高考学生生物教案
高考学生生物教案都有哪些?有少数生物学科是按方法来划分的,如描述胚胎学、比较解剖学、实验形态学等。按方法划分的学科,往往作为更低一级的分支学科,包括在上被述按属性和类型划分的学科中。下面是小编为大家带来的高考学生生物教案七篇,希望大家能够喜欢!
高考学生生物教案篇1
第一节 细胞质遗传
一. 本周教学内容:
第三章 遗传与基因工程第一节 细胞质遗传
二. 学习内容:
本周学习细胞质遗传,了解细胞质遗传的概念,细胞质遗传的特点,细胞质遗传的原理,细胞质遗传的应用,三系配套的原理,三系配套培育杂交种的过程。细胞质遗传和核遗传的比较,异同点。
三.学习重点:
1. 细胞质遗传的特点
2. 细胞质遗传的成因
3. 三系配套法原理应用
四. 学习难点:
1. 形成细胞质遗传特点的原因
2. 细胞质遗传在实践中的应用
五. 学习过程:
(一)引言
1953年
美国的沃森和英国的克里克 阐明DNA分子双螺旋结构
标志着遗传学的发展进入了分子遗传学阶段
20世纪末
分子遗传学的发展
遗传密码的破译
真核生物基因非连续结构的发现
原核生物基因调控机制的阐明
20世纪70年代
限制性内切酶的发现 基因工程产生
基因工程的发展 使人类进入了控制和改造生物的新时代
(二)细胞质遗传概念
细胞核遗传:真核生物的许多性状是由细胞核内的遗传物质(核基因)控制的,这种遗传方式称为细胞核遗传,简称核遗传
细胞质遗传:真核生物还有一些性状是通过细胞质内的遗传物质控制的,这种遗传方式称为细胞质遗传
(三)细胞质遗传特点
典型的实例:紫茉莉质体的遗传
A. 质体:除细菌、蓝藻、菌类以外植物细胞中普遍存在的一类细胞器。有两层膜,随细胞的生长而增大,并能分裂增殖,是植物细胞内合成代谢最主要的细胞器。
B. 实验植物——紫茉莉
性状:叶色,枝条一般是绿色的,但有多种变异类型。
显微镜检测结果(茉莉花叶肉细胞):
绿色叶:含有正常叶绿体
白色叶:细胞内不含叶绿体,只含白色体
花斑叶:有三种不同的细胞
(1)白色斑处细胞:细胞内不含叶绿体,只含白色体
(2)深绿色斑处细胞:含有正常叶绿体
(3)浅绿色斑处细胞:既含叶绿体,也含白色体
C. 叶色性状遗传方式:
研究目的:
(1)检测叶色性状的遗传是否符合孟德尔经典遗传定律:自由组合定律和分离定律
(2)通过实验鉴定控制叶色的基因间的相互关系
研究方法:用不同性状的茉莉花品种相互杂交,观察实验结果,是否出现定比分离
结果预测:从表现型上看,若是经典遗传,控制绿色与白色的基因可能是并显性(共显性)关系,这样才会出现条斑状的花斑色
实验结果:
紫茉莉花斑植株的杂交结果
接受花粉的枝条提供花粉的枝条种子(F1)发育成的植株
绿色绿色绿色
白色
花斑
白色绿色白色
白色
花斑
花斑色绿色绿色、白色、花斑
白色绿色、白色、花斑
花斑绿色、白色、花斑
结果分析:F1代发育成的植株的叶色,完全取决于种子产生于那一种枝条,与花粉来自哪一种枝条无关。 即:F1的性状,完全是由母本决定的。
结论:紫茉莉的叶色遗传为细胞质遗传。
概念:母系遗传:F1总是表现出母本性状的遗传现象。它是细胞质遗传的主要特点。
母系遗传实例:
植物中:藏报春、玉米、棉花等叶绿体的遗传
高粱、水稻等雄性不育的遗传
微生物中:链孢霉线粒体的遗传
和 代表两种细胞核
和 代表两种线粒体
和 代表两种质体
细胞质遗传物质分离特点:
不呈现遗传物质的有规律分离,随机地、不均等地分配到子细胞中去
细胞质遗传的原理:
细胞质遗传的特点:
1. 子代总表现出母本的性状
2. 两个亲本杂交,后代的性状都不会象细胞细胞核遗传那样出现一定的分离比
(四)细胞质遗传的物质基础
研究:1962年 里斯和普兰特
方法:电子显微镜观察衣藻、玉米等植物的叶绿体超薄切片
发现:叶绿体基质中存在20.5nm左右的细纤维
检验:用DNA酶处理,细纤维结构消失
结论:细纤维结构是DNA
1. 细胞质中有控制某些性状的遗传物质——细胞质基因
2. 细胞质中没有核遗传物质一样的染色体结构
3. 线粒体和叶绿体中存在着细纤维状结构的DNA物质
4. 线粒体和叶绿体DNA能够进行自我复制并通过转录和翻译控制蛋白质的合成
5. 细胞质DNA的复制与核DNA过程原理一样,但分离随细胞质的分离进行,所以细胞质遗传后代不出现定比分离
(五)细胞质遗传的实际应用
主要应用:主要用于农作物育种上
问题产生:农业优良品种种植几年,由于隔离不严等原因失去丰产性,出现品种退化,产量下降
生产经验:生产上用杂交种,比使用连年种植的优良品种有更显著的增产作用。但杂种优势往往只能表现在两个品种杂交第一代上。杂种第二代出现产量下降、生长不齐等退化现象
杂种优势:杂交后代的性状要优于两个亲本,具有出生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病性强等特点,具有明显的增产作用,这种现象称为杂种优势
解决思路:为保持作物的杂种优势,生产用种子必须年年用杂种第一代杂种
新出矛盾:用杂交种生产时面临的是种子生产难、来源少与实际需要量大的矛盾
雄性不育:植株雄蕊发育不正常,不能产生可育花粉,但是雌蕊正常可育,可以接受其他植株的花粉而产生种子,这种现象称为雄性不育
雄性不育系:同种植物中具有可遗传的雄性不育性状的植株群体称为不育系
作物范围:小麦、玉米、水稻等作物
原理:雄蕊是否可育由细胞核和细胞质中的基因共同决定
细胞核:不育基因用r表示 可育基因用R表示 R对r呈显性
细胞质:不育基因用S表示 可育基因用N表示
关系:R对r呈显性,核可育基因R可以抑制质不育基因S的表达
特点:
1. 植株雄蕊发育不正常,不能产生可育花粉
2. 雌蕊正常可育,可以接受其他植株的花粉而产生种子
3. 产生的种子都是杂交种
4. 该种雄性不育应该是由遗传物质控制的,用于生产可获得稳定杂交种
5. 雄蕊是否可育由细胞核和细胞质中的基因共同决定
6. 核基因可育时该植株安全可育,只有当细胞核基因和细胞质基因同时表现不育时,植株才能表现雄性不育
杂交种培育:三系配套杂交育种
操作目的:
1. 保留雄性不育系(不育系×保持系)
2. 获得杂交种植株(不育系×恢复系)
三系植株必须配套使用。
成果:
三系配套法培育出了小麦、大麦、谷子、玉米、水稻等多种优势杂交种。
培育水稻优势杂交种方面,我国取得世界地位。
线粒体DNA的重要作用:
线粒体DNA:多个,环状,每个含几十个基因
线粒体DNA缺陷病:很多与脑部和肌肉有关的遗传病,都只能通过母亲遗传给后代的,如:线粒体肌病、神经性肌肉衰弱、运动失调、视网膜炎等
线粒体DNA检验:多用于对犯罪的鉴定,身份鉴定等
【模拟试题】
1. 下列说法不正确的是( )
A. 细胞质遗传是由细胞质中的遗传物质控制的
B. 细胞质遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律,后代的性状表现出定分离比
C. 在细胞质遗传种,F1的性状完全是由母本决定的
D. 线粒体和叶绿体中含有少量的遗传物质的遗传属于细胞质遗传
2. 保持系的特点是( )
A. 能使母本结实,又能使后代保持不育性
B. 质基因是不育基因,核基因为可育基因
C. 质基因和核基因都为可育基因
D. 既能使母本结实,又可使后代成为杂交种
3. 已知细胞核和细胞质都有决定雄性是否可育的基因,其中核中不育基因为r,可育基因为R,R对r显性。细胞质的不育基因用S,可育基因用N表示。上述四种基因的关系,在雄性不育系、保持系、恢复系、杂交种基因型种的正确的组成顺序依次是( )
① N(rr) ② S(rr) ③ N(RR) ④ S(Rr)
A. ①②③④ B. ②①③④
C. ③①②④ D. ④①②③
4. 下列属于母系遗传性状的是( )
A. 紫茉莉的花 B. 棉花的叶型
C. 高粱的雄性不育 D. 玉米的子粒
5. 对生物性状的控制,下列叙述种正确的是( )
A. 只有细胞核基因控制
B. 只有细胞质基因控制
C. 细胞核基因和细胞质基因共同控制
D. 细胞核或细胞质基因中的一个控制
6. 某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而健壮,果穗大、籽粒多,因此这些植株可能是( )
A. 单倍体 B. 三倍体C. 四倍体 D. 杂交种
7. 细胞质遗传表现为母系遗传的主要原因是( )
A. 精子细胞质中不含有遗传物质
B. 受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞
C. 精子细胞中没有线粒体和叶绿体
D. 受精卵的遗传物质全部来自于母本
8. 在玉米杂交种培育过程中,若以基因型为S(rr)的品种作为母本与基因型为N(RR)作为父本杂交,F1代的基因型为( )
A. S(RR) B. N(Rr) C. N(rr) D. S(Rr)
9. 在一系法杂交育种中,若(♀)N(rr)×S(rr)(♂),则产生的后代将是( )
A. 雄性不育保持系 B. 雄性不育恢复系
C. 雄性不育系 D. 不能产生后代
10. 在三系法杂交育种中,若N(rr)(♂)×S(rr)(♀),则产生( )
A. 不育系 B. 恢复系 C. 保持系 D. 大田优势杂交种
11. 下列哪种植物在利用雄性不育培育这类植物的杂交种时,父本的基因可选用N(rr) ( )
A. 水稻 B. 小麦 C. 萝卜 D. 大豆
12. 人类神经性肌肉衰弱症是由线粒体中基因控制的遗传病。下列关于该病遗传的叙述正确的是( )
A. 该病患者中女性多于男性 B. 母亲患病,子女全都患病
C. 父亲患病,女儿全都患病 D. 父亲患病,子女全都正常
13. Leber遗传性视神经病是一种遗传病,此病是由线粒体DNA基因突变所致。某女士的母亲患有此病,如果该女士结婚生育,下列预测正确的是( )
A. 如果生男孩,孩子不会携带致病基因
B. 如果生女孩,孩子不会携带致病基因
C. 不管生男或生女,孩子都会携带致病基因
D. 必须经过基因检测,才能确定
14. 遗传性眼视网膜炎是一种由质基因控制的人类遗传病,下列关于该病的说法正确的是( )
A. 该病基因肯定存在于线粒体中
B. 该病患者女性多于男性
C. 该病患者男性多于女性
D. 某夫妇第一胎生下一个患者,第二胎患病几率为1/2
15. 以下A、B两图分别是甲、乙两遗传病在两不同家族中的遗传系谱图,分析回答:
(1)甲遗传病的病基因最可能存在于人体细胞的 体中,它的遗传属于细胞
遗传。
(2)乙遗传病的病基因最可能存在于 上,它的遗传属于细胞 遗传。
(3)若某对夫妇中,妻子患有甲病,丈夫患有乙病,若其第一胎生了一个儿子,则该儿子两病兼发的可能性是 。若其第二胎生了一女儿,则该女儿只患一种病的几率是 。
16. 1985我国“杂交水稻之父”袁隆平指出,要进一步挖掘杂交水稻增产的潜力,就必须冲破“三系法”的框框,向“两系法”和“一系法”发展。经过10年努力,我国首创的两系法杂交水稻已经获得了成功。两系法杂交稻技术的关键是培育完全受核基因控制的光温敏型雄性不育系,即该水稻在长日照,高于临界温度时表现为不育;而在短日照低温时,表现为雄性可育。一系法的原理是设法利用杂交种自身来繁殖后代,使后代既能保持杂种优势,又不发生性状分离。根据以上资料分析回答下列问题:
(1)在杂交稻技术中人们利用不育系杂交的好处是
(2)在“三系法”中三系是指 、 、 ,其基因型分别是 、 、 。从基因型可看出其是否可育是由 基因和 基因共同作用的结果。
(3)在“二系法”中,光温敏型雄性不育系的作用实际上是一系两用,在长日照高温条件下它相当于“三系法”中的 系;而在短日照低温条件下,它又相当于“三系法”中的 系,其实它的可育性主要用于 。
(4)你认为在一系法中杂交种的自身繁殖应采用什么繁殖方式?为什么?
[参考答案]
1. B 2. A 3. B 4. C 5. C 6. D 7. B 8. D 9. D 10. A
11. C 12. B 13. C 14. A
15.(1)线粒;质 (2)Y染色体;核 (3)100%;100%
16.(1)充分利用杂种优势,提高水稻产量
(2)雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系;S(rr);N(rr);N(RR);质;核
(3)雄性不育;雄性不育保持;自交繁殖后代
(4)应采用营养繁殖(或无性生殖);因为营养繁殖能使后代保持亲本的性状
高考学生生物教案篇2
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
高考学生生物教案篇3
《生物膜的流动镶嵌模型》
一、说教材
本节课选自人教版生物必修1第4章第2节,主要内容包括科学家对细胞膜结构的探索历程,以及生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。第四章共有3节内容,第一节主要说明细胞膜是选择透过性膜,为什么具有选择透过性?功能与结构相适应,于是进入第二节内容膜结构的探索。而第二节内容又是第三节内容“物质跨膜运输的方式”的学习基础。因此本节课在第四章起着承上启下的作用。通过科学史的渗透,认同科学研究是一个不断探索、不断完善的漫长过程。
二、说学情
本课所面对的学生为高一年级的学生,通过前面章节的学习,对“化合物”、“细胞膜”、“生物膜系统”等内容已经有了一定认识,在这一前提下学习本课内容可以做到深入浅出,层层深入。在初中阶段已经学习相关的生物学科的知识,初步掌握生物学科学习的方法,认同生物结构决定功能的生物学观点。
基于以上分析,结合新课程标准对于教学目标多元化的要求,我将确定如下教学目标:
三、教学目标
【知识目标】
1.阐述科学发现的一般规律。
2.简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
【能力目标】
1.培养分析、质疑、探究、合作交流的能力。
2.增强动手操作能力,提升科学探究能力。
【情感态度与价值观目标】
1.认同科学研究是一个不断探索,不断完善的漫长过程。
2.树立生物结构与功能相适应的生物学观点。
四、教学重难点
【重点】
理解生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
【难点】
在建立生物膜模型的过程中渗透结构与功能相适应的观点。
五、说教学方法
1.教法
通过讲授、讨论、问答等多种教学手段,建立诱导探究的课堂模式,使发现过程中的几个的实验变成一种探究式的实验,引导学生体验科学家发现真理、探索真理的全过程,进而更好的掌握其中的科学方法,理解科学内容。
2.学法
在本课学习中,学生利用课本和课件提供的资源进行思考,在此基础上,综合了探究性学习、自主探究、小组合作学习等方法完成模型的构建。
接下来,我重点讲解我的教学过程。
六、说教学过程
环节一:导入新课
首先是利用生活示例导入,多媒体展示:小龙虾—横纹肌溶解症—肌红蛋白—肌红蛋白尿。随后提出问题,有没有注意到自己尿液的颜色和患者尿液颜色的区别,为什么有这样的区别?随后补充,正常人的细胞膜没有破坏,具有选择透过性,引导学生生物膜具有选择透过性的功能与生物膜的成分和结构有关,从而引入本节的内容《生物膜的流动镶嵌模型》。
食源性横纹肌溶解症是生活中常见的示例,能够引起学生的注意,使其产生强烈的求知欲。回顾旧知,引入新知,目的是学生联系已有知识和生活经验,激发学生学习兴趣,顺利引入新课,并且渗透健康饮食习惯。
环节二:新课教学
(一)科学家对细胞膜结构的探索历程
对这一知识点的教授,我打算采用:教师提供资料→提出问题(要求)→学生做出假设(构建模型)→教师提供实验验证,通过这种思路,可以将课本中的结论转变为学生主动探究的一个验证实验,充分体现了学生的主体性。
1.组成细胞膜成分的探索(多媒体课件展示实验一和实验二)
鼓励学生观察实验现象,循序渐进、层层诱导。并顺势引导学生提出何种假设?又如何来证实你的假说?学生根据实验一、二,能够得出组成细胞膜的成分主要是脂质(磷脂)和蛋白质。通过引导学生自己根据实验现象提出假说,引出科学探究的一般方法。锻炼学生观察、分析、总结的能力。随后称热打铁,继续提出问题,脂质和蛋白质又是如何组成细胞膜呢?
2.磷脂分子的排布形式(多媒体课件展示磷脂分子资料和实验三)
多媒体课件展示介绍磷脂的性质和细胞生存的条件,要求学生自主进行小组讨论磷脂分子在空气—水界面以及假设组织细胞膜中磷脂的分布情况,并派代表在黑板上演示。教师评价,给出意见。最终得出细胞膜是一种磷脂双分子层结构,其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧,疏水性的尾部相对朝向内侧,只有这种结构才可能稳定于细胞内外均为水的环境中。通过小组讨论的方式,培养了团结协作的能力和动手能力。
3.蛋白质分子的排布(多媒体展示资料4和冰冻蚀刻显微技术)
通过角色扮演的方法,引导学生根据实验现象,如果把自己当作科学家,会得到怎么样的假设?同时表述模型。学生根据扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术的实验结果,描述细胞膜结构中的蛋白颗粒的存在状态。培养学生认识到技术进步对科学发展的重要性。
4.细胞膜是静止的吗?(多媒体展示变形虫视频和实验五)
视频展示变形虫运动,动画展示荧光标记技术,启发诱导,提出问题,引导学生根据实验现象归纳相应结论,并设计新的验证性实验证实细胞膜具有流动性。通过视频和动画的辅助,增加学生对微观知识的感性认识,培养质疑、创新、探索的科学观点。强化结构与功能相适应的观点,认同技术进步对科学发展的重要性。
(二)生物膜流动镶嵌模型的主要内容(多媒体展示模型)
多媒体展示1972年桑格和尼克森提出的细胞膜流动镶嵌模型,引导学生结合之前的实验探究上进行回顾,用自己的话说出基本要点。教师纠正、展示完整内容并进行详细讲解并补充糖蛋白等相关知识。
让学生进行回顾,增强口语表达和概括归纳的能力,并检验教学效果。
环节三:总结提升
引导学生思考:总结知识、形成概念图。为巩固学生所学内容,教师布置课外思考题,之前所学习的知识中,哪些体现了细胞膜的流动性这一结构特点?哪些又体现了选择透过性这一功能特点?
通过学生总结知识,形成概念图,有助于对知识的吸收和理解,能够形成完整的知识网络。课后以思考题的形式,既能消化知识,应用新知,又能激起学习生物的兴趣。
高考学生生物教案篇4
1、生物技术药物:
(1)概念:一般是指利用DNA重组技术或其他生物技术生产的药物。
(2)内容:包括基因工程药物、酶工程药物、发酵工程药物、细胞工程药物等。
2、基因工程药物
(1)生产过程:获得目的基因→构建基因工程菌→工程菌大规模培养→产物分离纯化→除菌过滤→半成品检测→成品加工→成品检测。
(2)例子:大肠杆菌合成人胰岛素、干扰素等。
3、细胞工程药物
(1)制取过程:植物细胞株→固体培养→液体悬浮培养→收集细胞→提取纯化产物→药物制剂 。
(2)例子:人参、甘草、红豆杉、黄连、隐形、紫草和长春花等植物药物已经细胞培养成功;乙肝疫苗狂犬病疫苗和脊髓灰质炎疫苗等,以及干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等动物细胞培养药物。
4、生物技术疫苗:指基因工程疫苗。将病原体的某个或几个抗原基因转入适当的宿主细胞进行表达,获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
5、DNA疫苗的应用前景广阔。
(1)DNA疫苗:又称核酸疫苗,是将致病微生物中,能够编码引起机体免疫反应的抗原基因与适当的载体结合,通过基因工程方法导入宿主细胞,并与宿主染色体整合,通过宿主细胞的转录、翻译表达出抗原,诱导宿主产生免疫应答,从而达到预防和治疗疾病的目的。
(2)DNA疫苗在某些肿瘤、艾滋病和肝炎等疾病的预防上可以发挥独特的作用。
知识拓展:
1、基因工程药物的生产中,最主要的环节是构建工程菌,即通过转基因技术将目的基因转入细菌中,形成基因重组工程菌。利用工程菌可以高效地生产出各种高质量、低成本的药品。
2、在动物细胞培养中,培养的细胞通常取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物。
3、生物技术疫苗的载体不仅可以是微生物、动物细胞,还可以是动物体和植物体。目前美国已经在14个州试种了300多种“制药”作物,如生产乙型肝炎疫苗的转基因药用西红柿、香蕉等。这种转基因植物为疫苗的接种和普及提供了方便。利用生物技术不仅可以生产抗原蛋白起到疫苗的作用,还可以利用生物技术敲除病原体中的某些致病基因,获得减毒更彻底、安全性更高的减毒活疫苗,如腺病毒疫苗等。
高考学生生物教案篇5
生态系统的结构
课时目标
1、使学生能够理解和应用生态系统的四种成分
2、使学生能够理解和应用食物链和食物网
3、培养学生分析和解决问题的思维能力
4、培养学生热爱自然和保护环境的美好情感
课时重点
1、生态系统的成分
2、食物链和食物网
课时难点
1、生产者、消费者和分解者的概念
2、食物链的写法
教学分析
从各种生态系统的共性引入本课主题。
根据池塘生态系统的实例,介绍生态功能相似的生物类群,推出生态系统的各种成分的概念。再通过讨论,使学生进一步加强概念的理解和应用。
食物链的书写并不简单,需要提醒学生注意相关问题,加以练习。然后由食物链的相互联系来说明食物网的构成。
教学过程
[复习]
上节课我们学习了多种类型生态系统。(附图片欣赏)
[导入]
不同的生态系统具有不同的特点,但它们都具有共性。它们具有什么共同的特点呢?
[正文]
我们知道在各种类型的生态系统中,都包含非生物、植物、动物和微生物等成分,各成分之间又是紧密联系不可分割的。因此,生态系统的结构必须揭示两方面内容——生态系统的成分,食物链和食物网。
一、生态系统的成分
以池塘生态系统为例,分析生态系统的成分。(附图介绍)
问题:池塘生态系统中非生物、植物、动物和微生物分别有哪些?
通常人们是从分类学角度来认识生态系统的成分,但生态系统的成分的划分必须按照生态学原理进行。
生态学认为生态系统的成分有四种:
1、非生物的物质和能量
池塘生态系统中,阳光照射在湖面上,源源不断提供能量。池塘中有水,水中溶解有空气和养料。池底有淤泥,泥中含有无机盐和有机物。
非生物的能量——阳光、热能等。
非生物的物质——空气、水分、无机盐等。
2、生产者
池塘中有大量藻类,如硅藻、栅藻、团藻等。还有浮萍、芦苇等高等植物。这些植物可以利用光能,通过光合作用,把无机物造成有机物。
生产者——能把无机物制造成有机物的自养生物。例如绿色植物。
生产者在生态系统中数量巨大,并且可以制造有机物,所以是生态系统的主要成分。
讨论:土壤中的硝化细菌和绿色植物形态结构差别很大。它是不是生产者?为什么?
3、消费者
池塘中有许多动物,如水蚤、昆虫、鱼虾等。这些动物不能制造有机物,只能吃现成的有机物维持生命,也就是直接或间接以绿色植物为食。
消费者——以现成的有机物为食的异养生物。例如常见的动物。
根据消费者的食物来源可以分为:初级消费者如植食性动物,水蚤和草鱼等;次级消费者如以植食性动物为食的肉食性动物,鳙鱼等。三级消费者如以次级消费者为食的肉食性动物,鳜鱼、乌鳢等。
讨论:在政治经济学中人是生产者又是消费者。你认为在生态学中人是什么成分?为什么?
4、分解者
池塘的水和淤泥中有许多看不见的微生物,如细菌和真菌等。它们将动植物的尸体、排出物和残落物中的有机物分解成无机物获取能量,同时把无机物归还环境供绿色植物利用。
分解者——分解动植物遗体中有机物的异养生物。例如腐生的细菌和真菌等。
讨论:蘑菇像一把小伞,经常生活在腐烂的木头上。你认为在生态学中蘑菇是什么成分?为什么?
从上述生态系统成方的划分可以发现,生产者能制造有机物,为消费者和分解者利用;分解者能分解动植物产生的遗体,否则会尸积如如山(附图说明)。在日常生活中也可发现,小鸟吃植物的果实,同时会传播种子;蜜蜂采蜜,同时会传播花粉(附图说明)。因此在生态系统中生产者、消费者和分解者是紧密联系、缺一不可的。其中最为重要的一种联系就是是食物。
二、食物链和食物网
1、食物链
例如兔吃草,狐吃兔,就是一条简单的食物链。食物链写成:草兔狐。草为第一营养级,兔为第二营养级,狐为第三营养级。
在生态系统中,生产者和消费者因食物关系而形成的联系,叫做食物链。
食物链的书写要注意:①第一营养级必须是生产者。没有生产者,消费者就没有食物来源。②“”必须从低营养级指向高营养级。它代表食物的供应方向。③一种生物以另一种生物为食必须符合现实。比如兔吃狐就根本不存在。
讨论:中国的成语中有“螳螂捕蝉,黄雀在后”。(1)请据此写一条食物链。(2)说出每种生物的营养级级别。(3)指出其中消费者的等级。
各种动物所处的营养级,并不是一成不变的,在不同的食物链中可以不同。比如黄雀吃螳螂时,它是第四营养级,如果黄雀直接吃蝉时,它就是第三营养级。
2、食物网
在生态系统中,生物的种类很多,个体数量庞大。一种生物可能吃多种生物,一种生物又可能被多种生物所吃。所以生态系统的各种食物链常常彼此交错,形成网状。
例如温带草原生态系统食物网。附图。
在生态系统中,许多食物链相互交错连成网状的营养结构,叫做食物网。
讨论:在温带草原生态系统食物网中有多少条食物链?
食物链和食物网是生态系统的营养结构,生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。下节课我们将学习生态系统的物质循环和能量流动。
[小结]
一、生态系统的成分
1、非生物的物质和能量
阳光、热能、空气、水分、无机盐等。
2、生产者
能把无机物制造成有机物的自养生物。
3、消费者
以现成的有机物为食的异养生物。
4、分解者
分解动植物遗体中有机物的异养生物。
二、食物链和食物网
1、食物链
在生态系统中,生产者和消费者因食物关系而形成的联系。
草兔狐
2、食物网
在生态系统中,许多食物链相互交错连成网状的营养结构。
[练习]
[作业]
练习册完成(选择题6和填空题2不做)
高考学生生物教案篇6
一、说教材
《伴性遗传》选自人教版生物必修二第2章第3节。本节课讲述伴性遗传的现象和特点以及在实践中的应用。本节以及本章的其他两节《减数_和受精作用》、《基因在染色体上》都是在第一章认识孟德尔遗传规律的基础上,沿着科学家探究基因在细胞中位置的脚步而设计的。本节又为《人类遗传病》的学习打下基础。
二、说学情
在之前学生已经知道基因位于染色体上,这为他们理解本节课基因和性染色体行为一致打下了基础。生活中学生知道遗传病的概念但并不了解伴性遗传病的特点,因此适合带领学生以探究的方式学习伴性遗传。高中学生的逻辑思维已经接近成熟,而且通过之前的学习具备了一定的科学分析思维,可以对伴性遗传的例子红绿色盲症遗传进行探究。
三、说教学目标
【知识目标】
概述伴性遗传的特点。
【能力目标】
(1)通过分析资料,总结出伴性遗传的规律;发展分析问题,揭示事物规律的能力。
(2)通过伴性遗传规律在生产实践中应用的学习,提升解决实际问题的能力。
【情感态度与价值观目标】
(1)通过道尔顿发现红绿色盲症的过程,养成善于发现生活中小问题的习惯,形成探究生活中现象的意识。
(2)形成生物联系生活生产的观念,用生物学知识解决生活中问题的意识。
四、说教学重难点
根据教学目标确定本节课教学重点为:伴性遗传的特点。本节课主要以红绿色盲的分析为例学习伴性遗传的特点,所以难点为:分析红绿色盲遗传。
五、说教法学法
本节课主要是以红绿色盲为例进行问题探究,因此我会准备足够的资料,引导学生自主阅读、小组讨论,对问题进行自主的探究和讨论,得出伴性遗传的特点和应用。
六、说教学过程
1.导入新课
首先是导入新课环节。为了引起学生的学习兴趣,我会请同学们根据PPT上的红绿色盲检查图,检测自己的色觉。此时学生会积极的参与到检测和讨论中。之后教师引出:有一种色觉不正常的病症叫红绿色盲症,它是一种伴性遗传病,请大家说说什么是伴性遗传。在忙碌的高中学习生活中,教师采用这样的导入可以很迅速的引起学生的兴趣,在不知不觉中带领学生进入本节课伴性遗传的学习。
2.新课展开
接下来就是我的新课展开环节,将分为三步进行:
第一步是探究人类红绿色盲症,首先我会出示红绿色盲症家系图。提出问题串:①家系图中患病者是什么性别?说明色盲遗传与什么有关?②Ⅰ代中的1号是色盲患者,他将自己的色盲基因传给了Ⅱ代中的几号?③Ⅰ代1号是否将自己的色盲基因传给了Ⅱ代2号,这说明红绿色盲基因位于X染色体上还是Y染色体上?④为什么Ⅱ代3号和5号有色盲基因,而没有表现出色盲症?通过观察思考学生能知道红绿色盲症是伴X隐性遗传病。此时我会展示人类男性和女性的染色体组型图,请学生看图思考为什么色盲基因只存在于X染色体上?学生通过观察会得出:因为X染色体和Y染色体形态差异,Y染色体上没有色盲基因的等位基因。整个过程我用问题引导学生的思路,学生通过观察图得出结论,这样可以发展学生自主探究的能力。
接着请学生自己用表格总结出红绿色盲的基因型和表现型并且分析为什么色盲男性患者多于女性?通过以上的学习学生能够得出正确结论,此时我会请学生代表上讲台展示他的结果,师生对他进行评价。用表格做总结可以帮助学生理清思路,养成对比总结的习惯。
接下来带领学生分析正常女性与男性红绿色盲婚配、女性红绿色盲基因携带者与正常男性婚配的遗传图解。在学生学会如何分析遗传图解后,为了发展学生的分析能力。请学生以生物小组为单位分析女性红绿色盲基因携带者与男性红绿色盲婚配、女性红绿色盲与正常男性婚配的遗传图解。师生共同总结出红绿色盲的遗传的特点是交叉遗传、患者男性多于女性、一般为隔代遗传。
第二步是探究抗维生素D佝偻病遗传特点,由于已经带领学生对人类红绿色盲症做了分析,他们有了一定的分析思路和知识基础,所以我会让学生以生物小组为单位自主学习抗维生素D佝偻病遗传这一部分的内容。在学生讨论过程中我会巡视指导,参与到他们的讨论中。经过讨论,我会请一位学生化身小老师上台讲这一部分的内容,之后我会注意总结抗维生素D佝偻病是伴X显性遗传病,其遗传特点是:女患者多于男患者、世代连续、男患者的母亲和女儿定是患者。
第三步是学习伴性遗传的实践应用,学习生物科学不是为了单纯的学习知识,而是为了提高生物科学素养,用知识改变生活。所以生物学习要紧密的联系实践。这一部分我会给学生多举一些例子,如通过眼色区别子代果蝇的雌雄,通过芦花羽毛区别雏鸡的雌雄,通过分析家系图决定生男生女等。生活真实的例子更能直观的体现出这一部分学习的价值。
这一部分的知识有一定的难度,为了加深学生的理解。我会让学生做教材上的基础题,并请有兴趣的同学把拓展题也做了。通过分层次习题的练习满足不同学生的需求,也可以让我了解学生的掌握情况,以便针对性辅导。
3.小结作业
在课程结尾我会带领学生一起回顾本节课内容,总结伴X显性遗传病和伴X隐性遗传病的遗传特点,帮助学生形成完整的知识框架。并请同学们课后收集一个血友病患者家族的家系图,尝试分析血友病是什么遗传病。下一节课的时候进行分享。这样的作业既能应用本节课所学到的知识,同时也锻炼学生搜集、分析资料的能力。
七、说板书设计
下面说一说我的板书设计,我用表格的形式把本节课的重点呈现在黑板上,做到整洁清晰、大方明了。这就是我的板书设计。
高考学生生物教案篇7
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2µm,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。