大家整理的降低化學反應活化能的酶教學設計（精選14篇），歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計1

　　一、教材的地位和作用

　　《降低反應活化能的酶》是人教版教材必修本第五章第 1 節第一課時內容。上一章，們已經的是細胞的物質輸入和輸出 ,這節開始我們細胞的能量流動，而本節課的內容是整章的基礎，生命活動離不開酶。因此，本節內容在 整章 中具有不容忽視的重要的地位。后面還將學習到酶的特性，所以學好本節的內容可以為學好以后的打下牢固的理論基礎。本內容包含的一些單一變量控制科學， 是以后生物學習中不可缺少的部分，也是今后的必考內容。

　　二、教學目標

　　根據本教材的結構和內容分析，結合著高一年級學生他們的認知結構及其特征，我制定了以下的教學目標：

　　1、 認知目標：識記：細胞代謝概念、活化能概念、酶在細胞中的作用理解

　　2、 目標：學會控制變量，觀察和檢測因變量變化，以及設置對照實驗

　　三、教學的重、難點

　　本著高一新課程標準，在吃透教材基礎上，我確定了以下的教學重點和難點

　　教學重點：酶在細胞中的作用

　　教學難點：控制變量的科學方法

　　難點的依據：單一變量控制方法較抽象;學生沒有這方面的基礎知識。

　　為了講清教材的重、難點，使學生能夠達到本節內容設定的教學目標，我再從教法和學法上談談：

　　四、 教法

　　我們都知道生物是一門培養人的實踐能力的重要學科。因此，在教學過程中，不僅要使學生“知其然”，還要使學生“知其所以然”。我們在以師生既為主體，又為客體的原則下，展現獲取理論知識、解決實際問題方法的過程。

　　考慮到我校高一年級學生的現狀，我主要采取學生活動的教學方法，讓學生真正的參與活動，而且在活動中得到認識和體驗，產生踐行的愿望。培養學生將教學和自己的行動結合起來，充分引導學生全面的看待發生在身邊的現象，發展思辯能力，注重學生的心理狀況。

　　當然自身也是非常重要的教學資源。本人應該通過課堂教學感染和激勵學生，充分調動起學生參與活動的積極性，激發學生對解決實際問題的渴望，并且要培養學生以理論聯系實際的能力，從而達到最佳的教學效果。同時也體現了課改的精神。

　　基于本節課內容的特點，我主要采用了以下的教學方法：

　　1、直觀演示法：教材中活化能概念的文字敘述很抽象，雖然加入了卡通式插圖和圖解，但仍然是平面的、靜止的，很難實現知識遷移。而Flash動畫是立體的、直觀的、動靜結合的，并且能夠展示不同條件下的反應情況，有利于在比較和歸納中得到正確的知識。

　　2、實驗探究教學法——從反應物、反應條件、實驗原理、實驗步驟、現象記錄和分析、歸納得出結論等方面，引導學生理解實驗設計，進行實驗操作并嘗試改良實驗設計，從具體到抽象、從實踐到理論來深化科學探究思想，培養學生的小組協作能力和科學探究能力。

　　3、啟發式教學法——以設問和疑問層層引導，激發學生動機，啟發學生積極思考，逐步從常識走向科學，將感性認識提升到理性認識，培養和發展學生的抽象。

　　由于本節內容與社會現實生活的關系比較密切，學生已經具有了直觀的感受，可以讓學生自己閱讀課本并思考，并例舉生產實踐上存在的一些有關的 酶的作用 (佳美洗衣粉) 現象，在的指導下進行討論，然后進行歸納總結，得出正確的結論。這樣有利于調動學生的積極性，發揮學生的主體作用，讓學生對本節知識的認知更清晰、更深刻高中生物。

　　五、學法

　　學生具有的認知發展水平以及生物和化學基礎，我在教學過程中特別重視學法的指導。讓學生從機械的“學答”向“學問”轉變，從“學會”向“會學”轉變，成為真正的學習的主人。這節課在指導學生的和培養學生的學習能力方面主要采取以下方法：思考評價法、分析歸納法、自主探究法、總結反思法。

　　學習方法指導：

　　1、跟隨老師的問題，積極思考，將原有的知識應用到新知識的學習中，完成知識的遷移。

　　2、小組內合理分工，協調實驗操作、記錄和匯報，培養觀察、分析、判斷的思維能力和實驗操作能力，培養科學探究精神和合作精神。

　　3、結合書本的文字敘述、圖片和老師展示的動畫，提高分析、歸納能力。

　　最后我具體來談談這一堂課的教學過程：

　　六、教學過程

　　在這節課的教學過程中，我注重突出重點，條理清晰，緊湊合理。各項活動的安排也注重互動、交流，最大限度的調動學生參與課堂的積極性、主動性。

　　1、導入新課：(3—5分鐘)

　　聯系生活，激發學生學習，開動思考，活躍課堂。

　　2、講授新課：(30分鐘)

　　創設情景

　　導入新課

　　⑴這個實驗要解決什么問題?

　　⑵為什么要將肉塊放入金屬籠內?

　　⑶肉塊為什么會消失?

　　⑷從這個實驗中你能得出什么結論? 思考回答問題

　　㈠細胞代謝 回顧在葉綠體、線粒體、核糖體等細胞器中發生不同的化學反應，引導學生理解細胞內每時每刻都發生著很多化學反應，統稱為細胞代謝。

　　細胞代謝是細胞生命活動的基礎。 運用已有知識，集體回答問題，體會細胞代謝這一概念的含義。

　　㈡酶在細胞代謝中的作用

　　1.實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解 介紹過氧化氫和肝臟研磨液，提出相關問題，引導學生進行分析。

　　講述：細胞代謝過程中也會產生過氧化氫，這是一種對細胞有害的物質，幸而細胞內含有生物催化劑----過氧化氫酶，能將過氧化氫分解。但它們之間的一樣嗎?

　　組織學生分組實驗，提醒實驗安全和注意事項。 思考回答問題。分組完成實驗，匯報實驗現象。

　　2.控制變量的科學方法 引導學生觀察實驗步驟表格，以問題串形式帶領學生從本實驗實例中總結出實驗設計的基本原則：單一變量原則和對照原則。 分析實驗現象，得出正確結論。體會什么是自變量、因變量、無關變量以及對照實驗。

　　3.酶的作用原理 通過分析對照實驗，詳細比較四種條件下過氧化氫分解的速率，引導學生思考產生這種結果的原因，引出活化能的概念，并總結出各條件使反應加快的本質。 積極思考，討論，分析歸納出加熱、無機催化劑、酶提高化學反應速率的本質。

　　3、課堂小結，強化認識。(3—5分鐘)

　　課堂小結，可以把課堂傳授的知識盡快地轉化為學生的素質;簡單扼要的課堂小結，可使學生更深刻解理論在實際生活中的應用，并且逐漸地培養學生具有良好的個性。

　　4、板書設計

　　我比較注重直觀、系統的板書設計，還及時地體現教材中的知識點，以便于學生能夠理解掌握。

　　結束：

　　各位領導、老師們，本節課我根據高一年級學生的心理特征及其認知規律，采用直觀教學和活動探究的教學方法，以“教師為主導，學生為主體”，教師的“導”立足于學生的“學”，以學法為重心，放手讓學生自主探索的學習，主動地參與到知識形成的整個思維過程，力求使學生在積極、愉快的課堂氛圍中提高自己的認識水平，從而達到預期的教學效果。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計2

　　一、教材分析

　　本節課主要講述酶在生物新陳代謝中的重要作用及其生理特性,教材對酶的本質和特性作了重點介紹。本章本節課內容是高二生物教材的重難點內容。自然界中的一切生命現象皆與酶的活動有關。在本章節中通過探索驗證酶的特性的教學過程，培養學生建立科學的思維方法和研究精神。

　　二、教學目標：

　　1、知識目標：學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化及設置對照組和實驗組。

　　2、能力目標：學會用準確的語言闡明實驗探究的結果。

　　概述溫度和pH影響酶的活性。

　　4、情感態度價值觀：體驗科學探究過程,領悟科學探究方法，體現團隊合作精神。

　　三、教學難點：

　　確定和控制對照實驗中的自變量和無關變量，觀察和檢測因變量的變化。

　　四、學情分析

　　學生通過上一節課的學習已經有了實驗操作基礎，這節課的三個實驗是在前面的基礎上完成的，所以學生對此并不陌生。

　　五、教學方法

　　1．實驗法：比較過氧化氫在不同條件下的分解。

　　2．學案導學：見后面的學案。

　　3．新授課教學基本環節：預習檢查、總結疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結、當堂檢測→發導學案、布置預習。

　　六、課前準備

　　實驗材料用具的準備、課件制作、學生預習有關內容

　　七、課時安排：1課時

　　八、教學過程

　　(一)預習檢查、總結疑惑

　　檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

　　（二）情景導入、展示目標。

　　教師：通過復習上節課的內容---酶的高效性的實驗，導入新課。

　　提問：酶的催化效率如此高效，酶能否催化任意一個化學反應?

　　（三）合作探究、精講點撥。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計3

　　一、教學目標：

　　【知識】：說明酶在代謝中的作用、本質和特性

　　【情感】：通過閱讀分析“關于酶本質的探索”的資料，認同科學是在不斷的探索和爭論中前進的。

　　【技能】：進行有關的實驗和探究，學會控制變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。

　　二、教學重難點：

　　酶的作用、本質和特性（重點）；酶降低化學反應活化能的原理、控制變量的科學方法（難點）

　　三、教學用具：

　　ppt幻燈片、實驗器材

　　四、課前準備

　　五、教學過程：

　　教學活動教師活動學生活動

　　（一）引入問題探討

　　提出問題：與外界的化學反應相比，生物體內的化學反應有什么特點（條件溫和、效率高）；在學習化學知識中，我們為了讓一些化學反應更容易地進行，會使用催化劑，那無機物催化劑和生物體內的催化劑在反應條件上，效率上有什么區別呢？閱讀問題探討內容，進行相關的討論。

　　思考教師提出的問題

　　（二）實驗幻燈片展示：酶的本質學生閱讀《資料分析》部分，完成討論，并進行交流。

　　（三）酶的本質方案一：指導學生完成實驗

　　方案二：指導學生閱讀實驗實驗，提出問題：

　　1. 2號管發生了什么現象，說明了什么（引出活化能的概念）

　　2. 3、4號管中，fecl3和過氧化氫酶起了什么作用。（說明催化劑并沒有并沒有提高分子的能量，而是把發生反應所需要的活化能降低了）

　　3. 3、4號管中，哪個反應速度快？說明什么問題（說明酶具有高效性）

　　方案一：學生進行實驗

　　方案二：閱讀相關的課文內容，展開討論，并回答問題。

　　（四）酶的特性

　　1.復習實驗，指出酶的高效性，也可以給出一些數據加以證明

　　2.用例題說明酶的專一性。可以簡單介紹“鑰匙－鎖“學說

　　（五）探究活動：影響酶活性的條件指導學生完成探究活動的設計和操作

　　揭示酶促反應的條件：最適溫度和最適ph完成探究活動，并進行交流和表達

　　（六）小節讓學生畫概念圖

　　練習略

　　第2節細胞的能量“通貨”——atp

　　一、教學目標：

　　【知識】：簡述atp的化學組成和特點

　　寫出atp的分子簡式

　　解釋atp在能量代謝中的作用

　　二、教學重難點：

　　atp化學組成的特點及其在能量代謝中的作用；atp和adp的相互轉化。

　　三、教學用具：

　　ppt幻燈片

　　四、課前準備：

　　讓學生到藥店了解atp藥品的性狀、功效。

　　五、教學過程：

　　教學內容教師活動學生活動

　　（一）引入、問題探討提出問題：前面學習過的能源物質有那些？這些能源物質被細胞分解后，以什么形式提供為細胞提供能量呢？

　　問題探討：螢火蟲發光的生物學意義是什么？螢火蟲為什么能發光？一個關于atp讓螢火蟲尾部重新發光的例子。引出atp是直接能量物質。回答問題（如糖類、葡萄糖、脂肪）

　　（二）atp分子簡介以及atp和adp的轉化展示atp的分子結構式，講授atp的分子簡式的寫法和含義。磷酸鍵水解放出的能量水平。

　　由atp脫去最遠離a的磷酸放出能量引入，講述adp可以和pi結合，吸收能量，形成atp的過程。，用幻燈片或板書輔助。adp轉化為atp所需要的能量的來源：動物、人、真菌、大多數細菌通過呼吸作用、綠色植物通過呼吸作用和光合作用。學生隨教師的講授作出回應，特別是atp和adp相互轉化過程中，能量的變化。

　　（三）atp的利用理解：吸能反應與atp合成想聯系；放能反應與atp水解相聯系。

　　（四）小結及例題什么是atp

　　atp與adp的轉化，及其能量的變化

　　第3章atp的主要來源——細胞呼吸（2課時）

　　一、教學目標：

　　【知識】：說出線粒體的結構和功能

　　說明有氧呼吸和無氧呼吸的異同。（理解）

　　說明細胞呼吸的原理，并探討其在生產和生活中的應用。（理解）

　　【技能】：設計實驗，探究酵母菌細胞呼吸方式的探究。

　　二、教學重難點：

　　有氧呼吸的過程及原理（重點）；

　　細胞呼吸的原理和本質，探究酵母菌的呼吸方式（難點）

　　三、課前準備：

　　知道兩個小組學生分工完成探究酵母菌細胞的呼吸方式。

　　四、教學用具：

　　ppt幻燈片

　　五、教學過程

　　教學內容教師活動學生活動

　　（一）引入回顧atp的生理功能，糖類、脂肪被細胞分解后把能量儲存在atp的高能磷酸鍵中。提出問題：有機物進入細胞后以什么方式分解的呢？在體外，有機物與氧氣發生燃燒反應，放出大量能量。而生物學家發現，有機物在細胞內也是通過復雜的氧化反映產生能量的。

　　引出細胞呼吸的概念回顧舊知識，受教師的問題所引導，進入新課。

　　（二）探究酵母菌細胞呼吸的方式對引導其他學生對參加實驗的學生進行提問，并進行歸納。（問題如：為什么選用酵母菌作為實驗材料，而不選用小白鼠等；naoh溶液的作用是什么）

　　總結出結論：細胞呼吸分為有氧呼吸和無氧呼吸。引導學生說出酵母菌的有氧呼吸產生co2；無氧呼吸產生酒精和co2對實驗的設計、結果進行交流和表達，并回答老師和其他學生提出的問題

　　（三）有氧呼吸提出問題：在學習細胞器的內容中，和細胞有氧呼吸有關的細胞器是什么？闡明有氧呼吸的主要場所是線粒體。用幻燈片展示線粒體的結構，指導學生進行觀察和表述，以問題作為引導：

　　1.線粒體是由多少層膜組成；

　　2.外膜和內膜在形態上有什么區別，內膜的特點如何與線粒體的功能相適應；

　　3.內膜和基質上有什么物質。

　　以幻燈片為輔助，講授有氧呼吸的三個階段。注意整理三個階段發生的場所、能量的變化、產物。提出問題：有氧呼吸與有機物在體外燃燒放能過程比較，有什么區別呢？

　　簡單介紹有氧呼吸能量的轉化效率，可以讓學生來計算。一般內燃機的效率為25％左右，而生物有氧呼吸的能量效率為40％左右，其余60％左右轉變為熱能。回答問題（線粒體）

　　觀察線粒體的結構，并回答相關問題，并把多個問題的答案進行整合，得出線粒體適應有氧呼吸功能的結構。學生閱讀相關內容，填寫表格，并進行分組討論后，分別講述有氧呼吸三個階段。比較兩者的區別分析有機物產傷的熱能的生理意義。

　　（四）第一課時小結及練習用幻燈片展示半成品的概念圖，指導學生完成

　　（五）無氧呼吸提出問題：人體所有的細胞任何時候都在進行有氧呼吸嗎？師生共同列舉一些無氧呼吸的例子

　　（六）細胞呼吸原理的應用指導學生進行資料分析和討論。進行討論，或者自由發言，利用無氧呼吸的知識，解釋教材中相關的實例

　　（七）小結及練習

　　第4節能量之源——光與光合作用（3課時）

　　一、教學目標：

　　【知識】：說出綠葉中色素的種類和作用（了解）

　　說出葉綠體的結構和功能（了解）

　　說明光合作用以及它的認識過程（理解）

　　研究影響光合作用強度的因素

　　【情感態度】：通過了解光合作用的探索過程，認同科學家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意見中的合理成分，還要具有質疑、創新和用于實踐的科學精神與態度。

　　【能力、技能】：進行有關的探究和實驗，學會提取、分離綠葉中的色素，在有關實驗、資料分析、思考與討論、探究等的問題討論中，運用語言表達的能力以及分享信息的能力。

　　二、教學重難點：

　　重點：綠葉中色素的種類和作用；光合作用的發現和研究歷史；光合作用的光反映、暗反應過程以及相互關系；影響光合作用強度的環境因素。

　　難點：光反映和暗反應的過程；探究影響光合作用強度的環境因素。

　　三、教學用具：

　　實驗材料；ppt課件

　　四、課前準備：

　　五、教學過程

　　教學內容教師活動學生活動

　　（一）引入光合作用對自然界的意義：生成氧氣，進而緊接形成地球的臭氧層；直接或間接為其他生物提供能源；促進碳的循環。

　　（二）光合色素實驗：探究光合色素的的種類

　　講述光合色素的種類、吸收光譜

　　（三）葉綠體的結構通過圖片和問題的引導，講述葉綠體的結構及其適應光合作用的特點。對恩格爾曼的兩個實驗進行討論，并進行表達交流

　　（四）光合作用的探究歷程利用學生初中學過的關于光合作用的反應式，利用填空的方式，展示光合作用的定義。

　　引導學生對幾個主要的探索歷程資料進行閱讀，并找出相關階段的研究成果或觀點。特別講述用同位素追蹤氧元素走向和碳元素走向的實驗

　　（五）光合作用的過程光反應：以光合色素捕獲的光能的用處入手，并輔以板話，能量的是水脫氫，并放出氧氣和產生[h];并且使adp生成atp。強調了光反應需要的條件是光、光合色素、酶。

　　暗反應：目的是二氧化碳獲得h，被還原成為葡萄糖。二氧化碳與c5化合物結合（二氧化碳的固定），成城2分子c3；一部分c3獲得了[h]被還原為葡萄糖；一部分c3形成c5繼續參與循環。

　　歸納光合作用的本質：把利用光能，產生[h]，把二氧化碳還原為葡萄糖，并把光能儲存在更加穩定的糖類中。以表格的形式再次鞏固光合作用兩個階段的各種變化。以及兩個階段之間的關系。

　　（六）影響光合作用強度的因素以及呼吸作用與光合作用的關系設計情景，引導學生了解二氧化碳濃度、光照強度、溫度對植物光合作用強度的影響。利用哈密瓜之類的例子，分析呼吸作用和光合作用的關系。

　　（七）化能作用自養生物；異氧呼吸的概念，并且通過例子來講述葉綠體的苦惱。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計4

　　一、版本：

　　人教版高中生物必修1

　　二、設計內容：

　　第5章 細胞的能量供應和利用 第1節降低化學反應活化能的酶(第1課時——酶的作用)

　　三、設計理念

　　在實施新課程中，需要構建與新課程理念相適應的教學策略。根據新課程理念，高中生物重在培養學生的科學思維、科學方法、科學精神等生物科學素養。使學生由以前的“學會”到“想學”再到“會學”，“引導──探究” 發現式教學法就是在這種理念下應運而生的，該教學法以問題解決為中心的學習方式。本節課以“引導──探究”科學發現的過程來學習科學研究的方法為設計理念。符合《基礎教育課程改革綱要(試行)》的要求：“改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、合作學習、樂于探究、勤于動手，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力”。該理念的運用有利于學生科學素養、協作精神的培養，有利于培養學生的創新精神和實踐能力，有利于學生主動建構知識、發展能力、形成正確的情感態度與價值觀。它不僅重視知識的獲取，而且更加重視學生獲取知識的過程及方法，更加突出地培養學生的學習能力。在問題的推動下、在教師的引導下，學生學得主動，學得積極，真正體現了“教為主導，學為主體”的思想。

　　四、教材分析

　　1.地位和作用

　　“降低化學反應活化能的酶” 第1課時——酶的作用，主要探討酶在細胞代謝中的作用。該內容以第4章第3節物質的跨膜運輸方式中的主動運輸需要消耗能量以及初中生物學“消化”為基礎。學習本節利于“細胞代謝的學習”，利于選修模塊中有關酶的應用、微生物發酵、蛋白質提取和分離等知識的學習。

　　2.教學目標

　　(1)知識目標：說明酶在代謝中的作用 (ⅰ)。

　　(2)技能目標：進行有關的實驗和探索，按所設計的實驗方案和步驟，正確完成相關的實驗操作。學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗(ⅱ)。

　　(3)情感目標：

　　①評價自己的實驗結果，

　　②參與交流，聽取別人的正確意見，維護或修改自己的方案和意見。

　　3.過程與方法

　　通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，感悟酶作為催化劑特點，及控制變量的方法。利用教材上形象、直觀的圖解和文字說明，讓學生明確催化劑可降低化學反應的活化能。

　　4.確定教學重、難點及解決方法

　　教學重點：酶的作用。

　　[解決方法]利用學生對無機催化劑的知識基礎切入，引入酶的學習。通過實驗、資料分析得出酶的作用。自然界中的生命現象都與酶的活動有關，活細胞內全部的生物化學反應都是在酶的催化下完成的。在人體內，大約每分鐘要發生幾百萬次的化學反應，這么多的化學反應之所以能在常溫、常壓下進行，完全是因為酶的作用，酶是一種什么樣的物質?在化學反應中是怎樣起作用的?顯然應是本節課內容的重點。

　　教學難點：

　　①酶降低化學反應活化能的原理。

　　②控制變量的科學方法。

　　[解決方法]

　　①利用教材上形象，直觀的圖解和文字說明，讓學生明確催化劑可降低化學反應的活化能。

　　②通過比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗，感悟酶作為催化劑特點，及控制變量的方法。活化能這個名詞在高中生物教材體系中是第一次出現，無論是學生還是教師對這個名詞都很陌生。化學反應之所以能進行，就是達到反應所需的活化能。在酶的作用下，原來不能進行反應的物質發生了反應，是增加了反應物的自由能，還是降低了反應所需的活化能?通過實驗和類比，必需要讓學生理解。在過去幾年的高考中，雖然出現了實驗設計，但在教材中沒有關于控制變量的內容，在本節教材介紹了控制變量的系列名詞，但對剛剛接觸高中生物實驗的學生而言，不能說不是一個難點。

　　五、設計思路

　　從物質跨膜運輸方式──主動運輸需要能量入手，引出第5章細胞的能量供應和利用。再從教材提供的問題探討──斯帕蘭札尼研究鷹的消化作用進入學習情境，是有趣的，并能和學生已有經驗──對消化酶的了解結合起來。利用學生對無機催化劑的知識基礎切入，引導學生進入新課學習。既然學生們知道無機催化劑的作用，就讓學生通過比較實驗來認識酶的催化作用以及與無機催化劑的差別。教師在安排學生做實驗時要注意學生對實驗的理解，落實好本節課的目標。本節課的實驗需要設置實驗組和對照組，建議教師利用直觀的手段(繪圖或電子幻燈等)將實驗的裝置特別是實驗組和對照組的裝置分別向學生展示，以增加學生實驗操作和討論的效率，或者采取分組實驗進行實驗討論(此法效果很好)。

　　在學生獲得感性知識的基礎上要求學生體會什么是自變量、因變量、無關變量以及什么是對照實驗，再通過對實驗中自變量改變訓練學生在實驗設計中如何控制變量。顯然，這種編排有助于引導學生學會確認和控制變量，有助于培養學生的科學探究能力。

　　學生通過親身感知酶的作用，順理成章引入酶在化學反應中能夠降低化學反應的活化能知識點。教材利用卡通式插圖、圖解和文字敘述，指出酶能夠顯著降低化學反應所需的活化能。通過形象、直觀的圖解和文字說明以及繪制“沒有催化劑、無機催化劑、酶的催化效率曲線”的比較，進一步讓學生明確催化劑可降低化學反應的活化能(酶催化作用更加顯著)，利于學生理性認識。

　　六、教學用具：

　　ppt幻燈片、實驗材料、器材

　　七、課前準備：

　　分組實驗(“比較過氧化氫在不同條件下的分解”)材料用具的準備;ppt課件制作。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計5

　　●三維目標

　　1.知識與技能

　　（1）細胞代謝的概念。

　　（2）酶的作用和本質。

　　（3）酶的特性。

　　（4）提高學生觀察、分析、判斷的思維能力，提高學生的實驗操作能力。

　　2.過程與方法

　　（1）通過本節課教學，讓學生進行有關的實驗和探索，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。

　　（2）通過讓學生了解酶的發現過程，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。

　　（3）在實驗能力提高的基礎上，提高學生運用語言表達的能力和分享信息、分享實驗成果的能力。

　　3.情感態度與價值觀

　　（1）通過學習生物學家研究酶的本質的過程，激勵學生學習科學家實事求是的科學態度和勇于探索的科學精神。

　　（2）通過實驗探究影響酶活性的條件，培養學生的探索精神、創新精神和合作精神。

　　●教學重點

　　1.比較過氧化氫酶在不同條件下分解速率快慢的實驗，并引導學生得出結論——酶的高效催化作用（酶的作用）。

　　2.酶的本質。

　　3.酶的特性。

　　●教學難點

　　1.酶的活化能降低的原理。

　　2.實驗中控制變量的科學方法。

　　●教具準備

　　酶活性受溫度、ph影響的示意圖。

　　●教學過程

　　［課前準備］

　　教師準備實驗器材，并設計好觀察記錄表；學生預習實驗，掌握實驗的原理并設計好實驗的過程。

　　［情境創設］

　　人不吃飯行嗎？食物進入人體內發生了怎樣的變化？這些問題在現在來說都已經十分清楚了。這些變化過程在其他生物中有沒有呢？早在二百多年前科學家就對此進行了探索。

　　實驗介紹：1783年意大利科學家斯帕蘭札尼將肉塊放在小巧的金屬籠中，然后讓鷹吞下，過了一段時間，將籠子取出，肉塊不見了。

　　［師生互動］

　　問：（1）為何要將肉塊放在籠子中？

　　答：排除了胃對肉塊的物理性消化。

　　問：（2）對肉起消化作用的是什么物質？

　　答：一定是某些物質進入到金屬籠中，使肉分解。現在已經知道這個能讓肉分解的物質就是——酶。

　　問：（3）進行肉類消化的過程的條件是怎樣的？

　　答：進行分解肉的反應是在一種極溫和的條件下進行的。

　　問：（4）在實驗室中能否也能讓肉分解？能的話需要怎樣的條件？

　　答：實驗室也能進行肉的分解，但是比起在生物體中來說，需要高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈的條件才能進行。

　　總結：對于一個生物體來說要進行的生理活動非常之多，構成生物體的每一個細胞內的物質需要不斷地合成與分解，不斷地處于自我更新的狀態，而這種自我更新的過程完全依賴于細胞內發生的生物化學反應，每一個化學反應都伴隨著能量的變化。細胞中全部有序的化學變化的總稱就叫細胞代謝。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計6

　　教學準備

　　教學目標

　　1知識方面:說明酶在細胞代謝中的作用、本質和特性。

　　2能力方面:進行有關的實驗和探究,學會控制自變量,觀察和檢測因變量的變化,以及設置對照組和重復實驗。

　　3情感態度價值觀:通過閱讀分析“關于酶本質的探索”的資料,認同科學是在不斷地探索和爭論中前進的。

　　教學重難點

　　1、教學重點:酶的作用、本質和特性。

　　2、教學難點:

　　⑴酶降低化學反應活化能的原理。

　　⑵控制變量的科學方法。

　　教學過程

　　【導入】問題探討

　　介紹教材P78斯帕蘭扎尼的實驗,討論下列問題:

　　⑴這個實驗要解決什么問題?

　　⑵是什么物質使肉塊消失了?

　　對細胞來說,能量的獲得和利用都必須通過化學反應。細胞中每時每刻都進行著許多化學反應,統稱為細胞代謝。細胞中代謝過程離不開降低化學反應活化能的酶。

　　學生回憶:

　　⑴化學反應中無機催化劑的概念?

　　⑵無機催化劑的作用、特點和條件是什么?

　　學生思考:細胞內的環境是一個常溫常壓下的狀態,在這種環境下化學反應卻能高效有序地發生,應該有適合的生物催化劑——酶。

　　【講授】一、酶在細胞代謝中的作用

　　實驗]比較過氧化氫在不同條件下的分解。

　　1、實驗原理:2H2O22H2O+O22H2O22H2O+O2

　　2、實驗步驟及現象

　　3、討論

　　4、實驗結論

　　5、實驗過程的理論分析

　　⑴在做該實驗時讓學生感悟酶作為催化劑的突出特點——高效。

　　⑵控制變量:講解教材P79相關內容,讓學生了解實驗設計的原則。

　　⑶進行實驗:

　　[活化能]分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量稱為活化能。

　　用無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,因而催化效率更高。如H2O2的分解,20℃無催化劑時需活化能75kJ/mol;用鉑作催化劑時,只需活化能54kJ/mol;用H2O2酶時,活化能下降到29kJ/mol以下。(結合教材P80圖講解)

　　正是由于酶的催化作用,細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。

　　【講授】二、酶的本質

　　[資料分析]教師設置下列問題,讓學生帶著問題去閱讀教材P81——82相關內容。

　　1、巴斯德和李比希的觀點分別是什么?

　　2、巴斯德和李比希的觀點各有什么積極意義?各有什么局限性?

　　3、科學發展過程中出現爭論是正常的。試分析巴斯德和李比希之間出現爭論的原因是什么,這一爭論對后人進一步研究酶的本質起到了什么作用?

　　4、巴斯德和李比希之間的爭論被哪位科學家的研究成果平息了?

　　5、簡述畢希納實驗的過程?

　　6、從畢希納的實驗可以得出什么結論?

　　7、要證明酵母細胞的提取液和活酵母細胞的作用一樣還需要對實驗如何改進?

　　8、薩姆納提取到了脲酶,他是如何證明它的化學成分的?

　　9、薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質,并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他成功的主要原因是什么?

　　10、請給酶下一個較完整的定義?

　　11、結合酶本質的探索歷程談談你對馬克思說的:“在科學上沒有平坦的大道,只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人,才有希望達到光輝的頂點”這句話的理解。

　　學生討論回答:

　　總結

　　酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物,其中絕大多數酶是蛋白質。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計7

　　（一）學習內容：

　　第三章《生物的新陳代謝》的第一節《新陳代謝與酶》，第二節《新陳代謝與ATP》；通過實驗《比較過氧化氫酶和的催化效率》，《探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用》及《探索影響淀粉酶活性的條件》總結歸納作為酶所具備的特點。

　　（二）學習重點：

　　1.酶的概念、酶的催化作用特點

　　2.酶的特性實驗完成

　　3.理解酶的特性與新陳代謝的關系

　　（三）學習難點：

　　1.酶的性質及其實驗驗證

　　2.酶的性質驗證試驗設計

　　（四）學習過程：

　　1.新陳代謝：是活細胞中全部有序的化學變化的總稱。

　　理解：新陳代謝是生物最基本的特征，是生物與非生物最本質的區別。要將新陳代謝同普通的物理變化和化學變化區分開。這一點主要體現在三點上：

　　①新陳代謝是活細胞中發生的過程；

　　②是有序的化學反應，是受控過程；

　　③新陳代謝的本質是化學反應，涉及物質變化和能量變化；對細胞、對生物體而言，這種有序變化是其存在的基礎，是以生物體表現出生長、發育、遺傳和變異的特征。細胞才以活的姿態出現，表現出生長、分裂、完成生命活動等特征。

　　2.酶

　　（1）發現1783年，意大利科學家，斯巴蘭讓尼鷹的消化實驗

　　實驗目的：區分鳥類的胃的消化過程，是進行物理性消化，還是存在化學性消化。

　　實驗設計：將肉塊放入小巧的金屬籠，讓鷹將金屬籠吞入，既保證肉塊不受物理性消化的影響，同時胃液可流入籠內。

　　實驗結果：隔一段時間后，將小籠子取出，發現籠內的肉塊消失了。

　　結果分析：胃內具有化學性消化作用

　　1836年，德國科學家施旺，從胃液中提取出消化蛋白質的物質（蛋白酶），1926年，美國薩姆納從刀豆種子中提出脲酶結晶，并證實脲酶是一種蛋白質。20世紀30年代，酶是一類具有生物催化作用的蛋白質，20世紀80年代，美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也具生物催化作用。

　　（2）本質：酶，是活細胞產生的一類具有生物催化作用的有機物

　　理解：絕大多數酶是蛋白質成分，即一些具有生物催化作用的有機物，如RNA并非是蛋白質成分，它們具有生物酶的特點：

　　①是活細胞可以合成的；

　　②能夠催化反應進行；

　　③是生物體內的有機物，

　　所以，有幾點要注意：

　　a.不是酶的本質都是蛋白質，少數RNA也是酶

　　b.不是蛋白質都能稱為酶，只有是活細胞中產生具有催化作用的蛋白質才稱為酶，催化作用僅為蛋白質多種功能之一；

　　c.酶是活細胞產生，但不一定只在活細胞內才能發揮作用，在體外條件合適情況下一樣能發揮催化作用。

　　（3）特性

　　酶的特點在化學中已經學到，所有的酶在一定的條件下都能使生物體內復雜的化學反應迅速地進行，而酶本身不發生變化，但酶有別于無機化學催化劑。

　　①酶具有“高效性”

　　過氧化氫酶，與相比，過氧化氫酶的催化效率要高許多。通常情況下，酶的催化效率是無機催化劑的倍。也就是說，酶的催化效率是極高的`，比如：每個碳酸酐酶分子每秒能夠催化個，使其與相同數量的結合，形成，是非酶催化的一百萬倍。

　　②酶具有“專一性”

　　一種酶只能作用于一種底物，或一類分子結構相似的底物：淀粉酶只能催化淀粉水解，對蔗糖不起催化作用，二肽酶可以水解任何兩種氨基酸組成的二肽。

　　所以，每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學反應。進一步講，生物體內發生的化學反應很多，在同一時刻，機體內部不同部位不同細胞，或同一細胞不同的位置發生著千萬種反應，而反應的進行依賴于酶的存在，所以，可以推論酶具有“多樣性”。大多數酶的本質是蛋白質，蛋白質也是具有多樣性特點的。特別是蛋白質的空間結構是酶發揮作用的重要基礎之一。

　　③酶需要適宜的條件

　　每一種酶活性的發揮都離不開特定的環境條件，通常酶在一定的范圍內才具有活性，有催化能力，超過了這個范圍，就不再有催化能力，即酶失活；酶即使在活性范圍內，催化能力也有高低之分，酶在改變某一環境條件下，活性也改變，當酶活性最高時，該環境條件稱為最適條件，在此條件兩側，酶活性都將降低。影響因素常有：

　　a.溫度：一定范圍內，酶的催化能力隨溫度升高而增強但超過60℃，絕大多數酶就會失去活性，低溫使活性降低，但分子結構未破壞，可恢復活性。

　　b.pH酶對環境中的pH十分敏感，酶只有在一定的pH范圍內才能表現出活性，隨pH不同，酶的活性波動很大，一般最適pH常在4－8之間，不同酶情況不一樣。

　　酶最適pH

　　過酸，過堿和pH偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低至失活，通常是使酶分子結構遭到破壞而導致失活。

　　高溫常破壞酶的分子結構而導致失活，低溫也能使酶活性急劇下降，但酶的分子結構未被破壞，當溫度恢復到適宜濕度時，酶活性可恢復。

　　這兩種作用下，作為維持酶空間結構的化學鍵或次級鍵被破壞，主要是肽鍵，離子鍵，氫鍵，二硫鍵被破壞，導致酶被水解。

　　（4）酶工程：

　　盛有酶的容器——酶反應器中，利用酶的生物催化作用生產產品。

　　——淀粉酶用于高果糖漿的生產淀粉→麥芽糖→葡萄糖→果糖

　　利用豬胰島素生產人胰島素等。

　　（5）新陳代謝與酶

　　自然界的一切生命現象都與酶的活動有關，活細胞內全部的生物化學反應，都是在酶的催化作用下進行的，生命系統既是一個需要維持穩態的系統，又是一個瞬間就會發生一系列合成分解運動著的系統，是一個矛盾的統一體。新陳代謝中的各種化學反應是在溫度、酸堿度等相對穩定的條件下進行的。要想在常態下迅速而高效地進行反應，并且盡可能地降低能量閾，這就需要生物催化劑——酶，離開了酶，新陳代謝就不能進行，生命就會停止。

　　第二節新陳代謝與ATP

　　（一）學習內容：

　　ATP的生理功能

　　2.ATP的結構簡式

　　3.ATP與ADP的相互轉化

　　4.ATP的形成途徑

　　（二）學習重點：

　　1.ATP的生理功能

　　2.ATP與ADP的相互轉化以及ATP的形成途徑

　　（三）學習難點：

　　1.ATP的結構和生理功能

　　2.ATP的形成與轉化

　　（四）學習過程：

　　新陳代謝中的一系列變化過程需要有酶的催化作用，同時，這些過程伴隨著能量的轉變與轉移。

　　糖類是細胞的主要能源物質，脂肪是生物體內儲存能量的物質。這些能源物質的最終來源都是太陽能。是通過復雜的過程轉變并轉移而儲存在這些物質內的，并且終將以特殊形式，轉化、轉變才能被生物體利用，它們都不能被生物體直接利用，實際上，有機物中的能量不是綠色植物直接轉移用于有機物的合成的，在所有這些變化過程中，無論是能量的儲存轉移，還是釋放都離不開ATP這種特殊形式，新陳代謝所需能由細胞內的ATP直接提供，ATP是代謝能量的直接來源。

　　1.ATP的結構簡式

　　（1）概念：ATP——三磷酸腺苷的英文縮寫，是存在于生物體內的高能磷酸化合物。

　　高能磷酸化合物：指水解時釋放的能量在以上的磷酸化合物。ATP水解時釋放的能量高達。

　　（2）結構簡式：A—P～P～P

　　A：代表腺苷（由腺嘌呤和核糖組成）

　　P：代表磷酸基團。

　　～：代表高能磷酸鍵

　　（3）水解過程：

　　高能磷酸鍵水解時，生成磷酸并且釋放出大量的能量。

　　2.ATP與ADP的相互轉化

　　ATP分子中遠離A的那個高能磷酸鍵，在一定條件下很容易水解；也容易生成。此過程伴隨能量的儲存與釋放，ADP為二磷酸腺苷，含一個高能磷酸鍵。

　　ATP在細胞內的含量是很少的；ATP在細胞內的轉化十分迅速；胞內的ATP的含量總處在動態平衡中，不斷消耗，不斷生成，保證胞內穩定供能環境。ATP水解時釋放的能量，是生物體維持細胞分裂，根吸收礦質元素和肌肉收縮，維持體溫等生命活動所需能量的直接來源。

　　3.ATP的形成途徑

　　對人和動物來說，ADP轉化成ATP所需能量來自呼吸作用，對綠色植物而言，則來自呼吸作用和光合作用

　　對于生命而言，能量是其能正常進行的根本，有了能量就可以完成各種活動。生物體所有的能量幾乎都來自太陽能，綠色植物通過光合作用，將光能轉變成有機物中的穩定化學能，其它生物則直接或間接地以植物為食，在進食后，將食物中的能量轉移到自身，合成有機物或利用，在所有這些過程中，伴隨著ATP與ADP的轉變，完成能量的轉移、轉換、儲存和釋放。這種不停頓的動態平衡，是生命系統的穩態性的具體表現之一，而ATP則象是在各種細胞間，流通著的“能量貨幣”，保證了各種生命活動的正常進行。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計8

　　【課題】第一節 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，以此引入本節的`學習，如：

　　①人體的腦細胞是通過什么途徑獲得營養?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、器官或系統水平上，說明生物體與外界環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，而這種自我更新的過程完全依賴于細胞內發生的生物化學反應，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，那么細胞內數量如此巨大的生物化學反應如何在常溫、常壓、水溶液環境、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、酶的發現史

　　這部分的教學，教師可讓學生自己閱讀，也可發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現的重要作用。

　　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。現已發現的酶約有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發現原生動物四膜蟲的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L19RNA。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，科學是發展的，探索是無止境的，而真理是相對的，現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。可就高中生物學水平做一簡單比較：

　　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)、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(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。

　　可把酶的發現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

　　絕大多數的酶是蛋白質，少數的酶是RNA

　　生物體內存在三千多種具有不同功能的酶，一切生命現象都與酶有關，因為活細胞內的生物化學反應，都是在酶的催化作用下進行的，沒有酶，新陳代謝就不能進行，生命也就會隨之停止。酶的化學本質是蛋白質，這一認識直到20世紀80年代后才被科學修正過來。科學研究表明，一些RNA分子也具有酶的催化功能，如一種叫RNaseP的酶，它是由20%的蛋白質和80%的RNA組成。科學家將這種酶的蛋白質除去，同時提高鎂離子的濃度，留下來的RNA仍具有與該酶相同的催化活性。后來的科學實驗進一步證實其它某些RNA分子與那些構成酶的蛋白質分子一樣，也都是效率非常高的生物催化劑。

　　酶工程

　　細菌細胞直徑不足2m，每時每刻卻發生著1500一2000個化學反應，由1000多種酶對這些反應進行催化和調制，生產著3000多種蛋白質，1000多種核酸;而且細菌合成效率驚人，它合成每個肽鏈只需百分之三秒，而現代最先進的蛋白質自動合成機器只能合成小肽，而且速度也慢，合成每個肽鏈需要7分鐘，兩者相差200多倍;它合成RNA和DNA的速度更是遠遠超過了人工合成;另外細胞中能量轉換效率也很高，這一切都有賴于生物催化劑，這就是酶。現已發現的酶約有幾千種以上。它們定位于各種細胞的不同細胞器中，催化細胞生長代謝過程中各種不同的化學反應，使這些反應在正常溫度等條件下就可順利進行。

　　酶是細胞產物，但不一定非要在細胞內發揮作用，在細胞外，即在非細胞條件下也能發揮作用。19世紀，人們已認識到酵母可以使葡萄糖發酵，產生酒精和二氧化碳，但是對于這一過程是如何進行的，當時主要有兩種觀點，而且一直未能達成一致。1857年，法國著名的細菌學家巴斯德認為酒精發酵需要有完整的細胞結構才能實現;德國化學家李比西則認為酒精發酵要求的只是細胞中的某些物質，而不要求完整的細胞參與。直到1897年，畢西納不用完整的酵母細胞，而用酵母汁進行酒精發酵獲得成功，從而證明生物體內的催化反應也可能在體外進行。

　　正是基于這點，人們可以利用細胞中的酶能催化體外的生化反應，這就是酶工程得以發現的前提。

　　我們都用過加酶洗衣粉，同一般的洗衣粉相比，加酶洗衣粉中含有蛋白質和脂肪酶等多種通過微生物生產出來的酶，因此，去除汗漬和油污的能力比較強。我們知道，酶作為一類具有生物催化作用的有機物，是在活細胞內產生的。那么，人們是怎樣通過活細胞獲得這種酶并且在生產和生活中使用這些酶的呢?這些都是通過酶工程來實現的。

　　所謂酶工程，就是在一定的生物反應器中，利用酶的催化作用，將相應的原料轉化成有用物質的技術，而且酶工程是生物工程的核心，沒有酶的作用，任何生物工程技術都不能實現。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產和應用兩個方面組成的。

　　(一)酶制劑的生產

　　已知酶的種類大約有幾千種，實際已被運用于工業生產的僅10余種，如已能夠實現工業化大量生產的酶有淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖異構酶等，其中堿性蛋白酶用于加酶洗滌劑，占國際上酶銷售額的首位，青霉素固化酶用于醫療，占世界用量第二位。

　　早期酶制劑主要來源于動植物材料，而今酶的主要來源是微生物。酶制劑的生產包括酶的生產、提取、分離純化和固定化。

　　1、酶的生產、提取和分離純化

　　(1)酶的生產

　　酶普遍存在于動物、植物和微生物體內。人們最早是從植物的器官和組織中提取酶的。例如，從胰臟中提取蛋白酶，從麥芽中提取淀粉酶;現在，生產酶制劑所需要的酶大都來自微生物，這是因為同植物和動物相比，微生物具有容易培養、繁殖速度快和便于大規模生產等優點。人們提供必要的條件，利用微生物發酵來生產酶。

　　(2)酶的提取和純化

　　從微生物、動植物細胞中得到含有多種酶的提取液后，為了從提取液中獲得所需要的某一種酶，必須將提取液中的其他物質分離，這就是酶的分離純化。經過分離純化后的得到的酶，活性不能降低，因此，分離純化必須在適宜的條件下進行。人們多選擇不同種類和濃度的有機溶劑，以沉淀不同的酶蛋白，達到分離純化酶的目的。

　　2、酶的固定化

　　將分離純化的酶制成酶制劑進行干燥處理，再適量加入相應的穩定劑和填充劑，制成粉狀制劑，用它們來催化生化反應。但其結果是酶制劑和產物混在一起，不能得到高純度的產品;也很難讓酶制劑進行重復使用。怎么辦呢?科學家們想到了酶的固定化。

　　先將純化的酶連接到一定的載體上(使酶固定化)，使用時將被固定的酶投放到反應溶液中，催化反應結束后又能將被固定的酶回收。

　　固定化酶一般是呈膜狀、顆粒狀或粉狀的酶制劑，它在一定的空間范圍內使用，產品的純度高，沒有酶的而且酶制劑可反復使用，這種技術是1969年日本首先研制成功，現已方法應用到生產中的。固定化酶同自由酶相比，具有以下優點：其一是穩定性高;其二是酶可反復使用;其三是產物純度高;其四是生產可連續化和自動化;其五是設備小型化以及可節約能源等。

　　我們知道，蔗糖幾乎全部來源于甘蔗或甜菜，但是甘蔗和甜菜的種植范圍都比較有限，因此，蔗糖的產量也就受到了影咱。能不能利用淀粉來生產類似蔗糖的甜味劑呢?科學家通過α-淀粉酶、糖化酶和將葡萄糖異構酶連接到離子交換樹脂上，或者包埋在明膠中，制成的固定化葡萄糖異構酶，這種固定化酶可以用于使葡萄糖轉化成甜度更高的高果糖漿。一些發達國家高果糖漿的年產量現已達到幾百萬噸，高果糖漿在許多飲料的制造中已經逐漸替代了蔗糖。

　　3、固定化細胞

　　利用胞內酶制作固定化酶時，先要把細胞打碎，才能將里面的酶提取出來，這就增加了工序和成本。人們設想直接固定那些含有所需胞內酶的細胞，并且就用這樣的細胞來催化化學反應。20世紀70年代，科學家研制成固定化細胞，并且用于生產。例如，將酵母細胞吸附到多孔塑料的表面上或包埋在瓊脂中，制成的固定化酵母菌細胞，可以用于酒類的發酵生產。

　　(二)酶制劑的應用

　　1、治療疾病

　　胰島素是治療糖尿病的常用藥品，這種蛋白質是胰臟中胰島細胞分泌的一種激素，是由兩條肽鏈組成，一條由21個氨基酸組成，稱為A鏈;另一條由30個氨基酸組成，稱為B鏈。胰島素是治療糖尿病的。由于糠尿病患者很多，胰島素的需要量很大，所以許多糖尿病患者使用的曾是豬的胰島素。但是，豬胰島素與人胰島素在化學結構上有一處差別：豬胰島素B鏈上最后一個氨基酸是丙氨酸，人胰島素B鏈上最后一個氨基酸是蘇氨酸。因此，用豬胰島素治療人的糖尿病，容易使一些患者產生免疫反應。現在，科學家可利用酶，切下并移去豬胰島素B鏈上的那個丙氨酸，然后接上一個蘇氨酸。這樣，豬的胰島素就魔術般地變成人的胰島素了;尿激酶可以用來活化人體內的溶纖維蛋白酶原，使溶纖維蛋白酶原轉化為溶纖維蛋白酶，是治療腦溢血、心肌梗塞、肺動脈阻塞等疾病引起的血栓所需要的藥物，它是能利用培養哺乳動物細胞得到的唯一可以商業化的治療劑。但由尿或組織培養的產物中提取價格較高，1980年4月，科學家已經通過質粒DNA誘發大腸桿菌生產出尿激酶，為在工業上利用酶工程方法生產酶開辟了道路;

　　青霉素是人們經常使用的一種抗生素。但是，多年的使用使得不少病原菌對青霉素產生了抗藥性，為此，科學家一方面研制新的抗生素以替代青霉素，另一方面設法通過有關的酶制劑來改造青霉素的分子結構，進而研制出新型的青霉素。青霉素的分子是由一個母核和一個側鏈組成的。科學家利用青霉素酰化酶，將母核和側鏈水解開，然后，利用化學合成的方法，使青毒素的母核與其他的側鏈連接，從而研制出氨芐青霉素等新型的青霉素。現在，制藥廠已經能夠利用固定化青霉素酰化酶反應器，成批地生產用于合成氨芐青霉素等新型青霉素的母核了;再如，溶菌酶可分解病原菌的細胞壁，具有明顯的抗菌和消炎作用;溶纖維蛋白酶具有溶解患者血管內纖維蛋白凝塊的作用，可以用來治療血栓病。

　　2、產品加工

　　利用酶制劑生產一些產品，這一過程是在酶反器中進行的，酶反應器是指供酶制劑催化化學反應容器。酶反應器分成多種，如具有固定化酶(或固定化細胞)的反應器叫做柱式酶反應器，柱式酶反應器是將含有底物的液體，以一定的速度連續不斷地從一端注入裝有固定化酶(或固定化細胞)的容器，在液體流經固定化酶(或固定化細胞)時，容器內就發生催化反應并且生成產物、含有產物的液體則連續不斷地從容器的另一端流出。同一般的化工容器一樣，需要對酶反應器溫度和pH等條件進行嚴格控制;不同的是，酶反應器必須進行無菌操作。

　　食品加工業方面。釀酒廠和飲料廠利用果膠酶來澄清果酒和果汁，效果十分明顯;又如，葡萄糖氧化酶可以除去密封飲料和罐頭中的氧氣、從而有效地防止飲料和食品氧化變質;再如，用木瓜蛋白酶制成的嫩肉粉，可以使肉絲、肉片等烹調后吃起來嫩滑可口;例如，支鏈淀粉酶是分解多糖類支鏈淀粉的酶，它能把胚芽轉變為色澤較好的麥芽糖糖漿。麥芽糖的甜味沒有葡萄糖濃，但很適口，且容易發酵、粘度大、溶解度大，用其制作糖果可以防止遇熱變色，用于冰激凌可以防止產生砂糖結晶。

　　日常生活方面。照相業由于采用了酶技術使照相材料發生了很大變革;家庭用的洗衣粉里加了一些酶，它能夠分解某些蛋白質等物質，使衣服上的血跡、汗漬等容易洗掉。但是，由于這些酶比較脆弱，在漂白劑一同起作用下很容易被破壞，然而酶工程可以解決這一技術難題。目前，市場上己經出現了能夠和漂白劑一同起作用的去污酶洗衣粉。科學家通過對去污酶結構上的兩個氨基酸進行修改，提高了這種酶的抵抗力。

　　化學工業方面酶制劑也得到了廣泛應用，在塑料工業與合成纖維工業中，已經可以用酶制劑催化氫化鏈烯的生產;其他方面，一些紡織原料也可以利用酶制劑進行加工。例如，天然蠶絲(指家蠶吐出的蠶絲)的外表有一層絲膠，絲膠直接影響天然蠶絲的使用。過去，人們只能在高溫條件下用堿性物質脫去天然蠶絲上的絲膠。現在，人們可以在溫和的條件下，利用蛋白酶對天然蠶絲進行脫膠，脫膠后的蠶絲具有鮮亮的色澤和柔滑的手感。

　　3、化驗診斷和水質監測

　　根據葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和過氧化氫，過氧化氫在過氧化氫酶的催化作用下形成水和原子氧，而氧原子可以將某種無色的化合物氧化成有色的化合物，人們根據這個原理，將上述兩種酶和無色的化合物固定在紙條上，制成測試尿糖含量的酶試紙，當它與尿液相遇時，依據尿液中葡萄糖含量由少到多而呈現出淺藍、淺綠、棕或深棕色，這樣糖尿病人就可以方便地為自己化驗尿糖的情況了。科學家根據同一原理，還研制出能夠化驗血糖數值的血糖快速測試儀，具有靈敏度高和速度快等優點。

　　酚是一類對人體有害的化合物，經常通過煉油和煉焦等工廠的廢水排放到河流和湖泊中，科學家利用固定化多酚氧化酶研制成多酚氧化酶傳感器，可快速測定出水中質量分數僅有2×10—7的酚。

　　4、用于生物工程其他分支領域

　　基因工程離不開內切酶和連接酶;植物體細胞雜交制備原生質體時，需要纖維素酶，人們把它們稱為生物工程的工具酶，而這些酶可由酶工程得到。

　　酶作用的特性

　　酶是催化劑，只需微量就可以使所催化的反應加速進行，而其本身的質和量都不發生變化，此外酶是生物催化劑，它有著不同于化學催化劑的特性。

　　(1)酶具有高效性

　　酶的催化能力遠遠超過化學催化劑。例如，碳酸酐酶能夠催化下面的反應：

　　碳酸酐酶是目前已經知道的催化反應速度最快的酶之一。每個碳酸酐酶分子每秒能夠催化 個 ，使它們與相同數量的 結合，形成相同數量的 。碳酸酐酶催化上述反應的速度比非酶催化的上述反應速度快上 倍。酶為什么會具有這樣強大的催化能力呢?酶的中間產物學說認為：酶在催化某一底物時，先與底物結合成一種不穩定的中間產物。這種中間產物極為活潑，很容易發生化學反應而變成反應物，并且放出酶。按照中間產物學說，酶的催化反應可以寫成下式：

　　S(底物)十E(酶)=SE(中間產物)=E十P(反應產物)

　　(2)酶具有高度的專一性

　　這就是說，一種酶只能作用于一種底物，或一類分子結構相似的底物，促使底物進行一定的化學反應，產生一定的反應產物。酶為什么具有這樣高度的專一性呢?這可以用“誘導契合學說”來解釋。

　　所謂“誘導契合學說”是指底物一旦與酶結合，酶分子上的某些基團常常發生明顯的變化，從而使酶蛋白的構象發生相應的變化，使酶的活性中心的空間結構和底物的空間結構十分吻合，最終契合形成酶—底物絡合物，這種變化的結果，使酶只能與對應的化合物契合，從而排斥了那些形狀、大小不適合的化合物。科學家們對羧肽酶等進行了X射線衍射研究，研究的結果有力地支持了這個假說。

　　(3)酶很容易失活

　　同一般的催化劑相比，酶很容易失去活性。酶失活的原因是蛋白質的空間結構發生改變造成的。酶的催化作用，受到溫度、pH和某些化合物等因素的影響。

　　溫度的影響：在一定的溫度范圍(0—40℃)內，酶的催化作用速度隨著溫度的升高而加快。一般地說，溫度每升高10℃，反應速度就相應提高一倍。但超過60℃，絕大多數的酶就會失去活性。

　　pH的影響：酶對環境中的pH十分敏感。酶只有在一定的pH范圍內才能表現出活性，超過這個范圍，酶就失活了。即使在這個有限的pH范圍內，酶的活性也要隨著環境中pH的變動而有所不同。一般來說，酶的最適pH在4~8之間。但是，各種酶的最適pH是不一樣的。

　　某些化合物的影響：有些化合物可引起酶失活，如酒精、有機磷農藥、有機氯農藥等有機小分子物質;重金屬離子等;有些離子或簡單的有機化合物，能夠增強酶的活性，這些物質叫做酶的激活劑。例如，經過透析的唾液淀粉酶的活性不高、如果加入少量的 ，這種酶的活性就會大大增強，因為 中的 起到了激活唾液淀粉酶的作用;還有些物質能夠抑制酶的活性，這類物質叫做酶的抑制劑，例如，氰化物可以抑制細胞色素氧化酶的活性。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計9

　　教學目的

　　1、新陳代謝的概念

　　2、酶的發現過程和酶的概念。

　　3、酶的特性。

　　教學重點

　　1、酶的概念。

　　2、酶的特性。

　　教學難點

　　探索酶的專一性和高效性的實驗。

　　教學方法

　　自學與實驗探索相結合。

　　教學用具

　　實驗五、實驗六所需用具和藥品（見課本），光合作用反應式、有氧呼吸和氨基酸縮合形成多肽反應式的投影片，酶的活性受溫度影響的示意圖投影片，胃蛋白酶、胰蛋白酶的活性受pH影響的示意圖投影片。

　　課時安排

　　2課時。

　　教學過程

　　引言：第二章中我們已經學習了有關細胞的一些知識。在第三章中，我們將學習生物新陳代謝的知識。新陳代謝是生物體進行生命活動的基礎，只有在新陳代謝的基礎上，生物體才會表現出其他生命活動。因此，新陳代謝是生物最基本的特征，那么，新陳代謝究竟是指什么呢？

　　提問：請一位同學說出葉綠體、線粒體、核糖體的生理功能是什么？

　　（回答：略。）

　　講述：上面幾種細胞器的生理功能我們都可以用化學反應式表示出來。

　　（教師放投影片：光合作用的反應式，有氧呼吸及氨基酸縮合形成多肽的反應式。）

　　講述：上述反應都是在活細胞中進行的，這些化學反應發生的過程。就是生物體內進行新陳代謝的過程。因此，我們可以說，新陳代謝是活細胞中全部化學反應的總稱。

　　講述：生物體內這些化學反應，在生物體內溫和的條件下（常溫、常壓）很快就能完成，這全靠生物體內的催化劑——酶的作用。那么，酶的本質是什么？又有哪些特征？

　　這些都是本節課重點探討的問題。

　　下面，首先請同學們閱讀課本中“酶的發現”。

　　閱讀后，教師要求學生提出不懂的問題。

　　討論后學生回答：

　　1、1783年，意大利科學家斯巴蘭讓尼設計的實驗，其巧妙之處在哪里？從這個實驗中你能得出什么結論？

　　2、 20世紀30年代以來。科學家相繼提取出多種酶的蛋白質結晶，這一事實說明酶的本質是什么？

　　3、 20世紀80年代，科學家又發現少數RNA也具有生物催化作用，這一發現使酶的概念又擴展成什么？

　　4、酶從具有催化作用的蛋白質，發展到有催化作用的有機物，導致酶概念發展的因素是什么？

　　（回答：略。）

　　講述：從發現酶到認識酶的本質，都離不開科學實驗，可見實驗對科學的重要性。科學實驗可導致科學的發展，生產實踐同樣可導致科學的發展。因此，我們不僅要重視實驗，也要重視生產實踐。

　　酶既是生物催化劑，它和無機催化劑相比，具有哪些不同的特點呢？下面我們通過實驗來探索。

　　講述：過氧化氫（H2O2）在 Fe3+的催化下，可分解成H2O和O2，動物新鮮肝臟中含有的過氧化氫酶也能催化這個反應。據測算，每滴氯化鐵中的Fe3+數，大約是肝臟研磨液中過氧化氫分子數的25萬倍。從數目上看，一滴含有催化劑的容液中，Fe3+數遠遠大于過氧化氨酶的分子數。如果現在我們想弄清楚Fe3+與過氧化氫酶，哪一種催化劑的催化效率高，那么，我們應該如何設計這個實驗？

　　（回答：略。）

　　講述：要比較Fe3+和過氧化氫酶的催化效率，設計實驗中的其他條件應該相同，如兩個試管中過氧化氫溶液的量應該相同， Fe3+和動物肝臟也應盡可能同時加入兩個試管中。

　　（學生按實驗步驟分組實驗。）

　　提問：

　　1、你在實驗過程中觀察到哪些實驗現象？

　　（回答：略）。

　　2、從這個實驗你可以得出什么結論？

　　（回答：過氧化氫酶的催化能力強。）

　　講述：過氧化氫酶的催化效率和Fe3+相比，要高很多。事實上，酶的催化效率一般是無機催化劑的 107～ 1013倍。上述實驗說明了酶的一個特性——高效性。

　　酶還具有什么特性呢？讓我們繼續通過實驗來探索。

　　講述：淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化下能水解為麥芽糖和葡萄糖，蔗糖在酶的催化下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、果糖、葡萄糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與一種叫做斐林的試劑發生氧化還原反應，生成磚紅色的沉淀。現在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解？應該如何設計這個實驗？你又怎么能知道淀粉酶催化了糖的水解呢？

　　（回答：略，然后學生按設計步驟實驗。）

　　提問：

　　1、哪個試管加入斐林試劑后再加熱會出現了磚紅色的沉淀？

　　（回答：在加入可溶性淀粉的試管中。）

　　2、出現磚紅色沉淀的原因是什么？

　　（回答：略。）

　　降低化學反應活化能的酶教學設計10

　　一、目的和要求

　　1.掌握鹽析法初步分離純化蛋白質的原理和方法；

　　2.掌握透析脫鹽濃縮蛋白質的原理和方法。

　　3.掌握膜分離原理和方法

　　二、基本原理

　　1.蛋白質的鹽析

　　蛋白質是親水膠體，借水化膜和同性電荷（在PH值7.0的溶液中一般蛋白質帶負電荷）維持膠體的穩定性。由于蛋白質分子內及分子間電荷的極性基團有著靜電引力，當向蛋白質溶液中加入少量堿金屬或堿土金屬的中性鹽類[如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl或MgSO4等]時，由于鹽類離子與水分子對蛋白質分子上。

　　的極性基團的影響，使蛋白質在水中溶解度增大，因此蛋白質、酶等在低鹽濃度下的溶解質隨著鹽液濃度升高而增加，此時稱為鹽溶；當鹽濃度不斷上升并達到一定濃度時，蛋白質表面的電荷大量被中和，水化膜被破壞，于是蛋白質就相互聚集而沉淀析出，蛋白質和酶的溶解度又以不同程度下降并先后析出，稱為蛋白質的鹽析。

　　由鹽析所得的蛋白質沉淀，經過透析或用水稀釋以減低或除去鹽后，能再溶解并恢復其分子原有結構及生物活性，因此由鹽析生成的沉淀是可逆性沉淀。鹽析法就根據不同蛋白質和酶在一定濃度的鹽溶液中溶解度降低程度的不同而達到彼此分離的方法。鹽析法對于許多非電解質的分離純化都是適合的，也是蛋白質和酶提純工作應用最早，至今仍廣泛使用的方法。

　　2.透析脫鹽的原理

　　蛋白質的分子很大，其顆粒在膠體顆粒范圍（直徑1～100nm）內，不能透過半透膜。選用孔徑合宜的半透膜，使小分子物質能夠透過，而蛋白質顆粒不能透過，這樣就可使蛋白質和小分子物質分開。把蛋白質溶液裝入透析袋中，袋的兩端用線扎緊，然后用蒸餾水或緩沖液進行透析，這時鹽離子通過透析袋擴散到水或緩沖液中，蛋白質分子量大不能穿透析袋而保留在袋內，通過不斷更換蒸餾水或緩沖液，直至袋內鹽分透析完畢。這種方法可除去和蛋白質混合的中性鹽及其他小分子物質，是常用來純化蛋白質的方法。透析需要較長時間，常在低溫下進行，并加入防腐劑避免蛋白質和酶的變性或微生物的污染。

　　三、試驗材料

　　1.培養基

　　種子培養基：牛肉膏5g 蛋白胨10g NaCl 5g 可溶性淀粉 2g 葡萄糖1.5g /1000ml H2O 配100ml

　　發酵培養基：牛肉膏5g 蛋白胨10g NaCl 5g可溶性淀粉 2g /1000ml

　　2.酶活測定溶液

　　0.2mol/LpH6.8 PBS緩沖液 葡萄糖標準液1mg/mL DNS試劑（3,5-二硝基水楊酸試劑）

　　3.試劑

　　蛋白胨、牛肉膏、可溶性淀粉、(NH4)2SO4、NaOH、HCl、、Na2HPO412H2O、NaH2PO4H2O、EDTA

　　4.儀器或其它用具

　　微量移液器、移液器槍頭、透析袋、恒溫培養箱、搖床、紫外檢測儀（分光光度計）、離心機、分析天平、pH計、量筒、250ml瓶、分裝架、記號筆、紗布、酒精燈、滅菌鍋、干燥箱、恒溫水浴鍋等；

　　四、試驗路線

　　發酵培養→粗酶液制備→硫酸銨鹽析→透析脫鹽濃縮→濃縮酶液酶活測定

　　五、操作步驟

　　1.菌株發酵

　　將實驗一中純化的菌株接入種子培養基搖瓶培養24h，2% 的接種量接種到發酵培養基，37℃，180r/min，培養36h；

　　2.粗酶液的制備

　　發酵液在8000r/min離心20min，收集上清液即為粗酶液，測定酶活方法參見實驗三DNS測淀粉酶活力。

　　3.硫酸銨鹽析

　　3.1 鹽析條件的確定

　　鹽析步驟

　　1）發酵液上清分裝至3支燒杯中，每個20ml；

　　2）加硫酸銨至3支燒杯中，對照25℃硫酸銨飽和度配置表，使其飽和度分別為40%、60%和80%。在加硫酸銨時需緩慢的加入，同時不斷的輕柔攪拌（否則局部濃度過高會使酶失活）使硫酸銨完全溶解；

　　3）室溫靜置2h，出現白色沉淀

　　4）離心，分別取沉淀用少量0.2mol/LpH6.8 PBS緩沖液回溶。

　　4.透析脫鹽濃縮

　　4.1 透析膜前處理

　　透析袋的預處理方法：

　　1）將透析袋剪成合適的長度；

　　2）在一只250 mL的玻璃燒杯中，加入200 mL的透析袋處理液，微波爐中預熱；

　　3）將透析袋裝入其中，電爐上煮沸10 min；

　　4）用蒸餾水徹底洗滌；

　　5）蒸餾水中煮10 min；

　　6）冷卻后4℃存放，存放過程中透析袋應完全放入0.02mol/L磷酸酸緩沖液（pH7.0）中

　　7 用細線扎緊透析袋一端，注入清水檢驗不漏后加入不超過透析袋體積1/2的須透析溶液。

　　4.2 操作

　　1 沉淀用少量0.2mol/LpH6.8 PBS緩沖液回溶，移入透析袋中，經透析膜袋在20倍量0.02mol/L磷酸緩沖液（pH7.0）中在室溫，36h透析脫鹽（每過6h換一次透析液).

　　2 取各梯度脫鹽沉淀5ml 8000r/min離心20min，取上清測酶活。（沉淀為變性蛋白質酶活很低。）

　　5.酶活力的測定

　　參照實驗三中的酶活測定。

　　實驗數據

　　粗酶液 540nm 0.291 0.314

　　鹽析40%60% 80%

　　1.221 2.708 1.456

　　七、實驗報告

　　1.實驗結果

　　（1）測定粗酶液酶活；

　　粗酶液 540nm 0.291 0.314 （取平均值)

　　酶活力9.705

　　（2）測定透析后酶液的酶活力

　　40%60% 80%

　　540nm吸光度 1.221 2.708 1.456

　　酶活力36.63 81.24 43.68

　　2.實驗結果分析

　　通過比較可知 在硫酸銨飽和度為 60%時分離純化淀粉酶酶活力最高。經鹽析，透析除鹽后酶活力大大提高純化后的酶活力約為粗酶活力的4~9倍。

　　八、注意事項

　　（1）硫酸銨飽和度計算及加入方式：在分段鹽析時，加鹽濃度一般以飽和度表示，所需達到飽和度較高而溶液的體積又不再過分增大時，可直接加固體硫酸銨，其加入量見附表。注意看清是25℃硫酸銨飽和度表

　　（2）清洗透析袋內外時，操作過程中應使用鑷子或戴手套；

　　（3）蛋白質溶液用透析法去鹽時，正負離子透過半透膜的速度不同。以硫酸銨為例，NH4＋的透出較快.在透析過程中膜內SO42-剩余而生成H2SO4，而使膜內蛋白

　　質溶液呈酸性，足以達到使蛋白質變性的酸度，因此在用鹽析法純化蛋白質做透析去鹽時，開始應用0.1M的NH4OH透析，或者用緩沖液配制蛋白溶液。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計11

　　【教學目標】

　　1.知識目標:說明酶在細胞代謝中的特性。

　　2.能力目標:進行有關實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量變化以及設置對照組。

　　3.情感態度價值觀:養成勇于質疑、自主探究、合作學習的科學探究精神;培養學生關注社會科技發展和學以致用的意識。

　　【教學重點和難點】

　　1. 教學重點：說明酶的特性。

　　2.難點：酶的特性探究、實驗中控制變量的科學方法。

　　【教學方法】

　　探究式教學法，講授法，演示法。

　　【課時安排】

　　1課時

　　【教學過程】

　　【導入】

　　讓學生觀看視頻：“生物酶牙膏”的廣告，并展示課前找到的生活中所用的加酶產品。教師總結導入新課：酶已悄悄融入到我們的日常生活中，它的應用如此廣泛肯定跟其特性有密切聯系。那么它究竟有什么特性呢?讓我們來一起研究吧。

　　(一)酶具有高效性

　　教師：引導學生回憶“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗，從這個實驗你可以得出什么結論?

　　學生：過氧化氫酶的催化效率比Fe3+高許多，說明酶具有高效性。

　　教師：大量的實驗數據表明，酶的催化效率是無機催化劑的107-1013倍;正是因為酶的這一特性才使其在生產中得到廣泛應用：如在洗衣粉中加入0.2%-0.5%的酶制成合成洗滌劑——加酶洗衣粉，其去污能力大大增強。

　　設疑:酶還有什么特點呢?

　　(二)酶具有專一性

　　教師出示資料：

　　無機催化劑催化的化學反應的范圍比較廣，比如酸既能催化蛋白質的水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉的水解;

　　多酶片是消化酶制劑，常用于治療消化不良癥，每片含胃蛋白酶不得少于48單位，含胰蛋白酶不得少于160單位，含胰淀粉酶不得少于1900單位，含胰脂肪酶不得少于200單位。

　　學生閱讀后，討論回答：

　　為什么許多加酶產品中的酶有多種類型?這說明酶還有什么特性?

　　學生：酶還具有專一性。

　　教師：專一性的具體含義是什么?

　　學生：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。

　　教師肯定學生的回答，并舉例解釋酶的專一性。

　　知識應用：小方早晨起來發現昨晚塞進牙縫里的瘦肉絲依然存在，為什么瘦肉絲還沒被分解呢?

　　學生：……。

　　教師進一步設疑：許多無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或者強堿條件下催化化學反應，酶起催化作用需要怎樣的條件呢?引入探究課題： “影響酶活性的條件”，酶活性就是指酶對化學反應的催化效率。

　　(三)酶的作用條件較溫和

　　由學生閱讀加酶洗衣粉背面的使用說明：用溫水浸泡后洗滌效果更佳。

　　教師：通過這個現象，你能提出什么問題?

　　學生：溫度會影響酶的活性嗎?

　　教師：請根據所學知識作出假設。

　　學生：酶的活性可能受溫度的影響。

　　教師：如何檢驗做出的假設是否正確呢?

　　學生：設計實驗進行檢驗。

　　教師：大家說的很對。接下來就請大家分組討論，設計該實驗方案的。

　　用幻燈片展示實驗材料及用具，讓學生6-8人為一組，根據實驗材料及用具討論詳細實驗方案并將討論的結果記錄下來。期間教師可根據學生的實際情況給予適當提示：該實驗中的自變量是什么?如何控制?因變量是什么?如何檢測?

　　討論結束后教師可選擇其中有典型錯誤的實驗方案分析，引導學生討論、質疑并尋找錯誤，最終完善該實驗方案。

　　請學生根據此實驗結論嘗試構建數學模型：繪制溫度影響酶的活性函數曲線，并用語言來描述溫度變化與酶活性的關系。

　　知識應用：水果、蔬菜在冰箱中保鮮的原理是什么?

　　學生：……。

　　教師出示資料：

　　經測定，唾液的pH為6.2—7.4,胃液的pH為0.9—1.5，小腸液的pH為7.6。

　　口腔溫度和體溫差不多，那么當我們口腔中的唾液淀粉酶進入胃中以后，唾液淀粉酶還具有催化淀粉分解的功能嗎?胃中的蛋白酶隨食糜進入小腸后還具有催化功能嗎?

　　由學生做出猜想后，教師引導學生把問題轉換成“pH能不能影響到酶的活性”。請大家在課下設計“pH對酶活性影響”的實驗方案，并去實驗室按照預定的方案進行實驗。

　　通過理論分析及實驗的預期結果，我們知道了酶的催化作用一般要在溫和的條件下進行，這就是酶的第三個特性：酶的作用條件較溫和。

　　總結：

　　今天我們主要學習了酶的三個特性：高效性、專一性及酶的作用條件較溫和，同時還一起設計了“溫度對酶活性的影響”的實驗方案。在實驗設計中一定要控制好變量，避免無關因素對實驗結果造成干擾，這樣才能得出正確的結果及結論。

　　【板書設計】

　　酶的特性

　　一、高效性

　　二、專一性

　　三、酶的作用條件溫和

　　降低化學反應活化能的酶教學設計12

　　一、教材分析

　　本節課主要講述酶在生物新陳代謝中的重要作用及其生理特性,教材對酶的本質和特性作了重點介紹。本章本節課內容是高二生物教材的重難點內容。自然界中的一切生命現象皆與酶的活動有關。在本章節中通過探索驗證酶的特性的教學過程，培養學生建立科學的思維方法和研究精神。

　　二、教學目標：

　　1、知識目標：學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化及設置對照組和實驗組。

　　2、能力目標：學會用準確的語言闡明實驗探究的結果。

　　概述溫度和pH影響酶的活性。

　　4、情感態度價值觀：體驗科學探究過程,領悟科學探究方法，體現團隊合作精神。

　　三、教學難點：

　　確定和控制對照實驗中的自變量和無關變量，觀察和檢測因變量的變化。

　　四、學情分析

　　學生通過上一節課的學習已經有了實驗操作基礎，這節課的三個實驗是在前面的基礎上完成的，所以學生對此并不陌生。

　　五、教學方法

　　1．實驗法：比較過氧化氫在不同條件下的分解。

　　2．學案導學：見后面的學案。

　　3．新授課教學基本環節：預習檢查、總結疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結、當堂檢測→發導學案、布置預習

　　六、課前準備

　　實驗材料用具的準備、課件制作、學生預習有關內容

　　七、課時安排：1課時

　　八、教學過程

　　(一)預習檢查、總結疑惑

　　檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

　　（二）情景導入、展示目標。

　　教師：通過復習上節課的內容---酶的高效性的實驗，導入新課。

　　提問：酶的催化效率如此高效，酶能否催化任意一個化學反應?

　　（三）合作探究、精講點撥。

　　探究一：酶的專一性

　　教師演示“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”實驗，學生邊看邊做此實驗，仔細觀察根據現象可知:淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。說明生物體內某些酶只能催化某些分子結構相近的物質，而不能催化所有物質。如二肽酶能水解任意兩種氨基酸組成的二肽。所以，每一種酶只能催化一種或一類化合物。通過實驗可以得出這樣的結論：酶的催化作用具有專一性。

　　提問：酶所催化的反應是不是在任何條件下都能發揮作用呢？

　　探究二：溫度和PH值對酶活動的影響

　　1.實驗分組和實驗材料的選擇

　　將學生分組，兩小組探究溫度對酶活性的影響，另兩組探究pH對酶活性的影響。

　　引導學生對酶材料進行選擇。向學生展示α—淀粉酶（工業用酶，適宜溫度60℃），還有新鮮的肝臟研磨液，提問：肝臟研磨液里主要包含那種酶？

　　問：如果選用過氧化氫酶來探究溫度對酶的影響，合適不合適？

　　教師補充：如果我們在實驗中設置高溫條件，溫度不僅會對酶的活性產生影響，還會對化學反應本身的速率產生影響。這樣的實驗設計就不夠嚴密。建議用α—淀粉酶來探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶來探究PH對酶活性的影響。

　　引導學生根據所選材料對要探究的問題做出假設。

　　指出：控制好變量對于設計一個嚴謹的、可行性強的實驗來說尤為重要。在大屏幕上列出思考問題：

　　（1）你所設計實驗的自變量是什么？如何控制？

　　（2）實驗的因變量是什么？反映因變量的指標是？如何對其指標進行檢測？

　　（3）無關變量有哪些？如何進行控制？

　　應遵循的原則：對照原則

　　單一變量原則

　　等量原則和控制無關變量

　　2.實驗方案設計和討論

　　在學生討論、互評的基礎上，總結出比較合理完善的實驗設計，將方案展示如下：

　　溫度組：

　　⑴取六支潔凈的試管，分別標號1,2，3，4,5和6。

　　⑵向1～３號試管中各加入１ｍｌα—淀粉酶溶液，向４～６號試管中各加入２ｍｌ淀粉溶液。

　　⑶將１號和４號試管放入０℃冰水浴中，２號和５號試管放入６０℃水浴中，３號和６號試管放入１００℃沸水浴中，均保溫５分鐘。

　　⑷分別將置于相同溫度下的兩支試管中的溶液混合均勻，仍然分別在０℃、６０℃、１００℃條件下保溫，讓混合液反應５分鐘。

　　⑸將反應后的三支試管取出，分別加入等量碘液，震蕩搖勻，觀察溶液顏色變化，是否變藍及變藍程度，記錄下來。

　　pH組：

　　⑴取六支潔凈的試管，分別標號1,2，3，4,5和6。

　　⑵向1～３號試管中各加入２ｍｌ肝臟研磨液，向４～６號試管中各加入２ｍｌH2O2溶液。

　　⑶向１號和４號試管中各加入２滴5%的NaOH溶液，向２號和５號試管中各加入２滴蒸餾水，向３號和６號試管中各加入２滴5%的鹽酸溶液，靜置２分鐘。

　　⑷分別將１號和４號、２號和５號、３號和６號試管中的溶液混合，震蕩，觀察混合后的三支試管中氣泡產生的劇烈程度和氣泡生成量的多少，記錄。

　　3.實驗結果的分析和討論

　　如果實驗現象不明顯，引導學生共同討論分析、總結原因。如：

　　①試劑量取、混合等實驗步驟操作是否規范;

　　②在先后取不同試劑時，量筒有無清洗干凈；

　　③在酶與底物混合后，有無在與混合前相同的條件下給予充分的反應時間。等等。

　　4.得出結論

　　每種酶都有發揮自己活性的最適溫度和最適pH，當溫度過高或者是過低，酶的活性都會下降，且高溫可以使酶永久失活，pH過酸或者是過堿，酶的活性也都會下降。

　　5.拓展延伸：如果給一個未知的酶，如何測定它發揮活性的最適溫度和最適pH？

　　（四）反思總結，當堂檢測。

　　教師組織學生反思總結本節課的主要內容，并進行當堂檢測。

　　設計意圖：引導學生構建知識網絡并對所學內容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）

　　（五）發導學案、布置預習。

　　完成本節的課后練習及課后延伸拓展作業。

　　設計意圖：布置下節課的預習作業，并對本節課鞏固提高。教師課后及時批閱本節的延伸拓展訓練。

　　九、板書設計

　　一、酶的專一性

　　二、酶的作用條件較溫和

　　十、教學反思

　　1、這節課是根據新課程標準“培養學生科學素養，倡導探究性學習”而設計的。筆者在本節課中設計了三個不同方式、不同程度的探究實驗，一個是實驗錄像的觀察，另一個是利用課件模擬酶的專一性實驗，第三個是實際的實驗探究。第二、第三個實驗是在學生已掌握的實驗一的方法后，在進一步的思考與討論中開展的。目的是做到既關注知識結論，更關注知識的發生和發展過程，突出學生學習的主體地位。

　　2、酶的專一性和酶所需的作用條件實驗的設計比較靈活，需要和物質鑒定實驗相結合，難度較大，宜以課題小組的形式進行討論。另外，由于受儀器設備的限制，對于酶的催化作用的原理不宜探究過深。

　　3、新課標的理念，在于突出發現的過程，學習的過程，發揮學生的主觀能動性，調動學生的思維能力。而通過重現和虛擬手段模擬生命現象，是生物科學的一種重要研究方法。在本節課中，通過虛擬實驗操作模擬酶的專一性實驗驗證過程，把抽象復雜的生命現象，轉化為直觀具體、肉眼可見的過程，既有利于學生理解掌握，同時也培養了學生的動手實踐能力和與人合作交流的能力。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計13

　　一、教材分析

　　新陳代謝是生物體進行一切生命活動的基礎，而新陳代謝的進行又離不開酶的催化作用，因此，了解酶的作用和本質，為理解細胞中復雜的生命活動的順利進行奠定了基礎。本節內容還與選修模塊的相關內容有著內在聯系。例如，選修模塊中有關酶的應用等，都是以“酶與代謝”部分的相關內容為基礎的。此外，學生通過有關酶的的探究性學習活動獲得的技能，對進一步學習生物技術實踐等知識起到保證作用。

　　二、教學目標

　　1. 知識目標

　　（1）、說明酶在細胞代謝中的作用、本質。

　　（2）、闡述細胞代謝的概念

　　2. 能力目標

　　（1）、通過自主學習，培養學生推理、比較、分析、歸納總結的能力。

　　（2）、通過有關的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。

　　（3）、在有關實驗、資料分析、思考與討論、探究等的問題討論中，提高運用語言表達的能力以及分享信息的能力。

　　3. 情感態度與價值觀目標

　　（1）、通過閱讀分析“關于酶本質的探索”的資料，認同科學是在不斷的觀察、實驗、探索和爭論中前進的，認同科學家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意見中的合理成分，還要具有質疑、創新和勇于實踐的科學精神和態度。

　　（2）、通過小組間的討論、合作與交流，培養學生的合作互助精神。

　　（3）、通過讓學生了解酶的發現過程，使學生體會實驗在生物學研究中的作用和地位；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。

　　三、教學重點和難點

　　1、教學重點：酶的作用、本質

　　2、教學難點：酶降低化學反應活化能的原理

　　四、學情分析

　　學生通過初三、高一階段化學的學習，對于純化學反應已比較熟悉，但是對于細胞內部的化學反應及生物催化劑──酶的認識有限。工業制氨的化學反應是在高溫高壓并且催化劑作用下進行的，細胞內部卻是常溫常壓的溫和狀態，而細胞代謝包括一系列的化學反應，這些化學反應的進行應該有生物催化劑──酶的參與，才能使其高效有序的進行，由此從學生熟悉的知識引入對酶相關知識的學習。

　　五、教學方法

　　1．實驗法：比較過氧化氫在不同條件下的分解。

　　2．學案導學：見后面的學案。

　　3．新授課教學基本環節：預習檢查、總結疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結、當堂檢測→發導學案、布置預習

　　六、課前準備

　　實驗材料用具的準備、課件制作、學生預習有關內容

　　七、課時安排：1課時

　　八、教學過程

　　預習檢查、總結疑惑，檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

　　導入新課

　　多媒體展示圖片：多酶片、嫩肉粉、加酶洗衣粉、生物酶牙膏等，并請同學談談自己生活中接觸過的酶還有哪些，談談對酶的了解。

　　降低化學反應活化能的酶教學設計14

　　一、教材與學情分析

　　《酶的作用和本質》是高中生物必修一第五章第一節《降低化學反應活化能的酶》第一部分內容。在必修一第二章第二節《生命活動的主要承擔著——蛋白質》這一節關于蛋白質的功能中提到：“細胞內的化學反應離不開酶的催化作用，絕大多數酶是蛋白質”。這為過渡到本節內容的學習做了很好的鋪墊。細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統稱為細胞代謝，它離不開酶的催化。《酶的作用和本質》是第一課時的內容，它將是理解呼吸作用、光合作用等知識的基礎。本節從細胞代謝的概念入手，通過分析“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗，引出酶在細胞代謝中通過降低化學反應的活化能發揮催化作用，并以此實驗為依托，進行控制變量的科學方法的學習。學習控制變量法，不僅有方法論意義，而且在科學研究中有著廣泛的應用價值。通過科學家對發酵現象和酶研究的相關資料分析，探索酶的本質。這些資料告訴我們，酶的研究經歷了近70年的漫長過程，經過眾多科學家的不懈努力，才揭示了酶的本質。這不只是向人們講述了一段科學發展史，更重要的是把科學家的獻身精神、嚴謹的科學態度呈現給我們，給我們以啟迪和教益。

　　學生在生活中經常會接觸到一些與酶有關的生活必須品，比如加酶洗衣粉、多酶片、含酶牙膏等，酶與我們的生活息息相關，但是學生對酶的認識有限，不知道為什么加酶洗衣粉比普通洗衣粉去污力更強；為什么多酶片可以促進消化……所以我們應該讓學生更多的了解酶，了解酶的作用和本質，使酶為我們的生活增添更多姿彩。

　　二、教學重點和難點

　　1．教學重點

　　（1）酶的作用和本質

　　（2）控制變量法的科學應用

　　確立依據：酶的作用和本質是本節的核心內容，因此確定為教學重點。教材以“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗為依托，介紹控制變量的科學方法，如對照原則、單一變量原則。這一科學方法將貫穿人教版高中生物教材必修部分的始終，因此將控制變量的科學方法確定為本節的第二教學重點，同時也是教學難點之一。

　　2．教學難點

　　（1）酶的作用機理是顯著降低化學反應的活化能

　　（2）控制變量法的科學應用

　　確立依據：活化能是本節新接觸到的一個概念，學生在理解了該概念以后，就要用這一概念理解酶的作用原理，這部分內容陌生而抽象，所以把它確立為另一個教學難點。

　　三、教學目標

　　在課程標準的具體內容標準中，對本節提出的具體要求是Ⅱ級要求，即“理解所列知識和其他相關知識之間的聯系和區別，并能在較復雜的情境中綜合運用其進行分析、判斷、推理和評價”。

　　1．知識與技能目標

　　（1）說出酶在細胞代謝中的作用和酶的化學本質；

　　（2）了解科學家研究酶的化學本質的歷程；

　　（3）根據本節內容的學習對生活中所遇到的相關現象作出科學的解釋。

　　2．過程與方法目標

　　根據對照原則和單一變量原則，通過學習設計實驗和親自進行實驗，使學生學會設置自變量，觀察因變量的變化，來設計對照組和實驗組。進而初步學會控制變量法，在實驗中學會操作，觀察現象、分析現象，經過推理得出結論。

　　3．情感態度與價值觀目標

　　（1）通過科學家對酶本質的探索歷程的學習，認識科學是在不斷地探索與爭論中前進的，感受科學的嚴謹性，學習科學家們追求真理，不屈不撓的獻身精神；

　　（2）認識科學實驗的價值，養成科學猜測的習慣。

　　四、教學方法

　　這一節我采用的是探究式教學法，酶的本質放手讓學生閱讀“資料分析”，小組討論歸納總結出酶的較完整定義，以此促進學生在探究的過程中主動建構知識。提供給學生實驗基本流程，分組探究分析“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗，并找出變量學會控制變量，同時引入活化能的概念，再通過對實驗現象的分析、探討，引導學生自己得出酶的作用及作用機理；在教學過程中，運用多媒體輔助教學。

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