【实验四】比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
一、教学目的
1.初步学会探索酶的催化效率的方法。
2.探索过氧化氢酶和Fe3+催化效率的高低。 二、教学建议
在本实验的教学中,教师应注意以下几点。
1.可以将本实验与“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用实验合为1课时进行。
2.教师在实验过程中应引导学生去探索,通过观察现象得出结论。例如,上实验课之前,教师应当布置学生提前认真预习实验指导并思考以下问题:无机催化剂氯化铁溶液中的Fe3+和过氧化氢酶都可以使过氧化氢分解为水和氧,那么,在同样的条件下,与Fe3+相比,过氧化氢酶催化作用的特点是什么实验过程中,教师要引导学生注意观察,当分别向过氧化氢溶液中加入已知数目的Fe3+和过氧化氢酶分子后,哪个试管产生的气泡多？哪个试管能使快要熄灭的卫生香猛烈地复燃？并请学生分析一下,试管中产生的各是什么气体？哪个试管内的反应进行得比较快？原因是什么？然后,再引导学生通过对实验现象的分析得出结论──酶的催化作用具有高效性的特点。
3.实验过程中,教师应提醒学生注意以下几点。
(1)加入实验材料后,应立即观察实验现象,并将观察到的结果及时填写在《实验报告册》中。
(2)向试管中插入快要熄灭的卫生香时,动作要快,但不要插到气泡中,以免使卫生香因潮湿而熄灭。 (3)试管最好使用20×200 mm的,这是因为如果试管过小,整个试管就会因充满了稠密的气泡而影响卫生香复燃。
(4)过氧化氢溶液有一定的腐蚀作用。应提醒学生注意,在滴加过氧化氢溶液时切勿溅到皮肤上。如果皮肤滴溅上过氧化氢溶液,一定要用清水及时冲洗掉。
【实验五】探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
一、教学目的
1.初步学会探索酶催化特定化学反应的方法。 2.探索淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 二、教学建议
在本实验的教学中,教师应注意以下几点。
1.实验课前,教师应当布置学生预习实验指导。学生通过预习,可以理解实验原理,了解实验的目的要求和方法步骤,避免实验时边看书边做实验的情况发生。
2.实验过程中,教师应提醒学生注意以下几点。
(1)制备的可溶性淀粉溶液,必须完全冷却后才能使用。如果用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验,就会因温度过高而破坏淀粉酶的活性。
(2)两支试管保温时,应控制在60 ℃左右,低于50 ℃或高于75 ℃,都会降低化学反应的速度。 (3)如果2号试管也产生了砖红色沉淀,可以考虑以下原因。
① 蔗糖溶液放置的时间是否过长。因为蔗糖溶液放置时间过长,蔗糖容易被溶液中的微生物分解成还原性糖,影响实验的结果。这时应改用现配制的蔗糖溶液。
② 试管是否干净。如果上一个班的同学做完实验后未能将试管清洗干净,这次实验又接着用,就可能出现这种情况。为此,教师必须要求学生在实验结束后,一定要将试管洗刷干净,并倒置控干。教师在实验前应对试管统一进行检查,以杜绝上述情况的发生。
③ 蔗糖本身是否纯净。如果蔗糖不纯,就可能出现产生砖红色沉淀的现象。为保证蔗糖纯净,实验前教师可先配制少量的蔗糖溶液,并用斐林试剂检验一下,确无砖红色沉淀产生,则为纯净蔗糖。
第二节
一、知识结构
新陈代谢与ATP
二、教学目的
1.ATP的生理功能和结构简式(C:理解)。
2.ATP与ADP的相互转化以及ATP的形成途径(C:理解)。 三、教学重点
(1)ATP的生理功能。
(2)ATP与ADP的相互转化以及ATP的形成途径。 四、教学过程
复习提问：1．首先请同学们回忆一下，我们在第一章中学习了哪些有机化合物？ （回答：糖类：单糖、双糖、多糖；脂类：脂肪、类脂。固醇；蛋白质；核酸。） 2．哪一类有机化合物是细胞的主要能源物质呢？ （回答：糖类。）
3．脂类中的哪一种化合物是生物体内储存能量的主要物质呢？ （回答：脂肪。） 讨论：（师生共同参与）好，现在大家已经了解到糖类、脂肪等有机物中储存着能量；那这些能量又是从哪儿获取的？怎样储存的呢？同学们可以讨论（教师提示：想一想初中学习过的有关光合作用的知识）。
（回答：能量来源于光能，通过绿色植物的光合作用，把光能以化学能的形式储存在糖类、脂肪等有机物中。）
讨论：有机物中储存的能量又是怎样释放的呢？（教师提示：想想初中学习过的有关呼吸作用的知识。） （回答：生物体可以通过呼吸作用分解体内有机物，并释放其中的能量，用于生命活动。）
讲述：对，有机物中的能量在细胞中可以随着有机物的逐步氧化分解而释放出来，用于生命活动。那释放出来的能量能不能直接被生物体利用呢？答案是不能。为什么呢？因为从有机物中释放出来的能量需要转化成一种活跃的化学能，各种能量只有转化成这种活跃的化学能以后才能用于各项生命活动，这种活跃的化学能是什么呢？就是三磷酸腺苷，简称为ATP（副板书）它是一种含有高能磷酸键的有机化合物。好，今天我们就来一起研究“新陈代谢与ATP”的有关内容。（板书）
观察：下面请几位同学上讲桌前来看看，我拿的是什么东西呢？（请这几位同学代表大家观察ATP片剂或ATP的注射液实物，由一位同学给其他同学读出所看到实物的名称。）
（回答：这是ATP片剂，这是ATP注射液。）
接下来，再请生物小组的同学介绍一下ATP在医学方面的用途。
（回答：纯净的ATP是白色粉未状，能够溶于水，可作为一种药品， ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病， ATP可以提供能量，起到改善患者新陈代谢状况的作用。）
讲述：从他们的介绍中，我们了解到储存在ATP中的能量是可以被生物体直接利用的，那么，生物体进行新陈代谢所需要的能量，也就可以由细胞内的ATP直接提供，这样看来， ATP也就是生物体新陈代
谢所需能量的直接来源。（板书）
讲述：好，下面我们进一步来研究有关ATP的内容，首先是ATP的分子简式（板书）。请同学们翻开课本第二节，在小资料中介绍了ATP的英文全称和分子结构式。（略）
ATP是活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。我们之所以把它叫做高能磷酸化合物，不仅是它的分子结构中含有磷酸，还因为它在水解时释放的能量在20．92kj／mol（千焦每摩尔）以上，一般将水解时，能够释放20．92kj／mol能量的化合物都叫做高能化合物。ATP水解时释放的能量是30．54kj／mol，所以ATP叫做高能磷酸化合物。
ATP的分子简式是：A—P～P～P（板书），A：代表腺苷（腺苷是由腺瞟吟和核糖组成的，有关腺膘吟的知识将在以后的学习中再研究）；P：代表磷酸基团；～：代表高能磷酸键，是一种特殊的化学键。 ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解，高能磷酸键水解时释放的能量是一般磷酸键水解时释放能量的两倍以上。
ATP是如何释放其中的能量的呢？接下来我们就研究这个问题，即： ATP与ADP的相互转化（板书）， ADP是二磷酸腺苷的英文缩写。
观察：好，请同学们看挂图（或计算机教学软件）。
问题： ATP在有关酶的催化作用下是哪一个高能磷酸键首先进行水解的？ （回答：远离A的那个高能磷酸键。）
讲述：对了，在一定的条件下， ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，远离A的那个磷酸基团脱离开，形成磷酸（Pi），同时，将储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，三磷酸腺苷也就转化成了二磷酸腺苷（ADP）。
问题：大家继续观察ADP又是如何转化成ATP的呢？
（回答：需要另一种酶的催化作用，需要磷酸（Pi）和能量，ADP就可转化成ATP。） 讲述：对， ADP在一定的条件下，也很容易重新形成ATP，将能量储存在ATP中。
提问：细胞中ATP水解时释放的能量都有什么用途呢？能举出一些实例吗？大家一起讨论讨论。 （回答：用于生命活动，如肌肉收缩、细胞分裂等。）
讲述：对，还有吸收、分泌、生物电等等，从这些可以知道ATP水解释放的能量是各种生命活动所需能量的直接来源。另外，细胞内的ATP含量却总是保持相对稳定的状态，这是为什么呢？请大家打开课本，在小资料中介绍了ATP在细胞内的转化是十分迅速的， ATP在细胞内形成后不到1 min的时间就要发生转化，这样可使生物体内部总保持一种稳定的供能环境。
好，我们来总结一下ATP和ADP之间的相互转化关系：（板书）
大家已经知道ATP水解后释放的能量，可用于完成各种生命活动，这些被利用的能量还能回收吗？ （回答：不能。）
讲述：对，由ATP水解后释放出来的能量是不可逆转的，这些能量是不能再被利用而形成ATP，但Pi却可以再次被利用。
大家再想一想，反应式中的ANP在另一种酶的作用下，又转化成ATP，这个过程中的能量又是从哪里来的呢？
好，下面我们就来继续研究这个问题，即ATP的形成途径。 （板书）
观察：大家仔细观察挂图（或计算机教学软件），对动物和人体内的活细胞中， ADP转化成ATP时所需要的能量主要是来自哪儿呢？
（回答：呼吸作用。）
问题：呼吸作用的主要场所在哪儿呢？ （回答：线粒体。）
讲述：对动物和人来说， ADP转化成ATP所需要的能量，主要来自线粒体内呼吸作用中分解有机物释放出来的量。 （板书）
观察：绿色植物体内的活细胞， ADP转化成ATP时所需要的能量又来自哪里呢？ （回答：主要来自呼吸作用、光合作用。）
问题：无论是动物、人还是绿色植物，将ADP转化成ATP时所需能量的根本来源在哪里呢？
（教师提示：动物、人和绿色植物有氧呼吸分解的有机物是从哪里来的呢？绿色植物光合作用过程中所需能量又是从哪里来的呢？学生回答从略。）
讲述：所以， ADP转化成ATP所需能量的根本来源是光能，是绿色植物通过光合作用，将光能转化成ATP中的化学能，并将ATP中的化学能最终储存在糖类等有机物中。关于呼吸作用和光合作用的详细知识，我们将在今后的学习中继续探讨。
好，通过今大的学习大家对ATP有一定的了解，它好象是细胞内能量转换的“中转站”，可形象地把它比喻细胞内流通的“能量货币”，生物体内的新陈代谢正是因为细胞中有这个“能量货币”才能顺利地完成。
五、参考答案 二、(C)。
三、1.左侧能量的来源有二:一是来自细胞内呼吸作用中分解有机物释放出的能量二是来自光能。左侧的能量用于ATP的形成。
2.右侧的能量来自ATP的水解。右侧的能量用于维持细胞分裂、根吸收矿质元素和肌肉收缩等生命活动。