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生物多样性,又称物种岐异度,是生物界一个较为崭新之概念。简单来说,是指所有不同种类的生命,生活在一个地球上,其相互交替、影响令地球生态得到平衡。生物的多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。因此生物种类的多样性实质上是基因的多样性.
生物多样性的意义:生物多样性的意义主要体现在生物多样性的价值。对于人类来说,生物多样性具有直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值。
(1)直接价值:生物为人类提供了食物、纤维、建筑和家具材料及其他工业原料。生物多样性还有美学价值,可以陶冶人们的情操,美化人们的生活。如果大千世界里没有色彩纷呈的植物和神态各异的动物,人们的旅游和休憩也就索然寡味了。正是雄伟秀丽的名山大川与五颜六色的花鸟鱼虫相配合,才构成令人赏心悦目、流连忘返的美景。另外,生物多样性还能激发人们文学艺术创作的灵感。
(2)间接使用价值:间接使用价值指生物多样性具有重要的生态功能。无论哪一种生态系统,野生生物都是其中不可缺少的组成成分。在生态系统中,野生生物之间具有相互依存和相互制约的关系,它们共同维系着生态系统的结构和功能。野生生物一旦减少了,生态系统的稳定性就要遭到破坏,人类的生存环境也就要受到影响。
(3)潜在使用价值:就药用来说,发展中国家人口有80%依赖植物或动物提供的传统药物,以保证基本的健康;西方医药中使用的药物有40%含有最初在野生植物中发现的物质。例如,据近期的调查,中医使用的植物药材达1万种以上。野生生物种类繁多,但人类对它们做过比较充分研究的只占极少数,大量野生生物的使用价值目前还不清楚。但可以肯定的是,这些野生生物具有巨大的潜在使用价值。任何一种野生生物一旦从地球上消失就无法再生,它的各种潜在使用价值也就不复存在了。因此,对于目前尚不清楚其潜在使用价值的野生生物,同样应当珍惜和保护。
如何保护生物的多样性:措施1→就地保护:
为了保护生物多样性,把包含保护对象在内的一定面积的陆地或水体划分出来,进行保护和管理。比如,建立自然保护区实行就地保护。自然保护区是有代表性的自然系统、珍稀濒危野生动植物种的天然分布区,包括自然遗迹、陆地、陆地水体、海域等不同类型的生态系统。自然保护区还具备科学研究、科普宣传、生态旅游的重要功能。
措施2→迁地保护:
迁地保护是在生物多样性分布的异地,通过建立动物园、植物园、树木园、野生动物园、种子库、基因库、水族馆等不同形式的保护设施,对那些比较珍贵的物种、具有观赏价值的物种或其基因实施由人工辅助的保护。迁地保护目的只是使即将灭绝的物种找到一个暂时生存的空间,待其元气得到恢复、具备自然生存能力的时候,还是要让被保护者重新回到生态系统中。
措施3→建立基因库:
目前,人们已经开始建立基因库,来实现保存物种的愿望。比如,为了保护作物的栽培种及其会灭绝的野生亲缘种,建立全球性的基因库网。现在大多数基因库贮藏着谷类、薯类和豆类等主要农作物的种子。
措施4→构建法律体系:
人们还必须运用法律手段,完善相关法律制度,来保护生物多样性。比如,加强对外来物种引入的评估和审批,实现统一监督管理。建立基金制度,保证国家专门拨款,争取个人、社会和国际组织的捐款和援助,为实践工作的开展提供强有力的经济支持等。
1、种群密度
a、定义:在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度;是种群最基本的数量特征;逐个计数针对范围小,个体较大的种群;b、计算方法:植物:样方法(取样分有五点取样法、等距离取样法)取平均值;
动物:标志重捕法(对活动能力弱、活动范围小);
计算公式:N=M×n/m.
估算的方法昆虫:灯光诱捕法;
微生物:抽样检测法.
2、出生率、死亡率:a、定义:单位时间内新产生的个体数目占该种群个体总数的比率;b、意义:是决定种群密度的大小.
3、迁入率和迁出率:a、定义:单位时间内迁入和迁出的个体占该种群个体总数的比率;b、意义:针对一座城市人口的变化起决定作用.
4、年龄组成:a、定义:指一个种群中各年龄期个体数目的比例;b、类型:增长型(A)、稳定型(B)、衰退型(C);c、意义:预测种群密度的大小.
5、性别比例:a、定义:指种群中雌雄个体数目的比例;b、意义:对种群密度也有一定的影响.
第二章生命活动的基本单位——细胞
§2.1细胞的结构和功能
一.细胞膜的结构和功能
1.细胞膜的结构组成:两层磷脂分子和一些蛋白质分子,细胞膜表面有糖被(23页图)。糖被的组成及作用?
细胞膜的结构特点:细胞膜具有流动性,因为磷脂分子和蛋白质分子都是可以运动的
2.细胞膜的生理特性:对进出细胞的物质具有选择性,是一层选择透过性膜。选择透过性膜定义?
3.小分子物质进出细胞的方式:自由扩散和主动运输(24页图)
自由扩散:物质从高浓度→低浓度;不耗能;无载体例:甘油,乙醇,苯,H2O,O2,CO2等
主动运输:物质从低浓度→高浓度;耗能;需蛋白分子作载体对于活细胞完成各项生命活动有重要意义
4.大分子物质进出细胞的方式:内吞和外排
二.细胞质的结构和功能
1.细胞质:包括细胞基质和细胞器
原生质:包括细胞膜、细胞质、细胞核
2.比较22页的图2-2和2-3有什么不同,找出植物细胞和动物特有的结构分别有哪些?能够识别26-29页的彩图,并说出相应细胞器的名称
3.线粒体的结构(26页图2-7)。线粒体有双层膜,含有少量DNA。线粒体是细胞有氧呼吸的场所,含有与有氧呼吸有关的酶;线粒体是细胞内供应能量的“动力工厂”。线粒体在新陈代谢旺盛的部位含量比较多。
4.叶绿体的结构(27页图2-9,30页识图题)。存在于绿色植物叶肉细胞中,具有双层膜,含有少量DNA。叶绿体是光合作用的场所,含有的酶是与光合作用有关的酶。光合作用可以生成淀粉等有机物,因此,叶绿体被称之为“养料加工厂”和“能量转换站”。
5.内质网(28页形态图)分粗面(上有核糖体附着)和滑面两种,单层膜的细胞器,膜上有多种酶。内质网与蛋白质、脂类、糖类的合成有关,是蛋白质的运输通道。内质网又被称之为“有机物合成的车间”。
6.核糖体无膜结构,可分为游离在细胞基质中和固着在内质网上两种类型。核糖体是合成蛋白质的场所,被喻为蛋白质的“装配机器”。
7.高尔基体(28页形态图):单层膜,呈扁平囊状。高尔基体与细胞分泌物的形成有关,可对蛋白质进行加工和转运,是蛋白质的“加工厂”。植物细胞中的高尔基体与细胞壁形成有关。
8.中心体无膜结构,存在于动物细胞和低等植物细胞中。动物细胞中的中心体在有丝_时参与纺锤体的形成。
9.液泡位于成熟的植物细胞中,单层膜,可占整个细胞体积的90%以上。液泡内含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等。
10.溶酶体具有单层膜,含有多种水解酶类。
三.细胞核的结构和功能
1.大多数真核细胞通常有一个细胞核,但哺乳动物成熟的红细胞无细胞核,有的细胞有多个细胞核。
2.细胞核结构(32页图2-15)
①核膜:双层膜,膜上有多种酶以及核孔,核孔是细胞核和细胞质物质交换的通道
②核仁:细胞有丝_过程中,周期性消失和重建;_的间期可清晰看到其形态
③染色质:什么叫染色质?其组成成分是什么?存在于细胞周期的什么时期?染色质与染色体是什么关系?(仔细阅读32页讲述染色质的这部分内容)
3.细胞核的功能:它是遗传物质储存和复制的场所,是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。
4.原核细胞与真核细胞的比较(参见课堂笔记)
原核细胞代表生物举例:支原体,衣原体,细菌,蓝藻,放线菌
病毒无细胞结构,既不属于真核,也不属于原核。
第一节神经调节
一、神经调节的结构基础和反射
1、神经调节的基本方式是 反射。完成反射的结构基础是反射弧。
2、反射的过程:感受器接受刺激,产生兴奋,通过传入神经(具神经节)传到神经中枢,对兴奋进行分析和综合,新的兴奋通过传出神经到达效应器并作出应答。
3、效应器是指 传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体。
4、反射活动需要经过 完整的反射弧来实现,如果反射弧中任何环节受损,反射不能完成。
5、兴奋是指动物组织或细胞感受到 外界刺激后,由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。
二、兴奋在神经纤维上的传导(要懂得识图)
1、兴奋是以 电信号形式沿着神经纤维传导的,这种电信号也叫神经冲动。
2、静息电位:电位表现为 外正内负;静息电位形成的原因是K+外流,其方式为协助扩散。
3、动作电位:电位表现为 外负内正;动作电位形成的原因是Na+内流,其方式为协助扩散。
4、兴奋的传导过程:当神经纤维某一部位受到刺激时,刺激部位两侧出现暂时性的 电位变化,由外正内负 变为外负内正;兴奋部位与未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动,从而形成了局部电流。
5、局部电流与兴奋传导方向在膜外相反,膜内相同。
6、兴奋在神经纤维上传导的特点:双向传导(要求:离体神经元)。
三、兴奋在神经元之间的传递(要懂得识图)
1、突触小体是神经元的 轴突末梢的膨大部分。
2、神经元之间的兴奋传递就是通过 突触结构来实现的。
3、突触:包括 突触前膜、突触间隙、突触后膜。(结构示意图要掌握)
4、兴奋传递的过程:
当神经末梢有神经冲动传来时,突触前膜内的突触小泡受到刺激,释放神经递质。神经递质通过胞吐方式经扩散通过突出间隙,然后与突触后膜上特异性受体结合,引发突触后膜发生电位变化,即引发一次新的神经冲动,使下一个神经元产生兴奋或抑制。(若突触后膜由外正内负变为外负内正,则引起下一个神经元产生兴奋;若突触后膜变得外更正、内更负,则下一个神经元受到抑制;)
5、兴奋单向传递的原因是 神经递质只存在于突触前膜内的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜。即兴奋只能从一个神经元的轴突传到下一个神经元的细胞体或树突。(说明突触后膜为细胞体膜或树突膜)
四、神经系统的分级调节
1、大脑皮层是调节机体活动的 最高级中枢。
2、小脑有 维持身体平衡的中枢
3、脑干有许多 维持生命必要的中枢,如呼吸中枢。
4、下丘脑有 体温调节中枢、水盐平衡调节中枢和血糖平衡调节中枢,还分泌功能有关
5、脊髓是调节躯体运动 的低级中枢。低级中枢受脑中相应的高级中枢的调控。
五、人脑的高级功能
1、大脑皮层的功能:a.感知外部世界(感觉中枢);b.控制机体的 条件反射活动;c.还具有 语言、学习、记忆、思维等方面的高级功能。
2、语言功能是人脑特有的高级功能,涉及到人类的听、说、读、写。如果S区受损,患者可以 看懂文字、听懂别人的谈话,但自己不能用词语表达思想,称为运动性失语症。
3、短期记忆主要与大脑皮层的 海马区 有关;长期记忆可能与新突触的建立有关。
第二节体液调节
一、体液调节概述
1、体液调节:激素、CO2、H+、乳酸等通过体液传送,对人和对动物的生理活动所进行的调节,其中,激素的调节最为重要。
2、激素调节特点:微量和高效、通过体液运输、作用于靶细胞和靶器官。
3、激素的作用:调节作用,起到传递信息的作用,称为信息分子。
4、本质:有机物
(1)蛋白质、多肽类:胰岛素、胰高血糖素、生长激素、抗利尿激素(不能口服;胰岛、垂体、下丘脑分泌的激素全为此类)
(2)固醇类:性激素
(3)氨基酸衍生物类:甲状腺激素、肾上腺素。
二、人体主要内分泌腺及其分泌的激素
1、下丘脑:能分泌 促甲状腺激素释放激素和促性腺激素释放激素,其作用分别是调节垂体合成分泌促甲状腺激素和促性腺激素。此外下丘脑还能合成分泌抗利尿激素(由垂体释放),促进肾小管和集合管重吸收水。
2、垂体:能分泌多种“促激素”,例如 促甲状腺激素 和促性腺激素,靶器官分别是甲状腺和性腺(睾丸或卵巢);其中,促甲状腺激素能促进甲状腺的生长发育和调节甲状腺激素的合成分泌,所以缺碘将出现大脖子病。此外,垂体还能分泌生长激素,该激素在幼年时分泌过少会得侏儒症,幼年时分泌过多会得巨人症;生长激素在成年时分泌过多会得肢端肥大症。 3、甲状腺:分泌 甲状腺激素,其主要功能为促进新陈代谢、促进生长发育(尤其是中枢神经系统的发育)、提高神经系统兴奋性,它的合成与分泌受下丘脑和垂体的控制。幼年时缺乏这种激素会导致呆小症,成年时缺乏这种激素会导致大脖子病。
三、血糖平衡的调节
1、血糖的来源和去路:
2、调节血糖的激素:
(1)胰岛素:由胰岛B细胞分泌;能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,使血糖水平降低。
(2)升糖激素:胰高血糖素 和肾上腺素;
作用机理:促进肝糖原分解和非糖类物质转化为葡糖糖。
3、血糖调节模型、血糖调节模型
由图可知:胰岛B细胞上既有葡萄糖的受体,也有神经递质受体;血糖调节中最直接的调节方式为激素调节,间接的调节方式为神经调节,所以,血糖的调节机制为:神经-体液调节。
四、甲状腺激素分泌的分级调节和反馈调节
1、分级调节:寒冷或过度紧张,导致 下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素(TRH),TRH运输到垂体,促使 垂体分泌促甲状腺激素(TSH),TSH随血液运输到甲状腺,增加甲状腺激素的合成和分泌。
2、反馈调节:当甲状腺激素含量过多时,对下丘脑和垂体的抑制作用增强,进而使甲状腺激素分泌减少;当甲状腺激素含量过少时,对下丘脑和垂体的抑制作用减弱,将增加TRH和TSH的分泌,进而使甲状腺激素分泌增加。
五、体温调节
1、体温的相对稳定,是 机体产热量与散热量达到动态平衡的结果。
2、人体热量的来源主要是细胞中有机物的氧化分解(即呼吸作用散失的热量),主要产热器官是肝脏和骨骼肌;热量的散出主要通过汗液的蒸发、皮肤内毛细血管的散热,即主要的散热器官是皮肤。
3、体温调节过程:
①寒冷环境→冷觉感受器兴奋→下丘脑体温调节中枢→皮肤毛细血管收缩、汗液分泌减少、骨骼肌不自主战栗、立毛肌收缩、甲状腺激素和肾上腺素分泌增加→体温维持相对恒定。
②炎热环境→温觉感受器兴奋→下丘脑体温调节中枢→皮肤毛细血管舒张、汗液分泌增加→体温维持相对恒定。
4、体温调节机制为 神经-体液调节。
六、水盐平衡调节
1、水盐平衡的调节方式为 神经-体液调节,细胞外液渗透压感受器位于下丘脑,调节中枢位于下丘脑,渴觉中枢位于大脑皮层。
2、当饮水不足、失水过多或吃得食物过咸:将引起细胞外液渗透压升高,使下丘脑渗透压感受器受到刺激,一方面通过大脑皮层产生渴觉,直接调节水的摄入量;另一方面使由下丘脑分泌并由垂体释放的抗利尿激素增加,促进肾小管和集合管重吸收水,减少排尿量,使细胞外液渗透压趋于恢复正常。
七、神经调节与体液调节的区别
八、神经调节与体液调节的关系
①不少内分泌腺直接或间接地受到中枢神经系统的调节
②内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能
第三节免疫调节
3、非特异性免疫的特点:生来就有,不针对某一类特定病原体,而是对多种病原体都有防御作用。
4、免疫系统的功能:防卫功能、监控和清除功能.
5、体液免疫过程:(抗原没有进入细胞)
病原体进入体液后,少数抗原直接刺激B细胞,多数病原体先经吞噬细胞的摄取和处理,暴露出抗原,将抗原传递给T细胞,刺激T细胞产生淋巴因子作用于B细胞。B细胞受到抗原刺激后,在淋巴因子作用下迅速增值分化,小部分分化为记忆细胞,大部分分化为浆细胞并产生抗体。抗体与病原体结合后形成沉淀或细胞集团,进而被吞噬细胞消化。当相同抗原再次进入人体,记忆细胞会迅速分化形成浆细胞,产生大量抗体。
6、细胞免疫(抗原进入细胞)
7、特异性免疫中,浆细胞没有识别抗原功能。能识别抗原的细胞有:吞噬细胞、B细胞、T细胞、记忆细胞、效应T细胞;其中,吞噬细胞只能识别自己与非己成分,没有特异性的识别能力。
8、免疫失调疾病
过敏反应:已体液免疫的机体、再次接受相同抗原(免疫过强)
自身免疫病:抗体攻击自身组织器官。类风湿关节炎、系统性红斑狼疮(过强)
免疫缺陷病:艾滋病(AIDS)-HIV 先天性免疫缺陷病(免疫过强)
9、过敏反应的特点:①发作迅速、反应强烈、消退较快;②一般不会破坏组织细胞,也不会引起组织严重损伤;③有明显的个体差异和遗传倾向
1.细胞周期概念?真核细胞的_方式有几种
2.有丝_各个时期的特点:间期、前期、中期、后期、末期
3.各个时期染色体数、染色单体数及DNA含量的变化
4.植物细胞有丝_与动物细胞有丝_的区别
5.无丝_的特点?无“丝”指什么?哪些细胞通过无丝_的方式形成新细胞
6.细胞分化的概念
7.细胞全能性的概念,举例说明
8.个体衰老与细胞衰老的关系
9.细胞衰老的特征及原因
10.细胞凋亡的含义,细胞凋亡与细胞坏死的区别
11.癌细胞的特征
12.常见的致癌因子有哪些?恶性肿瘤的预防与健康的生活方式的关系。
1.ATP与ADP的转化过程及ATP在代谢中的作用
2.酶的概念及特性(三个),酶促反应的过程
3.影响酶活性的因素:温度、pH值、底物浓度、酶浓度?都分别有什么影响?
4.叶绿体色素的种类及作用
5.光合作用的认识过程(注意每个科学家所做实验的方法及结论)
6.光合作用的概念?两个阶段?每个阶段场所、所需条件、物质转化、能量转化、反应式以及两阶段的联系。
7.影响光合作用速率的环境因素?光照、CO2浓度、温度?都如何影响?
8.细胞呼吸的类型?(有氧、无氧)每种类型的阶段?每一阶段的场所、条件、物质转化、能量转化、反应式?有氧呼吸和无氧呼吸的区别?
9.细胞呼吸原理的应用:农业生产上提高细胞呼吸;蔬菜水果保鲜,抑制细胞呼吸。(了解实例)
10.实验:叶绿体色素的提取和分离
丙_、层析液、石英砂、碳酸钙的用途及实验结果
1.ATP与ADP的转化过程及ATP在代谢中的作用
2.酶的概念及特性(三个),酶促反应的过程
3.影响酶活性的因素:温度、pH值、底物浓度、酶浓度?都分别有什么影响?
4.叶绿体色素的种类及作用
5.光合作用的认识过程
6.光合作用的概念?两个阶段?每个阶段场所、所需条件、物质转化、能量转化、反应式以及两阶段的联系。
7.影响光合作用速率的环境因素?光照、CO2浓度、温度?都如何影响?
8.细胞呼吸的类型?(有氧、无氧)每种类型的阶段?每一阶段的场所、条件、物质转化、能量转化、反应式?有氧呼吸和无氧呼吸的区别?
9.细胞呼吸原理的应用:农业生产上提高细胞呼吸;蔬菜水果保鲜,抑制细胞呼吸。(了解实例)
10.实验:叶绿体色素的提取和分离
丙_、层析液、石英砂、碳酸钙的用途及实验结果
物质跨膜运输的实例
一、渗透作用
(1)渗透作用:指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)发生渗透作用的条件:
①是具有半透膜
②是半透膜两侧具有浓度差。
二、细胞的吸水和失水(原理:渗透作用)
1、动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度<细胞质浓度时,细胞吸水膨胀
外界溶液浓度>细胞质浓度时,细胞失水皱缩
外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出细胞处于动态平衡
2、植物细胞的吸水和失水
细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。
原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞质壁分离
外界溶液浓度<细胞液浓度时,细胞质壁分离复原
外界溶液浓度=细胞液浓度时就,水分进出细胞处于动态平衡、中央液泡大小、原生质层位置、细胞大小
蔗糖溶液、变小、脱离细胞壁、基本不变
清水、逐渐恢复原来大小、恢复原位、基本不变
1、质壁分离产生的条件:
(1)具有大液泡
(2)具有细胞壁
(3)外界溶液浓度>细胞液浓度
2、质壁分离产生的原因:
内因:原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
外因:外界溶液浓度>细胞液浓度
1、植物吸水方式有两种:
(1)吸帐作用(未形成液泡)如:干种子、根尖分生区
(2)渗透作用(形成液泡)
教学目标
1知识方面:说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。
2能力方面:进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
3.情感态度价值观:通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,认同科学是在不断地探索和争论中前进的。
教学重难点
1、教学重点:酶的作用、本质和特性。
2、教学难点:
⑴酶降低化学反应活化能的原理。
⑵控制变量的科学方法。
教学过程
【导入】问题探讨
介绍教材P78斯帕兰扎尼的实验,讨论下列问题:
⑴这个实验要解决什么问题?
⑵是什么物质使肉块消失了?
对细胞来说,能量的获得和利用都必须通过化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞中代谢过程离不开降低化学反应活化能的酶。
学生回忆:⑴化学反应中无机催化剂的概念?⑵无机催化剂的作用、特点和条件是什么?
学生思考:细胞内的环境是一个常温常压下的状态,在这种环境下化学反应却能高效有序地发生,应该有适合的生物催化剂——酶。
【讲授】一、酶在细胞代谢中的作用
实验]比较过氧化氢在不同条件下的分解。
1、实验原理:2H2O22H2O+O22H2O22H2O+O2
2、实验步骤及现象
3、讨论
⑴——⑷见教材P79。
⑸这个实验为什么要选用新鲜的肝脏?为什么要将肝脏制成研磨液?
⑹滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时,可否共用一个吸管?为什么?
4、实验结论
5、实验过程的理论分析
⑴在做该实验时让学生感悟酶作为催化剂的突出特点——高效。
⑵控制变量:讲解教材P79相关内容,让学生了解实验设计的原则。
⑶进行实验:
[活化能]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称为活化能。
用无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。如H2O2的分解,20℃无催化剂时需活化能75kJ/mol;用铂作催化剂时,只需活化能54kJ/mol;用H2O2酶时,活化能下降到29kJ/mol以下。(结合教材P80图讲解)
正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。
【讲授】二、酶的本质
[资料分析]教师设置下列问题,让学生带着问题去阅读教材P81——82相关内容。
1、巴斯德和李比希的观点分别是什么?
2、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义?各有什么局限性?
3、科学发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么,这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用?
4、巴斯德和李比希之间的争论被哪位科学家的研究成果平息了?
5、简述毕希纳实验的过程?
6、从毕希纳的实验可以得出什么结论?
7、要证明酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样还需要对实验如何改进?
8、萨姆纳提取到了脲酶,他是如何证明它的化学成分的?
9、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质,并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要原因是什么?
10、请给酶下一个较完整的定义?
11、结合酶本质的探索历程谈谈你对马克思说的:“在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点”这句话的理解。
学生讨论回答:
二、总结
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质。
教学目标
1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。
2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,认同科学是在不断的探索和争论中前进的。
3.进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
教学重难点
教学重点:酶的作用、本质和特性。
教学难点
(1)酶降低化学反应活化能的原理。
(2)控制变量的科学方法。
教学工具
教学课件
教学过程
一、情境创设。
人不吃饭行吗?食物进入人体内发生了怎样的变化?这些问题在现在来说都已经十分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没有呢?早在二百多年前科学家就对此进行了探索。
实验介绍:1783年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中,然后让鹰吞下,过了一段时间,将笼子取出,肉块不见了。
问:(1)为何要将肉块放在笼子中?
答:排除了胃对肉块的物理性消化。
问:(2)对肉起消化作用的是什么物质?
答:一定是某些物质进入到金属笼中,使肉分解。现在已经知道这个能让肉分解的物质就是--酶。
问:(3)进行肉类消化的过程的条件是怎样的?
答:进行分解肉的反应是在一种极温和的条件下进行的。
问:(4)在实验室中能否也能让肉分解?能的话需要怎样的条件?
答:实验室也能进行肉的分解,但是比起在生物体中来说,需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件才能进行。
二、问题探讨
1.这个实验要解决的问题是:鸟类的胃是否只有物理性消化,没有化学性消化?
2.是胃内的化学物质将肉块分解了。
3.提示:收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
总结:对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多,构成生物体的每一个细胞内的物质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,每一个化学反应都伴随着能量的变化。细胞中全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢。
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,迅速高效地进行呢?在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢?
三、过氧化氢在不同条件下的分解
实验前介绍:动植物在代谢中产生的过氧化氢,对机体是有毒的。机体通过过氧化氢酶,催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。铁离子也可催化这一反应。
2H2O2H2O+O2
问:如何获得过氧化氢酶?
答:新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,所以新鲜肝脏研磨液含有较多的过氧化氢酶。
按以下实验步骤来进行实验:
对上述实验进行分析,对照实验的特点。
问:上述实验分成了1、2、3、4号四支试管,哪些是四支试管共同的条件?两两比较不同的条件有几个?
答:共同点:都在试管中加入2mLH2O2溶液,都在相同的压力下进行。
不同点:1和2:只有温度不同;1和3:3多了2滴FeCl3溶液;1和4:4多了2滴肝脏研磨液;3和4:加入的催化剂不同。
问:1号试管没有加任何试剂,它起的作用是什么?
答:它起的是对照的作用。
结论:进行该实验的其他因素相同,而只有其中某一因素不同,观察其对实验结果的影响。如果结果不同,那么影响该结果的就是这一不同的因素。在上述实验3试管和4试管只有加入的催化剂不同,那么该实验的结果3放的氧气少,4放出氧气多就是因为加入到4号催化剂的催化效率比加入到3号的高。即酶具有高效性。
问:2和4试管现象基本相同,能否在生物体中也利用2的方法来解毒?
答:不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。
问:能否用同一滴管给3和4试管加FeCl3溶液和肝脏研磨液?
答:不能。共用滴管会让肝脏研磨液(或FeCl3溶液)残留在滴管内,难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴加液的作用,影响实验结果的准确。
问:为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢?
答:酶降低了活化能。活化能就是分子从常态转化变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能越大,反应就越不容易进行,反之就容易进行。
四、总结
在生物体中,生物体内的化学反应每时每刻进行着。以人为例:据估计人体细胞内每分钟大约要发生几百万次的化学反应,这么多的化学反应能在人体中顺利而迅速地完成,完全是靠酶的催化作用。它和无机催化剂相比,具有更高的催化效率。
酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能,而自身却没有发生变化,所以是一种催化剂。它是细胞内产生的,所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。
在医院常用双氧水作为身体出现小伤口的消毒用药,能观察到什么现象吗?试解释该现象。
能看到伤口有气泡产生。原因是人体细胞中产生的酶将双氧水分解成了水和氧气。
课后小结
酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用,这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能,而自身却没有发生变化,所以是一种催化剂。它是细胞内产生的,所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。
课后习题
完成课后练习题。
参考答案:
基础题
1.巴斯德:发酵与活细胞有关,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。
李比希:引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
毕希纳:酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样。
萨姆纳:酶是蛋白质。
2.提示:(1)细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应,这些化学反应需要高效率地进行,酶的催化效率比无机催化剂高得多。
(2)细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条件下进行,无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。
3.D。
拓展题
1.提示:可用第2章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本质,主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。
2.提示:(1)如四膜虫的rRNA前体具有催化活性。(2)目前已有发现具催化活性的DNA的报道