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基因工程的發(fā)展前景分析
基因工程的發(fā)展前景
一、光合作用
1．光合作用的光反應(yīng)在葉綠體的________上進(jìn)行，碳反應(yīng)是一系列的________反應(yīng)，在________進(jìn)行，二氧化碳被還原為糖的過程為________循環(huán)，此循環(huán)所需要的能量自于光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和________。
2．光合作用速率受溫度、光強(qiáng)度和________濃度的影響。
3．C4植物與C3植物相比，最大的特點(diǎn)是能利用較低濃度的________。
二、蛋白質(zhì)
1．蛋白質(zhì)和核酸共有的化學(xué)元素是________，糖類中只含有C、H、O三種元素。蛋白質(zhì)是由若干________經(jīng)脫水縮合而形成的。
2．蛋白質(zhì)是生物體性狀的______________者。其合成過程可用“中心法則”，表現(xiàn)為：______________________________。
一、1. 類囊體膜 酶促 類囊體基質(zhì) 卡爾 ATP
2．二氧化碳 3.CO2
二、1.C、H、O、N 氨基酸 2.體現(xiàn)
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聚焦科技掃描知識
基因工程雖然取得了一定的成就，但科學(xué)是無止境的�？茖W(xué)家正致力于其他領(lǐng)域，如蛋白質(zhì)工程、人類基因組科學(xué)和發(fā)育生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)，相信生物技術(shù)的未是美好的。
一、科學(xué)家在基因工程方面的最新嘗試
1．光合作用(photosynthesis)
能進(jìn)行光合作用的生物不一定有葉綠體，如光合細(xì)菌。
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(1)概念：植物細(xì)胞和某些細(xì)菌利用太陽能將無機(jī)物(CO2和H2O)合成有機(jī)物(C6H12O6)并釋放氧氣(O2)的過程。
(2)意義：是植物重要的生理活動，人類直接或間接地依賴于光合作用。
(3)提高光合作用效率的因素
�、侪h(huán)境因素：光照、二氧化碳濃度、礦質(zhì)元素。
�、趦�(nèi)在因素：葉綠體色素、酶等。
其中，通過基因工程可以改變酶的活性提高光合作用的效率。
(4)通過改變酶的活性提高光合作用效率的嘗試
�、俑牧级姿岷颂囚然�。使它的反應(yīng)平衡偏向于對二氧化碳的固定(即提高其羧化酶活性，降低其加氧酶活力)，減少呼吸的浪費(fèi)，增加對二氧化碳的固定速率，消除或減低光呼吸這一競爭性反應(yīng)，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。
�、贑3植物向C4植物的轉(zhuǎn)化。將二磷酸核糖羧化酶除去或滅活，引入這種基因改造過的葉綠體，同時增加導(dǎo)致C4固定的酶的活性。即使C3型葉綠體與C4型葉綠體共存于一個細(xì)胞內(nèi)。
�、蹖庹{(diào)節(jié)基因進(jìn)行改造。光控制著葉綠體的發(fā)育和光合作用的許多基因，改造這些基因可提高光合作用的效率。
2．生物固氮(biological nitrogen fitation)
豆科植物本身不能固氮，而是與其共生的固氮菌具有固氮能力。
(1)概念：通過微生物將分子氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。
雖然大氣中的氮?dú)夂糠浅６�，但植物不能直接利用分子氮，必須利用含氮化合物，而固氮微生物就能�?shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
(2)對作物的價(jià)值和意義
氮是生物生長發(fā)育和光合作用(光合酶、葉綠素成分中都含有氮元素)必需的礦質(zhì)元素；減少化肥的用量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，增加糧食產(chǎn)量和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等。
(3)應(yīng)用基因工程設(shè)計(jì)使非豆科植物具有固氮能力
(4)研究現(xiàn)狀
固氮能力是由許多固氮基因共同控制的，機(jī)理復(fù)雜，因此目前還沒有培育出具有固氮能力的非豆科農(nóng)作物。
3．生物反應(yīng)器(bioreactor)
(1)什么是生物反應(yīng)器：就是用生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物(包括疫苗)的動植物。
(2)基因工程構(gòu)建生物反應(yīng)器的程序。
反應(yīng)器的四大優(yōu)點(diǎn)：①產(chǎn)量高，易獲得目標(biāo)產(chǎn)品； ②目標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量好，因?yàn)槿橄俳M織具有一整套全面對蛋白質(zhì)進(jìn)行合成和加工的能力；③產(chǎn)品成本低；④從奶牛中提取產(chǎn)品，操作簡單。
首先獲得需要生產(chǎn)的蛋白質(zhì)藥物的目的基因，然后選擇合適的運(yùn)載體(多以病毒)并與運(yùn)載體結(jié)合形成重組DNA分子，再將重組DNA分子轉(zhuǎn)入受體生物(動物或植物)內(nèi)，從而得到生物反應(yīng)器。
(3)實(shí)例：動物乳腺生物反應(yīng)器。
操作大致過程為：獲取目的基因→ 構(gòu)建基因表達(dá)載體→顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中→形成胚胎→將胚胎送入母體動物→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物(只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá))。
因?yàn)閯游锼械捏w細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育成的，故其乳腺細(xì)胞中含有重組基因并進(jìn)行選擇性表達(dá)，產(chǎn)生出抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素等重要的醫(yī)藥產(chǎn)品。
4．蛋白質(zhì)工程(protein engineering)
(1)概念：利用基因工程的技術(shù)，對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，以便獲得具有理想生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)工程可以創(chuàng)造新的、自然界不存在的蛋白質(zhì)分子。
目前，蛋白質(zhì)工程主要是改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)，通過修改蛋白質(zhì)中的氨基酸序列改進(jìn)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，提高蛋白質(zhì)的活性、穩(wěn)定性和產(chǎn)率。
也可以利用基因工程改造蛋白質(zhì)。如下方法：
預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有氨基酸序列→找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。
(2)與基因工程的關(guān)系
蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起的，是第二代基因工程。
基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生新性狀。原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì)。
二、基因工程的未
基因工程是一種新鮮的事物，也是一把“雙刃劍”，人們對此會有不同的看法。只要科學(xué)地、合理地加以利用，相信基因工程一定會使我們的生活更美好。
綱舉目張理清結(jié)構(gòu)
基因工程的研究在動植物育種、人類疾病防治及生態(tài)保護(hù)方面取得了一定的成就，但科學(xué)家永不放棄研究，又致力于新的嘗試，努力使基因工程為人類提供更大的幫助。
突破難點(diǎn)化解疑點(diǎn)
1．分析說明基因工程應(yīng)用研究的實(shí)質(zhì)。
探究發(fā)現(xiàn)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以生產(chǎn)它本不能生產(chǎn)的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。
基因工程可以發(fā)生在不同植物之間、不同動物之間以及微生物與動植物之間。目的基因位于微生物體內(nèi)，可以轉(zhuǎn)基因至植物或動物體內(nèi)，如植物的抗性基因大多于細(xì)菌或病毒；目的基因位于動物體內(nèi)，如動物的生長激素基因、胰島素基因等可轉(zhuǎn)移至細(xì)菌中大量生產(chǎn)；當(dāng)然在植物與植物之間、動物與動物之間更容易發(fā)生。
不同的生物甚至親緣關(guān)系比較遠(yuǎn)的生物之所以能發(fā)生基因重組，是由于各種生物基因的結(jié)構(gòu)基本相同，在遺傳上共用一套遺傳密碼。
我的發(fā)現(xiàn)
2．蛋白質(zhì)工程與基因工程有何關(guān)系？
探究發(fā)現(xiàn)：簡單地講，蛋白質(zhì)工程就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)和生物活力的作用機(jī)制之間的關(guān)系，利用基因工程的手段，按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至于創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)工程在誕生之日起就與基因工程密不可分。基因工程是通過基因操作把外基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進(jìn)行表達(dá)，它的產(chǎn)品還是該基因編碼的天然存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程則更進(jìn)一步根據(jù)分子設(shè)計(jì)的方案，通過對天然蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)對其所編碼的蛋白質(zhì)的改造，它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋白質(zhì)，而是經(jīng)過改造的，具有了人類所需要的優(yōu)點(diǎn)的蛋白質(zhì)。天然蛋白質(zhì)都是通過漫長的進(jìn)化過程自然選擇而的，而蛋白質(zhì)工程對天然蛋白質(zhì)的改造，好比是在實(shí)驗(yàn)室里加快了的進(jìn)化過程，期望能更快、更有效地為人類的需要服務(wù)。
基因工程是遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)→折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)工程是直接改造天然蛋白質(zhì)或按照以下思路進(jìn)行：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。
我的發(fā)現(xiàn)
人體的營養(yǎng)和健康
選修本
第5課時 人體的營養(yǎng)和健康
知識精華
1、營養(yǎng)物質(zhì)功能
提供能量：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)均能氧化分解供能。
其供能的順序：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)是構(gòu)建和修復(fù)組織的主要原料
提供構(gòu)建和修復(fù)物質(zhì)：糖類和脂類是構(gòu)成細(xì)胞膜和神經(jīng)組織的重要部分
Ga 、 Mg、、、P是構(gòu)成骨骼的主要成分
酶和一些激素是蛋白質(zhì)
提供調(diào)節(jié)物質(zhì) 碘是甲狀腺激素的主要成分
2、營養(yǎng)不良：
蛋白質(zhì)供給不足，影響發(fā)育和抵抗力
營養(yǎng)供給不足 缺鈣影響骨的發(fā)育
缺維生素A會引起夜盲癥
缺維生素C會引起壞血病
營養(yǎng)過剩：如獲取能量過多，導(dǎo)致肥胖
攝取營養(yǎng)的種類、數(shù)量、比例符合實(shí)際需要
合理加工食物，減少營養(yǎng)素的損失，提高利用率
3、合理膳食： 食物對人體無毒害且符合食品衛(wèi)生要求
建立良好的飲食習(xí)慣和合理膳食制度
題例領(lǐng)悟
例1、下列屬于人體構(gòu)建和修復(fù)機(jī)體組織的物質(zhì)，最全的一組是：
�、偎谥悽厶穷悽艿鞍踪|(zhì)⑤纖維素⑥無機(jī)鹽⑦維生素
A、①③④⑤⑦ B、①③④⑥⑦ C①②③④⑥ D、①②③④⑥⑦
解析：參與構(gòu)建和修復(fù)人體組織的物質(zhì)主要有水分、蛋白質(zhì)、脂類、糖類和無機(jī)鹽等。而纖維素是植物體細(xì)胞壁的主要組成成分；纖維素是調(diào)節(jié)機(jī)體生理功能的重要物質(zhì)。 答案：C
例2、下列各項(xiàng)中不是成人每天要進(jìn)食一定量蛋白質(zhì)的原因是：
A、蛋白質(zhì)在人體內(nèi)不能儲存。
B、蛋白質(zhì)不能全部由糖類和脂肪在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而成。
C、蛋白質(zhì)提供生命活動所需的大部分能量。
D、體內(nèi)蛋白質(zhì)每天要少量分解一些，更換新的。
解析：蛋白質(zhì)作為生物不可缺少的重要物質(zhì)，其雖可作為能源物質(zhì)，但非主要的，體內(nèi)物質(zhì)供能的順序依次為糖類、脂肪、蛋白質(zhì)。
答案：C
自我評價(jià)
一、選擇題：
1、下面關(guān)于人類營養(yǎng)的說法中，不正確的是：（ ）
A、由于蛋白質(zhì)能參與各項(xiàng)生命活動，所以每天食物中以蛋白質(zhì)含量最高為宜。
B、淘洗大米時次數(shù)不宜過多，以防止維生素B1的損失。
C、蔬菜應(yīng)先洗后切，大火快炒，防止維生素C的損失。
D、食物加工既要防止生物污染，又要防腐劑等過量帶來的化學(xué)污染。
2、人體血液中不可能出現(xiàn) （ ）
A、纖維素 B、紅細(xì)胞 C、蛋白質(zhì) D、激素
3、某人由于營養(yǎng)不良，身體浮腫，其食療補(bǔ)救措施是：（ ）
A、多吃蔬菜 B、多吃饅頭 C、多喝豆?jié){ D、多喝水
4、1克糖類、脂肪和蛋白質(zhì)在體內(nèi)完全氧化分解所釋放的能量分別是17。15千焦、38。91千焦和17。15千焦，由此可得出的結(jié)論是：（ ）
A、三者都可作為能源物質(zhì)
B、 蛋白質(zhì)是主要的能源物質(zhì)。
C、糖類是主要的能源物質(zhì)
D、脂肪是主要的能源物質(zhì)
5、下列哪一組疾病是營養(yǎng)不良引起的：（ ）
A、腳氣病和壞血病 B、夜盲病和巨人癥
C、糖尿病和軟骨病 D、佝僂病和心臟病
6、一個健康的人若進(jìn)食較多的糖和食鹽，那么他排出的尿液中所含的葡萄糖和鹽分的量：（ ）
A、鹽增多，糖未增多 B、糖增多，鹽未增多
C、兩種都增多 D、兩種都未增多
二、簡答題：
7、根據(jù)所學(xué)習(xí)的知識，說明嬰幼兒期蛋白質(zhì)供應(yīng)不足，會對其生長發(fā)育有何影響。
自我評價(jià)答案
一、選擇題：
1、A；2、A；3、C；4、A；5、A；6、A。
二、簡答題 略
降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
●從容說
該節(jié)主要介紹了酶在細(xì)胞代謝中的作用、酶的本質(zhì)以及酶的3個特性。本節(jié)在學(xué)生學(xué)習(xí)過初中生物學(xué)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)了“問題探討”的情境——200多年前科學(xué)家斯帕蘭札尼有關(guān)探究鷹消化食物原理的著名實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析和討論，明確在這個實(shí)驗(yàn)過程中酶起了重要作用。那么酶在細(xì)胞代謝中有何作用？教材安排了實(shí)驗(yàn)比較過氧化氫在不同條下分解速率快慢的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自己得出結(jié)論，從而切身體會到酶具有很高的催化速率，該實(shí)驗(yàn)還介紹了生物實(shí)驗(yàn)的常用方法，所以要特別注意理解掌握設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)的原則——單一變量原則（只有一個實(shí)驗(yàn)條不同，其他的實(shí)驗(yàn)條都相同），從而確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不同就是有該不同的條造成的。在學(xué)生獲得感性知識的基礎(chǔ)上，教材利用卡通式插圖、圖解和字?jǐn)⑹�，指出酶能夠顯著降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。這種編排有助于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會確認(rèn)和控制變量，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。
關(guān)于酶的化學(xué)本質(zhì)，教材沒有平鋪直敘地講述，而是引導(dǎo)學(xué)生對有關(guān)資料進(jìn)行分析。需要指出的是，巴斯德和李比希等科學(xué)家的觀點(diǎn)都有正確的成分，但限于各種原因又都不夠全面、準(zhǔn)確。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，后的科學(xué)家對酶的本質(zhì)不斷獲得新的研究成果。教材引導(dǎo)學(xué)生分析這些資料，這在培養(yǎng)學(xué)生繼承、創(chuàng)新、實(shí)事求是和大膽實(shí)踐等科學(xué)精神和態(tài)度方面，都具有重要的教育價(jià)值。至于酶的定義，教材要求學(xué)生在分析資料后自己進(jìn)行歸納、總結(jié)和完善。這體現(xiàn)出教材在促進(jìn)學(xué)生積極改變學(xué)習(xí)方式，力求培養(yǎng)學(xué)生主動建構(gòu)知識的編寫意圖。本節(jié)資料分析后面的一段短，同樣是意在結(jié)合本節(jié)的有關(guān)知識，培養(yǎng)學(xué)生具備正確的科學(xué)精神和態(tài)度。
關(guān)于酶具有高效性，教材是引導(dǎo)學(xué)生回憶上一節(jié)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及聯(lián)系自己的生活經(jīng)驗(yàn)后得出的。關(guān)于酶具有專一性，教材是通過舉實(shí)例和打比喻得出的。關(guān)于酶的第三個特性，教材設(shè)計(jì)了一個探究哪些因素影響酶活性的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在探究后得出結(jié)論。本探究的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)提供了相關(guān)的背景知識，目的是便于學(xué)生提出所需探究的問題。在學(xué)生探究的基礎(chǔ)上，教材配合兩個曲線圖，概括出酶的作用條較溫和的結(jié)論。本節(jié)的“科學(xué)技術(shù)社會”，通過多個側(cè)面，體現(xiàn)出酶與人類生活的密切關(guān)系，從而進(jìn)一步開闊學(xué)生的眼界。
●三維目標(biāo)
1.知識與技能
�。�1）細(xì)胞代謝的概念。
�。�2）酶的作用和本質(zhì)。
�。�3）酶的特性。
（4）提高學(xué)生觀察、分析、判斷的思維能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。
2.過程與方法
（1）通過本節(jié)，讓學(xué)生進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探索，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
�。�2）通過讓學(xué)生了解酶的發(fā)現(xiàn)過程，使學(xué)生體會實(shí)驗(yàn)在生物學(xué)研究中的作用地位；通過討論酶在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，使學(xué)生認(rèn)識到生物科學(xué)技術(shù)與社會生產(chǎn)、生活的關(guān)系；體會科學(xué)、技術(shù)、社會之間相互促進(jìn)的關(guān)系，進(jìn)而體會研究生命科學(xué)價(jià)值。
�。�3）在實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岣叩幕A(chǔ)上，提高學(xué)生運(yùn)用語言表達(dá)的能力和分享信息、分享實(shí)驗(yàn)成果的能力。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀
�。�1）通過學(xué)習(xí)生物學(xué)家研究酶的本質(zhì)的過程，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的科學(xué)精神。
�。�2）通過實(shí)驗(yàn)探究影響酶活性的條，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新精神和合作精神。
●重點(diǎn)
1.比較過氧化氫酶在不同條下分解速率快慢的實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論——酶的高效催化作用（酶的作用）。
2.酶的本質(zhì)。
3.酶的特性。
●教學(xué)難點(diǎn)
1.酶的活化能降低的原理。
2.實(shí)驗(yàn)中控制變量的科學(xué)方法。
●教具準(zhǔn)備
酶活性受溫度、pH影響的示意圖。
●時安排
3時
第一時 酶的作用
●教學(xué)過程
［前準(zhǔn)備］
教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，并設(shè)計(jì)好觀察記錄表；學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)的原理并設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)的過程。
�。矍榫硠�(chuàng)設(shè)］
人不吃飯行嗎？食物進(jìn)入人體內(nèi)發(fā)生了怎樣的變化？這些問題在現(xiàn)在說都已經(jīng)十分清楚了。這些變化過程在其他生物中有沒有呢？早在二百多年前科學(xué)家就對此進(jìn)行了探索。
實(shí)驗(yàn)介紹：1783年意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼將肉塊放在小巧的金屬籠中，然后讓鷹吞下，過了一段時間，將籠子取出，肉塊不見了。
�。蹘熒樱�
問：（1）為何要將肉塊放在籠子中？
答：排除了胃對肉塊的物理性消化。
問：（2）對肉起消化作用的是什么物質(zhì)？
答：一定是某些物質(zhì)進(jìn)入到金屬籠中，使肉分解�，F(xiàn)在已經(jīng)知道這個能讓肉分解的物質(zhì)就是——酶。
問：（3）進(jìn)行肉類消化的過程的條是怎樣的？
答：進(jìn)行分解肉的反應(yīng)是在一種極溫和的條下進(jìn)行的。
問：（4）在實(shí)驗(yàn)室中能否也能讓肉分解？能的話需要怎樣的條？
答：實(shí)驗(yàn)室也能進(jìn)行肉的分解，但是比起在生物體中說，需要高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等劇烈的條才能進(jìn)行。
總結(jié)：對于一個生物體說要進(jìn)行的生理活動非常之多，構(gòu)成生物體的每一個細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)需要不斷地合成與分解，不斷地處于自我更新的狀態(tài)，而這種自我更新的過程完全依賴于細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)，每一個化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化。細(xì)胞中全部有序的化學(xué)變化的總稱就叫細(xì)胞代謝。
細(xì)胞生存的條是很溫和的，那么細(xì)胞內(nèi)數(shù)量如此巨大的生物化學(xué)反應(yīng)如何在常溫、常壓、水溶液環(huán)境、pH接近中性的條下，迅速高效地進(jìn)行呢？在化學(xué)反應(yīng)中有沒有提高化學(xué)反應(yīng)的方法呢？
過氧化氫在不同條下的分解
實(shí)驗(yàn)前介紹：動植物在代謝中產(chǎn)生的過氧化氫，對機(jī)體是有毒的。機(jī)體通過過氧化氫酶，催化過氧化氫迅速分解成水和氧氣而解毒。鐵離子也可催化這一反應(yīng)。
2H2O2 H2O＋O2
問：如何獲得過氧化氫酶？
答：新鮮肝臟中含有較多的過氧化氫酶，所以新鮮肝臟研磨液含有較多的過氧化氫酶。
按以下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
試管編號1234
實(shí)驗(yàn)原理過氧化氫在高溫或Fe3＋或過氧化氫酶的作用下都可分解成水和氧氣
第一步每支試管各加入2 mL 3%的H2O2溶液
第二步90 ℃熱水浴用滴管加2滴
3.5%FeCl3溶液用滴管加2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%肝臟研磨液
觀 察觀察氣泡冒出情況，并記錄
現(xiàn)象無較多較多很多
將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香
放在液面上沒變化火頭變亮火頭變亮復(fù)燃
原 因沒有生
成氧氣生成了少量氧氣生成了少量氧氣生成了大量氧氣
結(jié) 論酶的催化效率比無機(jī)催化劑的催化作用更顯著
對上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，對照實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。
問：上述實(shí)驗(yàn)分成了1、2、3、4號四支試管，哪些是四支試管共同的條？兩兩比較不同的條有幾個？
答：共同點(diǎn)：都在試管中加入2 mL H2O2溶液，都在相同的壓力下進(jìn)行。
不同點(diǎn)：1和2：只有溫度不同；1和3：3多了2滴FeCl3溶液；1和4：4多了2滴肝臟研磨液；3和4：加入的催化劑不同。
問：1號試管沒有加任何試劑，它起的作用是什么？
答：它起的是對照的作用。
結(jié)論：進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的其他因素相同，而只有其中某一因素不同，觀察其對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。如果結(jié)果不同，那么影響該結(jié)果的就是這一不同的因素。在上述實(shí)驗(yàn)3試管和4試管只有加入的催化劑不同，那么該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果3放的氧氣少，4放出氧氣多就是因?yàn)榧尤氲?號催化劑的催化效率比加入到3號的高。即酶具有高效性。
問：2和4試管現(xiàn)象基本相同，能否在生物體中也利用2的方法解毒？
答：不能。加熱到這樣的溫度會造成生物的細(xì)胞死亡。
問：能否用同一滴管給3和4試管加FeCl3溶液和肝臟研磨液？
答：不能。共用滴管會讓肝臟研磨液（或FeCl3溶液）殘留在滴管內(nèi)，難以判斷出過氧化氫的分解是哪種滴加液的作用，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。
問：為何酶的催化效率會比無機(jī)催化劑更高呢？
答：酶降低了活化能�；罨芫褪欠肿訌某B(tài)轉(zhuǎn)化變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。活化能越大，反應(yīng)就越不容易進(jìn)行，反之就容易進(jìn)行。
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在生物體中，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)每時每刻進(jìn)行著。以人為例：據(jù)估計(jì)人體細(xì)胞內(nèi)每分鐘大約要發(fā)生幾百萬次的化學(xué)反應(yīng)，這么多的化學(xué)反應(yīng)能在人體中順利而迅速地完成，完全是靠酶的催化作用。它和無機(jī)催化劑相比，具有更高的催化效率。
酶在細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)變化過程中起著重要作用，這個作用是其他物質(zhì)無法代替的。它降低了化學(xué)反應(yīng)中的活化能，而自身卻沒有發(fā)生變化，所以是一種催化劑。它是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的，所以它也是細(xì)胞中具有高效催化效率的生物催化劑。它的作用就是降低活化能。
�。墼u價(jià)反饋］
1.選用新鮮肝臟比較過氧化氫在不同的條下分解的實(shí)驗(yàn)，是因?yàn)樾迈r的肝臟中
A.含F(xiàn)e離子多
B.含酶的種類多
C.溫度高
D.過氧化氫酶多且活性高
2.在醫(yī)院常用雙氧水作為身體出現(xiàn)小傷口的消毒用藥，能觀察到什么現(xiàn)象嗎？試解釋該現(xiàn)象。
參考答案：
1.D 2.能看到傷口有氣泡產(chǎn)生。原因是人體細(xì)胞中產(chǎn)生的酶將雙氧水分解成了水和 氧氣。
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1.查資料：催化劑之所以能加快化學(xué)反應(yīng)，它的作用原理是什么？
2.預(yù)習(xí)P81的資料分析，說出酶的研究過程。從這些過程中你得到了什么啟示？
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1.酶—底物復(fù)合物的形成及誘導(dǎo)契合假說
酶與底物相互接近時，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過程為酶－底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說。
2.酶促反應(yīng)的機(jī)制
�。�1）鄰近效應(yīng)與定向排列：兩種或數(shù)種底物分子在酶活性中心聚集、特異結(jié)合，使活性中心的底物濃度增加；底物受催化攻擊部位對準(zhǔn)活性中心的催化基團(tuán)，可增加催化效率。
（2）多元催化：一種酶常兼有酸、堿雙重催化作用，發(fā)生多個功能基團(tuán)的協(xié)同作用，提高酶的催化效率。
�。�3）表面效應(yīng)：酶的活性中心提供的疏水環(huán)境可排除水分子對各功能基團(tuán)的干擾性吸引或排斥，防止底物與酶之間形成水化膜，利于酶與底物結(jié)合。
●板書設(shè)計(jì)
第5 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
第一時 酶的作用
細(xì)胞代謝：細(xì)胞內(nèi)全部的化學(xué)反應(yīng)。
酶的作用：降低活化能更顯著，催化效率更高。
●習(xí)題詳解
一、問題探討（本P78）
1.這個實(shí)驗(yàn)要解決的問題是：鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化。
2.是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)——酶將肉塊分解了。
3.收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，將肉塊放入這些物質(zhì)中，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。
二、本節(jié)聚焦（本P78）
1.因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)每時每刻都進(jìn)行著大量的生化反應(yīng)，而這些反應(yīng)都需要在相對溫和的條下進(jìn)行，只有酶才能滿足這樣的要求。
2.絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，它是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物。
3.通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。其中有重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家有巴斯德、李比希、畢希那、切赫等。
三、實(shí)驗(yàn)（本P79）
1.2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。
2.不能。
3.說明FeCl3中的Fe3＋和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。
4.4號試管的反應(yīng)速率比3號試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3＋的催化效率高得多。細(xì)胞內(nèi)每時每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。
●備資料
1.活化能
非活化分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨肿铀栉盏哪芰�。溫度對反�?yīng)速率有顯著影響。在多數(shù)情況下，其定量規(guī)律可由阿倫尼烏斯公式描述：
κ=Ae－E/RT（1）
式中κ為反應(yīng)的速率系（常）數(shù)；E和A分別稱為活化能和指前因子，是化學(xué)動力學(xué)中極重要的兩個參數(shù)；R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度。對于更為復(fù)雜的描述κ與T的關(guān)系式中，活化能E定義為：
E=RT2（dlnκ/dT）（2）
在元反應(yīng)中，并不是反應(yīng)物分子的每一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)。S.A.阿倫尼烏斯認(rèn)為，只有“活化分子”之間的碰撞才能發(fā)生反應(yīng)，而活化分子的平均能量與反應(yīng)物分子平均能量的差值即為活化能。近代反應(yīng)速率理論進(jìn)一步指出，兩個分子發(fā)生反應(yīng)時必須經(jīng)過一個過渡態(tài)——活化絡(luò)合物，過渡態(tài)具有比反應(yīng)物分子和產(chǎn)物分子都要高的勢能，互撞的反應(yīng)物分子必須具有較高的能量足以克服反應(yīng)勢能壘，才能形成過渡態(tài)而發(fā)生反應(yīng)，此即活化能的本質(zhì)。
2.降低反應(yīng)的活化能（activation energy）原理的假說
�。�1）中間產(chǎn)物學(xué)說
在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶－底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。
E＋S E－S P＋E
許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了E－S復(fù)合物的存在。E－S復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。電子顯微鏡的觀察結(jié)果、X射線晶體結(jié)構(gòu)分析、酶與底物反應(yīng)前后光譜特性分析、酶的溶解度變化、酶與底物的共沉降，獲得E－S復(fù)合物結(jié)晶都可證明中間產(chǎn)物的存在。
�。�2）鄰近效應(yīng)（proximity effect）和定向效應(yīng)（orientation effect）
鄰近效應(yīng)在酶促反應(yīng)中，由于酶和底物分子之間的親和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趨勢，最終結(jié)合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效濃度大大增加的效應(yīng)。
定向效應(yīng)：當(dāng)專一性底物向酶活性中心靠近時，會誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象發(fā)生改變，使酶活性中心的相關(guān)基團(tuán)和底物的反應(yīng)基團(tuán)正確定向排列，同時使反應(yīng)基團(tuán)之間的分子軌道以正確方向嚴(yán)格定位，使酶促反應(yīng)易于進(jìn)行。以上兩種效應(yīng)使酶具有高效率和專一性特點(diǎn)。
�。�3）酶使底物分子中的敏感鍵發(fā)生變形（distortion）
酶－底物復(fù)合物形成時，酶分子構(gòu)象發(fā)生變化，底物分子也常常受到酶的作用而發(fā)生變化，甚至使底物分子發(fā)生扭曲變形，從而使底物分子某些鍵的鍵能減弱，產(chǎn)生鍵扭曲，有助于過度態(tài)的中間產(chǎn)物形成,從而降低了反應(yīng)的活化能。
�。�4）多功能催化作用
酶的活性中心部位，一般都含有多個起催化作用的基團(tuán)，這些基團(tuán)在空間有特殊的排列和取向，可以對底物價(jià)鍵的形變和極化及調(diào)整底物基團(tuán)的位置等起到協(xié)同作用，從而使底物達(dá)到最佳反應(yīng)狀態(tài)。
微生物發(fā)酵及其應(yīng)用
《微生物發(fā)酵及其應(yīng)用》設(shè)計(jì)與案例
目標(biāo)的確定
與本節(jié)對應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)具體內(nèi)容是“舉例說出發(fā)酵與食品生產(chǎn)”，而本節(jié)標(biāo)題定為《微生物發(fā)酵及其應(yīng)用》。事實(shí)上，微生物發(fā)酵在現(xiàn)實(shí)生活中遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了食品工業(yè)的范疇。因此，本節(jié)內(nèi)容一開始時并沒有局限于食品生產(chǎn)，而是從比較大的視角──發(fā)酵工程史話引入，然 后探秘發(fā)酵過程，再舉例說出發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。為此，本節(jié)主要目標(biāo)確 定為：通過了解發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會三者間的關(guān)系；說出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程；舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系；關(guān)注與微生物發(fā)酵有關(guān)的社會問題等。教學(xué)設(shè)計(jì)思路
教學(xué)實(shí)施的程序
教學(xué)
內(nèi)容教學(xué)活動教學(xué)手段和方法預(yù)期目標(biāo)
1.復(fù)習(xí)提問，引入新課。師：同學(xué)們在初中時學(xué)習(xí)過微生物發(fā)酵與食品，我們的日常生活中也接觸到許多發(fā)酵食品，請同學(xué)們思考這樣一個問題：哪些食品是由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的？相應(yīng)的發(fā)酵種類是什么？
生：酸奶、泡菜，它們都是乳 酸發(fā)酵。
師：很好！還有其 他食品嗎？想一想，我們每天吃的主食有通過發(fā)酵制作的嗎？
生：饅頭、面包。
師：對，實(shí)際上，我們經(jīng)常食用的許多食品，以及使用的一些藥品，它們的生產(chǎn)過程都離不開微生物發(fā)酵。那么，微生物發(fā)酵是如何發(fā)展起來的？其生產(chǎn)過程怎樣？它還可應(yīng)用 在哪些方面？現(xiàn)在我們就一起來解答這些問題。學(xué)生很可能回答不全，教師可提示。
投影或板書：第一節(jié)微生物發(fā)酵及其應(yīng)用 聯(lián)系日常生活的實(shí)例，在回憶舊 知識的基礎(chǔ)上，引入新課，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí) 興趣，強(qiáng)化從社會中來的意識。
2.新課──發(fā)酵工程史話的學(xué)習(xí)。師：現(xiàn)在人們能夠利用微生物發(fā)酵來大規(guī)模地生產(chǎn)食品、藥品等許多產(chǎn)品，那么，人們今天的成績是如何一步步取得的呢？下面我們先來學(xué)習(xí)第一個問題：發(fā)酵工程史話。
首先，請大家閱讀教材發(fā)酵工程史話標(biāo)題下的第一自然段。
從這段文字的敘述中，能夠看出，人類的祖先很早就會在不知微生物發(fā)酵原理的情況下，利用微生物發(fā)酵技術(shù)來生產(chǎn)多種產(chǎn)品，這個方面還有我們中華民族的貢獻(xiàn)。由此可見，發(fā)酵技術(shù)是從生產(chǎn)實(shí)踐中一步步產(chǎn)生的。
師：下面請同學(xué)們繼續(xù)閱讀第二自然段。
第二自然段的核心內(nèi)容是，隨著兩位科學(xué)家研究出發(fā) 酵現(xiàn)象的本質(zhì)和人們對微生物的認(rèn)識不斷深入后，誕生了傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)。這充分說明了發(fā)酵技術(shù)需要基礎(chǔ)科學(xué)研究的指導(dǎo)，即科學(xué)研究促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展。
師：好，請大家繼續(xù)閱讀后四個自然段的內(nèi)容。從中能夠 看出，發(fā)酵技術(shù)隨著時代的發(fā)展而不斷向前發(fā)展，從傳統(tǒng)的發(fā)酵 工業(yè)到現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)，再到微生物工程，它不僅成為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要 支柱，而且和基因工程技術(shù)的結(jié) 合使它如虎添翼。由此看來，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心是技術(shù)，同時科學(xué)技術(shù)又是一個不斷發(fā)展的過 程。投影或板書：
一、發(fā)酵工程史話
學(xué)生先閱讀教材相應(yīng)的段落，教師就此段落提煉出有關(guān)科學(xué)價(jià)值觀的教育素材自然過渡到發(fā)酵工程史話。
讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)是從生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的。
讓學(xué)生體驗(yàn)技術(shù)需要以基礎(chǔ)科學(xué)研究作指導(dǎo)，科學(xué)、技術(shù)間存在相互作用。
讓學(xué)生認(rèn)同生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心是技術(shù)， 以及科學(xué)技術(shù)是 一個不斷發(fā)展的過程。
3.新課──發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘。師：在很多家庭的日常生活中，味精是不可缺少的調(diào)味品，那么，你知道它的化學(xué)成分是什么嗎？
生：谷氨酸鈉。
師：對！有人認(rèn)為食用味精對人體有毒害作用，從生物學(xué)的角度，你如何看待這個問題？
生：味精是谷氨酸的一種鈉鹽，食用后在體內(nèi)能分解成谷氨酸，而谷氨酸是人體的一種必需氨基酸，所以食用味精對人體不會有毒害作用。
師：非常好！適當(dāng)添加味精對人體無害，且能增添菜肴的鮮味。我國已成為國際上味精生產(chǎn)大國，年產(chǎn)約6.5×105 t。你想知道味精是怎樣在 現(xiàn)代化的工廠中生產(chǎn)出來的嗎？請大家翻到教科書P76～77�，F(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，為避繁就簡，突出主干，教科書用流程 圖來展示發(fā)酵的基本過程。為便于同學(xué)們的理解，我們以味精生產(chǎn)為例，來探秘它的發(fā)酵生產(chǎn)過程。
味精生產(chǎn)的第一步是選育出能產(chǎn)生谷氨酸的細(xì)菌菌種，如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等。這些細(xì)菌先是從自然界中分離出來的，再用誘變、基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)處理，便可得到高產(chǎn)的菌種。
由于谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌是細(xì)菌，其同化作用類型是異養(yǎng)型的，所以要大量培養(yǎng)這些細(xì)菌，就需根據(jù)細(xì)菌的代謝特點(diǎn)配制相應(yīng)的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基如何配制可參看教科書中關(guān)于配制培養(yǎng)基的解釋。
由于生產(chǎn)中要采用單一菌種發(fā)酵，整個發(fā)酵過程不能混入其他 微生物（雜菌），所以生產(chǎn)味精的培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌，并進(jìn)行無菌操作。
在味精生產(chǎn)過程中，由于發(fā)酵罐的體積很大，需要的菌種（種子）量就多。為提高發(fā)酵罐中的發(fā)酵效率，縮短生產(chǎn)時間，要把谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種，經(jīng) 過培養(yǎng)，達(dá)到一定數(shù)量后，才能接入到發(fā)酵罐中，即要先經(jīng)過擴(kuò)大培養(yǎng)后再接種。
當(dāng)谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種接入發(fā)酵罐后，這些細(xì)菌就會利用罐內(nèi)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖， 同時產(chǎn)生大量的谷氨酸。為使發(fā)酵過程處于最佳狀態(tài)，現(xiàn)代化的味精生產(chǎn)企業(yè)，其發(fā)酵罐均有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能對發(fā)酵過程中的各種條件嚴(yán)格控制，以大幅度地提高生產(chǎn)率。需要說明的是，谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌均是好氧菌，因此，發(fā)酵過程中要不斷地 通入無菌空氣，以滿足它們生長繁殖的需要。
在溫度 為30～37 ℃、pH為7～8的條件 下，經(jīng)28～32 h，發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)液中就會生成大量的谷氨酸，隨后，將谷氨酸從培養(yǎng)液中分離出來，用適量的Na2CO3溶液中和（形成谷氨酸鈉結(jié)晶）后，再 經(jīng)過過濾、濃縮、離心分離等步驟，便成了味精。這便是味精生產(chǎn)的最后一步，即分離、提純產(chǎn)物，獲得產(chǎn)品。投影或板 書：
二、發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘──以味精生產(chǎn)為例
由于這部分內(nèi)容學(xué)生較陌生，因此以教師講解為主。
板書：1.菌種的選育 ：如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等
板書：2.培養(yǎng)基的配制：水、無機(jī)鹽、碳源、氮源、生長因子等
板書：3.滅菌：去掉雜菌
板書：4.擴(kuò)大培養(yǎng)和接種：先大量培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種，再將菌種接入發(fā)酵罐
板書：5.發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵：由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制條件
板書：6.分離、提純產(chǎn)物
→產(chǎn)品：谷氨酸→谷氨酸鈉 讓學(xué)生了解發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程。
4.新課──發(fā)酵與食品生產(chǎn)。
師：正因?yàn)槿藗儗ξ⑸锇l(fā)酵生產(chǎn)的過程研究得非常透徹，所以現(xiàn)在我們能利用微生物發(fā)酵技術(shù)來生產(chǎn)多種產(chǎn)品。請大家翻到教科書P77，看討論專欄，4個同學(xué)一組來完成這個討論。
師：哪個小組愿意把自己討論的結(jié)果和大家交流？
生：饅頭、面包、泡菜等是直接由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。味精、醋、醬油等是經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的食 品添加劑。
師：很好！實(shí)際上發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系最為密切，其產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同學(xué)們現(xiàn)在所知的。如想進(jìn)一步 了解，請閱讀教科書P78的內(nèi)容。投影或板書：
三、發(fā)酵與食品生產(chǎn)
先給學(xué)生5 min完成討論，再讓2～3個組的學(xué)生發(fā)言。讓學(xué)生感到要學(xué)習(xí)的內(nèi)容離自己很近，激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會三者間的關(guān)系。
5.小結(jié)及布置調(diào)查活動。師：今天這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了有關(guān)微生物發(fā)酵及其應(yīng)用的內(nèi)容，大家應(yīng)了解微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程，同時能舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。我們應(yīng)該利用所學(xué)的知識去關(guān)注微生物發(fā)酵在社會中的應(yīng)用，為此，請大家利用課余時間 完成一個調(diào)查活動，調(diào)查活動的內(nèi)容和要求見教科書P78“到社會中去”欄目，大家可根據(jù)自己的興趣和條件任選一個題目去調(diào)查，調(diào)查完成后，寫一份調(diào)查報(bào)告，供大家交流。
感興趣的學(xué)生可以個人或小組合作，選擇一個內(nèi)容去調(diào)查。最終完成的調(diào)查報(bào)告，經(jīng)教師評價(jià)后，張貼出來，辦一個專欄供大家參觀。
為學(xué)生構(gòu)建一個學(xué)以致用的平臺，同時喚起學(xué)生關(guān)注社會的意識。
人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響
第1節(jié) 人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響
一、目標(biāo)
1.描述我國的人口現(xiàn)狀與前景。
2.探討人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響。
3.關(guān)注我國人口增長過快帶來的問題。
4.運(yùn)用資料搜集與分析的方法，了解人口增長過快給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來的影響。
二、重點(diǎn)和難點(diǎn)
探討人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響。
三、教學(xué)方法
探討法，講述法
四、課時安排
1
五、教學(xué)過程
〖章引入〗學(xué)生閱讀P117。
〖節(jié)引入〗以“問題探討”引入，學(xué)生思考討論回答，師提示。
〖提示〗1.假如置身于圖中，就會感到自己和他人不僅行動受到了很大的限制，而且正常的生理活動和心理活動也受到了很大的影響，從而感受到每個人都需要有一個合理的生存空間。
2.從表面上看，是由于人口在某一地區(qū)過于集中；從根本上看，是由于人口增長過快以及人口流動過于集中。
3.實(shí)際情況是，地球上有些地區(qū)已經(jīng)達(dá)到或接近達(dá)到“人滿為患”的程度，而不能說整個地球因人口膨脹而超載了。這是因?yàn)閺恼w上看，全球總?cè)丝冢?999年10月12日世界人口達(dá)到60億）尚未達(dá)到全球能夠承載的總?cè)丝冢▽τ诘厍虻娜丝诔休d能力，目前世界各國的研究部門尚無一致的估算，已有的估算數(shù)字為75億至500億）。
〖問題〗“種群數(shù)量的變化”一節(jié)中種群數(shù)量增長的有兩種方式，人口增長是接近哪一種增長方式呢？為什么？
〖提示〗如果一種生物沒有了天敵，而食物供應(yīng)又比較充足，它就會過度繁殖，數(shù)量呈“J”型幾何級數(shù)增長。數(shù)百年來，人口的增長就是這樣的情景。
〖問題〗以“本節(jié)聚焦”再次引起學(xué)生的思考。
〖板書〗一、我國的人口現(xiàn)狀與前境
〖資料分析〗學(xué)生思考回答，教師提示。
〖提示〗1.我國人口急劇增長的主要原因是：出生率較高和逐漸下降的死亡率，形成了巨大的“落差”，從而使人口增長加快；人口基數(shù)過大也是原因之一。
2.人是生物界中的一員，所以，生物種群消長規(guī)律有適用于人口增長情況的一面。但是，人不同于一般的生物：人具有特別發(fā)達(dá)和善于思維的大腦；具有制造工具和能動地調(diào)控人口增長以及能動地改造和保護(hù)自然的本領(lǐng)，等等。所以，生物種群的消長規(guī)律不完全適用于人口增長的情況。
〖板書〗二、人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響
〖學(xué)生活動〗學(xué)生閱讀P119～122，回家完成“資料收集與分析”。
〖想像空間〗學(xué)生思考討論回答，老師提示。
〖提示〗將會因?qū)W生過多和教師、教室以及教學(xué)設(shè)備等過少而明顯影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，還會因?qū)W生過多而使教室內(nèi)空氣流通不好、光線不足和過于擁擠等，影響學(xué)生的身體健康和心理健康。
〖小結(jié)〗略。
〖作業(yè)〗練習(xí)一二。
〖提示〗
基礎(chǔ)題
1.D。
2.“現(xiàn)在的人，有五個孩子都不算多，每個孩子又各有五個孩子。爺爺活著的時候，就有二十五個孫輩了。這就造成了社會上的人口多而物資少，雖然辛勤勞作，生活用品卻依然匱乏”。這句話反映出作者的憂慮：如果不節(jié)制人口增長，將會對家庭和社會增加沉重的負(fù)擔(dān)。
拓展題
1.近5年來“世界環(huán)境日”的主題分別是：“拯救地球就是拯救未來”（1999年）；“環(huán)境千年，行動起來”（2000年）；“世間萬物，生命之網(wǎng)”（2001年）；“讓地球充滿生機(jī)”（2002年）；“水──20億生命之所系”（2003年）。這些主題都與生態(tài)環(huán)境（影響人類與其他生物生存和發(fā)展的一切外界條件的總和）有著直接的關(guān)系，所以說它們都與人口增長有關(guān)。
倡導(dǎo)綠色消費(fèi)
j.Co M
學(xué)科網(wǎng)
第4節(jié) 倡 導(dǎo)綠色消費(fèi)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.簡述綠色消費(fèi)的興起,說出綠色消費(fèi)的概念 。
2.評價(jià)自己的消費(fèi)行為,認(rèn)同有利于環(huán)境保護(hù)的消費(fèi)行為。
3.參與倡導(dǎo)綠色消費(fèi)的宣傳活動。
【學(xué)習(xí)過程】
1.學(xué)生生搜集資料，上網(wǎng)搜查：什么是綠色消費(fèi)？
2.學(xué)生探討哪些行為是不符合綠色消費(fèi)的觀念。
3.（1）什么是綠色消費(fèi)呢？
綠 色食品：綠色消費(fèi)是指消費(fèi)行為不僅滿足我們這一代人的消費(fèi)需求 、安全和健康需要，還要滿足后代的消費(fèi)需 求、安全需要。
�。�2）綠色消費(fèi)有哪些層次？
�。�1）倡導(dǎo)效果費(fèi)者選擇未被污染或有助于健康的綠色食品。
�。�2）消費(fèi)過程中要注重對垃圾的處置，不造成環(huán)境 污染。
�。�3）引導(dǎo)消費(fèi)者 轉(zhuǎn)變觀念，在崇尚自然、追求生活舒適的同時，注重環(huán)保、節(jié)約資源和能源。
�。�3）綠色消費(fèi)概括成5R，它們是什么？
節(jié)約資源,減少污染；綠色生活，環(huán)保選購；重復(fù)利用，多次利用；分類回收，循環(huán)再生；保護(hù)自然，萬物共存 。
4評價(jià) 自己的消費(fèi)行為，學(xué)生探討并填表。
序號 生 活現(xiàn)象是否相近
A1習(xí)慣于把還可以書寫的紙收集起來，以便重新利用。 是否
A2在洗衣服的時候，基本上是使用肥皂或無磷洗衣粉。
A3在購物時，總是提醒家人，即使價(jià) 格貴一些， 也要買一些帶有綠色環(huán)保標(biāo)志的商 品。
A4同學(xué)和朋友中，如果有人擁有流行 、時尚的衣服、鞋帽，自己也要想方設(shè)法去購買。
A5 一般較少利 用一次性的制品，如一次性的圓珠筆、牙膏、牙刷、筷子、飯盒、紙杯等。
A6較多使用普通電池，較少使用可充電電池。
A7不僅自己會把舊電池放在制定的回收處，還提醒周圍的人這樣做。
A8平常在幫家里買東西的時 候，總 是用商家提供的塑料袋，很少自帶布袋子。
A9在郊外或外出旅游時，不自備飲水， 而是購買包裝飲 料。
A10即使某些野生動物現(xiàn)在能夠人工飼養(yǎng)了，自己也不吃這些野生動物。
【隨堂練習(xí)】
1.有些人認(rèn)為,吃 天然的食物、穿天然的綠色衣物，就是綠色消費(fèi)，這種說法對么？為什么？
A．對，因?yàn)榫G色消費(fèi)就是消費(fèi)綠色。
B．對 ，綠 色消費(fèi)就是吃大自然的食物。
C．不全面，人們曲解了綠色消費(fèi)的概念。
D． 不對，綠色消費(fèi)事 人們觀念上的事情。
2.綠色消費(fèi)有幾層含義：
A．4
B．5。
C．2。
D．3。
第2節(jié) 生長素的生理作用
一、目標(biāo)
1.概述植物生長素的生理作用。
2.嘗試探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度。
二、重點(diǎn)和難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
生長素的生理作用。
2.教學(xué)難點(diǎn)
探究活動：探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度。
三、課時安排
1
四、教學(xué)過程
〖引入〗以“問題探討”引入，生思考回答師提示。
〖提示〗1.不同。如圖所示，對于根來說，最適濃度大約是10-10 mol/L；對于芽來說，最適濃度大約是10-8 mol/L；而對于莖來說，最適濃度大約是10-4 mol/L。
2.不同的生長素濃度，對于同一器官所起的作用也不同。在一定濃度范圍內(nèi)促進(jìn)生長，超過這一范圍則抑制生長。
〖問題〗以“本節(jié)聚焦”再次引起學(xué)生的思考注意。
〖板書〗一、生長素的生理作用
生長素可以促進(jìn)雌花的形成、單性結(jié)實(shí)、子房壁的生長；維管束的分化、形成層活性；葉片的擴(kuò)大；不定根、側(cè)根的形成；種子的生長、果實(shí)的生長、座果；傷口的愈合；頂端優(yōu)勢。同時可以抑制花、果實(shí)、幼葉的脫落；側(cè)枝的生長；塊根的形成等。
〖講述〗從細(xì)胞水平上看，生長素可以影響細(xì)胞的伸長、分裂和分化。從器官水平上看，生長素可以影響器官的生長、成熟和衰老。
生長素發(fā)揮的生理作用，會因濃度、植物的種類、器官、細(xì)胞的年齡不同而有差異。一般情況下，生長素在低濃度時促進(jìn)生長，濃度較高時則抑制生長，濃度過高甚至?xí)䴕⑺兰?xì)胞。對于同一植物不同器官來說，一般營養(yǎng)器官比生殖器官敏感；根比芽敏感，芽比莖敏感，幼嫩細(xì)胞敏感，衰老細(xì)胞遲鈍。雙子葉植物一般比單子葉植物敏感。
關(guān)于植物為什么會有頂端優(yōu)勢現(xiàn)象，目前主要存在兩種假說。
教材中介紹的是“生長素學(xué)說”，即認(rèn)為是頂芽合成的生長素極性運(yùn)輸?shù)絺?cè)芽處，從而抑制側(cè)芽的生長。這個學(xué)說是由K.V.Thimann和F.Skoog于1924年提出的，許多實(shí)驗(yàn)支持該學(xué)說。
另一種解釋是1900年K.Goebel提出的“營養(yǎng)學(xué)說”。該假說認(rèn)為頂芽構(gòu)成營養(yǎng)庫，壟斷了大部分營養(yǎng)物質(zhì)，側(cè)芽由于缺乏營養(yǎng)物質(zhì)而生長受抑制。這個學(xué)說也有不少支持的證據(jù)。
〖介紹〗α-萘乙酸（NAA）、2,4-D、生根粉
NAA是具有生長素類活性的萘類植物生長調(diào)節(jié)劑，廣泛用于組織培養(yǎng)體系，可以誘發(fā)不定根形成，提高樹木扦插成活率，提高座果率，防止采前落果。它具有與IAA不同的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，但其側(cè)鏈與IAA相同，比IAA穩(wěn)定，因此常代替IAA使用。
2,4-D的化學(xué)名稱是2,4-二氯苯氧乙酸，它是一種除草劑，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于無菌培養(yǎng)體系，用于誘導(dǎo)細(xì)胞增殖。2,4-D除了作為除草劑之外，它最顯著的用途是引起脫分化和未組織化的細(xì)胞生長，另外，它還具有使幼苗矮化粗壯的功能。但2,4-D能夠引起染色體變異，使用時必須格外小心。
生根粉是一類可以用來促進(jìn)插條生根的復(fù)合型植物生長調(diào)節(jié)劑�？扇芙庥诰凭蛩�，一般以生長素類物質(zhì)為其主要有效成分，如ABT生根粉（商品名稱艾比蒂生根粉）就含有萘乙酸和吲哚乙酸等。它的主要作用是：能提供插條生根所需的生長促進(jìn)物質(zhì)，能促進(jìn)插條內(nèi)源激素的合成，能促進(jìn)一個根原基分化形成多個根尖，以誘導(dǎo)插條不定根的形態(tài)建成。
〖板書〗二、嘗試運(yùn)用生長素促進(jìn)插條生根
〖探究實(shí)驗(yàn)〗（有可能按下面指導(dǎo)做）
在上節(jié)課結(jié)束時，應(yīng)布置學(xué)生預(yù)習(xí)探究活動“探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”的指導(dǎo)，并準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)用具，如楊樹枝條、礦泉水瓶等。教師如果能提前做本探究活動的預(yù)實(shí)驗(yàn)，可避免人力、物力、財(cái)力和時間的浪費(fèi)，也可做到心中有數(shù)，有的放矢。
（一）材料用具的準(zhǔn)備
1.實(shí)驗(yàn)材料
可以用楊、加拿大楊、月季等的枝條。
2.實(shí)驗(yàn)用具：天平、量筒、容量瓶、燒杯、滴管、試劑瓶、玻璃棒、木箱或塑料筐（下方帶流水孔）、盛水托盤、礦泉水瓶。
3.插條選擇
插條質(zhì)量和規(guī)格對探究實(shí)驗(yàn)效果影響很大。大樹上的1～2年生枝條，可以作為扦插的材料，但以1年生苗木為最好（1年或2年生枝條形成層細(xì)胞分裂能力強(qiáng)、發(fā)育快、易成活）。實(shí)驗(yàn)表明，插條部位以種條中部剪取的插穗為最好，基部較差，梢部插穗仍可利用。實(shí)驗(yàn)室用插穗長5～7 cm，直徑1～1.5 cm為宜。由于一個年級幾百名學(xué)生同時用枝條，要適當(dāng)考慮對樹木的保護(hù)。
扦插枝條的處理：
�。�1）枝條的形態(tài)學(xué)上端為平面，下端要削成斜面，這樣在扦插后可增加吸收水分的面積，促進(jìn)成活。
�。�2）每一枝條留3～4個芽，所選枝條的芽數(shù)盡量一樣多。
�。ǘ⿲�(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.選擇生長素類似物：2，4-D或α-萘乙酸（NAA）等。
2.配制生長素類似物母液：5 mg/mL（用蒸餾水配制，加少許無水乙醇以促進(jìn)溶解）。
3.設(shè)置生長素類似物的濃度梯度：用容量瓶將母液分別配成0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、4、5 mg/mL的溶液，分別放入小磨口瓶，及時貼上相應(yīng)標(biāo)簽。NAA有毒，配制時最好戴手套和口罩。
剩余的母液應(yīng)放在4 ℃保存，如果瓶底部長有綠色毛狀物，則不能繼續(xù)使用。
4.枝條處理方法：浸泡法和沾蘸法
建議各小組采用不同方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。浸泡法也可設(shè)置不同的浸泡時間。應(yīng)該鼓勵學(xué)生設(shè)計(jì)多種方案，以便交流，資源共享。
�。ㄈ┨骄炕顒�
1.提出問題
不同濃度的生長素類似物，如2，4-D或NAA，促進(jìn)楊插條生根的最適濃度是多少呢？
2.作出假設(shè)
適宜濃度的2，4-D或NAA可以使楊或月季插條基部的薄壁細(xì)胞恢復(fù)分裂能力，產(chǎn)生愈傷組織，長出大量不定根。
3.預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)過一段時間后（約3～5 d），用適宜濃度的2，4-D或NAA處理過的插條基部和樹皮皮孔處（插條下1/3處）出現(xiàn)白色根原體，此后逐漸長出大量不定根；而用較低濃度、較高濃度或清水處理的枝條長出極少量的不定根或不生根。
4.實(shí)驗(yàn)步驟
�。�1）制作插條。
�。�2）分組處理：將插條分別用不同的方法處理（藥物濃度、浸泡時間等可多組。如可分別在NAA中浸泡1、2、4、8、12、24 h等）。
�。�3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將處理過的插條下端浸在清水中,注意保持溫度（25～30 ℃）。
（4）小組分工，觀察記錄：前三天每天都要觀察記錄各小組實(shí)驗(yàn)材料的生根情況。教師可以設(shè)計(jì)記錄表格，更應(yīng)讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)記錄表格，提供學(xué)生創(chuàng)造性活動的空間和機(jī)會。記錄過程是意志與耐心的鍛煉，既有分工也有協(xié)作。
記錄用不同濃度生長素類似物處理后枝條生根情況，如生根條數(shù)，最長與最短根的長度等。（濃度適宜的生長素類似物處理后，在綠色樹皮的皮孔處長有白色幼根；時間長一些會在枝條下端斜面樹皮與木質(zhì)部之間長有白色根原體）。每隔2～3 d記錄也可。
�。�5）研究實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。
�、� 分析不同插條的生根情況。
不能生出不定根：有可能是枝條上沒有芽、枝條倒插等。
都能生出不定根：促進(jìn)扦插枝條生根是指刺激枝條的下端生出不定根，而不是刺激根生長。不同的枝條可能生出的不定根的數(shù)目多少不一樣，如枝條上芽多，則產(chǎn)生的生長素就多，就容易促使不定根的萌發(fā)。
�、诜治雠c本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的其他因素。
A.溫度要一致；
B.設(shè)置重復(fù)組。即每組不能少于3個枝條；
C.設(shè)置對照組。清水空白對照；設(shè)置濃度不同的幾個實(shí)驗(yàn)組之間進(jìn)行對比，目的是探究2，4-D或α-萘乙酸促進(jìn)扦插枝條生根的最適濃度。
5.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論
本探究活動關(guān)鍵是時間安排。建議課前提交藥品選擇和藥液濃度控制的設(shè)計(jì)方案，培訓(xùn)關(guān)于選取枝條、怎樣做插條的方法，說明注意事項(xiàng)，并確定各小組的分工。
要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中按照小組分工認(rèn)真進(jìn)行觀察，實(shí)事求是地對實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中（包括課內(nèi)、課外）和實(shí)驗(yàn)后插條生根的情況進(jìn)行記錄，并及時整理數(shù)據(jù)，繪制成表格或圖形。最后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)預(yù)測是否一致，得出探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。不要求實(shí)驗(yàn)結(jié)果都一致，但要求有分析研究。
6.表達(dá)與交流
實(shí)驗(yàn)小組的每一個成員都要寫出自己個性化的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，向小組和全班匯報(bào)探究過程和結(jié)果、經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)或體會，包括在科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法和科學(xué)精神方面的收獲。
7.進(jìn)一步探究
“進(jìn)一步探究”旨在鼓勵學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)展性的探究和實(shí)踐，大多數(shù)需要在課外完成。教師應(yīng)當(dāng)提供機(jī)會，讓學(xué)生互相進(jìn)行交流和討論。
鼓勵有興趣的學(xué)生進(jìn)一步探究不同季節(jié)和枝條老幼部位對生長素類似物的反應(yīng)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)和實(shí)施。
〖小結(jié)〗略
〖作業(yè)〗練習(xí)
基礎(chǔ)題
1.C。 2.B。
拓展題
1.提示：由于重力作用，生長素在下部的濃度高。對于植株的莖來說，這個濃度的生長素能促進(jìn)生長，因而下面的生長較快，植株的莖就向上彎曲生長。同樣的生長素濃度，對于植株的根來說，卻會抑制生長，因而，根部下面的生長比上面的慢，根就向下彎曲生長。
如果是在太空中的空間站中生長，植株就不會出現(xiàn)這樣的情況，而是橫向生長。
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