高中生物酶的教案

人教版高中高二生物上冊《新陳代謝與酶》教案。

俗話說，磨刀不誤砍柴工。高中教師在教學前就要準備好教案，做好充分的準備。教案可以讓學生能夠聽懂教師所講的內容，幫助高中教師緩解教學的壓力，提高教學質量。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢？下面是小編幫大家編輯的《人教版高中高二生物上冊《新陳代謝與酶》教案》，供大家借鑒和使用，希望大家分享！

人教版高中高二生物上冊《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、影響酶活性的因素
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pH。

教學設計示例

第一節(jié)新陳代謝與酶

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

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

1課時

板圖、多媒體課件、實驗

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26SrRNA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(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。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(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：“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：“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：“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。

相關知識

人教版高中高二生物上冊《新陳代謝與ATP》教案一

人教版高中高二生物上冊《新陳代謝與ATP》教案一

新陳代謝與ATP
教學目標

知識方面
1、理解ATP的分子簡式及其結構特點
2、理解ATP和ADP之間的相互轉化及其對細胞中能量代謝中的意義
3、理解ATP的形成途徑
4、掌握ATP是新陳代謝的直接能源，并理解ATP作為"能量通用貨幣"的含義

能力方面
學生通過分析ATP與ADP的相互轉化及其對細胞內供能的意義，初步訓練學生分析實際問題的能力。

情感、態(tài)度、價值觀方面
讓學生在分析自己身體內發(fā)生的ATP-ADP循環(huán)及其重要意義過程中，體驗到生物學原理在生產實踐中的價值，加強學生對身邊的科學（RLS）這一理念的理解。

教學建議

教材分析
1、對于ATP的分子結構，教材首先介紹了ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，分子簡式為A-P~P~P，其中A代表腺苷，T代表三個，P代表磷酸基，~代表高能磷酸鍵，然后從比較高能磷酸化合物釋放能量的標準數(shù)值和ATP釋放能量的數(shù)值入手，使學生很信服地認識到ATP的確是一種高能磷酸化合物。
2、對于ATP與ADP的相互轉化，教材中首先介紹了ATP水解和重新合成的過程：ATP與ADP的轉化中，ATP的第二個和第三個磷酸之間的高能磷酸鍵對于細胞中能量的捕獲、貯存和釋放都是很重要的。第二個高能磷酸鍵的末端，能很快地水解斷裂，于是ATP轉換為ADP，能量隨之釋放出來以用于各項生命活動；同樣，在提供能量的條件下，也容易加上第三個磷酸，使ADP又轉化為ATP。在ATP與ADP的轉化過程中都需要酶的參與，活細胞內這個過程是永無休止地循環(huán)進行的。
同時還介紹了ATP與ADP的這種相互轉化是十分迅速的，ATP在細胞中的含量是很少的，如肌細胞中的ATP只能維持肌肉收縮2鈔鐘左右。從而易于引發(fā)學生討論ADP-ADP循環(huán)的意義，同時可使學生加強ATP是生物體維持各項生命活動所需能量的直接來源的觀點。
3、對于ATP的形成途徑，教材是在介紹了ADP-ATP循環(huán)的基礎上，從動物（包括人體）和綠色植物兩方面進行了闡述。對動物而言，產生ATP途徑是是氧化磷酸化，即呼吸作用；對植物而言，產生ATP的過程包括氧化磷酸化（呼吸作用）和光合磷酸化（光合作用）。
4、對于ATP的生理功能，教材先分析了生物體內糖類、脂肪等物質具有儲存能量的特點，指出新陳代謝不僅需要酶，還需要能量，糖類是細胞的主要能源之一，脂肪是生物體內重要的儲能物質，但這些有機物中的能量都不能直接被生物利用，它們的能量只有在細胞中隨著有機物的逐步分解而釋放出來，且儲存到ATP中才能被生物體利用，從而使學生易于理解為什么ATP是新陳代謝所需能量的直接來源。在本節(jié)的最后，教材還用ATP是流通著的"能量貨幣"這一形象的比喻，以加深學生對ATP的生理功能以及ADP-ATP相互轉化的認識，即伴隨著ATP的水解與合成的過程，發(fā)生著能量的釋放與儲存，從而推動新陳代謝順利進行。

教法建議
本節(jié)教學內容中，ATP的分子簡式、ATP的生理功能是重點，ATP與ADP的相互轉變在新陳代謝中的作用，既是教學重點也是難點。
1．引入本節(jié)課時，首先要讓學生明確以下事實，即生物體的生存不僅僅要依靠物質上的支持，同時還必須有能量的維持，在生物體內發(fā)生物質變化的同時，必定伴隨著能量的獲取、儲存、釋放、利用和散失。這樣，引入ATP這一生物體直接能源就順理成章了。
2．引出ATP這一高能化合物時，還是先從學生較為熟悉的能量形式入手比較容易被學生接受。比如，可先從宏觀上引導學生分析綠色植物的光合作用過程把光能以化學能的形式儲存在糖類、脂肪等有機物中；動植物又通過呼吸作用分解體內的有機物而獲取生命活動所需的能量。在此基礎上，引導學生進一步分析出：光能只有轉化成一種活躍的化學能，才能被綠色植物利用；同樣，動、植物通過呼吸作用分解有機物釋放出的能量，除了一部分以熱能的形式散失或維持體溫外，其余的都要轉化成一種活躍的化學能，才能用于各項生命活動。那么這種活躍的、隨時可以利用的化學能是什么呢?這樣自然而然地就引出ATP這一生物體的直接能源物質。
3．ATP的分子結構不宜講授得過于深入。學生只要了解ATP中具有不穩(wěn)定的高能磷酸鍵，ATP水解時釋放其能量，形成ATP時需要能量就可以了，應把學生討論的重點放在ATP釋放出的能量用于哪些生理過程，及形成ATP的高能磷酸鍵時，能量來自哪些生理過程，以便使學生易于理解ATP和ADP的相互轉變在細胞中能量的儲存、轉移和利用中的作用。
4．ATP與ADP的相互轉化及這種轉化在能量的儲存、轉移和利用中的作用，是本節(jié)學習的難點。為使學生的討論順利進行，教師應適時給學生以下提示：其一，細胞內ATP的含量是相對穩(wěn)定的；其二，ATP在細胞內的含量是極少的，其三，細胞內的糖類、脂類等能源物質不能被細胞直接利用，ATP的水解后釋放的能量才是細胞內各種生命活動的直接能量來源；其四，呼吸作用分解有機物釋放能量不能為生物體直接利用，只有這些能量轉移給ATP，且ATP水解后釋放的能量才可被細胞利用。最終應使學生認識到ATP與ADP之間高效、迅速的轉化是處于動態(tài)平衡之中的，ATP是生物體的直接能源，是細胞能量代謝的"通用貨幣"。
5．ATP的形成途徑也不宜太深入，因為光合作用、呼吸作用的具體過程還沒學到。注意引導學生分析出綠色植物通過光合作用，將光能轉化成ATP中的化學能，并將ATP中的化學能最終儲存在糖類等有機物中，即光合作用過程中固定的光能是綠色植物、動物和人形成的ATP的能量源泉。

高二生物《新陳代謝與酶》教案

俗話說，凡事預則立，不預則廢。教師要準備好教案，這是教師需要精心準備的。教案可以更好的幫助學生們打好基礎，讓教師能夠快速的解決各種教學問題。我們要如何寫好一份值得稱贊的教案呢？經(jīng)過搜索和整理，小編為大家呈現(xiàn)“高二生物《新陳代謝與酶》教案”，僅供參考，希望能為您提供參考！

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、影響酶活性的因素
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pH。

教學設計示例

第一節(jié)新陳代謝與酶

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

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

1課時

板圖、多媒體課件、實驗

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26SrRNA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(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）、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(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：“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：“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?；魜y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：“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

了解pH對酶活性的影響、學習測定酶的最適pH的方法

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)其催化活性最高時的pH值稱為該酶的最適pH。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1.5一2.5，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6.4一6.6，在醋酸緩沖液中則為5.6。

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。

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.lM檸檬酸溶液，制備pH5.0一8.0的8種緩沖溶液。

錐形瓶號

0.2M磷酸氫二鈉溶液（ml）

0.lM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

3

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(l一8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℃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l分鐘的間隔，依次向第l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37℃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

學習檢定激活劑和抑制劑影晌酶反應的方法和原理

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。

1、l%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100一200倍的新鮮唾液。
5、0.1%硫酸銅溶液。

取3支試管，編號。向第l支試管中加入l%氯化鈉溶液l毫升，向第2支試管中加入0.1%的硫酸銅溶液l毫升，向第3支試管中加入蒸餾水l毫升作對照。再向每支試管各加入0.l%淀粉溶液3毫升和稀釋的唾液l毫升。搖勻各管內容物，一齊放入37℃恒溫水浴中保溫，10一15分鐘后取出。冷后，各滴入2一3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

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。

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l%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，添加適量蒸餾水及少量石英砂。用力研磨提取約l小時，再加蒸餾水，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毫升熱蒸餾水中。冷卻后，稀釋至150毫升。取檸檬酸鈉173克及碳酸鈉(Na2CO3.H2O)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?；靹蚝螅眉毧谄抠A存。此試劑可長時間保存。

1、淀粉酶的特異性實驗

取2支試管，各加入本尼迪克特(Benedict)試劑2毫升，再分別加入l%淀粉溶液或2%蔗糖溶液各4滴?；旌暇鶆蚝螅旁诜兴≈兄?一3分鐘。觀察有無紅黃色沉淀產生，純凈的淀粉和蔗糖不呈陽性反應。

再取3支試管，每管各加入稀釋200倍的新鮮唾液l毫升。再分別加入l%淀粉溶液或2%蔗糖溶液各3毫升。混勻，放入37℃恒溫水浴中保溫，15分鐘后取出。各加本尼迪克特試劑2毫升，搖勻，放在沸水浴中煮2一3分鐘。觀察有無紅黃色沉淀產生。

新鮮唾液的稀釋倍數(shù)，一般為200倍。但是，由于不同人或同一人不同時間采收的唾液內淀粉酶的活性并不相同，有時差別很大，稀釋倍數(shù)可以是50一300倍，甚至超出此范圍。因此，應事先確定稀釋倍數(shù)。另外，要注意除去唾液里的氣泡，避免稀釋倍數(shù)不準確面影響實驗結果。稀釋好的新鮮唾液用濾紙過濾后待用。

2、蔗糖酶的特異性實驗

取2支試管，各加入蔗糖酶溶液l毫升，再分別加入l%淀粉溶液3毫升或2%蔗糖溶液3毫升。搖勻，放入37℃恒溫水浴中保溫，10分鐘后取出，各加入本尼迪克特試劑2毫升，混勻后放入沸水浴中煮2一3分鐘。觀察有無紅黃色沉淀產生。

再取l支試管，加入蔗糖酶l毫升和蒸餾水3毫升，混勻，加入本尼迪克特試劑2毫升，搖勻，在沸水浴中煮2一3分鐘。可以觀察到試管內溶液呈現(xiàn)輕度陽性反應，這是由于蔗糖酶溶液本身含有少量還原性雜質的緣故。因此，用此管作為對照，即可解釋上述用淀粉作底物的試管內呈現(xiàn)輕度陽性反應的原因。

高二生物《新陳代謝與ATP》教案

高二生物《新陳代謝與ATP》教案

教學目標

知識方面
1、理解ATP的分子簡式及其結構特點
2、理解ATP和ADP之間的相互轉化及其對細胞中能量代謝中的意義
3、理解ATP的形成途徑
4、掌握ATP是新陳代謝的直接能源，并理解ATP作為"能量通用貨幣"的含義

能力方面
學生通過分析ATP與ADP的相互轉化及其對細胞內供能的意義，初步訓練學生分析實際問題的能力。

情感、態(tài)度、價值觀方面
讓學生在分析自己身體內發(fā)生的ATP-ADP循環(huán)及其重要意義過程中，體驗到生物學原理在生產實踐中的價值，加強學生對身邊的科學（RLS）這一理念的理解。

教學建議

教材分析
1、對于ATP的分子結構，教材首先介紹了ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，分子簡式為A-P~P~P，其中A代表腺苷，T代表三個，P代表磷酸基，~代表高能磷酸鍵，然后從比較高能磷酸化合物釋放能量的標準數(shù)值和ATP釋放能量的數(shù)值入手，使學生很信服地認識到ATP的確是一種高能磷酸化合物。
2、對于ATP與ADP的相互轉化，教材中首先介紹了ATP水解和重新合成的過程：ATP與ADP的轉化中，ATP的第二個和第三個磷酸之間的高能磷酸鍵對于細胞中能量的捕獲、貯存和釋放都是很重要的。第二個高能磷酸鍵的末端，能很快地水解斷裂，于是ATP轉換為ADP，能量隨之釋放出來以用于各項生命活動；同樣，在提供能量的條件下，也容易加上第三個磷酸，使ADP又轉化為ATP。在ATP與ADP的轉化過程中都需要酶的參與，活細胞內這個過程是永無休止地循環(huán)進行的。
同時還介紹了ATP與ADP的這種相互轉化是十分迅速的，ATP在細胞中的含量是很少的，如肌細胞中的ATP只能維持肌肉收縮2鈔鐘左右。從而易于引發(fā)學生討論ADP-ADP循環(huán)的意義，同時可使學生加強ATP是生物體維持各項生命活動所需能量的直接來源的觀點。
3、對于ATP的形成途徑，教材是在介紹了ADP-ATP循環(huán)的基礎上，從動物（包括人體）和綠色植物兩方面進行了闡述。對動物而言，產生ATP途徑是是氧化磷酸化，即呼吸作用；對植物而言，產生ATP的過程包括氧化磷酸化（呼吸作用）和光合磷酸化（光合作用）。
4、對于ATP的生理功能，教材先分析了生物體內糖類、脂肪等物質具有儲存能量的特點，指出新陳代謝不僅需要酶，還需要能量，糖類是細胞的主要能源之一，脂肪是生物體內重要的儲能物質，但這些有機物中的能量都不能直接被生物利用，它們的能量只有在細胞中隨著有機物的逐步分解而釋放出來，且儲存到ATP中才能被生物體利用，從而使學生易于理解為什么ATP是新陳代謝所需能量的直接來源。在本節(jié)的最后，教材還用ATP是流通著的"能量貨幣"這一形象的比喻，以加深學生對ATP的生理功能以及ADP-ATP相互轉化的認識，即伴隨著ATP的水解與合成的過程，發(fā)生著能量的釋放與儲存，從而推動新陳代謝順利進行。

教法建議
本節(jié)教學內容中，ATP的分子簡式、ATP的生理功能是重點，ATP與ADP的相互轉變在新陳代謝中的作用，既是教學重點也是難點。
1．引入本節(jié)課時，首先要讓學生明確以下事實，即生物體的生存不僅僅要依靠物質上的支持，同時還必須有能量的維持，在生物體內發(fā)生物質變化的同時，必定伴隨著能量的獲取、儲存、釋放、利用和散失。這樣，引入ATP這一生物體直接能源就順理成章了。
2．引出ATP這一高能化合物時，還是先從學生較為熟悉的能量形式入手比較容易被學生接受。比如，可先從宏觀上引導學生分析綠色植物的光合作用過程把光能以化學能的形式儲存在糖類、脂肪等有機物中；動植物又通過呼吸作用分解體內的有機物而獲取生命活動所需的能量。在此基礎上，引導學生進一步分析出：光能只有轉化成一種活躍的化學能，才能被綠色植物利用；同樣，動、植物通過呼吸作用分解有機物釋放出的能量，除了一部分以熱能的形式散失或維持體溫外，其余的都要轉化成一種活躍的化學能，才能用于各項生命活動。那么這種活躍的、隨時可以利用的化學能是什么呢?這樣自然而然地就引出ATP這一生物體的直接能源物質。

　3．ATP的分子結構不宜講授得過于深入。學生只要了解ATP中具有不穩(wěn)定的高能磷酸鍵，ATP水解時釋放其能量，形成ATP時需要能量就可以了，應把學生討論的重點放在ATP釋放出的能量用于哪些生理過程，及形成ATP的高能磷酸鍵時，能量來自哪些生理過程，以便使學生易于理解ATP和ADP的相互轉變在細胞中能量的儲存、轉移和利用中的作用。
4．ATP與ADP的相互轉化及這種轉化在能量的儲存、轉移和利用中的作用，是本節(jié)學習的難點。為使學生的討論順利進行，教師應適時給學生以下提示：其一，細胞內ATP的含量是相對穩(wěn)定的；其二，ATP在細胞內的含量是極少的，其三，細胞內的糖類、脂類等能源物質不能被細胞直接利用，ATP的水解后釋放的能量才是細胞內各種生命活動的直接能量來源；其四，呼吸作用分解有機物釋放能量不能為生物體直接利用，只有這些能量轉移給ATP，且ATP水解后釋放的能量才可被細胞利用。最終應使學生認識到ATP與ADP之間高效、迅速的轉化是處于動態(tài)平衡之中的，ATP是生物體的直接能源，是細胞能量代謝的"通用貨幣"。
5．ATP的形成途徑也不宜太深入，因為光合作用、呼吸作用的具體過程還沒學到。注意引導學生分析出綠色植物通過光合作用，將光能轉化成ATP中的化學能，并將ATP中的化學能最終儲存在糖類等有機物中，即光合作用過程中固定的光能是綠色植物、動物和人形成的ATP的能量源泉。

教學設計示例

第二節(jié)新陳代謝與ATP
ATP的分子簡式及其結構特點、ATP和ADP之間的相互轉化及其對細胞內能量代謝中的意義、ATP的形成途徑、ATP是新陳代謝的直接能源，能理解ATP作為“能量通用貨幣”的含義
ATP和ADP之間的相互轉化及其對細胞內能量代謝中的意義、理解ATP作為“能量通用貨幣”的含義
1課時
板圖、掛圖、多媒體課件

1、引言
設計1：通過學生列舉生活實例引入ATP這一高能化合物。
新陳代謝的物質變化過程中，必定伴隨著能量的轉化。為了使學生對能量的轉化有一個感性的認識，教師應鼓勵學生從自己的生活中找一些能量轉化的實例，比如可以提問：

（1）“你能舉出幾個生物體內發(fā)生的諸如能量轉化、或能量的吸收儲存、或能量的釋放利用的例子來嗎？”
（2）“綠色植物能把光能直接用于有機物的合成嗎?”或“生物體通過呼吸作用把有機物中的能量釋放出來，這些能量能直接被細胞利用嗎？”
不能，光能必須要轉化為一種活躍的化學能才能用于有機物的合成；有機物中的能量通過呼吸作用釋放出來后，也必須轉化為一種活躍的化學能才能用于生物體的各項生命活動，攜帶這種活躍的化合能的物質就是一種高能化合物，即ATP，這樣很自然地引入了ATP這個概念。
設計2：從細胞中能量利用存在的矛盾入手，設計相關的問題串引入ATP這一高能化合物。
（1）“細胞中主要是由什么細胞器來產生能量的？”
線粒體的呼吸作用氧化分解有機物釋放能量
（2）“細胞中有哪些生理過程在不斷地消耗著能量？”
細胞分裂、細胞核中DNA的復制、核糖體合成蛋白質、細胞膜主動運輸、高爾基體合成分泌等需要能量
（3）“細胞內產能與用能很明顯地存在著空間上的隔離，細胞是怎樣解決這一矛盾的呢?”
（4）“細胞內存在有糖類、脂肪等有機物，這些有機物含有大量且穩(wěn)定的能量，但某項生命活動可能不用大量的能量就足以進行，而且糖類、脂肪中儲存的能量又過于穩(wěn)定，不易被生物體利用，細胞又是怎樣解決這一矛盾的呢？”
這樣就可自然地引入ATP這種儲能少、不穩(wěn)定、可為所有生理活動供能的高能化合物。
2、ATP的分子簡式及其結構特點
在引導學生討論ATP的分子結構簡式及其特點時，可從ATP的英文名稱中的三個字母含義、中文名稱、ATP是高能化合物等方面入手，使學生易于理解ATP的結構特點及其生理作用。

　需要向學生解釋清楚高能化合物的概念，即高能磷酸鍵水解過程中，釋放的能量是一般的共價鍵的2倍以上，如ATP末端磷酸水解生成ADP和磷酸時，釋放出的能量約30.5kJ/mol上，而6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖和磷酸時，釋放的能量只有13.8kJ/mol。這種鍵稱為高能鍵，常以“~”符號表示。含有高能鍵的化合物統(tǒng)稱為高能化合物。
然后讓學生自己分析ATP的結構簡式的含義，如ATP中兩個磷酸基團之間（P和P之間用“~“表示）的化學鍵是高能磷酸鍵。
細胞內釋放能量的反應，如呼吸作用常會伴隨ADP轉變成ATP；而耗能的反應，如蛋白質的合成等，需要用ATP水解成ADP再將能量釋放出來，以推動需能代謝反應的進行。
ATP和ADP在體內總是處于不停地轉化中，且處于動態(tài)平衡之中。
3、ATP和ADP之間的相互轉變及其意義
在引導學生討論ATP和ADP之間的相互轉變時，需強調細胞內ATP的含量是相對穩(wěn)定的；ATP在細胞內的含量是極少的，細胞內的糖類、脂類等能源物質不能被細胞直接利用，ATP的水解后釋放的能量才是細胞內各種生命活動的直接能量來源，呼吸作用分解有機物釋放能量不能為生物體直接利用，只有這些能量轉移給ATP，且ATP水解后釋放的能量才可被細胞利用。最終應使學生認識到ATP與ADP之間高效、迅速的轉化是處于動態(tài)平衡之中的，ATP是生物體的直接能源，是細胞能量代謝的“通用貨幣”。
4、在討論了ATP和ADP之間相互轉變及其意義后，在小結ATP在細胞內能量的轉換、運輸、利用中的關鍵作用時，可結合本節(jié)所講的內容，提一些與ATP有關的綜合性問題供學生討論，讓學生在討論中加深對ATP這一生物體直接能源物質的理解。比如，可以討論下面幾個問題：
（1）眾多能源物質中，ATP這種絕對含量極少的物質為什么成為直接能源？
葡萄糖、糖元、淀粉、脂肪、氨基酸、脂肪酸、磷酸肌酸等，這些都可作為生物體的能源物質，但生物體不能利用這些能源物質中的能量，這些物質中儲存的能量必須要轉移給ATP中。生物體直接從ATP中獲得生命活動所需的各種形式的能量，如ATP可轉化為機械能、電能、滲透能、化學能、光能和熱量等。
（2）為什么ATP是細胞內能量釋放、儲存、轉移和利用的中心物質，成為生物的直接能源呢？
我們來看看葡萄糖和ATP分子中儲存能量的差異就明白了。ATP末端磷酸基團水解時，釋放出的能量是30.5kJ/mol，一般把水解時釋放20.92kJ/mol以上能量的化合物叫高能化合物，可見ATP是高能化合物，而且其能量與某些高能化合物（如磷酸肌酸）相比，要低一些，因此磷酸肌酸中的能量可在不需額外供能的情況下轉移給ATP。而葡萄糖分子徹底氧化為二氧化碳和水后，釋放出2870kJ/mol的能量。結果，存在于葡萄糖分子中的能量就像存在銀行里的錢，而儲存在ATP分子中的能量則像“零錢”，它更容易在細胞中被使用，因此還有的說ATP是能量的“通用貨幣”就是這個道理。
（3）ATP對生命的維持是極其重要的，試想：當產生ATP的過程停止時，會發(fā)生什么？
舉一個例子，學生可能知道氰化物可以在非常短的時間內使人死亡，其毒理就是阻擋ATP的形成。當人體ATP合成受阻后，機體沒有ATP，神經(jīng)細胞和其他細胞中的細胞活動就不能繼續(xù)，人在3-6分鐘內就會失去知覺。
（4）還有一個問題值得一提，就是ATP在生物體中的絕對含量是極小的，但生物體中的每一個細胞每時每刻都在消耗著ATP，但在正常情況下，生物體內的ATP量可滿足機體的要求，奧妙何在呢？
生物體可把其它能源物質的能量高速地轉移給ATP，以補充ATP的消耗，即ATP—ADP循環(huán)速度是很快的。

高一生物新陳代謝與酶教案

第1節(jié)新陳代謝與酶
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、影響酶活性的因素
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pH。
教學設計示例
第一節(jié)新陳代謝與酶
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
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
1課時
板圖、多媒體課件、實驗

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。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26SrRNA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(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。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(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：“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：“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：“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。
擴展資料
淀粉液遇碘變藍的原因
淀粉是白色無定形的粉末，由10%～30%的直鏈淀粉和70%~90%的支鏈淀粉組成。直鏈淀粉具有遇碘變藍的特性，因為溶于水的直鏈淀粉借助分子內的氫鍵卷曲成螺旋狀，第一個螺距有六個葡萄糖殘基組成。如果在淀粉液中加入碘液，碘分子便嵌人到螺旋結鉤的空隙處，并且借助范德華力與直鏈淀粉聯(lián)系在一起，形成了一種絡合物，這種絡合物能夠比較均勻地吸收波長范圍為400~750nm可見光，而反射的光是藍光，所以使淀粉溶液呈現(xiàn)出藍色來。
絕大多數(shù)的酶是蛋白質，少數(shù)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(xiàn)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?？茖W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?？茖W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(fā)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(xiàn)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?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)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(fā)揮作用，在細胞外，即在非細胞條件下也能發(fā)揮作用。19世紀，人們已認識到酵母可以使葡萄糖發(fā)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(fā)酵需要有完整的細胞結構才能實現(xiàn)；德國化學家李比西則認為酒精發(fā)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(fā)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(fā)現(xiàn)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?jié)n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(xiàn)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(xiàn)。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(yè)生產的僅10余種，如已能夠實現(xiàn)工業(yè)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(yī)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(xiàn)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(yǎng)、繁殖速度快和便于大規(guī)模生產等優(yōu)點。人們提供必要的條件，利用微生物發(fā)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(jīng)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(wěn)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(xiàn)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(yōu)點：其一是穩(wěn)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(xù)化和自動化；其五是設備小型化以及可節(jié)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(fā)達國家高果糖漿的年產量現(xiàn)已達到幾百萬噸，高果糖漿在許多飲料的制造中已經(jīng)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(fā)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?，F(xiàn)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(yǎng)哺乳動物細胞得到的唯一可以商業(yè)化的治療劑。但由尿或組織培養(yǎng)的產物中提取價格較高，1980年4月，科學家已經(jīng)通過質粒DNA誘發(fā)大腸桿菌生產出尿激酶，為在工業(yè)上利用酶工程方法生產酶開辟了道路；
青霉素是人們經(jīng)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?；?，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?，F(xiàn)在，制藥廠已經(jīng)能夠利用固定化青霉素?；阜磻?，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(xù)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(jīng)固定化酶（或固定化細胞）時，容器內就發(fā)生催化反應并且生成產物、含有產物的液體則連續(xù)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(yè)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?yōu)樯珴奢^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(fā)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(yè)由于采用了酶技術使照相材料發(fā)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?jié)n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(jīng)出現(xiàn)了能夠和漂白劑一同起作用的去污酶洗衣粉?？茖W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(yè)方面酶制劑也得到了廣泛應用，在塑料工業(yè)與合成纖維工業(yè)中，已經(jīng)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?，F(xiàn)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(jiān)測
根據(jù)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(jù)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(jù)尿液中葡萄糖含量由少到多而呈現(xiàn)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?？茖W家根據(jù)同一原理，還研制出能夠化驗血糖數(shù)值的血糖快速測試儀，具有靈敏度高和速度快等優(yōu)點。
酚是一類對人體有害的化合物，經(jīng)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(shù)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(fā)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(jīng)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(shù)量的結合，形成相同數(shù)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(wěn)定的中間產物。這種中間產物極為活潑，很容易發(fā)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(fā)生明顯的變化，從而使酶蛋白的構象發(fā)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?？茖W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(fā)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(shù)的酶就會失去活性。
pH的影響：酶對環(huán)境中的pH十分敏感。酶只有在一定的pH范圍內才能表現(xiàn)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(huán)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(jīng)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。
典型例題
例1某一細胞能通過細胞膜從環(huán)境中吸收Q物質，進行實驗得到下列結果：
（1）當細胞中Q物質濃度高于溶液中Q物質濃度時，也會發(fā)生Q物質的吸收
（2）只有在氧氣存在的條件下才會發(fā)生Q物質的吸收
（3）Q物質的吸收存在最大值，且吸收結束時膜兩側存在Q物質的濃度差
（4）Q物質的吸收隨著溫度而變化，且有一定的最適溫度
Q物質的吸收為主動運輸?shù)呐袛嘁罁?jù)是：
A、（1）（2）B、（1）（2）（3）C、（1）（3）D、（1）（3）（4）
答案：D
解析：主動運輸有兩個條件，一是需要載體蛋白，二是需要能量，即ATP，即物質可逆著濃度差方向運輸，其中需要載體不是主動運輸?shù)奈ㄒ粭l件，協(xié)助擴散也需要載體蛋白。因此，（1）是主動運輸?shù)囊罁?jù)，因為當細胞中Q物質的濃度高于溶液中Q物質濃度時，仍發(fā)生Q物質的吸收，很明顯Q物質是逆著濃度差的方向發(fā)生運輸?shù)模唬?）不是主動運輸?shù)囊罁?jù)，因為不是只有有氧呼吸可產生ATP，無氧呼吸一樣可產生ATP以提供主動運輸所需的能量；（3）是主動運輸?shù)囊罁?jù)，因為細胞膜上運輸Q物質的載體蛋白數(shù)量是一定的，當膜上所有運輸Q物質的載體全被利用，即載體飽和時，Q物質的吸收速率會不再增加，又由于吸收結束后，膜兩側Q物質會存在濃度差，所以應為主動運輸，因為如果是自由擴散或協(xié)助擴散的話，吸收結束后膜兩側從理論上不應存在Q物質的濃度差；（4）是主動運輸?shù)囊罁?jù)，因為產生ATP的過程是一系列酶促反應，酶有最適溫度，因此，Q物質的吸收一定和酶有關，是主動運輸?shù)囊罁?jù)。綜上，應選D。
例2　種子在萌發(fā)時，貯藏物質發(fā)生水解作用過程中，活性最高的酶應該是下列哪些酶：
（1）脂肪酶?。?）淀粉酶?。?）蛋白酶
（4）轉氨酶　（5）過氧化氫酶?。?）蔗糖酶
A、（1）（2）（3）B、（4）（5）（6）
C、（1）（3）（5）D、（2）（4）（6）
答案：A
解析：在種子中貯藏著其萌發(fā)時所需的各營養(yǎng)物質，且這些營養(yǎng)物質一般是生物大分子，如脂肪（花生種子、芝麻種子、大豆種子等）；淀粉（小麥種子、水稻種子等）；蛋白質（花生種子、大豆種子等）。在種子萌發(fā)時，這些大分子有機物要先被水解成小分子有機物，如葡萄糖、甘油、脂肪酸、氨基酸等才能被種子利用，此時主要需要分解這些有機高分子的酶催化這些反應，因此應選A。其它三個選項中所涉及的酶，均為轉化（如轉氨酶）、分解小分子（如蔗糖酶、過氧化氫酶）物質的酶，在種子萌發(fā)時的活性不如選項A中的酶活性高。
例3　下列關于蛋白質和酶的敘述中，錯誤的一項是：
A、蛋白質的結構多樣性決定功能多樣性
B、組成酶的基本單位是氨基酸
C、肽酶能使蛋白質分解為多肽
D、相同種類、數(shù)目的氨基酸，組成的蛋白質可能不同
答案：C
解析：在生物學中有一個普遍的規(guī)律，即結構決定功能，因此選項A中的說法是正確的；酶的化學本質是蛋白質，而蛋白質的基本組成單位是氨基酸，因此選項B中組成酶的基本單位是氨基酸這一說法是正確的；兩種蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目雖然相同，但二者的氨基酸排列順序可能不同，因此兩種蛋白質可能是不同，選項D也是正確的；肽酶的作用可使多肽分解為氨基酸，而不能使蛋白質分解為多肽，因此選項C的說法是不正確的。答案應選C。
習題精選
1、根據(jù)酶在生物體內存在的部位，可分為胞內酶和胞外酶，下列屬于胞外酶的是（）
A、呼吸酶B、光合酶C、消化酶D、解旋酶
2、在下列關于酶和激素的敘述中，不正確的是：
A、激素的作用與神經(jīng)系統(tǒng)的作用密切相關
B、能產生激素的細胞不一定能產生酶
C、激素產生后一般作用于其它細胞
D、能產生酶的細胞不一定產生激素
3、下列有關細胞的敘述中正確的是：
A、唾液腺細胞與汗腺細胞相比，前者核糖體數(shù)量較多
B、唾液腺細胞與心肌細胞相比，前者線粒體數(shù)量多
C、生命活動旺盛的細胞與衰老的細胞相比，前者內質網(wǎng)不發(fā)達
D、葉肉細胞與唾液細胞相比，前者高爾基體數(shù)量一般較多。
4、下圖表示細菌的反應程序，在這個程序中一種氨基酸是由另一種氨基酸通過酶的作用而產生的。1到6代表不同的氨基酸，V到Z代表不同的酶。所有氨基酸對生命都是需要的。原始種的細菌只需要氨基酸1就能生存，而細菌的變種只有在培養(yǎng)基中提供氨基酸1、2、5才能生存，由此可以判定在培養(yǎng)基中不存在的酶是：
A：V、WB：W、YC：Y、ZD：V、Z
參考答案
1.C2.B3.A4.D