新陈代谢与酶

【教学内容】

《生物》(必修)第一册第三章“生物的新陈代谢”。

【教学过程】

一、导入新课

师：同学们，我们通过学习，知道了生物体内各种有序化学变化的总称叫做新陈代谢。大家学过化学，化学反应离不开催化剂的催化，那么生物体内的化学反应靠什么来催化呢?这就是我们今天要学习的内容，请看幻灯片。

幻灯片一：材料1：1783年，意大利科学家斯巴兰让尼的实验──将肉放在金属丝编的小笼内，放在鹰的胃里，过一段时间后，观察到肉块不见了。

幻灯片二：材料2：1836年，法国科学家施旺从胃液中提取出胃蛋白酶。

幻灯片三：材料3：1926年，美国科学家萨姆纳通过化学实验证实，从刀豆中提取的脲酶是蛋白质。

幻灯片四：材料4：有一种叫做RNase P的酶，这种酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成，科学家们将这种酶中的蛋白质除去，并且提高了Mg²⁺的浓度，他们发现留下来的RNA仍具有与该种酶相同的催化活性。

幻灯片五：材料5：人体内血液中的红细胞每秒钟更新20多万个，大约60天左右全部红细胞要更新一半；肝脏和血浆中的蛋白质，大约10天左右要更新一半；人在一生(按60年计算)中与外界环境交换各种物质的数量：大约水为50吨，糖类为10吨，脂类为1吨，蛋白质1.6吨。物质交换的总重量大约相当于人体重量的1 200倍，而实际上现在人类的寿命已经大大超过60岁了。

二、初步感知

师：现在我们仔细分析一下，上述材料都说明了什么问题?

生1：材料1说明胃对食物除了物理性消化，还有化学性消化。

生2：材料2说明胃液中有消化蛋白质的蛋白酶。

生3：材料3说明胃蛋白酶的本质是蛋白质。

生4：材料4说明少数RNA也是酶。

生5：材料5说明人体细胞内每分钟约发生几百万次化学反应，这么多的化学反应之所以能够在常温、常压下迅速、顺利完成，完全是依靠酶的催化作用。

师：通过大家的分析，谁能概括一下酶的概念?

生：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。

师：大家想一想，酶的化学本质是什么?

生1：蛋白质。

生2：RNA。

［教师点拨1］

师：把他们两个人的答案加起来：大多数的酶是蛋白质，少数酶是RNA。生物体内的各种代谢活动，只有在酶的参与下，才能在常温、常压的条件下迅速地进行，所以将酶称做是生物催化剂。那么现在看一看，生物催化剂与无机催化剂有什么区别呢?

三、深入探究

教师演示实验一：比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。

过程：

(1)取2支试管并编号：1号、2号，各注入2 mL的H₂O₂溶液；

(2)向1号试管内滴入2滴肝脏研磨液，向2号试管滴入2滴FeCl3溶液；

(3)堵住试管口，轻轻震荡两支试管，使物质混合均匀，观察现象；

(4)将点燃但无火焰的卫生香分别放在试管1、2的试管口，观察。

师：有什么现象?

生：1号试管产生的气泡多，1号试管的卫生香燃烧猛烈。

师：说明什么?

生：肝脏研磨液中的酶的催化效率比FeCl3高。

师：经大量实验证明，酶的催化效率是无机催化剂的10⁷～10¹³倍。通过了解我们知道，酶具有高效性。大家想一想，在这个实验中，能否共用一个滴管?为什么?

生：不能。如果共用一个滴管，就分不出是过氧化氢酶的作用，还是FeCl₃的作用。

师：非常正确，FeCl₃分解过氧化氢过程中起作用的是Fe³⁺。

教师演示实验二：探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用。

过程：

(1)取两支试管并编号，在1号试管注入2 mL可溶性淀粉溶液，2号试管注入2 mL蔗糖溶液，再分别注入2 mL新鲜淀粉酶溶液；

(2)振荡摇匀后，将两支试管下半部浸到60 ℃的水浴中保温5 min；

(3)取出试管，分别加2 mL斐林试剂；

(4)将两支试管放入水浴，煮沸1 min，观察。

师：有什么现象出现?

生：1号试管呈砖红色沉淀，2号无变化。

师：大家讨论一下，为什么会出现这样的现象呢?

生：淀粉酶催化淀粉分解为麦芽糖，麦芽糖是还原性糖，能与斐林试剂发生颜色反应，而淀粉酶不能催化蔗糖的水解。

［教师点拨2］

师：通过分析我们知道，酶只能催化一种化合物或一类化合物的反应。

现在已鉴定出的酶就有2 000多种，习惯上，各种酶是根据其来源及其所催化的作用物(底物)来命名的，例如：唾液淀粉酶是唾液腺产生的催化淀粉分解成麦芽糖的酶，胃蛋白酶是胃腺产生的催化蛋白质分解成多肽的酶。

大家想一想，如果2号试管也出现砖红色的沉淀，是什么造成的？

生：说明2号试管里也有还原性糖。

师：那还原性糖是哪里来的呢?

生：蔗糖放置时间久了，会分解成果糖和葡萄糖，它们都是还原性糖。

师：非常好，下面我们来做一道练习题，看幻灯。

四、探究训练

幻灯片：A试管加入2 mL稀淀粉和2 mL唾液，B试管中加入2 mL稀淀粉和2 mL人造胃液，每支试管加入2 mL滴革兰氏碘液，摇匀后，再将A、B两支试管置于37～40 ℃水浴中放置15～20分钟。

问题：

(1)A试管内颜色是(  )的，B试管内颜色是(  )的。

A.无色  B.蓝色  C.紫色  D.橘红色

(2)A说明唾液中有(  )。

(3)对照A、B说明酶的功能具有(  )。

生1：A试管内颜色是无色，B试管内是蓝色。

生2：A说明唾液中有淀粉酶。

生3：说明酶具有专一性。

师：在这节课中我们通过分析材料了解了酶的发现科学史，知道了酶的概念及其化学本质，通过实验我们了解了酶的特性，即酶具有高效性和专一性。

大家回去想一想：

1.在我们的现实生活中，哪些与酶有关?

2.胰岛素制剂是治疗糖尿病的有效药物，只能注射，不能口服，原因是什么?