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  • “酶与酶促反应”实验教学设计
  • 作者:江苏省扬州市新华中学 蒋选荣 来源: 时间:2009-7-7 18:31:51 阅读次 【
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    摘要  本文从进行科学探究的教学设计入手,阐述了引导学生开展“酶与酶促反应” 实验的过程。

    关键词 教学设计  酶促反应  酶的活性  高效性

    1         教材分析

    人民教育出版社《生物(必修1)分子与细胞》教材和江苏教育出版社《生物(必修1)分子与细胞》教材(以下简称人教版和苏教版)均设计了相关实验,使学生通过实验和对实验结果的分析来认识酶的作用、本质和特性。但两本教材在实验设计、实验步骤、实验材料的选择上是有差异的。人教版在实验设计上更加重视学生的自主性,如“探究影响酶活性的条件实验”明确要求学生根据实验假设确定自变量、设置对照组、控制无关变量等;苏教版教材中实验设计清晰、明了,着重探究性实验的过程和对实验结果的分析,如教材中通过表格形式列出了酶特异性实验设计的操作流程。笔者在教学设计的过程中兼顾两种教材实验设计的优点,使实验过程简易,操作性强,有利于学生通过自主探究的过程认识到酶的作用和特性;通过科学探究过程的引导,促进学生“探究影响酶活性的因素实验”的有效开展。

    2         教学目标

    2.1 知识 举例说明酶在代谢中的特性和酶促反应过程;说明酶在代谢中的作用。

    2.2 能力 确定变量,作出假设和预期;设计可行的实验方案;利用数学方法处理、解释数据。

    2.3 情感态度与价值观  认同酶在细胞代谢中的作用。

    3         教学过程

    “酶与酶促反应”一节课共设计了5个探究性实验,学生通过4个探究性实验的过程和对实验结果的分析,主动建构知识,明确酶的作用和特性。通过“影响酶促反应速率的因素”实验,让学生进一步明确“观察    产生问题     作出假设

    设计实验     实验结果处理、分析     得出结论      修正假说,进入下一个认识周期”的科学探究的过程。

    教师导入:同学们,你听说过酶吗?酶与我们日常生活又有什么关系呢?(引导学生与生活经验建立联系,激发学生兴趣。)

    师生互动交流:①加酶洗衣粉应用介绍。②体验咀嚼馒头的感觉。(师生共同分析:洗衣粉中添加了有关酶后,洗涤效果更好;体验咀嚼馒头的感觉是有甜味,口腔唾液中含有的淀粉酶将淀粉分解成了麦芽糖。)

    教师:希望同学们课后阅读书本“放眼社会”栏目,了解酶与疾病的关系。

    3.1 探究性实验1 酶具有催化作用

    教师提出问题:酶具有什么作用呢?根据下表1的实验设计,完成实验过程,观察实验现象,分析实验结果。

    表1  酶具有催化性

    操作顺序

    试管

    3%的H2O2

    酵母菌液

    蒸馏水

    点燃无火焰卫生香插入试管后的现象

    1

    2mL

    2滴

    2

    2mL

    2滴

    实验结论:酶具有催化作用。由酶催化的化学反应称为酶促反应。

    3.2探究性实验2   酶的化学本质

    教师提出问题:酶的化学本质是什么?根据下表2的实验设计,完成实验过程,观察实验现象,分析实验结果。

    表2 探究酶的化学本质

    试管1

    试管2

    蛋白酶

    2mL

    稀释蛋清溶液

    2mL

    双缩脲试剂A

    2mL

    2mL

    双缩脲试剂B

    3~4滴

    3~4滴

    实验现象

    结论:酶的化学本质是蛋白质。(教师补充:有些酶的化学本质是RNA)

    教师小结:酶是活细胞产生具有催化作用的有机物,又称为生物催化剂。酶在细胞内和细胞外都能发挥催化作用。

    3.3探究性实验3   酶的催化作用具有高效性

    教师提出问题:酶的催化作用与无机催化剂相比具有哪些特点呢?根据下表3的实验设计,完成实验过程,观察实验现象,分析实验结果。

    表3  酶的催化作用具有高效性

    操作顺序

    试管

    3%的H2O2

    Fecl3试剂

    酵母菌液

    蒸馏水

    点燃无火焰卫生香插入试管后的现象

    1

    2mL

    2滴

    2

    2mL

    2滴

    3

    2mL

    2滴

    结论:酶的催化作用具有高效性。

    教师小结:酶的催化作用与一般催化剂相比,在适宜条件下催化效率很高,使得反应速率很快。酶催化作用的实质在于它能降低化学反应的活化能,酶的催化作用通常在常温和常压(温和条件)下进行。

    3.4探究性实验4  酶的催化作用具有特异性

    教师提出问题:一种酶是否对多种底物发生催化作用呢?根据下表4的实验设计,完成实验过程,观察实验现象,分析实验结果。

    项目

    试管号

    注意事项

    1

    2

    可溶性淀粉溶液

    2mL

    蔗糖溶液

    2mL

    淀粉酶溶液

    2mL

    2mL

    轻轻震荡试管

    保温时间

    5分钟

    5分钟

    试管下部入水

    加入菲林试剂

    2mL

    2mL

    水浴加热时间

    1分钟

    1分钟

    试管下部入水

    结果

    表4  酶的催化作用具有特异性

    结论:酶的催化作用具有特异性。

    教师小结:一种酶只能对一定的底物发生催化作用。酶催化特定的底物与酶的活性中心有关。

    3.5探究性实验5  pH对酶活性的影响

    研究表明,酶促反应的速率与温度、PH、酶的浓度和底物的浓度等有密切的关系。问题:pH真的对酶活性有影响吗?作出的假设是:pH对酶的活性有影响。

    设计实验  ①实验材料:三只盛有体积分数为2%,pH分别为5、7、9的过氧化氢溶液的烧杯(标号甲、乙、丙),浸过酵母菌液小滤纸片(1cm2)9片,分三组,每组三片,秒表一只。②实验操作步骤:甲、乙、丙三只烧杯内同时放入三张滤纸片,记录每张滤纸片上浮所用时间。将实验过程数据统计填在表5,并根据实验数据,绘制曲线图1。

    表5  实验过程数据统计

    烧杯

    滤纸片

    滤纸片上浮所用时间

    平均值

    1

    2

    3

    1

    2

    3

    1

    2

    3

     


     

    图1 pH对酶活性影响的曲线图

    实验结论:pH对酶活性有影响,同一种酶在不同pH条件下反应速率不一样。

    教师小结:在一定pH下,酶表现出最大活性,高于或低于此pH,活性均降低。pH对酶活性的影响是通过改变酶的活性中心等发挥作用的。

    3.6继续探究

    为进一步了解影响酶活性的因素,请尝试通过科学探究过程完成以下问题。

    ⑴上述实验设计合理吗?你觉得怎样设计才更加完美?(提示:增加pH梯度;增加每组滤纸片的数量,以增加重复平行实验次数,减少实验误差等。)

    ⑵关于影响酶活性的因素,你还存在哪些问题?(如温度对酶活性是否有影响等)

    ⑶针对你提出的问题,你的假设是什么?(酶活性受温度的影响)

    ⑷你如何设计实验来验证你的假设?(如设置温度梯度,不同温度条件处理的酵母菌液分别滴入等量的H2O2溶液中,观察点燃无火焰卫生香插入试管后的现象。)

    4.教学反思

    本节课通过设计实验,引导学生经历科学探究的过程,使学生对酶的认识进行知识的意义建构。如对酶的化学本质的认识,没有通过传统的知识传授途径,而是设计了探究性实验2,让学生通过自主探究过程来认识酶的化学本质。本节课实验多,所用实验材料、仪器繁杂,教师要精心做好课前准备工作,包括要做预实验,布置学生课前预习,说明实验注意事项等。由于一节课的时间固定,同时学生的操作技能有差异,部分学生不能完成“探究影响酶活性的因素实验”,因此,可以安排两节课来完成,或者将探究性实验1和3进行合并,探究性实验2设计成演示实验。

     

    源文件下载:酶与酶促反应教学设计5.doc

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