高中生物(人教大纲版)第一册第三章生物的新陈代谢1新陈代谢与酶(备课资料)

备课资料

一、“酶与代谢”一节的实验探究法教学

近年来，实验探究教学法在生物教学中被广泛运用，在“酶与新陈代谢”一节的教学中，进行了尝试。

1．问题的提出

“酶与新陈代谢”是高中《生物》中“新陈代谢”一章的一个课题。为了激发学生的学

习兴趣，调动学生的学习主动性和积极性，不仅使学生获得酶的基础知识，而且通过教学培

养学生的观察能力、实验能力、自学能力和思维能力，并对学生进行科学方法训练，我对“酶

与新陈代谢”这个单元课题的教学设计是：先提出单元要解决的有关酶的几个问题，接着让

学生带着问题做3组有关酶的实验结论，然后引导学生分析每组实验结果并得出相应的实验

结论，即采用“实验探究法”进行酶的教学。酶的课堂教学设计用图解概括如下：

注：3组实验依次为：H2O2分解的比较实验；酶作用范围的实验；温度和pH对酶作用的

影响实验。

2．教学过程

(1)明确单元课题任务

本课时任务重，复习提问主要围绕着新陈代谢的实质，突出强调新陈代谢就是生物体或

细胞进行的一系列交叉连锁的生物化学反应，在复习提问的基础上，向学生阐明细胞内的生

物化学反应，通常是一系列有序的酶促反应，从而引出本单元课题。然后，向学生说明本单

元课题内容主要讲述酶的来源、生理作用、化学本质、酶作用的特性及其影响酶作用的因素等，从而使学生明确本单元课题的教学任务。最后，向学生说明本节课的教学方法，并向学

生提出进行实验的具体要求和注意事项等。

(2)辅导学生进行实验

表1过氧化氢(H2O2)分解速度的比较实验及结果

试管编号 1 2 3 4 底物(2% H2O2) 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 反应条件自然分解Fe3+土豆屑熟土豆屑

现象(氧气泡) 小而少大而多极多小而少

实验分析及结论①酶来源②作用③反应条件

表2 酶的特异性实验及结果

试管编号 1 2 3 4 5 6 7

底物(1mL) 1％葡萄糖液 1％淀粉液 1％淀粉液 1％淀粉液 1％蔗糖液 2％蔗糖液 2％蔗糖液

实验处理(1 mL) 蒸馏水蒸馏水酵母提取液稀释唾液蒸馏水

酵母提取

液

稀释唾液

注：缓冲液配制法

pH＝5.0：0.2 mol／L 磷酸氢二钠 5.15 mL+0.1 mol／L

柠檬酸4.85 mL

pH＝6.8：0.2 mol／L 磷酸氢二钠7.72 mL+0.1 mol／L

柠檬酸2.28 mL

pH＝8.0：0.2 mol／L 磷酸氢二钠9.27 mL+0.1 mol／L

柠檬酸2．28 mL

(3)引导学生分析实验现象

第一组实验为H2O2分解的比较实验，引导学生分析这组实验现象时，要抓住下述三个关键：一是生土豆屑(或鲜肝提取液)比Fe3+催化H2O2分解的速度快得多，这表明酶的催化效率高；二是H2O2酶的来源，酶不是来自于外部，而是在活细胞中产生；三是熟土豆屑不能催化H2O2分解反应，这是因为高温使酶变性失活。在高温条件下变性而失去其正常功能的特性，是蛋白质物质固有的特性。这样，不仅使学生明确酶的催化效率高，而且为进一步揭示酶概念的内涵打下基础。

第二组实验为酶作用范围的分析实验，引导学生分析这组实验观察时，要抓住下述四个关键：一是在特定反应条件下，葡萄糖遇本氏试剂呈砖红色，原因在于葡萄糖具有还原性，将Cu2+还原为Cu+，这个颜色鉴定反应是进一步分析酶催化底物范围的对照；二是各加入1 mL 蒸馏水，分别加入1 mL蔗糖液或淀粉液的2支试管，它们遇到本氏试剂不能发生颜色反应或发生微弱变化，它们是用于分析实验误差的对照；三是分别加入1 mL淀粉液或蔗糖液的2支试管，各加入1 mL新鲜的稀释唾液，它们遇本氏试剂后，只有盛有淀粉液的试管中呈现橙红色，这表现唾液淀粉酶只能催化淀粉水解产生出有还原性的葡萄糖等；四是分别加入1 mL蔗糖液或淀粉液的2支试管各加入1 mL酵母提取液，它们遇本氏试剂后，只有盛有蔗糖液的试管中呈红色，这表明酵母提取液中含有的蔗糖酶只能催化蔗糖水解产生出葡萄糖等单糖。这组实验为论述酶的特异性提供了充足的实验证据。

第三组实验主要探究酶作用的影响因素，引导学生分析实验现象时，主要抓住两个关键：一是比较分析①②③号实验结果，明确pH影响酶的活性，淀粉酶起催化作用的最适pH为6．8；二是比较分析②和④的实验结果，明确温度对酶活性的影响，低温抑制酶的活性但不能使酶变性失活，淀粉酶作用的最适温度为37℃。

(4)总结归纳出实验结论

①酶的概念

来源：活细胞内产生的。

作用：加快代谢反应的速度。

化学本质：一类特殊的蛋白质。

②酶作用的特性

从催化效率看，有高效性。

从催化底物范围看，有专一性。

从酶的活性看，酶变性后会失活。

③酶作用的影响因素

高温使酶变性失活，低温抑制酶活性。

要求适宜的pH。

④酶与代谢的关系

促使许多代谢反应依次连锁进行。

保证代谢反应在常温、常压下迅速完成。

3．教学体会

(1)实验探究教学法有利于激发学生的求知欲和学习兴趣。用实验探究法组织酶与代谢的教学，学生始终置身于亲自动手实验和积极思考的学习情境中，感觉到自己智慧的力量，体验到创造的欢乐，从而激发探究新事物的求知欲和浓厚的学习兴趣。例如，在引导学生分析实验现象之前，教师让部分学生汇报自己的实验结果，学生都很积极；在分析实验结果得出结论的教学环节中，学生都渴望得到发表自己见解的机会。

(2)实验探究教学法有利于正确处理教师主导与学生主体的关系，在这节课的教学活动中，教师的主导作用主要体现在启发引导学生的学习过程，一方面通过实验设计创设问题情况，启发学生通过实验研究探索新事物；另一方面通过引导学生探究活动，指导学生的学习途径和方法。学生的主体作用主要表现在学习过程的主动性、积极性和独立性，即独立地完成3组实验操作，积极主动地探索酶的来源、作用和本质，以及影响酶作用的因素，并通过实验分析得出科学结论。

(3)实验探究教学法有利于培养学生的观察能力、实验能力和思维能力。以实验探究法组织酶与代谢的教学活动，是以学生实验为核心的，学生在系列实验操作过程中，观察到各种实验现象，通过对实验条件和实验现象的分析，提示出同类事物共同的关键特征，从而得出相应的结论。学生既要动手操作，又要动眼观察和动脑思考，这样有利于培养学生的实验能力、观察能力和思维能力。

(4)实验探究教学法有利于培养学生的科学素质。酶与代谢实验探究教学的过程，体现出生物科学的探究过程，包括提出问题、进行假设、实验设汁、实验操作、观察和测量、分析现象或数据、得出结论和验证等。通过这种教学活动，学生不仅初步了解实验科学的探究过程和科学家的工作方法，而且培养了对科学的兴趣，逐步养成实事求是的科学态度，不断探求新知识的精神和合作精神。

二、先天性代谢失调

先天性代谢失调的概念首由加罗德(Garrod，1908)提出。它又称先天性代谢缺陷(inborn errors of metabolism)。从严格的意义上讲，它也是分子病，同属生化遗传学范畴。

1．先天性代谢缺陷的本质

(1)先天性代谢缺陷的本质先天性代谢缺陷的本质是中间代谢紊乱。人体内一切代谢过程都是在酶的催化和调解下进行的。体内酶或酶系统缺陷将导致中间代谢紊乱，出现临床症状。在这类疾病中，有两种不同的表现：(1)由于遗传的缺陷导致酶的功能低下或缺乏，从而所催化的代谢途径阻抑，其生成物减缺；致使代谢底物或由底物衍生的代谢物在体内积