高中高一生物教案：生物膜的流动镶嵌模型
老师都需要为每堂课准备教案课件，本学期又到了写教案课件的时候了。与此同时老师写好教案课件，对自己教学情况也能有所提升。怎么样的教案才算是好教案课件？或许"高中高一生物教案：生物膜的流动镶嵌模型"是你正在寻找的内容，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
一、 教学目标
知识与技能
简述生物膜的结构
过程与方法
以细胞膜分子结构的探究历程为主线，动脑分析实验现象得出实验结论并构建模型，体验科学的实验思想和实验方法。尝试提出问题做出假设。
情感态度方面
探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用;探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点
二．教材分析
本节以较多的篇幅介绍了对生物膜结构的探索历程，并安排了两个思考与讨论，让学生在认识细胞膜结构的同时，了解这些知识的来龙去脉，认识到可以通过对现象的推理分析提出假说，假说仍然需要观察和实验来验证。随着技术手段的改进不断发现新的证据，原有的观点或理论还会不断得到修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。此外，还应重点理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型，学会运用该模型解释相应的生理现象。
三．学情分析
高中学生具备了一定的观察和认知能力，但是对问题探索的动力主要来自对相关问题的好奇与有趣水平，目的性不十分明确。所以教师的思维导向就显得十分重要。 本节课利用科学史实验资料，设计学生要探究的问题。让学生在问题引导下进行基于资料和问题的课堂探究活动。问题的设计层层深入.按照学生的思维水平和能力达到一定深度,使学生顺利由感性认识向理性认识过渡。
四、教学重难点：
重点：生物膜的流动镶嵌模型
难点：建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点
五、教学过程
教学内容
1、引入新课
2.讲述膜的磷脂排布
3.演示电镜照片
4.演示实验过程
5.引导构建模型
6.总结内容
教师活动
介绍19世纪末，欧文顿的实验，“细胞膜对不同物质的通透性不一样，溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。” 并提出问题：“细胞膜的组成成分
中有什么物质？你作出推论的依据是什么”引导学生分析回答。
“磷脂是一种由甘油 、脂肪酸和磷酸所组成的分子，头部是亲水的，尾部是疏水的。并逐步提出问题：磷脂分子在水表面（空气-水界面）上将怎样排布？磷脂分子在水中"呈球状"又是怎样排布的呢？ 引导学生讨论分析哪一种最可能是生物膜的磷脂分子的排布方式。
1925年荷兰科学家用有机溶剂提取了人类红细胞细胞膜的脂类成分，“将其铺展在水面”，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积。这是为什么？让学生分析，得到答案。
“若将资料中的红细胞改为口腔上皮细胞进行实验，测得单分子层的面积仍然恰为口腔上皮细胞表面积的2倍吗 ？若将资料中的人红细胞改为鸡或去壁的原核细胞，进行实验，结果又将怎样呢？为什么？
投影了罗伯特森电镜下的发现及其提出的假说(见教材),然后启发:根据不同生物之间的差异,以及结构与功能相适应的观点,你能对这一模型提出质疑吗?
随后的一些实验技术显示了双层膜脂中存在蛋白质颗粒。为此,是否验证了你刚才的质疑?真棒!你还能推想出膜中蛋白质分子还可能有哪种分布状态?能否将你所想的图示出来?
播放“荧光标记的小鼠细胞和人细胞的融合实验”课件,然后追问:这一实验显示了膜中的蛋白质分子处于一定的运动状态,那么,是不是所有的蛋白质分子都处于运动状态?脂质分子呢?据此,人们将膜的结构特点并没有概括为“运动性”,而是“流动性”,你能探知其中的缘由吗?能否举些实例证明膜具有流动性?设计意图:培养学生善于联想和周密思维的好习惯,激发深入探究,帮助理解“膜的流动性”。
桑格和尼克森通过对已有的模型进行修正,于1972年提出了流动镶嵌模型,这一模型为大多数人所接受。至此,同学们也能想象出这一模型的“相貌”了,先自主想象一下,再掀起它的神秘面纱。
总结归纳，随堂练习。
学生活动
探究膜的主要成分
体验实验过程
思考实验结果
观看动画
体验发现过程
自主构建模型
六、板书设计
4.2 生物膜的流动镶嵌模型
一、探究历程
1、现象：脂溶性物质易进入细胞膜
结论：成分是脂质、蛋白质
2、现象：单分子层面积是膜面积的2倍 结论：磷脂双分子层
3、现象：暗亮暗结构
结论：三层结构，静态统一
4、现象：杂交细胞膜蛋白流动
结论：膜上分子有流动性
二．流动镶嵌模型（图）
fwR816.COm阅读欣赏
高中生物教案：生物膜的流动镶嵌模型
这篇《高中生物教案：生物膜的流动镶嵌模型》是小编为大家整理的，希望对大家有所帮助。以下信息仅供参考！！！
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
课标要求
1、简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容
2、举例说明生物膜具有流动性特点
3、举例说出细胞膜是选择透过性膜
4、细胞膜的成分与功能
5、科学家对细胞膜结构的探索过程
知识网络体系
基本支架 磷脂双分子层
蛋白质镶嵌不对称
生物膜 结构特点 流动性
细胞膜的外表有糖被和糖脂
主要成分 磷脂、蛋白质和少量糖类
功能特点 选择透过性
重难热点归纳
1、对生物膜结构的探索历程
时间 科学家 科学实验 假说
19世纪末
欧文顿
用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜 膜是由脂质组成的
1925年 两位荷兰科学家 从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，面积是细胞膜的2倍 细胞膜中脂质为连续的两层
1959年 罗伯特森 在电镜下看到细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成 生物膜为三层静态统一结构
1970年 弗雷和埃迪登
分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀 细胞膜具有流动性
1972年 桑格和尼克森
在新的观察和实验证据基础上 提出流动镶嵌模型
*生物膜的分子结构模型有多种，较为流行的如“流动镶嵌模型”
2、生物膜分子结构的基本特点是：
（1）镶嵌性：膜的基本结构是由脂双分子层镶嵌蛋白质构成的
（2）流动性：膜结构中的蛋白质和脂类分子在膜中可作多种形式的移动。膜整体结构也具有流动性。流动性的重要生理意义：物质运输、细胞识别、细胞融合、细胞表面受体功能调节等。
（3）不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同
（4）蛋白质极性：多肽链的极性区突向膜表面，非极性部分埋在脂双层内部。故蛋白质分子既和水溶性也和脂溶性分子具有亲和性。
3、流动镶嵌模型的基本内容
结构特点：
(1)磷脂双分子层：构成膜的基本支架
（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）
(2)蛋白质分子：在膜表面，或部分或全部镶嵌在磷脂双分子层
糖被（少量）：细胞膜外表
功能特性：
(3)脂分子是可以运动的，具有流动性；
(4)膜的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现膜的流动性）
(5)细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合
形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）
4.为什么说细胞膜是选择透过性膜？
水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。细胞对物质的吸收是有选择的。
结论：细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜
经典例题剖析
例题1 变形虫可以吞噬整个细菌，这一事实说明（ ）。
A、细胞膜具有选择透过性； B、细胞膜具有全透性；
C、细胞膜具有一定的流动性； D、细胞膜具有保护作用。
【答案】C
【解析】 本题考核的知识点为细胞膜的结构特性，但却是通过一个实例请同学分析，要求同学们能将所学的知识加以运用，从而得出正确答案。很多同学会误选A，该选项是细胞膜的功能特性，但与题目情境不符。
例题2(2004年湖北模拟题)苋菜的细胞液中有一些红色的物质，无论用清水怎么洗，清水仍不见红色物质，但若把苋菜放入沸水中一烫，水立刻变成红色。这个现象是因为
A.沸水使细胞膜失去选择透过性 B.在清水中细胞膜没有选择透过性
C.沸水中色素分解成小分子物质 D.在清水中没有物质出入
[解析] 细胞膜的结构特点是具有流动性，细胞膜的生理功能是具有选择透过性，这是活细胞所特有的功能。通常情况下，色素等物质是大分子，又是细胞需要的，活细胞的细胞膜是不会让其轻易外出的，所以在清水中，红色色素是不会出来的。若放入沸水中，高温杀死了细胞，破坏其结构，使细胞膜失去活性，细胞膜就成为通透性的了，失去了选择性后，细胞里的色素物质就可以不受限制地出来了，故使水变成红色。
[答案] A
基础试题训练
一、选择题
1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）
A 细胞膜具有一定流动性 B 细胞膜是选择透过性
C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子
2、下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ ）
A 细胞膜 B 核膜 C 线粒体膜 C 叶绿体膜
3、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（ ）
A 5 B 6 C 7 D 8
4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ）
A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸
5、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（ ）
A 保护作用 B 一定的流动性 C 主动运输 D 选择透过性
6、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（ ）
A 维生素D和性激素 B 水和尿素 C 氨基酸和葡萄糖 D 酶和胰岛素
7、生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白。在细胞生命活动中，糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传导中有重要的功能。下列生物结构中，糖蛋白含量可能最多的是（ ）
A.类囊体的膜 B.线粒体的膜 C.细胞膜 D.内质网膜
8、水溶性染色剂pI，能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的pI中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将pI注射到细胞中，则细胞核会着色。利用pI鉴别细胞的基本原理是 （ ）
A．死细胞与活细胞的核酸结构不同 B．死细胞与活细胞的核酸含量不同
C．活细胞能分解染色剂pI D．活细胞的细胞膜阻止pI的进入
9、结合表中数据，指出下列叙述错误的是 （ ）
成分
线粒体膜 蛋白质
（质量分数／％） 脂类
（质量分数／％）
外膜 52 48
内膜 76 24
A.内膜含有许多与有氧呼吸有关的酶 B.内膜比外膜具有更多的功能
C.内膜、外膜的化学组成大致相同 D.内膜表面积大，导致蛋白质含量高
10、一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的？（ ）
A.是选择透过性膜 B.具有一定的流动性 C.具有专一性 D.具有运输物质的功能
11、生物膜的结构特点是
A、构成生物膜的磷脂分子可以运动
B、构成生物膜的蛋白质分子可以运动
C、构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子是静止的
D、构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
12、细胞膜具有识别功能主要决定于
A、胆固醇 B、蛋白质 C、磷脂 D、糖类
13、不是细胞膜成分的是
A、蛋白质 B、糖类 C、脂质 D、核酸
14、下列说法正确的是
A、磷脂分子在细胞膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，磷脂分子种类和数目就多
B、磷脂分子在细胞膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，磷脂分子种类和数目就要一样
C、蛋白质分子在细胞膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，蛋白质分子种类和数目就多
D、蛋白质分子在细胞膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，蛋白质分子种类和数目就一样
15、细胞壁的功能特点是
A、全透性 B、半透性 C、不透性 D、选择透过性
16、细胞壁的化学组成是
A、胆固醇与纤维素 B、纤维素与果胶 C、果胶与磷脂 D、磷脂与蛋白质
17、血液中的氧气进入肌肉细胞的线粒体进行有氧呼吸，至少要经过的膜和磷脂层的数目是
A、3、6、 B、3、3 C、2、4 D、2、2
18、大分子蛋白质能够通过的结构是
A、线粒体膜和叶绿体膜 B、细胞膜和液泡膜 C、选择透过性膜 D、细胞壁和核孔
19、科学家将哺乳动物或人的成熟红细胞放进蒸馏水中，造成红细胞破裂出现溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构在生物学上称为“血影”，那么，血影的主要成分有（ ）。
A．无机盐、蛋白质 B．蛋白质、糖类 C．脂肪、蛋白质 D．脂质、蛋白质
20、下列对细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述中，错误的是（ ）。
A． 主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成
B．磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架
C．不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同
D．内质网膜能生成高尔基体膜，说明两者化学组成完全相同
21、一般在光学显微镜下看不到植物细胞的细胞膜，而在下列的哪种情况下，可以看到细胞膜（ ）。
A．细胞进行分裂时 B．发生质壁分离时
C．显微镜视野调亮时 D．细胞吸收水和离子时
22、科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来，并将它在“空气－水”界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是（ ）。
A．单层排列 B．均匀稀疏排列 C．双层排列 D．均匀紧密排列
23、下列有关细胞膜性质的说法中，错误的是（ ）。
A．具有流动性和选择透过性 B．蛋白质均匀分布于磷脂双分子层上
C．脂类小分子易于自由扩散通过 D．磷脂双分子层内外表面都亲水
24、下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（ ）
A．细胞膜是选择透过性膜 B．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成
C．细胞膜的分子结构具有流动性 D．有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动
25、使磷脂类特别适于形成细胞膜的特性是（ ）。
A．它们是疏水的 B．它们是亲水的
C．它们迅速吸水 D．它们既是亲水的又是疏水的
26、如果植物细胞膜由选择透过性膜变成了全透性膜，则该细胞将（ ）。
A．缩小 B．膨胀 C．死亡 D．生长
27、（多选题）以下关于细胞膜的论述中，正确的是
A、 磷脂分子排列成双分子层
B、膜两侧物质分子排列不对称
C、球形蛋白质分子覆盖或镶嵌在磷脂双分子层中
D、组成膜的物质的运动使其具有一定的流动性
二、非选择题
1、根据细胞膜的化学成分和结构特点，分析下列材料并回答有关问题：
(1)1895年Overton在研究各种未受精卵细胞的通透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有_________________。
(2)1925年Gorter Grendel用丙酮提取红细胞膜的类脂，并将它在空气一水接面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来红细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由_________组成。
(3)科学工作者用绿色和红色荧光染料，分别标记人和鼠的细胞膜上的蛋白质，然后将两个细胞融合成一个细胞。起初，一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光。一段时间后，两种颜色的荧光点均匀分布，如下图所示：
① 该实验结果说明细胞膜_________________，这是因为_____________________________________
__________________________________。
②若在两个细胞融合成一个细胞后，将融合细胞置于0℃条件下保持40分钟，则融合细胞仍是一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光，这说明__________________________。
③细胞融合时常用的病毒促融剂是_________。
2、对生物膜结构的探索历程
19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；
20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 和 组成；
1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由 三层结构；
1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 ；
1972年，桑格和 提出了 。
3．构成细胞膜相邻的磷脂分子之间每分钟换位100万次，这表明细胞膜具有_________的特性。
4．科学家研究细胞膜结构的历程是从_______________的现象开始的。__________是了解结构的基础，__________又提供了探究结构的线索。人们在__________的基础上提出假说，又通过进一步的__________来修正假说，其中__________的进步起到关键的作用。
5．有人研究未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质很容易通过细胞膜，而不能溶于脂质的物质则不容易通过细胞膜。由此可见，细胞膜的化学成分中一定有某种物质，有利于脂质物质的通过。将这种物质提取出来，并将它在空气－水界面是铺成单分子层是，这个分子层的面积相当于原来细胞表面积的两倍。根据以上事实推测：
（1）细胞膜上的这种化学成分是__________。
（2）这种化学成分在细胞膜上的分布状况是：____________________。
6．在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如图4－7）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。
图4－7
（1）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的__________分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有__________的特点。
（2）在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说明了这类物质在分子结构上具有__________性。
（3）细胞融合实验若在20℃条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明__________________________________。若在1℃条件下，两种表面抗原便难以平均地分布，这又说明____________________________。
创新应用训练
1、下面材料显示了研究人员对细胞成分及结构的研究情况，
请据材料分析：
材料一 研究人员将哺乳动物(或人)的红细胞低渗处理，造成溶血现象，使血红蛋白和无机盐等溶出细胞外，剩下“空壳”(称为血影)，并对其进行化学成分分析。通过血影研究以及其他方法，测得多种膜的化学成分，如表：
蛋白质(％)
脂类(主要是磷脂)(％)
糖类(％)
人红细胞膜
49
43
8
小鼠肝细胞膜
44
52
4
变形虫膜
54
42
4
线粒体内膜
76
24
0
菠菜叶绿体片层膜
70
30
0
(1)从以上处理可推知血影即为纯 材料，可用于研究。
(2)以上数据显示，构成细胞膜的化学成分主要是 ，构成细胞膜与细胞内膜(构成细胞器膜)的化学物质的种类有一些差异，这些差异有可能造成两者 上的差异。
材料二 用丙酮从细胞膜中提取脂质(主要是磷脂)，然后将提取的脂质放在一个特制的水槽中，将其制成单分子层，并测量其表面积，将测量结果与红细胞表面积比较，发现前者是后者的两倍。
右图是磷脂分子的模式图，一个磷脂分子是由一个亲水的极性头部和疏水性尾部构成。
(3)根据材料二所给信息可以推测，细胞膜中的磷脂分子是
以 形式排列的，根据细胞膜内外的水溶液环境和磷脂分子的特性，请推测磷脂分子在细胞膜中的排列形式(参照磷脂分子模式图)并绘简单示意图。
材料三 研究人员用红色荧光标记人细胞膜的抗体(蛋白质)，用绿色荧光标记小鼠细胞膜上的抗体，然后将二者融合。开始时一半是绿色，一半是红色。在37℃下40分钟后发现两种荧光呈均匀分布。
(4)该实验说明 。
综合以上实验及其他实验，科学家提出了细胞膜的“流动镶嵌模型”。
2、利用以下材料设计一个实验验证活细胞的细胞膜具有选择透过性，而死细胞的细胞膜则失去选择透过性。
实验材料和用具：颜色鲜艳的鲜花、试管、小烧杯、酒精灯、火柴、试管夹、培养皿、清水
提出问题：
作出假设：
预测实验结果：
实验步骤：
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
一、选择题
1—5 CBAB 6—10 DCDDB 11—15 DBDCA 16—20 BADDD 21—26 BCBADC 27 ABD
二、非选择题
1、(1)脂类分子
(2)磷脂双分子层(或两层磷脂分子)
(3)①具有一定的流动性蛋白质分子的运动性引起的 ②蛋白质分子的活动受温度的影响 ③仙台病毒
2、脂质 脂质 蛋白质 蛋白质-脂质-蛋白质 流动性 尼克森 流动镶嵌模型
3、运动（流动）
4、物质跨膜运输 分析成分 现象和功能 实验观察 实验 方法和技术
5、（1）磷脂 （2）连续的两层
6、（1）蛋白质等 流动性 （2）特异 （3）随环境温度的降低，膜上蛋白质分子的运动速度减慢 环境温度很低时，膜上蛋白质分子的运动几乎停止
三、创新应用题
(1)细胞膜
(2)脂质(或磷脂)和蛋白质；功能
(3)双分子层；
(4)构成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，磷脂双分子层也具有一定的流动性(或细胞膜的流动性)
2、提出问题：
鲜花的活细胞里的色素是否被选择?能出来吗?死细胞又如何?
作出假设：
活细胞中的色素不被选择排出,死细胞的膜失去了选择性,渗出.
预测实验结果：
鲜花放入水中,水不变色;加热杀死细胞,一段时间后,水变色.
实验步骤：
1、把鲜花放入水中浸泡一段时间，水不变色。（作为对照组）
2、再把一些鲜花放入水中加热煮沸，杀死细胞，冷却，一段时间后,水变色
结论：
实验现象与预测一致，说明活细胞的细胞膜具有选择透过性，而死细胞的细胞膜则失去选择透过性，物质可以自由扩散进入
高中高一生物教案：细胞呼吸
教学目标
1.知识方面
(1) 细胞呼吸的概念(c 理解)
(2) 细胞的有氧呼吸和无氧呼吸(c 理解)
(3) 细胞呼吸的意义(c 理解)
2.态度观念方面
(1) 通过细胞呼吸的知识应用于实践，确立理论联系实际的观点
(2) 通过学习细胞呼吸的意义，提高对生命科学的认识，树立生命科学的价值观。
3.能力方面
(1) 培养学生自学、观察、总结归纳的能力
(2) 培养学生比较、创造思维的能力
(3) 培养学生综合分析能力和知识迁移应用能力
重、难点分析
1.教学重难点：
(1)有氧呼吸、无氧呼吸过程中的物质变化，能量变化
(2)细胞呼吸的意义
2.分析：
细胞呼吸实质是将糖类等有机物氧化分解的过程。从物质变化角度看，无论有氧呼吸还是无氧呼吸都要初步分解，即由葡萄糖生成丙酮酸，之后因外界条件氧气是否参与，内在条件哪种酶系参与，因而在不同的场所沿不同的途径逐步分解。从能量变化角度看，因细胞呼吸的物质变化是有机物逐步分解的，所以有机物中的能量也随之逐步释放。并在逐步释放中将部分能量转移到ATp中，另一部分能量以热能形式散失，或维持动物的体温。
细胞呼吸的意义：生物体的生命活动所需的能量直接来自ATp的供能，因此，ATp要不断分解，那么，ATp的合成在生物体中重要途径是细胞呼吸了。三大有机物可以相互转化，而转化的枢纽即是细胞呼吸(例如枢纽物质：丙酮酸)，可见细胞呼吸在生物体的新陈代谢中是非常重要的。
教学设计说明
1.教学理念
教学设计改变了传统教学以教师讲解的传授式的教学过程，取而代之的是以学生为主体探究式的学习过程。教学重视学生在课堂中的观察、思考，归纳、讨论、动口、动脑的学习过程。利用图表比较，利用智慧园学以致用，充分发挥学生的主观能动性，实现自主学习。教学过程着重引导学生全程参与，充分体现全员参与的教学理念。
2.几点说明
(1)精心设计课件，实现将抽象知识具体化，微观知识宏观化。借助课件的直观观察，帮助学生理解、分析，突出重点，突破难点。
(2)刻意编排栏目，创设情景，营造氛围。讨论栏、智慧园等栏目中实际问题，能激发学生学习的兴趣性，调动学生参与课堂的主动性。
注重学生的多方面的能力, 组织学生课外预习本课知识，查询并收集本课的相关资料，从而培养学生自学能力及收集信息的能力
利用图表对比，总结归纳知识，达到培养学生比较思维的能力。讨论分析智慧园中的实际问题，引导学生把知识利用到现实生活中去，在提高学生综合分析能力和知识迁移应用能力的同时，也增强了学生STS的意识。
教学方法：启发、探究与讨论式教学相结合
教学模式：观察归纳→讨论比较→实践探究
教学手段：利用多媒体课件
课时安排 : 一课时
课前准备
教师：（1）有氧呼吸，无氧呼吸的电脑动画课件及相关图表、栏目显能测试题等
(2)印发有氧呼吸，无氧呼吸的图表，知识衔接，相关资料。
学生：(1)预习教科书本节内容，书写预习纲要。
(2)阅读教师提供的知识衔接，相关资料。
(3)利用上网查询，翻阅书籍，报刊等收集细胞呼吸的资料。
教学过程：
一． 课题导入
问题：我们在前面学习过ATp，那么ATp在生物体中是通过哪些途径形成的呢? (通过学生回答问题引出本课的课题。)
二. 学习新课
问题：在第二章我们学习过细胞器线粒体，那其功能是什么?(通过学生回答引出本课呼吸类型)
（一）细胞呼吸的类型
1． 有氧呼吸
学生观看有氧呼吸三阶段电脑动画课件，教师提示学生注意观察并思考：场所、物质变化、能量变化。
师生互动总结归纳有氧呼吸三阶段，同时教师特别点拨以下内容①线粒体是有氧呼吸的主要场所
②元素示踪
③过程：
第一阶段：1摩尔葡萄糖分解成2摩尔丙酮酸，少量[H]，释放少量能量，可利用能量生成2摩尔ATp。
第二阶段：丙酮酸彻底水解生成6摩尔二氧化碳，大量[H]，释放少量能量，可利用能量生成2摩尔ATp。
第三阶段：氧气是氢的受体，生成水的同时释放大量的能量，可利用能量生成34摩尔ATp。
④能量去路
1摩尔葡萄糖有氧呼吸可释放2870KJ能量，其中1161KJ可转移并合成38摩尔ATp，其他以热能形式释放。
问题：有丝分裂实验若培养根尖不换水会有什么现象?人体剧烈运动后，有何感觉?通过学生回答问题引出另一呼吸类型：无氧呼吸
无氧呼吸
(1) 学生观看无氧呼吸的二阶段电脑动画课件，教师提示学生注意观察并思考：场所﹑物质变化﹑能量变化。
(3) 师生互动总结归纳无氧呼吸二阶段，同时教师特别点拨以下内容：
① 生物体内因酶的种类不同，故无氧呼吸的产物不同。
常见植物细胞、苹果细胞等，无氧呼吸产生酒精，酒精毒害细胞，所以会有烂根﹑苹果腐烂现象。动物肌肉细胞、马铃薯等块茎﹑块根等无氧呼吸产生乳酸。乳酸使肌肉具有酸痛感觉。
②第一阶段与有氧呼吸完全相同
第二阶段：丙酮酸是[H]的受体。当丙酮酸转化为乳酸或酒精的过程中并不释放能量。
③能量去路：1摩尔葡萄糖无氧呼吸(生成乳酸)释放196.65KJ的能量，其中61.08KJ可转移并生成2摩尔ATp，其他从热能形式散失。
④由于最初地球的原始大气无氧气，那时的微生物因缺乏氧化酶进行无氧呼吸。后因蓝藻、绿色植物的出现，大气中出现了氧，于是有了有氧呼吸酶的好氧微生物，。有氧呼吸以其较高的能量利用率成为地球生物的主要呼吸类型。有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来。但是，在特殊条件下，有氧呼吸的生物仍保留了无氧呼吸的能力。
教师引导学生简要归纳有氧呼吸，无氧呼吸及细胞呼吸概念。
（二）.细胞呼吸的概念(略)
学生观看大屏幕讨论栏，引出课题：无氧呼吸与有氧呼吸的比较。
********** 1有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系
**讨论栏** 2是不是有氧呼吸只适用于真核生物，而原核生物只进行无氧呼吸?
********** 3 绿色植物的呼吸作用只发生在晚上吗?
（三）无氧呼吸与有氧呼吸的比较
问题：细胞为什么要呼吸?通过学生回答引出课题：细胞呼吸的意义。
（四）细胞呼吸的意义
学生观看大屏幕知识衔接的内容
********** 1、生物界的能量转化
*知识衔接* 光合作用 :太阳能 ATp 有机物
(光能) (活跃的化学能)(稳定的化学能)
********** 呼吸作用： 有机物 ATp 各项生命活动
(细胞呼吸)(稳定的化学能)(活跃的化学能)
2、有机物之间转化
学生观看大屏幕知识衔接栏目的内容后，讨论归纳细胞呼吸的意义。第一为细胞呼吸提供能量;第二为其他重要化合物的合成提供原料。
学生观看大屏幕智慧园栏目，引入实践探究课题。
三. 实践探究
********** 作物增产 种子贮藏
**智慧园** 果蔬贮存 酵母酿酒
********** 种子萌发 运动减肥
学生展开分组讨论。
师生互动归纳。
四 显能测试（习题）
五小结略
六板书设计略
高中高一生物教案：从生物圈到细胞
从生物圈到细胞
一、教学目标：
1、举例说出生命活动建立在细胞的基础上
2、说出生命系统的结构层次
3、认同细胞是基本的生命系统
二、教学重难点：
1、细胞是基本的生命系统是重点
2、说出生命系统的结构层次是难点
三、教学用具：
多媒体课件
四、课时安排：
1课时
五、教学方法：
启发式教学、求同存异讨论教学、自学指导法
六、教学过程：
（一）、组织教学，稳定学生的情绪
（二）、引入新课：
问题：1、病毒是不是生物？
2、病毒在细胞外不具备很多生命的基本特征，它是怎么复制的呢？
3、冠状病毒在哪些细胞里面复制？
（三）、问题讨论：
1、浏览ppT上病毒的图片以及相关资料：
2、组织学生进行思考讨论并回答老师提出的问题。
3、总结：小结上的内容，没有细胞结构的病毒在细胞外表现不出生命特征，说明细胞是生命的基本特征。细胞的任何一部分脱离了细胞就不具有独立生存的能力，大分子物质也不具有生命的特征。所以细胞是生命活动的基本单位。
问题：细胞能表现出哪些生命活动呢？指导学生阅读资料并进行小组讨论活动。
（四）、分析细胞是生命活动的基本特征。学生自学资料并思考讨论
实例一：草履虫除了分裂和运动，还能摄食、排泄、生长、应激；
实例二：精子和卵细胞作为桥梁，胚胎发育与细胞的生长、分裂、分化有关系；
实例三：缩手反应的结构基础，强调多重分化细胞之间的协调合作；
小结：细胞是生命结构和功能的基本单位。一个细胞能完成各种生命活动；多细胞生物是在细胞生命活动的基础上实现各种的生命功能；一切生命活动都离不开细胞。
（五）、生命系统的结构层次
1、快速阅读并速记生命系统的结构层次，找学生上黑板板书这九个层次：
2、依次讲解生命系统的几个层次，尤其是种群、群落和生态系统的概念
3、强调单细胞生物，高等植物的生命系统结构层次与动物的区别
小结：生命系统的宏观结构层次为生物圈，微观层次为细胞，各层次都可以独立完成生命活动，但彼此又相互依赖，相互制约，各层次之间紧密联系互相配合成为一个整体。
七、本节小结：
一切生物的生命活动都离不开细胞，细胞是生物体结构和功能的基本单位；
生命系统的结构层次：细胞→组织→器官→系统→个体→种群和群落→生态系统→生物圈
八、教学反思：
1、内容熟悉，能抓住重难点，条理清晰
2、能充分调动学生的积极性
高中高一生物教案：DNA分子的结构
学习导航
1.学习目标
（1）说出dna双螺旋结构模型的构建者:美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
（2）概述dna分子双螺旋结构的特点：
①dna分子是由两条反向平行的链组成的规则的双螺旋结构；
②dna分子中的脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧；
③两条链上的碱基按照碱基互补配对原则构成碱基对。
（3）应用碱基互补配对原则：腺嘌呤和胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤和胞嘧啶配对。
2.学习建议
学习dna分子结构时，要明确构成dna的化学元素、基本单位、化学结构和空间立体结构。要区别构成dna的基本单位——四种脱氧核苷酸。一分子脱氧核苷酸由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基构成。结合教科书中dna的化学组成平面图和双螺旋结构的空间立体图，明确dna的结构。理解碱基互补配对原则。
要理解dna结构多样性和特异性的原因，构成dna主链的磷酸和脱氧核糖的排列顺序是固定不变的，尽管构成dna的碱基只有四种，碱基配对方式只有两种，然而，不同dna的碱基数量不同，碱基对的排列顺序千变万化，构成了dna的多样性。由于每个dna具有特定的碱基排列顺序，决定了dna结构的特异性。
自我测评
一、选择题
1.马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是（）。
a.生活环境不同b.dna分子中碱基对排列顺序不同
c.着丝点数目不同 d.dna分子中碱基配对方式不同
2.分析一段双链dna的组成表明，下列的相关比值中，哪一个是可变的（）。
a.a/tb.g/cc.(a+t)/(g+c)d.(a+g)/(t+c)
3.在下图的各小图中，正确代表脱氧核苷酸的结构是（）。
4.dna分子中，两条链上排列顺序不变的是（）。
a.碱基对排列 b.四种脱氧核苷酸
c.脱氧核糖和磷酸 d.碱基和磷酸
5.在含有四种碱基的dna区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（）。
6.对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是（）。
a.蛋白质b.dnac.rnad.核苷酸
7.下列各项中，决定dna遗传特异性的是（）。
a.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点 b.碱基互补配对原则
c.嘌呤总数与嘧啶总数的比值d.碱基对排列顺序
8.若dna分子一条链中（a+g）/（t+c）=a，则其互补链中该比值为（）。
a.ab.1c.1／a d.1-1／a
9.下列有关dna的叙述中，正确的是（）。
a.同一生物个体各种体细胞核中的dna,具有相同的碱基组成
b.dna只存在于细胞核中
c.细胞缺水和营养不足将影响dna碱基组成
d.单链dna分子的碱基含量的a+g=c+t或a+c=g+t
10.下列的碱基比例关系一定是双链dna的是（）。
11.在双链dna分子中，每条脱氧核苷酸链中连接两个相邻的脱氧核苷酸之间的键为（）。
a.肽键b.氢键c.磷酸二脂键d.高能磷酸键
12.某一dna分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤二者共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基量的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基量的百分比为（）。
a.46%b.26%c.54%d.24%
二、非选择题
13.右图是dna分子结构模式图，请写出①至⑧的名称，并按要求回答下面的问题。
（1）填写名称：
① ；②；③ ；
④ ；⑤ ；⑥；
⑦ ；⑧ 。
（2）连接g与c，a与t之间的化学键名称是。
（3）决定dna分子结构特异性的是。
（4）dna分子的这种结构称为。
（5）有人形象的将dna的平面结构比喻为一架“梯子”，那么组成这个“梯子”“扶手”的物质是 和 ，它形成了dna分子的基本骨架；相当于两个“扶手”间“阶梯”的物质是 ，它的形成靠 相连，并严格遵循 原则。
14.在制作dna一条链时，将每个脱氧核苷酸的 和 相间排列依次连接起来。在制作另一条单链时，一是两条长链的脱氧核苷酸 必须相同；二是两条长链并排时必须保证 间互相配对；三是两条长链的方向是 。若制作含100个碱基的一段dna分子模型，现已有20个碱基a部件，还需准备t部件个，c部件 个，g部件 个。
15.分析下图，回答下面的问题。
（1）图中a是，f是，b是。
（2）一般来说，一个g中含有 个e，在细胞有丝分裂的中期，g和e的比例是。
（3）e的组成单位是图中的，共有种。dna结构多样性的原因是图中的决定的。
（4）dna分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成结构。
参考答案
一、选择题
1.b 2.c 3.c 4.c 5.d 6.d 7.d 8.c 9.a 10.d 11.c 12.b
二、非选择题
13.（1）①胸腺嘧啶 ②脱氧核糖 ③磷酸 ④胸腺嘧啶脱氧核苷酸
⑤碱基对 ⑥腺嘌呤 ⑦鸟嘌呤 ⑧胞嘧啶
（2）氢键（3）碱基对的排列顺序（或脱氧核苷酸的排列顺序）
（4）双螺旋结构（5）磷酸 脱氧核糖 碱基对 氢键 碱基互补配对
14.磷酸 脱氧核糖 数量 碱基 相反的 20 30 30
15.（1）含氮碱基 蛋白质 脱氧核糖（2）一 1∶2
（3）d 4 d（脱氧核苷酸）的排列顺序（4）双螺旋
高中高一生物教案：植物的激素调节
教学设计方案
第一节 植物的激素调节
设计思想：
1、设计主线
以植物生长素的发现实验、生长素的生理作用及其在农业生产中的应用、植物激素调节的作用机理为主线展开教学活动。在此过程中及时渗透科学史、科学方法、科学精神、科学价值观的教育;培养学生的参与意识、训练学生的观察能力、设计实验的能力、动手操作的能力。
2、课时计划：
采用互动式教学模式，用三课时完成。以教师提供讨论素材，组织引导学生讨论、活动，最后由师生共同总结的形式进行。
第一课时：第一阶段，由教师提问或呈现植物感性运动、向性运动的材料，启发学生思考、讨论;练习，提出假说、设计实验求证假说;第二阶段，由教师介绍达尔文的实验以及达尔文根据实验观察提出的假说。
第二课时：第一阶段，由教师提供有关验证达尔文假说的实验素材，组织学生讨论分析实验素材，引导学生得出对达尔文假说的验证实验结果，并总结对激素进行研究的具体实验方法;第二阶段，组织学生进行实验设计的练习。
第三课时：提供素材使学生了解生长素的生理作用以及各种植物激素间的相互关系，懂得植物激素调节的作用机理，以及在生产实践中如何应用有关生长素的知识。
3、重难点分析
重点：
(1)生长素发现过程中的三个实验以及对实验结果的分析。
在科学研究与发现的历史过程中，不断发生着观察(包括实验观察)、根据观察过程中所发现问题进行的分析、根据分析提出的假说和对假说的求证活动。课文中所介绍的生长素发现历史中的三个实验，完整地再现了一个假说的提出和求证过程，是对学生进行科学史教育的极好素材。如果能很好地利用这一素材，也可以使它成为对学生进行科学方法训练的一个极好机会。
(2)生长素的生理作用及其在农业生产中的应用。
科学研究的成果只有通过技术转化为社会生产力才能造福于人类。通过教学活动使学生理解生长素的生理作用，及其在生产实践中的应用，既有助于学生理解科学研究要为社会生产服务，也有助于学生理解激素调节的作用机理。
(3)植物激素间的相互作用。
其他植物激素以及植物激素间的相互作用这部分内容，也是在教学中应着重处理的一个重点。只有让学生对植物体内的其他激素有所了解，才能使学生理解植物的生命活动是由多种激素共同调节的。
难点：生长素生理作用的两重性及其运用两重性分析问题。
“引起不同器官(茎尖、根尖)细胞生长的生长素浓度不同”。如果学生没有很好地掌握这一特点，就会在运用生长素生理作用的两重性分析实际问题时出现混乱，因此此部分是学生掌握知识的一个难点。因此，教师在教学过程中一定要设法突出地明确两点：第一：生长素对各种器官具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点;第二：生长素对不同器官促进生长的最适浓度不同。
4、教学过程：
导入新课：通过语言陈述、由课本的彩图呈现或由教师呈现事先准备好的植物的向性运动实验装置，首先应与绪论课的内容联系，明确所发生的现象是植物应激性的表现。提出问题：为什么会产生这种现象?引起学生的兴趣，吸引学生的注意。
主要教学过程：通过动画媒体介绍发现生长素的一系列实验，介绍科学研究的一般过程，训练学生根据实验结果，分析问题，提出假说、求证假说、得出结论的能力。
第一课时
对实验结果的分析与讨论：
“植物为什么会表现出向性运动呢?早在1880年达尔文就针对这一现象进行过实验。”(可利用动画课件,分为两部分对达尔文实验的进行介绍，从而实现引导学生学会对实验结果的分析)“根据实验的第一部分结果，你认为产生向光运动的部位在植物体的什么位置?” “――在胚芽鞘的尖端。”学生会很自然地得出这个结论。
“根据实验的第二部分结果，你是否能够知道胚芽鞘的尖端是受了环境中的什么因素的刺激才产生影响的?它的影响方向大概是朝向哪个方向?” “――胚芽鞘的尖端是受到单侧光的刺激才发生影响的。”但要得出“它的影响作用方向是从胚芽鞘的尖端朝向下方。”这个结论，还需要教师进一步引导学生注意观察：胚芽鞘尖端之所以产生向光运动是因为在胚芽尖端的下方发生了弯曲。至此，就可以介绍达尔文根据实验结果提出的假说――尖端产生了某种向下的影响。
科学方法训练：
要落实对学生的科学素质培养和训练，既要把对科学研究一般过程的介绍贯穿在生物学的知识教学过程之中，还要注意及时为学生总结前人进行工作的具体的实验(操作)方法。
“回顾生长素的发现历史，我们可以发现：在1880年到1934年的几十年时间里，有不同国家的科学家在为揭开植物生命活动的奥秘进行了不懈地努力。我们还可以尝试着分析一下科学家们所使用的一些具体的实验方法。”“在达尔文实验的第一部分中，他对胚芽鞘进行了什么样的处理?”“――切除了一部分胚芽鞘的尖端。”“这就是达尔文使用的实验方法――切除的方法。”“在切除了这部分胚芽鞘尖端的同时，是否只观察被切除胚芽鞘尖端的幼苗呢?”“――是将切除了胚芽鞘尖端的幼苗和没有切除胚芽鞘尖端的幼苗对比观察。” “这就是开展实验必须设置的对比实验的方法。”
第二课时
对实验结果的分析与讨论：
“1928年，荷兰科学家温特利用胚芽鞘进行了进一步的实验。他在达尔文实验的基础上，对实验的操作进行了技术上的改进。”(利用动画课件介绍温特的实验)“从温特的实验结果我们可以得到什么结论?”――“证实了达尔文关于植物向光性运动原因的假说――确实存在一种物质致使胚芽尖端产生了向光运动”。
“1934年，荷兰科学家郭葛等人从植物中分离出了这种能使植物产生向光性的物质，并确定它就是吲哚乙酸。”这就真正从化学物质的角度证实了达尔文的假设。
科学方法训练：
“温特的实验不仅证实了达尔文关于植物产生向光运动原因的假说――确实存在某种物质致使胚芽鞘的尖端弯向光源生长，而且在实验方法上又做了进一步的改进――在切除之后又设法把假设存在的物质添加回植物体，然后进行对比观察。这成为后来的植物学家对激素进行研究常用的‘切除-添加’的实验方法。”
第三课时
科学方法训练：
学生了解了研究植物体激素的具体操作方法，才能展开思维的翅膀，使教师对学生进行拓展思维的训练成为可能。
(1)“根据温特的实验，你能否设计一个实验证明：胚芽鞘尖端产生的生长素，只能向下运输，而不能向上运输?”通过这样提问，可以激发学生的兴趣、启发学生的思考。
(2)“要想知道在植物体内，除了胚芽鞘尖端能产生生长素之外，还有哪些部位的细胞能产生生长素?你认为应该选择哪种细胞进行检测?”经此一问，可以启发学生思考，也可转入对生长素的产生部位和分布的教学活动。
(3)“在能够从植物体中分离提取出生长素之后，要想知道：‘除了能使植物产生向光运动之外，生长素对于植物的器官还有什么作用?’你可以采用哪种方法来进行试验?”通过这一提问，既可以启发学生思考，也可以顺利地转入关于生长素的生理作用的教学活动。
对难点的破解：生长素作用的两重性
陈述：当科学家们能够分离、提取生长素后，利用生长素做进一步的实验就成为可能。
引导分析：从对实验结果的描述中我们能发现什么?三种生长素难点变化曲线图
师生讨论：从图中我们可以看出：随着添加的生长素浓度加大，植物器官的生长速度并不总是随之加大。而是当浓度超过一定值以后，随着生长素浓度增加植物器官的生长速度反而呈下降趋势。这就使科学家们得出了这样一条结论：“生长素促进生长的生理作用具有两重性――低浓度促进生长、高浓度抑制生长”。
进一步的分析：“那么，促进或抑制生长的生长素浓度是否对植物体的所有器官都是相同的呢?”从实验结果我们可以看出：根、芽、茎所需要的促进生长的生长素浓度各不相同，对它们起抑制作用的生长素浓度也是各不相同的。如： 这个浓度值对根和芽都是起抑制生长作用的，而对茎来说则是起促进作用的。
创设问题情景：把一粒正在萌发的蚕豆种子水平放置，持续提供生长所需要的条件，蚕豆的胚芽会向上生长、胚根会向下生长。分析在胚芽、胚根转弯的那一部分，生长素浓度的分布情况是怎样的呢?动画片段
进一步的讨论分析：茎的背地性是较高浓度的生长素促进了近地一侧细胞的生长。而根的向地性是较高浓度的生长素抑制了近地一侧细胞的生长。根和茎在生长素的作用下都表现出了应激性的现象，但生长素对它们的作用机理并不相同。这其中的原因主要是：不同器官对生长素浓度的敏感性不同。
总结提高：无论是生长素的生理作用，还是其他植物激素的调节作用，都存在着促进或抑制某种植物生命活动两个方面的过程。这两个相互矛盾的过程，共同调节着植物体的生命活动。
【板书设计】
第一节 植物的激素调节
一、生长素的发现过程：
1.达尔文通过对比观察提出了假设：尖端产生了某种物质，在光的刺激下对下面的部分产生了影响。
2.温特通过实验证实了达尔文的假设：确实存在某种物质。
3.郭葛分离并鉴定出了产生影响的物质：吲哚乙酸，即生长素。
二、生长素的合成与分布：
合成部位：生长旺盛的细胞、分生组织。
分布：1、向光一侧比背光一侧少
2、在尖端产生，向下运输
三、生长素的生理作用：
1、低浓度促进生长，高浓度抑制生长。例：顶端优势。
2、能促进植物不同器官生长的生长素浓度不同
四、生长素在生产中的应用：
1、促进扦插枝条生根
2、促进果实发育
3、防止落花落果
五、其他植物激素：
1、赤霉素
2、脱落酸
3、细胞分裂素
4、乙烯
高中高一生物教案：新陈代谢与ATP
教学目标 知识方面
1、理解ATp的分子简式及其结构特点
2、理解ATp和ADp之间的相互转化及其对细胞中能量代谢中的意义
3、理解ATp的形成途径
4、掌握ATp是新陈代谢的直接能源，并理解ATp作为能量通用货币的含义能力方面
学生通过分析ATp与ADp的相互转化及其对细胞内供能的意义，初步训练学生分析实际问题的能力。情感、态度、价值观方面
让学生在分析自己身体内发生的ATpADp循环及其重要意义过程中，体验到生物学原理在生产实践中的价值，加强学生对身边的科学(RLS)这一理念的理解。
教学建议教材分析
1、对于ATp的分子结构，教材首先介绍了ATp是腺嘌呤核苷的衍生物，分子简式为Ap~p~p，其中A代表腺苷，T代表三个，p代表磷酸基，~代表高能磷酸键，然后从比较高能磷酸化合物释放能量的标准数值和ATp释放能量的数值入手，使学生很信服地认识到ATp的确是一种高能磷酸化合物。
2、对于ATp与ADp的相互转化，教材中首先介绍了ATp水解和重新合成的过程：ATp与ADp的转化中，ATp的第二个和第三个磷酸之间的高能磷酸键对于细胞中能量的捕获、贮存和释放都是很重要的。第二个高能磷酸键的末端，能很快地水解断裂，于是ATp转换为ADp，能量随之释放出来以用于各项生命活动;同样，在提供能量的条件下，也容易加上第三个磷酸，使ADp又转化为ATp。在ATp与ADp的转化过程中都需要酶的参与，活细胞内这个过程是永无休止地循环进行的。
同时还介绍了ATp与ADp的这种相互转化是十分迅速的，ATp在细胞中的含量是很少的，如肌细胞中的ATp只能维持肌肉收缩2钞钟左右。从而易于引发学生讨论ADpADp循环的意义，同时可使学生加强ATp是生物体维持各项生命活动所需能量的直接来源的观点。
3、对于ATp的形成途径，教材是在介绍了ADpATp循环的基础上，从动物(包括人体)和绿色植物两方面进行了阐述。对动物而言，产生ATp途径是是氧化磷酸化，即呼吸作用;对植物而言，产生ATp的过程包括氧化磷酸化(呼吸作用)和光合磷酸化(光合作用)。
4、对于ATp的生理功能，教材先分析了生物体内糖类、脂肪等物质具有储存能量的特点，指出新陈代谢不仅需要酶，还需要能量，糖类是细胞的主要能源之一，脂肪是生物体内重要的储能物质，但这些有机物中的能量都不能直接被生物利用，它们的能量只有在细胞中随着有机物的逐步分解而释放出来，且储存到ATp中才能被生物体利用，从而使学生易于理解为什么ATp是新陈代谢所需能量的直接来源。在本节的最后，教材还用ATp是流通着的能量货币这一形象的比喻，以加深学生对ATp的生理功能以及ADpATp相互转化的认识，即伴随着ATp的水解与合成的过程，发生着能量的释放与储存，从而推动新陈代谢顺利进行。教法建议
本节教学内容中，ATp的分子简式、ATp的生理功能是重点，ATp与ADp的相互转变在新陈代谢中的作用，既是教学重点也是难点。
1.引入本节课时，首先要让学生明确以下事实，即生物体的生存不仅仅要依靠物质上的支持，同时还必须有能量的维持，在生物体内发生物质变化的同时，必定伴随着能量的获取、储存、释放、利用和散失。这样，引入ATp这一生物体直接能源就顺理成章了。
2.引出ATp这一高能化合物时，还是先从学生较为熟悉的能量形式入手比较容易被学生接受。比如，可先从宏观上引导学生分析绿色植物的光合作用过程把光能以化学能的形式储存在糖类、脂肪等有机物中;动植物又通过呼吸作用分解体内的有机物而获取生命活动所需的能量。在此基础上，引导学生进一步分析出：光能只有转化成一种活跃的化学能，才能被绿色植物利用;同样，动、植物通过呼吸作用分解有机物释放出的能量，除了一部分以热能的形式散失或维持体温外，其余的都要转化成一种活跃的化学能，才能用于各项生命活动。那么这种活跃的、随时可以利用的化学能是什么呢?这样自然而然地就引出ATp这一生物体的直接能源物质。
3.ATp的分子结构不宜讲授得过于深入。学生只要了解ATp中具有不稳定的高能磷酸键，ATp水解时释放其能量，形成ATp时需要能量就可以了，应把学生讨论的重点放在ATp释放出的能量用于哪些生理过程，及形成ATp的高能磷酸键时，能量来自哪些生理过程，以便使学生易于理解ATp和ADp的相互转变在细胞中能量的储存、转移和利用中的作用。
4.ATp与ADp的相互转化及这种转化在能量的储存、转移和利用中的作用，是本节学习的难点。为使学生的讨论顺利进行，教师应适时给学生以下提示：其一，细胞内ATp的含量是相对稳定的;其二，ATp在细胞内的含量是极少的，其三，细胞内的糖类、脂类等能源物质不能被细胞直接利用，ATp的水解后释放的能量才是细胞内各种生命活动的直接能量来源;其四，呼吸作用分解有机物释放能量不能为生物体直接利用，只有这些能量转移给ATp，且ATp水解后释放的能量才可被细胞利用。最终应使学生认识到ATp与ADp之间高效、迅速的转化是处于动态平衡之中的，ATp是生物体的直接能源，是细胞能量代谢的通用货币。
5.ATp的形成途径也不宜太深入，因为光合作用、呼吸作用的具体过程还没学到。注意引导学生分析出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，即光合作用过程中固定的光能是绿色植物、动物和人形成的ATp的能量源泉。 教学设计示例【课题】 第二节 新陈代谢与ATp
【教学重点】ATp的分子简式及其结构特点、ATp和ADp之间的相互转化及其对细胞内能量代谢中的意义、ATp的形成途径、ATp是新陈代谢的直接能源，能理解ATp作为“能量通用货币”的含义
【教学难点 】ATp和ADp之间的相互转化及其对细胞内能量代谢中的意义、理解ATp作为“能量通用货币”的含义
【课时安排】1课时
【教学手段】板图、挂图、多媒体课件
【教学过程 】
1、引言
设计1：通过学生列举生活实例引入ATp这一高能化合物。新陈代谢的物质变化过程中，必定伴随着能量的转化。为了使学生对能量的转化有一个感性的认识，教师应鼓励学生从自己的生活中找一些能量转化的实例，比如可以提问：
(1)“你能举出几个生物体内发生的诸如能量转化、或能量的吸收储存、或能量的释放利用的例子来吗?”
(2)“绿色植物能把光能直接用于有机物的合成吗?”或“生物体通过呼吸作用把有机物中的能量释放出来，这些能量能直接被细胞利用吗?”
不能，光能必须要转化为一种活跃的化学能才能用于有机物的合成;有机物中的能量通过呼吸作用释放出来后，也必须转化为一种活跃的化学能才能用于生物体的各项生命活动，携带这种活跃的化合能的物质就是一种高能化合物，即ATp，这样很自然地引入了ATp这个概念。
设计2：从细胞中能量利用存在的矛盾入手，设计相关的问题串引入ATp这一高能化合物。
(1)“细胞中主要是由什么细胞器来产生能量的?”
线粒体的呼吸作用氧化分解有机物释放能量
(2)“细胞中有哪些生理过程在不断地消耗着能量?”
细胞分裂、细胞核中DNA的复制、核糖体合成蛋白质、细胞膜主动运输、高尔基体合成分泌等需要能量
(3)“细胞内产能与用能很明显地存在着空间上的隔离，细胞是怎样解决这一矛盾的呢?”
(4)“细胞内存在有糖类、脂肪等有机物，这些有机物含有大量且稳定的能量，但某项生命活动可能不用大量的能量就足以进行，而且糖类、脂肪中储存的能量又过于稳定，不易被生物体利用，细胞又是怎样解决这一矛盾的呢?”
这样就可自然地引入ATp这种储能少、不稳定、可为所有生理活动供能的高能化合物。
2、ATp的分子简式及其结构特点
在引导学生讨论ATp的分子结构简式及其特点时，可从ATp的英文名称中的三个字母含义、中文名称、ATp是高能化合物等方面入手，使学生易于理解ATp的结构特点及其生理作用。
需要向学生解释清楚高能化合物的概念，即高能磷酸键水解过程中，释放的能量是一般的共价键的2倍以上，如ATp末端磷酸水解生成ADp和磷酸时，释放出的能量约30.5kJ/mol上，而6磷酸葡萄糖水解成葡萄糖和磷酸时，释放的能量只有13.8kJ/mol。这种键称为高能键，常以“~”符号表示。含有高能键的化合物统称为高能化合物。
然后让学生自己分析ATp的结构简式的含义，如ATp中两个磷酸基团之间(p和p之间用“~“表示)的化学键是高能磷酸键。
细胞内释放能量的反应，如呼吸作用常会伴随ADp转变成ATp;而耗能的反应，如蛋白质的合成等，需要用ATp水解成ADp再将能量释放出来，以推动需能代谢反应的进行。
ATp和ADp在体内总是处于不停地转化中，且处于动态平衡之中。
3、ATp和ADp之间的相互转变及其意义
在引导学生讨论ATp和ADp之间的相互转变时，需强调细胞内ATp的含量是相对稳定的;ATp在细胞内的含量是极少的，细胞内的糖类、脂类等能源物质不能被细胞直接利用，ATp的水解后释放的能量才是细胞内各种生命活动的直接能量来源，呼吸作用分解有机物释放能量不能为生物体直接利用，只有这些能量转移给ATp，且ATp水解后释放的能量才可被细胞利用。最终应使学生认识到ATp与ADp之间高效、迅速的转化是处于动态平衡之中的，ATp是生物体的直接能源，是细胞能量代谢的“通用货币”。
4、在讨论了ATp和ADp之间相互转变及其意义后，在小结ATp在细胞内能量的转换、运输、利用中的关键作用时，可结合本节所讲的内容，提一些与ATp有关的综合性问题供学生讨论，让学生在讨论中加深对ATp这一生物体直接能源物质的理解。比如，可以讨论下面几个问题：
(1)众多能源物质中，ATp这种绝对含量极少的物质为什么成为直接能源?
葡萄糖、糖元、淀粉、脂肪、氨基酸、脂肪酸、磷酸肌酸等，这些都可作为生物体的能源物质，但生物体不能利用这些能源物质中的能量，这些物质中储存的能量必须要转移给ATp中。生物体直接从ATp中获得生命活动所需的各种形式的能量，如ATp可转化为机械能、电能、渗透能、化学能、光能和热量等。
(2)为什么ATp是细胞内能量释放、储存、转移和利用的中心物质，成为生物的直接能源呢?
我们来看看葡萄糖和ATp分子中储存能量的差异就明白了。ATp末端磷酸基团水解时，释放出的能量是30.5kJ/mol，一般把水解时释放20.92 kJ/mol以上能量的化合物叫高能化合物，可见ATp是高能化合物，而且其能量与某些高能化合物(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额外供能的情况下转移给ATp。而葡萄糖分子彻底氧化为二氧化碳和水后，释放出2870kJ/mol的能量。结果，存在于葡萄糖分子中的能量就像存在银行里的钱，而储存在ATp分子中的能量则像“零钱”，它更容易在细胞中被使用，因此还有的说ATp是能量的“通用货币”就是这个道理。
(3)ATp对生命的维持是极其重要的，试想：当产生ATp的过程停止时，会发生什么?
举一个例子，学生可能知道氰化物可以在非常短的时间内使人死亡，其毒理就是阻挡ATp的形成。当人体ATp合成受阻后，机体没有ATp，神经细胞和其他细胞中的细胞活动就不能继续，人在36分钟内就会失去知觉。
(4)还有一个问题值得一提，就是ATp在生物体中的绝对含量是极小的，但生物体中的每一个细胞每时每刻都在消耗着ATp，但在正常情况下，生物体内的ATp量可满足机体的要求，奥妙何在呢?
生物体可把其它能源物质的能量高速地转移给ATp，以补充ATp的消耗，即ATp—ADp循环速度是很快的。
高中高一生物教案：新陈代谢与酶
教学目标
知识方面
1、使学生理解新陈代谢的概念及其本质
2、使学生了解酶的发现过程;初步理解酶的概念、酶的特性、影响酶活性的因素
3、使学生理解酶在生物新陈代谢中的作用
能力方面
在引导学生分析生物新陈代谢概念，探究酶的特性，探究影响酶活性因素的过程中，初步训练学生的逻辑思维能力，分析实验现象能力及设计实验的能力，。
情感、态度、价值观方面
通过让学生了解酶的发现过程，使学生体会实验在生物学研究中的作用地位;通过讨论酶在生产、生活中的应用，使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系;体会科学、技术、社会之间相互促进的关系，进而体会研究生命科学价值的教育。
教学建议
教材分析
1、酶的发现
教材简单介绍酶的发现历史，从1783年意大利科学家斯巴兰让尼设计的巧妙实验到20世纪80年代科学家发现少数的酶是RNA，使学生对酶的研究历史中的一些重大发现有了一个大致了解。
2、酶的特性
酶的特性主要是通过安排了有关的学生实验，让学生通过实验，发现酶的三个特性，这样的编排方式符合学生由感性到理性的认知规律，有利于引导学生主动参与教学过程，并且有利于培养学生的多种能力。酶的高效性特点，是通过比较《实验五、肝脏内的过氧化氢酶比无机催化剂 的催化效率》切入;酶的专一性的特点，是通过比较《实验六、探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用》切入;
3、影响酶活性的因素
本节教材主要讲述酶的催化作用需要适宜的条件，通过《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件(选做)》切入。
本节内容的最后，安排了课外读“造福人类的酶工程”，以开阔学生的视野，同时又有助于加强学生对本节基础知识的理解，使学生体会科学、技术在改变人类生活质量中的作用。
教法建议
1、使学生在理解细胞水平上的新陈代谢概念及其本质是本节的重点与难点
新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称，这是在细胞水平上对新陈代谢的描述。其实学生已不是第一次接触新陈代谢的概念，在初中生物课和高中生物课绪论中，学习已接触到诸如同化作用、异化作用及其关系等与新陈代谢有关的知识，但那是在生物个体水平对新陈代谢下的定义。本章的新陈代谢内容是对以往知识的深化和展开，教学教师要有意识地从细胞和分子水平引导学生分析出生物体是如何自我更新的，合成与分解是如何进行的，及其二者的关系，从而使学生更深刻地理解什么是生命。
例如，为使学生理解"新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称"这句话，教师可结合前一章细胞的物质基础与结构基础的相关知识，引导学生分析活细胞中发生的各种化学反应，如发生在线粒体内的糖的氧化放能的化学过程;发生在叶绿体中的水和二氧化碳合成为有机物的化学过程;发生在核糖体上的氨基酸缩合成多肽链的化学过程等，使学生对"新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称"这句话有一个感性认识。
2、使学生理解酶的概念是本节的重点。在本节教学中如何组织学生完成酶具有专一性的实验并实施有效的讨论是本节的难点。
生命体随时随刻发生着数量巨大的生物化学反应，同时又是一个稳定的，开放的系统。细胞中发生的各种化学反应不可能在高温、高压、强酸、强碱等条件下进行，而必须在常温、常压、水溶液环境下能快速、有序地进行的，这就要尽可能地降低化学反应能阈，这是新陈代谢为什么离不开生物催化剂，即酶的原因。
酶的概念和酶的发现可结合一起在让学生讨论，这样可让学生充分体会生产实践和科学实验对科学发展的促进作用。酶的特性这部分内容，可先组织学生依次完成实验，然后再由学生来讨论和总结。
在引导学生分析酶的特性时，引导学生与蛋白质的多样性联系起来，可使学生易于理解酶的催化作用的专一注必定意味着酶的多样性，而且蛋白质分子空间结构的多样性和酶的专一性催化关系密切。
3、使学生理解酶具有高效性、专一性和需要适宜条件是本节的重点，如何组织学生完成影响酶活性因素的选做实验并分析、讨论实验是本节教学的难点。
在组织学生操作、分析、讨论《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件(选做)》基础上，引导学生分析两个坐标曲线图，让学生概括酶的催化作用需要适宜的温度和pH。
教学设计示例
【课题】 第一节 新陈代谢与酶
【教学重点】新陈代谢的概念及其本质的概念、酶的特性、影响酶活性的因素、酶在生物新陈代谢中的作用
【教学难点】新陈代谢的概念及其本质的概念、酶在生物新陈代谢中的作用
【课时安排】1课时
【教学手段】板图、多媒体课件、实验
【教学过程】
1、引入新陈代谢的概念及本质
(1)学生在初中生物学课本、高中绪论课的学习或通过各种媒体的介绍，对新陈代谢已经有了一定的认识，首先，教师应了解学生对新陈代谢是如何理解的。为此教师可设计一些问题，引导学生以自身为例，剖析生命是如何维持的，以此引入本节的学习，如：
①人体的脑细胞是通过什么途径获得营养?脑细胞中产生的代谢废物又是通过什么途径排出体外的?
②进入脑细胞的营养物质是如何被利用的?
③学生如何理解同化作用、异化作用，物质代谢、能量代谢，它们之间有何关系?
④想一想，人体的身体有哪些系统参与了新陈代谢过程，各是如何参与的等等?
(2)学生一般只能从生物个体、器官或系统水平上，说明生物体与外界环境之间进行物质和能量的交换，在此基础上，教师应把讨论引向微观水平，即细胞和分子水平的代谢过程。如可以设问：
①你吃下的肉类蛋白质，通过什么途径转化成为你自身的蛋白质?
②你吃下的淀粉类食物，通过什么途径为你提供能量?等等
通过分析、讨论，使学生理解：细胞的结构和生命活动的维持，需要不断地合成与分解，不断地处于自我更新的状态，而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的生物化学反应，从而在细胞水平理解新陈代谢的本质，即“新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称”。
2、酶的概念、特性及其生理功能
在学生理解新陈代谢的本质后，可以利用学生已有的化学知识，分析出无机化学反应过程中所需的条件一般是很激烈的，再让学生分析出生物体细胞生存的条件是很温和的，可以提问，如：
(1)细胞生存的条件是很温和的，那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条件下，迅速高效的进行呢?
(2)在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢?
这样可顺利地引出活细胞产生的生物催化剂，即酶。
3、酶的发现史
这部分的教学，教师可让学生自己阅读，也可发给学生相应的补充资料，尤其是某种酶的研究过程方面的资料，目的是让学生对酶的研究过程、方法有一个较为全面的了解，让学生切身体会到生物学的实验研究对生物学发现的重要作用。
学生阅读后，可提问：酶都是蛋白质吗?并做一定的说明。
酶是活细胞所产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质。酶是细胞中促进化学反应速度的催化剂。现已发现的酶约有3000种以上。它们分别存在于各种细胞中，催化细胞生长代谢过程中各种不同的化学反应，使生物化学反应在常温、常压、水溶液等温和的条件下就可顺利进行。
很多年来，人们一直认为所有的酶都是蛋白质。然而生物学家的实验证明：RNA也可以是高活性的酶。早在1982年，T.Ceeh发现原生动物四膜虫的26S rRNA前体在没有蛋白质的情况下进行内含子的自我拼接，最终形成L19RNA。当时因为只是了解它有这种自我催化的活性，没有把它与酶等同看待。
1983年Atman和pace分别报导了在RNA前体加工过程起催化作用的酶是由20%蛋白质和80%RNA组成的。如果除去蛋白质部分，并提高镁离子的浓度，则留下的RNA具有与全酶相同的催化活性，这是说明RNA具有酶活性的第一例证。
“酶不都是蛋白质”，这一科学事实再一次有力地证明了实验在科学发展中所起到的举足轻重的作用，同时也让我们看到，科学是发展的，探索是无止境的，而真理是相对的，现在的科学事实可能在今后会被修正，甚至*。
另外，酶、激素、维生素之间的区别值得一提，学生在以后的学习中容易把这些物质和它们的作用搞混。可就高中生物学水平做一简单比较：
酶 激素 维生素
从化学本质上看 蛋白质 蛋白质(如生长素、胰岛素等)、固醇类脂类物质(如性激素) 多种多样，一般为小分子有机物。 如维生素D是固醇类物质;维生素A是脂类物质(萜类);维生素C是抗坏血酸(葡萄糖的衍生物)等等。
从生理功能看 可提高生物体生物化学反应的速度，是一种生物催化剂。 激素又称“化学信使”，是特定细胞合成的，能使生物体发生一定反应的有机分子。它的作用力很强，很低的浓度就能引起很强的反应，但在细胞中不能积累，很快就会被破坏。 维生素常常与酶结合，是较复杂酶的组成成分之一。天然食物中含量极少，但这些极微小的量对人体的生长和健康是必需的，人体一般不能合成它们或合成量不足，必须从食物中摄取。
可把酶的发现史与酶的特性这两部分教学内容结合起来，这样可使学生用实验方法探索酶的特性顺理成章。
4、酶的特性
在进行酶的特性教学时，教师可提问：
酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，有何特点?
为解决这个问题，教师可演示有关实验，也可安排相应的学生实验，引导学生通过对实验现象的观察，分析得出结论，即酶的高效性、专一性与多样性特性。
(1)酶的高效特性实验，实验前有必要简单介绍两项内容：
一是过氧化氢这种物质，它是动植物在代谢中产生的，对机体有毒害作用。生物体可通过过氧化氢酶，催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。无机催化剂三价铁离子也可催化这一反应;二是本实验的实验步骤。
实验后，让学生讨论得出过氧化氢酶的催化效率高于铁离子的结论，在此基础上，教师可列举其他实例，概括酶的高效性。教师还应强调正是由于酶的存在及其高效性，所以许多代谢反应在体外很难发生，在体内却可迅速进行。
(2)酶的专一性特性
实验前可提问：“食物中的淀粉和蔗糖同属糖类，唾液淀粉酶能否消化水解这两种物质?”
本实验所涉及的颜色反应要在实验前跟学生说明清楚。淀粉水解成的麦芽糖和蔗糖水解成的葡萄糖、果糖在煮沸的条件下，与斐林试剂反应会有砖红色沉淀物质产生，淀粉和蔗糖与斐林试剂无此反应。因此，斐林试剂可以用来鉴定淀粉和蔗糖溶液中是否有麦芽糖和葡萄糖及果糖，进而推测淀粉和蔗糖是否被水解。
在此基础上，教师通过进一步实例说明酶的专一性是酶普遍具有的特性;
(3)酶的多样性原理，可在学生理解酶的专一性原理基础上，结合蛋白质的多样性让学生分析得出。
5、影响酶活性的因素
有条件的学校，应尽量让学生做《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件》，这对于训练学生分析实验能力，理解对照实验的设计方法等都是很帮助的。
在学生通过实验分析得出影响酶活性的因素后，可适当结合学生的生活实际，引导学生分析、讨论一些与之相关的生活常识。如可提问：“持续高烧不退或严重腹泻有时甚至会危及人的生命，学生知道其中的原因吗?”
人的正常体温是37℃，体温升高到38℃，虽然体温只是升高了1℃，但人已感觉非常没有精神，如果升高到39℃甚至40℃以上，而且持续高烧，就会出现一系列严重的反应，如昏睡、昏迷、惊厥、甚至危及生命，这是为什么呢?原来，酶作为生物催化剂，其催化活性受到很多因素的影响，如温度、pH值、有机溶剂、重金属离子、酶浓度、酶的激活剂、抑制剂等等，而酶的活性受上述因素的影响是非常敏感的，影响因素发生很小的变化的，酶活性就会发生很大的改变。人体中酶的最适温度一般为37℃，当人体体温高于或低于这个温度时，机体中酶活性就会大大降低，细胞内的各种生物化学反应不能正常进行了。
霍乱是一种烈性传染病，为霍乱弧菌所致，曾在世界上引起多次大流行，死亡率甚高。霍乱弧菌通过人的肠粘膜并大量繁殖，同时产生肠毒素引起剧烈腹泻造成迅速而严重的脱水，血容量明显减少，因而出现微循环衰竭，使细胞得不到钾、钠、钙、氯离子，导致肌肉痉挛;细胞得不到碳酸氢根离子而导致细胞内pH值发生较大的改变，酶活性即相应大大降低，严重的会出现代谢性酸中毒，最终病人肾功能衰竭，休克、死亡。人体大量出汗、腹泻都要相应地补充水就是这个道理;婴幼儿自身调节能力差，婴幼儿腹泻常常引起严重后果，就是这个道理。
或者问：“当人误食了含有重金属的食物或农药后，有一种应急措施，就是赶紧给病人大量喝牛奶或豆浆，学生知道这是为什么吗?”
酶活性除了与温度、pH有关外，还受有机溶剂、重金属离子等的影响。有机溶剂与重金属离子影响酶活性的主要原因是有机溶剂和重金属离子与酶蛋白上的某些化学基团结合，使酶的活性完全丧失，这也是人误食了有机磷农药、有机氯农药或含重金属离子的食物中毒甚至死亡的原因。
牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质，这些蛋白质可以和重金属或有机物结合，而使这些金属离子和有机物发生沉淀。当人误食了含重金属的食品或农药后，大量饮用牛奶或豆浆可使这些有毒物质沉淀下来不被消化道吸收，从而也就避免了这些有毒物质与人体中正常的酶接触的机会，而保护了这些酶的活性。当然，这只是应急措施，还要去医院洗胃并进行进一步的治疗。
扩展资料
淀粉液遇碘变蓝的原因
淀粉是白色无定形的粉末，由10%～30%的直链淀粉和70%~90%的支链淀粉组成。直链淀粉具有遇碘变蓝的特性，因为溶于水的直链淀粉借助分子内的氢键卷曲成螺旋状，第一个螺距有六个葡萄糖残基组成。如果在淀粉液中加入碘液，碘分子便嵌人到螺旋结钩的空隙处，并且借助范德华力与直链淀粉联系在一起，形成了一种络合物，这种络合物能够比较均匀地吸收波长范围为400~750nm可见光，而反射的光是蓝光，所以使淀粉溶液呈现出蓝色来。
绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA
生物体内存在三千多种具有不同功能的酶，一切生命现象都与酶有关，因为活细胞内的生物化学反应，都是在酶的催化作用下进行的，没有酶，新陈代谢就不能进行，生命也就会随之停止。酶的化学本质是蛋白质，这一认识直到20世纪80年代后才被科学修正过来。科学研究表明，一些RNA分子也具有酶的催化功能，如一种叫RNasep的酶，它是由20%的蛋白质和80%的RNA组成。科学家将这种酶的蛋白质除去，同时提高镁离子的浓度，留下来的RNA仍具有与该酶相同的催化活性。后来的科学实验进一步证实其它某些RNA分子与那些构成酶的蛋白质分子一样，也都是效率非常高的生物催化剂。
酶工程
细菌细胞直径不足2m，每时每刻却发生着1500一2000个化学反应，由1000多种酶对这些反应进行催化和调制，生产着3000多种蛋白质，1000多种核酸;而且细菌合成效率惊人，它合成每个肽链只需百分之三秒，而现代最先进的蛋白质自动合成机器只能合成小肽，而且速度也慢，合成每个肽链需要7分钟，两者相差200多倍;它合成RNA和DNA的速度更是远远超过了人工合成;另外细胞中能量转换效率也很高，这一切都有赖于生物催化剂，这就是酶。现已发现的酶约有几千种以上。它们定位于各种细胞的不同细胞器中，催化细胞生长代谢过程中各种不同的化学反应，使这些反应在正常温度等条件下就可顺利进行。
酶是细胞产物，但不一定非要在细胞内发挥作用，在细胞外，即在非细胞条件下也能发挥作用。19世纪，人们已认识到酵母可以使葡萄糖发酵，产生酒精和二氧化碳，但是对于这一过程是如何进行的，当时主要有两种观点，而且一直未能达成一致。1857年，法国的细菌学家巴斯德认为酒精发酵需要有完整的细胞结构才能实现;德国化学家李比西则认为酒精发酵要求的只是细胞中的某些物质，而不要求完整的细胞参与。直到1897年，毕西纳不用完整的酵母细胞，而用酵母汁进行酒精发酵获得成功，从而证明生物体内的催化反应也可能在体外进行。
正是基于这点，人们可以利用细胞中的酶能催化体外的生化反应，这就是酶工程得以发现的前提。
我们都用过加酶洗衣粉，同一般的洗衣粉相比，加酶洗衣粉中含有蛋白质和脂肪酶等多种通过微生物生产出来的酶，因此，去除汗渍和油污的能力比较强。我们知道，酶作为一类具有生物催化作用的有机物，是在活细胞内产生的。那么，人们是怎样通过活细胞获得这种酶并且在生产和生活中使用这些酶的呢?这些都是通过酶工程来实现的。
所谓酶工程，就是在一定的生物反应器中，利用酶的催化作用，将相应的原料转化成有用物质的技术，而且酶工程是生物工程的核心，没有酶的作用，任何生物工程技术都不能实现。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两个方面组成的。
(一)酶制剂的生产
已知酶的种类大约有几千种，实际已被运用于工业生产的仅10余种，如已能够实现工业化大量生产的酶有淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶等，其中碱性蛋白酶用于加酶洗涤剂，占国际上酶销售额的首位，青霉素固化酶用于医疗，占世界用量第二位。
早期酶制剂主要来源于动植物材料，而今酶的主要来源是微生物。酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化。
1、酶的生产、提取和分离纯化
(1)酶的生产
酶普遍存在于动物、植物和微生物体内。人们最早是从植物的器官和组织中提取酶的。例如，从胰脏中提取蛋白酶，从麦芽中提取淀粉酶;现在，生产酶制剂所需要的酶大都来自微生物，这是因为同植物和动物相比，微生物具有容易培养、繁殖速度快和便于大规模生产等优点。人们提供必要的条件，利用微生物发酵来生产酶。
(2)酶的提取和纯化
从微生物、动植物细胞中得到含有多种酶的提取液后，为了从提取液中获得所需要的某一种酶，必须将提取液中的其他物质分离，这就是酶的分离纯化。经过分离纯化后的得到的酶，活性不能降低，因此，分离纯化必须在适宜的条件下进行。人们多选择不同种类和浓度的有机溶剂，以沉淀不同的酶蛋白，达到分离纯化酶的目的。
2、酶的固定化
将分离纯化的酶制成酶制剂进行干燥处理，再适量加入相应的稳定剂和填充剂，制成粉状制剂，用它们来催化生化反应。但其结果是酶制剂和产物混在一起，不能得到高纯度的产品;也很难让酶制剂进行重复使用。怎么办呢?科学家们想到了酶的固定化。
先将纯化的酶连接到一定的载体上(使酶固定化)，使用时将被固定的酶投放到反应溶液中，催化反应结束后又能将被固定的酶回收。
固定化酶一般是呈膜状、颗粒状或粉状的酶制剂，它在一定的空间范围内使用，产品的纯度高，没有酶的而且酶制剂可反复使用，这种技术是1969年日本首先研制成功，现已方法应用到生产中的。固定化酶同自由酶相比，具有以下优点：其一是稳定性高;其二是酶可反复使用;其三是产物纯度高;其四是生产可连续化和自动化;其五是设备小型化以及可节约能源等。
我们知道，蔗糖几乎全部来源于甘蔗或甜菜，但是甘蔗和甜菜的种植范围都比较有限，因此，蔗糖的产量也就受到了影咱。能不能利用淀粉来生产类似蔗糖的甜味剂呢?科学家通过α-淀粉酶、糖化酶和将葡萄糖异构酶连接到离子交换树脂上，或者包埋在明胶中，制成的固定化葡萄糖异构酶，这种固定化酶可以用于使葡萄糖转化成甜度更高的高果糖浆。一些发达国家高果糖浆的年产量现已达到几百万吨，高果糖浆在许多饮料的制造中已经逐渐替代了蔗糖。
3、固定化细胞
利用胞内酶制作固定化酶时，先要把细胞打碎，才能将里面的酶提取出来，这就增加了工序和成本。人们设想直接固定那些含有所需胞内酶的细胞，并且就用这样的细胞来催化化学反应。20世纪70年代，科学家研制成固定化细胞，并且用于生产。例如，将酵母细胞吸附到多孔塑料的表面上或包埋在琼脂中，制成的固定化酵母菌细胞，可以用于酒类的发酵生产。
(二)酶制剂的应用
1、治疗疾病
胰岛素是治疗糖尿病的常用药品，这种蛋白质是胰脏中胰岛细胞分泌的一种激素，是由两条肽链组成，一条由21个氨基酸组成，称为A链;另一条由30个氨基酸组成，称为B链。胰岛素是治疗糖尿病的。由于糠尿病患者很多，胰岛素的需要量很大，所以许多糖尿病患者使用的曾是猪的胰岛素。但是，猪胰岛素与人胰岛素在化学结构上有一处差别：猪胰岛素B链上最后一个氨基酸是丙氨酸，人胰岛素B链上最后一个氨基酸是苏氨酸。因此，用猪胰岛素治疗人的糖尿病，容易使一些患者产生免疫反应。现在，科学家可利用酶，切下并移去猪胰岛素B链上的那个丙氨酸，然后接上一个苏氨酸。这样，猪的胰岛素就魔术般地变成人的胰岛素了;
尿激酶可以用来活化人体内的溶纤维蛋白酶原，使溶纤维蛋白酶原转化为溶纤维蛋白酶，是治疗脑溢血、心肌梗塞、肺动脉阻塞等疾病引起的血栓所需要的药物，它是能利用培养哺乳动物细胞得到的可以商业化的治疗剂。但由尿或组织培养的产物中提取价格较高，1980年4月，科学家已经通过质粒DNA诱发大肠杆菌生产出尿激酶，为在工业上利用酶工程方法生产酶开辟了道路;
青霉素是人们经常使用的一种抗生素。但是，多年的使用使得不少病原菌对青霉素产生了抗药性，为此，科学家一方面研制新的抗生素以替代青霉素，另一方面设法通过有关的酶制剂来改造青霉素的分子结构，进而研制出新型的青霉素。青霉素的分子是由一个母核和一个侧链组成的。科学家利用青霉素酰化酶，将母核和侧链水解开，然后，利用化学合成的方法，使青毒素的母核与其他的侧链连接，从而研制出氨苄青霉素等新型的青霉素。现在，制药厂已经能够利用固定化青霉素酰化酶反应器，成批地生产用于合成氨苄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细胞壁，具有明显的抗菌和消炎作用;溶纤维蛋白酶具有溶解患者血管内纤维蛋白凝块的作用，可以用来治疗血栓病。
2、产品加工
利用酶制剂生产一些产品，这一过程是在酶反器中进行的，酶反应器是指供酶制剂催化化学反应容器。酶反应器分成多种，如具有固定化酶(或固定化细胞)的反应器叫做柱式酶反应器，柱式酶反应器是将含有底物的液体，以一定的速度连续不断地从一端注入装有固定化酶(或固定化细胞)的容器，在液体流经固定化酶(或固定化细胞)时，容器内就发生催化反应并且生成产物、含有产物的液体则连续不断地从容器的另一端流出。同一般的化工容器一样，需要对酶反应器温度和pH等条件进行严格控制;不同的是，酶反应器必须进行无菌操作。
食品加工业方面。酿酒厂和饮料厂利用果胶酶来澄清果酒和果汁，效果十分明显;又如，葡萄糖氧化酶可以除去密封饮料和罐头中的氧气、从而有效地防止饮料和食品氧化变质;再如，用木瓜蛋白酶制成的嫩肉粉，可以使肉丝、肉片等烹调后吃起来嫩滑可口;例如，支链淀粉酶是分解多糖类支链淀粉的酶，它能把胚芽转变为色泽较好的麦芽糖糖浆。麦芽糖的甜味没有葡萄糖浓，但很适口，且容易发酵、粘度大、溶解度大，用其制作糖果可以防止遇热变色，用于冰激凌可以防止产生砂糖结晶。
日常生活方面。照相业由于采用了酶技术使照相材料发生了很大变革;家庭用的洗衣粉里加了一些酶，它能够分解某些蛋白质等物质，使衣服上的血迹、汗渍等容易洗掉。但是，由于这些酶比较脆弱，在漂白剂一同起作用下很容易被破坏，然而酶工程可以解决这一技术难题。目前，市场上己经出现了能够和漂白剂一同起作用的去污酶洗衣粉。科学家通过对去污酶结构上的两个氨基酸进行修改，提高了这种酶的抵抗力。
化学工业方面酶制剂也得到了广泛应用，在塑料工业与合成纤维工业中，已经可以用酶制剂催化氢化链烯的生产;
其他方面，一些纺织原料也可以利用酶制剂进行加工。例如，天然蚕丝(指家蚕吐出的蚕丝)的外表有一层丝胶，丝胶直接影响天然蚕丝的使用。过去，人们只能在高温条件下用碱性物质脱去天然蚕丝上的丝胶。现在，人们可以在温和的条件下，利用蛋白酶对天然蚕丝进行脱胶，脱胶后的蚕丝具有鲜亮的色泽和柔滑的手感。
3、化验诊断和水质监测
根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水和原子氧，而氧原子可以将某种无色的化合物氧化成有色的化合物，人们根据这个原理，将上述两种酶和无色的化合物固定在纸条上，制成测试尿糖含量的酶试纸，当它与尿液相遇时，依据尿液中葡萄糖含量由少到多而呈现出浅蓝、浅绿、棕或深棕色，这样糖尿病人就可以方便地为自己化验尿糖的情况了。科学家根据同一原理，还研制出能够化验血糖数值的血糖快速测试仪，具有灵敏度高和速度快等优点。
酚是一类对人体有害的化合物，经常通过炼油和炼焦等工厂的废水排放到河流和湖泊中，科学家利用固定化多酚氧化酶研制成多酚氧化酶传感器，可快速测定出水中质量分数仅有2×10—7的酚。
4、用于生物工程其他分支领域
基因工程离不开内切酶和连接酶;植物体细胞杂交制备原生质体时，需要纤维素酶，人们把它们称为生物工程的工具酶，而这些酶可由酶工程得到。
酶作用的特性
酶是催化剂，只需微量就可以使所催化的反应加速进行，而其本身的质和量都不发生变化，此外酶是生物催化剂，它有着不同于化学催化剂的特性。
(1)酶具有高效性
酶的催化能力远远超过化学催化剂。例如，碳酸酐酶能够催化下面的反应：
碳酸酐酶是目前已经知道的催化反应速度最快的酶之一。每个碳酸酐酶分子每秒能够催化 个 ，使它们与相同数量的 结合，形成相同数量的 。碳酸酐酶催化上述反应的速度比非酶催化的上述反应速度快上 倍。酶为什么会具有这样强大的催化能力呢?酶的中间产物学说认为：酶在催化某一底物时，先与底物结合成一种不稳定的中间产物。这种中间产物极为活泼，很容易发生化学反应而变成反应物，并且放出酶。按照中间产物学说，酶的催化反应可以写成下式：
S(底物)十E(酶)=SE(中间产物)=E十p(反应产物)
(2)酶具有高度的专一性
这就是说，一种酶只能作用于一种底物，或一类分子结构相似的底物，促使底物进行一定的化学反应，产生一定的反应产物。酶为什么具有这样高度的专一性呢?这可以用“诱导契合学说”来解释。
所谓“诱导契合学说”是指底物一旦与酶结合，酶分子上的某些基团常常发生明显的变化，从而使酶蛋白的构象发生相应的变化，使酶的活性中心的空间结构和底物的空间结构十分吻合，最终契合形成酶—底物络合物，这种变化的结果，使酶只能与对应的化合物契合，从而排斥了那些形状、大小不适合的化合物。科学家们对羧肽酶等进行了X射线衍射研究，研究的结果有力地支持了这个假说。
(3)酶很容易失活
同一般的催化剂相比，酶很容易失去活性。酶失活的原因是蛋白质的空间结构发生改变造成的。
酶的催化作用，受到温度、pH和某些化合物等因素的影响。
温度的影响：在一定的温度范围(0—40℃)内，酶的催化作用速度随着温度的升高而加快。一般地说，温度每升高10℃，反应速度就相应提高一倍。但超过60℃，绝大多数的酶就会失去活性。
pH的影响：酶对环境中的pH十分敏感。酶只有在一定的pH范围内才能表现出活性，超过这个范围，酶就失活了。即使在这个有限的pH范围内，酶的活性也要随着环境中pH的变动而有所不同。一般来说，酶的最适pH在4~8之间。但是，各种酶的最适pH是不一样的。
某些化合物的影响：有些化合物可引起酶失活，如酒精、有机磷农药、有机氯农药等有机小分子物质;重金属离子等;有些离子或简单的有机化合物，能够增强酶的活性，这些物质叫做酶的激活剂。例如，经过透析的唾液淀粉酶的活性不高、如果加入少量的 ，这种酶的活性就会大大增强，因为 中的 起到了激活唾液淀粉酶的作用;还有些物质能够抑制酶的活性，这类物质叫做酶的抑制剂，例如，氰化物可以抑制细胞色素氧化酶的活性。
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