(2019新教材)人教版高中生物必修1“降低反应活化能的酶”解读.doc
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1、高中生物新教材高中生物新教材“降低反应活化能的酶降低反应活化能的酶”解读解读1 问题探讨及导入新教材此处内容我上课会直接略掉。原因有两点:一方面这个例子所体现的教育价值在“关于酶本质的探索”中也能体现出来;另一方面这部分内容只安排了一个课时实在太紧张了。个人会直接上细胞代谢。胃蛋白酶参与的反应发生消化道内,严格来说不属于细胞代谢的范畴。学生前面已经学习了细胞的基本结构,对于细胞内发生许多化学反应并不会陌生,直接引入细胞代谢学生也不至于感觉很突兀。细胞代谢会产生代谢废物, 甚至会产生对细胞有害的物质, 如过氧化氢。幸而细胞中含有过氧化氢酶,它能够将过氧化氢及时分解为氧气和水。下面就以过氧化氢在不
2、同条件下的分解为例,探究酶的作用。2 比较过氧化氢在不同条件下的分解3 控制变量和设置对照试验教材此处安排科学方法栏目,旨在让学生对实验设计的认识上升理论水平,提升探究能力。个人会将这部分内容和函数相联系。f(x1,x2)y此处 f 表示实验程序,y 表示实验结果(因变量),x1、x2表示影响实验结果的实验变量(高中暂不考虑实验变量的交互作用,下同)。影响实验结果 y(因变量)的实验变量很多,简单的实验每次通常只考虑一个变量对实验结果的影响,此时被研究的实验变量就是自变量。这里我们假定研究实验变量 xk(自变量)对实验结果(因变量)的影响。f(x1,x2,xk1,)yk1f(x1,x2,xk2
3、,)yk2(yki表示自变量取值为 xki时的实验结果)上述实验中,除了自变量 xk取值改变,xk以外其它实验变量(无关变量)都适宜且保持一致,于是上式可以简化为:f(xk1)yk1f(xk2)yk2这样,我们就可以把(xk1,yk1),(xk2,yk2)这些点描在平面坐标系上,从而直观反映自变量 xk和因变量 y 之间的关系。上述分析除了建立简单单因子实验的数学模型,同时借用函数的形式,让学生明确在单因子实验中:每一组实验的自变量取值确定以后就保持不变;不同组实验之间除了自变量的差异外要保证正无关变量相同且适宜。其中后一点也被教辅们称为“单一变量原则”,这一提法只适用于单因子实验,现实实验中
4、研究的自变量通常不只一个,“单一变量原则”也并不是实验设计的基本原则。理解上述数学模型后,一些学生立马就能反应出来,两个自变量的实验可以建立空间坐标系分析,更多的自变量则需要更复杂的数学工具处理,这为学生以后学习实验设计与分析打下基础。至于对照的类型,学生只需要明确空白对照即可,其余对照类型暂不给学生介绍。4 酶在细胞代谢中的作用通过比较过氧化氢在不同条件下的分解,学生已经能够体会到过氧化氢酶具有催化作用,能在常温下高效催化过氧化氢的分解,从而避免细胞代谢产生的过氧化氢可能带来的伤害。这里要求学生对酶的作用从感性认识上升到理性认识。虽然教材给了形象的比喻并配图,但是实践表明,活化能是个很难理解
5、的化学术语。教材将活化能定义为:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。学生顺着这个意思,可能这样推论:没有反应是因为能量不够,只要给了足够的能量反应就能进行,这样很容易就会把酶的作用理解成“提供”了能量。我通常会换用活化能的另一种说法来解释:活化的复合物和反应物间能量的差异。简单地说,就是活化状态分子的平均能量减去所有反应物分子的平均能量。处于活化状态的分子数越多,化学反应进行地就越快。生理温度范围内,升高温度活化能基本不变,这是因为升高温度时,不仅反应物分子的平均能量会增加,活化状态分子的平均能量也增加,两者增幅有限且基本相互抵消掉了。但升高温度后,处于活化状态的分子比升温
6、前更多,因此升高温度能够提高化学反应的速率,就像我们在前面实验中看到的那样,90水浴下过氧化氢的分解速率比常温下要快。催化剂能降低活化能,反应物分子就可以在更低的能量水平即处于活化状态,这样反应物中活化分子数目也随之增加,反应速率加快。Fe3+和过氧化氢酶都能降低反应的活化能,从而提高过氧化氢的分解速率。5 酶的本质教材安排了“酶本质的探索”的思考与讨论。这里介绍了我国很早就了解酿酒的相关知识,将传统文化熏陶渗入学习之中。科学家从酒变酸的生活现象出发,提出问题,不断地探究、实验,最终揭示酶的本质,帮助学生理解绝大多数酶是蛋白质的事实。学生从中也能体现到科学发现是一个长期的过程,是众多科学家共同
7、努力的结果。每个科学家通常都会受到自身研究领域的局限,即便是微生物大牛巴斯德和化学大牛李比希也未能幸免,大牛尚且如此,我们更需要批判辩证地去看待不同的观点,而不是盲从。6 酶具有高效性略。7 酶具有专一性7.1 酶的专一性酶的专一性是指酶对参与反应的底物有严格的选择性,即一种酶仅能催化一种底物或一类结构相似的底物。酶的专一性与酶活性中心的结构密切相关,由于这个问题比较复杂,教材没有在正文中给出说明,而是选择在课后练习题中呈现了“锁和钥匙”假说。虽然这个假说有很多缺陷,但是对于高中生来说,已经可以帮助他们体会到酶的专一性与酶的结构密切相关。为了更好地让学生理解酶的专一性,除了教材中脲酶可以催化尿
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