第2节 酶的特性

1. 教学目标知识目标：概述酶的特性和影响酶活性条件的知识体系。能力目标：进行酶的特性、影响酶活性的条件、控制变量的实验探究活动。情感目标：养成勇于质疑、自主探究、合作学习的科学探究精神。2.教学重点和难点重点：建构酶的特性知识体系，探究影响酶活性的条件。难点：影响酶活性条件的实验设计与实施3. 课前准备学生分组实验材料用具：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液，质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液，体积分数为5%的盐酸溶液，体积分数为5%的氢氧化钠溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂，试管，量筒，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，火柴。实验小问题、知识应用题及教学流程的演示文稿（ppt）。4. 教学流程4.1 建构：酶具高效性[教师活动]提问：通过fe3+、h2o2酶催化h2o2分解速率比较的实验探究，同学们已经建构出酶具有什么特性？[学生活动]酶的催化作用具有高效性。4.2 探究活动1：酶具专一性。[教师活动]提问：假如将h2o2酶催化h2o2分解的实验作如下更改，实验结果又将如何呢？①更换酶──将猪肝研磨液换成淀粉酶。②更换底物──将h2o2换成淀粉液。并请1、2两大组的同学实验探究①，3、4两大组的同学实验探究②。[学生活动]分组实验。[教师活动]观察学生实验，若学生有关实验操作不规范，如量取液体的方法不规范等，则予以纠正。同时启发：加底物的量为多少？加淀粉酶或猪肝研磨液的量为多少？如何检测淀粉是否分解？……用以指导学生的实验操作。待学生实验结束后，提问：探究的结果如何？[学生活动]1、2组“换成淀粉酶后不产生气泡”，3、4组“换成淀粉后变蓝色”。[教师活动]提问：由此得出的结论是什么？[学生活动]不同的酶不能催化同一底物反应，同一种酶不能催化不同底物反应。[教师活动]总结：即每一种酶只能催化一种或一类化学反应。这就是酶的专一性。[教师活动]提问：有关酶的催化作用，除刚刚探究的受底物的种类和酶的种类的影响外，同学们还有哪些需要进一步探究的问题呢？并提出要求：以小组为单位相互讨论，将问题写在纸上，然后大家一起交流。[学生活动]相互讨论，罗列问题，并推代表交流问题。如：“会不会受温度的影响”？“会不会受ph的影响”？“会不会受底物浓度的影响”？“会不会受酶浓度的影响”？……[教师活动]从学生提出的众多问题中，选择“酶的催化作用会不会受ph和温度的影响”两大问题作为进一步探究的问题。4.3 探究活动2：ph对酶活性的影响。[教师活动]提问：“酶的催化作用会不会受ph的影响”的假设是什么？[学生活动]酶的催化作用受ph的影响。[教师活动]提出要求：请同桌的两位同学协作，设计以h2o2为底物的验证实验方案，待方案完成后，请自告奋勇投影展示，并对设计方案进行说明。[学生活动]协作设计验证实验方案。[教师活动]巡视指导，并通过如下问题引导学生：“本实验的自变量是什么”？“将要控制哪几种ph”？“应选择几支试管”？并即时交待“为了使酶处于过酸、过碱的环境下，建议hcl、naoh的使用量为1ml”。“一支试管加hcl，一支试管加naoh，那么还有一支试管如何处理，才能既为中性，又符合对照实验的等量原则”？“能否在没有控制ph之前将猪肝研磨液滴入h2o2中”？……待学生设计基本完成后，让一学生主动上前将设计方案投影展示并加以说明。[学生活动]投影展示设计方案，并作必要的说明。[教师活动]待学生展示、说明完毕后，提问全班学生对该同学的方案有无修正意见，若有，则请加入说明。若学生设计程序中出现“未调h2o2的ph就加入猪肝研磨液”，且没有学生能予以修正，教师则启发学生思考“在调ph之前，会不会发生反应”？从而纠正为先调h2o2的ph再滴加猪肝研磨液。通过全体师生共同点评，从中完善出如下的设计方案。取三支试管编号123分别加入h2o22ml2ml2ml分别加入1ml（摇匀）蒸馏水hclnaoh分别加入猪肝研磨液2滴2滴2滴实验结果   实验结论 [学生活动]进行实验。[教师活动]巡回观察学生实验，并对部分有困难的学生进行指导，如：分别量取2mlh2o2注入1、2、3三支试管，再量取1mlh2o注入1号试管摇匀，再量取1mlhcl注入2号试管摇匀，将量筒洗净，再量取1mlnaoh注入3号试管摇匀，最后向三支试管各滴入2滴猪肝研磨液摇匀，观察实验现象。待学生实验结束后，提问：实验探究的结果如何？[学生活动]1号试管产生大量气泡，2号试管无气泡产生，3号试管无气泡产生。[教师活动]由此得出的结论是什么？[学生活动]酶的催化作用受ph的影响。4.4 探究活动3：ph由过酸、过碱恢复到中性，酶的活性是否恢复？[教师活动]提出问题：处于过酸、过碱环境中的酶，在恢复到中性时，酶的活性是否能恢复呢？[学生活动]讨论回答：过酸或过碱环境下的酶恢复到中性，酶的活性能够恢复。[教师活动]提问：验证实验方案如何？[学生活动]讨论并回答。学生回答的方案可能有如下两种：①将1试管与3试管混合。②往2试管中加1mlnaoh，往3号试管中加1mlhcl。[教师活动]通过“这两种方案是否都可行呢？”的提问，引起学生展开热烈的讨论。若学生能达成共识最好，若学生争执不休，教师则用如下问题加以启发：①方案如能恢复，能否说明是过酸下恢复，还是过碱下恢复，还是两者都恢复？这样学生很自然地得出最佳方案。[学生活动]进行实验。[教师活动]提问：结果如何？[学生活动]没有气泡产生。[教师活动]由此探究可得出什么结论？[学生活动]处于过酸或过碱环境下的酶恢复到中性，酶的活性不能恢复。[教师活动]出示ph对酶影响的主体知识体系：酶的催化活性受ph的影响。过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去催化活性，且不能恢复。4.5 探究活动4：温度对酶活性的影响。[教师活动]出示“酶的催化作用会不会受温度的影响”的探究问题，并提问：假设是什么？[学生活动]酶的催化作用受温度的影响。[教师活动]请学生参照ph探究方案设计格式，以小组为单位，协作设计以60℃为最佳温度的验证实验方案，完毕后，请学生主动上前投影展示并加以说明。[学生活动]协作设计实验方案。[教师活动]巡视并通过如下问题进行引导：“能不能用h2o2作为底物”？“将控制几种温度”？“其中一组温度控制为60℃，其他两组温度应控制为多少℃”？“是在控制温度前将酶与底物混合，还是在控制温度后将酶与底物混合”？“为确保酶与底物混合后所控制的温度不发生变化，应如何控制温度”？“由此，应取的试管数和编号方法”？“混合以后要不要保温”？“用什么检测反应有没有进行”？……待学生设计完成后，让一学生主动投影展示设计方案并作说明。[学生活动]边投影展示设计方案边进行说明。[教师活动]待学生展示、说明完毕后，提问全班学生对该同学的方案有无修正意见，若有，则请加入说明。若学生设计程序中出现“未控制温度就将淀粉酶加入淀粉液中”和“没有分别控制淀粉酶、淀粉液的温度”，而其他学生又没有对此指出与修正，则启发学生思考“控制温度前就混合，会不会在控制温度前就已经发生反应”？“温度不同的酶与底物混合后，温度还能维持在所控制的温度吗”？从而纠正为先分别对酶与底物控制温度再混合。通过点评，完善出如下设计方案。取六支试管编号11’22’33’分别加入1ml淀粉淀粉酶淀粉淀粉酶淀粉淀粉酶分别保温5min0℃60℃100℃将两试管混合摇匀1’加入1中2’加入2中3’加入3中分别保温5min0℃60℃100℃取出冷却滴加碘液1滴1滴1滴实验结果   实验结论 [学生活动]进行实验至第一次保温。[教师活动]巡回观察学生实验，并对部分有困难的学生进行指导，如：先分别量取1ml的淀粉液加入1、2、3号试管，洗净量筒，再分别量取1ml的淀粉酶溶液加入1’、2’、3’试管中。待开始第一次保温后，出示知识应用之1、2题，让学生对前面已建构知识进行应用。[学生活动]独立解答。[教师活动]点评学生练习。待保温达5min时，提请进行下一步实验。[学生活动]将1’加入1中，2’加入2中，3’加入3中，并进行第二次保温。[教师活动]待开始第二次保温后，出示知识应用之3题，让学生对前面已建构知识进行应用。[学生活动]独立解答。[教师活动]点评学生练习。待保温达5min时，提请进行下一步实验。[学生活动]取出试管，冷却后滴加碘液，观察现象。[教师活动]提问：结果如何？[学生活动]1号试管变蓝色，2号试管不变蓝色，3号试管变蓝色。[教师活动]由此得出的结论是什么？[学生活动]酶的催化作用受温度的影响。4.6 探究活动5：低温、高温下的酶恢复到正常温度，酶的活性是否能够恢复？[教师活动]针对温度对酶活性影响的实验，同学们有没有需要进一步探究的问题呢？请以小组为单位相互讨论，将问题写在纸上，然后大家一起来交流。[学生活动]讨论并罗列问题。如，“将处于低温、高温环境下的酶恢复到正常温度，酶的活性是否能够恢复”？“控制其他温度，对酶活性的影响与0℃、100℃有无区别”？……[教师活动]从学生的许多问题中选择“将处于低温、高温环境下的酶恢复到正常温度，酶的活性是否能够恢复？”的问题进行探究。并提问“对于这个问题的假设是什么”？[学生活动]将处于低温、高温环境下的酶恢复到正常温度，酶的活性不能够恢复。[教师活动]提请学生设计验证实验方案。[学生活动]讨论并回答“将处于0℃、100℃环境下的试管在60℃下保温5min。”同时进行实验。[教师活动]利用保温这段时间，出示知识应用之4。[学生活动]独立解答。[教师活动]点评学生练习。待保温达5min时，终止练习，并提问“结果如何？”。[学生活动]1号试管蓝色褪去，3号试管蓝色不变。[教师活动]由此探究可得出什么结论？[学生活动]将处于低温环境下的酶恢复到正常温度，酶的催化活性会恢复，将处于高温环境下的酶恢复到正常温度，酶的活性不能恢复。[教师活动]出示温度对酶影响的主体知识体系：酶的催化活性受温度的影响。过高温度会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去催化活性，且不能恢复。低温会使酶的催化活性显著降低，但不会失活，温度恢复，酶的催化活性会恢复。即酶特性的第三点“酶作用条件较温和”。[教师活动]出示知识应用5。[学生活动]独立练习。[教师活动]点评学生练习。5. 板书设计(1)、酶具高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。         (2)、酶具专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。         (3)、酶作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般在比较温和的条件下进行。         (4)、酶活性受温度、ph影响示意图：