第2節 酶的特性

1. 教學目標知識目標：概述酶的特性和影響酶活性條件的知識體系。能力目標：進行酶的特性、影響酶活性的條件、控制變量的實驗探究活動。情感目標：養成勇于質疑、自主探究、合作學習的科學探究精神。2.教學重點和難點重點：建構酶的特性知識體系，探究影響酶活性的條件。難點：影響酶活性條件的實驗設計與實施3. 課前準備學生分組實驗材料用具：質量分數為2%的新配制的淀粉酶溶液，新鮮的質量分數為20%的豬肝研磨液，質量分數為3%的可溶性淀粉溶液，體積分數為3%的過氧化氫溶液，體積分數為5%的鹽酸溶液，體積分數為5%的氫氧化鈉溶液，熱水，蒸餾水，冰塊，碘液，斐林試劑，試管，量筒，小燒杯，大燒杯，滴管，試管夾，酒精燈，三腳架，石棉網，溫度計，火柴。實驗小問題、知識應用題及教學流程的演示文稿（ppt）。4.  教學流程4.1  建構：酶具高效性[教師活動]提問：通過fe3+、h2o2酶催化h2o2分解速率比較的實驗探究，同學們已經建構出酶具有什么特性？[學生活動]酶的催化作用具有高效性。4.2  探究活動1：酶具專一性。[教師活動]提問：假如將h2o2酶催化h2o2分解的實驗作如下更改，實驗結果又將如何呢？①更換酶──將豬肝研磨液換成淀粉酶。②更換底物──將h2o2換成淀粉液。并請1、2兩大組的同學實驗探究①，3、4兩大組的同學實驗探究②。[學生活動]分組實驗。[教師活動]觀察學生實驗，若學生有關實驗操作不規范，如量取液體的方法不規范等，則予以糾正。同時啟發：加底物的量為多少？加淀粉酶或豬肝研磨液的量為多少？如何檢測淀粉是否分解？……用以指導學生的實驗操作。待學生實驗結束后，提問：探究的結果如何？[學生活動]1、2組“換成淀粉酶后不產生氣泡”，3、4組“換成淀粉后變藍色”。[教師活動]提問：由此得出的結論是什么？[學生活動]不同的酶不能催化同一底物反應，同一種酶不能催化不同底物反應。[教師活動]總結：即每一種酶只能催化一種或一類化學反應。這就是酶的專一性。[教師活動]提問：有關酶的催化作用，除剛剛探究的受底物的種類和酶的種類的影響外，同學們還有哪些需要進一步探究的問題呢？并提出要求：以小組為單位相互討論，將問題寫在紙上，然后大家一起交流。[學生活動]相互討論，羅列問題，并推代表交流問題。如：“會不會受溫度的影響”？“會不會受ph的影響”？“會不會受底物濃度的影響”？“會不會受酶濃度的影響” ？……[教師活動]從學生提出的眾多問題中，選擇“酶的催化作用會不會受ph和溫度的影響”兩大問題作為進一步探究的問題。4.3  探究活動2：ph對酶活性的影響。[教師活動]提問：“酶的催化作用會不會受ph的影響”的假設是什么？[學生活動]酶的催化作用受ph的影響。[教師活動]提出要求：請同桌的兩位同學協作，設計以h2o2為底物的驗證實驗方案，待方案完成后，請自告奮勇投影展示，并對設計方案進行說明。[學生活動]協作設計驗證實驗方案。[教師活動]巡視指導，并通過如下問題引導學生：“本實驗的自變量是什么”？“將要控制哪幾種ph”？“應選擇幾支試管”？并即時交待“為了使酶處于過酸、過堿的環境下，建議hcl、naoh的使用量為1ml”。“一支試管加hcl，一支試管加naoh，那么還有一支試管如何處理，才能既為中性，又符合對照實驗的等量原則”？“能否在沒有控制ph之前將豬肝研磨液滴入h2o2中” ？……待學生設計基本完成后，讓一學生主動上前將設計方案投影展示并加以說明。[學生活動]投影展示設計方案，并作必要的說明。[教師活動]待學生展示、說明完畢后，提問全班學生對該同學的方案有無修正意見，若有，則請加入說明。若學生設計程序中出現“未調h2o2的ph就加入豬肝研磨液”，且沒有學生能予以修正，教師則啟發學生思考“在調ph之前，會不會發生反應”？從而糾正為先調h2o2的ph再滴加豬肝研磨液。通過全體師生共同點評，從中完善出如下的設計方案。取三支試管編號123分別加入h2o22ml2ml2ml分別加入1ml（搖勻）蒸餾水hclnaoh分別加入豬肝研磨液2滴2滴2滴實驗結果   實驗結論 [學生活動]進行實驗。[教師活動]巡回觀察學生實驗，并對部分有困難的學生進行指導，如：分別量取2mlh2o2注入1、2、3三支試管，再量取1mlh2o注入1號試管搖勻，再量取1mlhcl注入2號試管搖勻，將量筒洗凈，再量取1mlnaoh注入3號試管搖勻，最后向三支試管各滴入2滴豬肝研磨液搖勻，觀察實驗現象。待學生實驗結束后，提問：實驗探究的結果如何？[學生活動]1號試管產生大量氣泡，2號試管無氣泡產生， 3號試管無氣泡產生。[教師活動]由此得出的結論是什么？[學生活動]酶的催化作用受ph的影響。4.4  探究活動3：ph由過酸、過堿恢復到中性，酶的活性是否恢復？[教師活動]提出問題：處于過酸、過堿環境中的酶，在恢復到中性時，酶的活性是否能恢復呢？[學生活動]討論回答：過酸或過堿環境下的酶恢復到中性，酶的活性能夠恢復。[教師活動]提問：驗證實驗方案如何？[學生活動]討論并回答。學生回答的方案可能有如下兩種：① 將1試管與3試管混合。②往2試管中加1mlnaoh，往3號試管中加1mlhcl。[教師活動]通過“這兩種方案是否都可行呢？” 的提問，引起學生展開熱烈的討論。若學生能達成共識最好，若學生爭執不休，教師則用如下問題加以啟發：①方案如能恢復，能否說明是過酸下恢復，還是過堿下恢復，還是兩者都恢復？這樣學生很自然地得出最佳方案。[學生活動]進行實驗。[教師活動]提問：結果如何？[學生活動]沒有氣泡產生。[教師活動]由此探究可得出什么結論？[學生活動]處于過酸或過堿環境下的酶恢復到中性，酶的活性不能恢復。[教師活動]出示 ph對酶影響的主體知識體系：酶的催化活性受ph的影響。過酸、過堿都會使酶的空間結構遭到破壞，使酶失去催化活性，且不能恢復。4.5  探究活動4：溫度對酶活性的影響。[教師活動]出示“酶的催化作用會不會受溫度的影響”的探究問題，并提問：假設是什么？[學生活動]酶的催化作用受溫度的影響。[教師活動]請學生參照ph探究方案設計格式，以小組為單位，協作設計以60℃為最佳溫度的驗證實驗方案，完畢后，請學生主動上前投影展示并加以說明。[學生活動]協作設計實驗方案。[教師活動]巡視并通過如下問題進行引導：“能不能用h2o2作為底物”？“將控制幾種溫度”？“其中一組溫度控制為60℃，其他兩組溫度應控制為多少℃” ？“是在控制溫度前將酶與底物混合，還是在控制溫度后將酶與底物混合”？“為確保酶與底物混合后所控制的溫度不發生變化，應如何控制溫度”？“由此，應取的試管數和編號方法”？“混合以后要不要保溫”？“用什么檢測反應有沒有進行” ？……待學生設計完成后，讓一學生主動投影展示設計方案并作說明。[學生活動]邊投影展示設計方案邊進行說明。[教師活動]待學生展示、說明完畢后，提問全班學生對該同學的方案有無修正意見，若有，則請加入說明。若學生設計程序中出現“未控制溫度就將淀粉酶加入淀粉液中”和“沒有分別控制淀粉酶、淀粉液的溫度”，而其他學生又沒有對此指出與修正，則啟發學生思考“控制溫度前就混合，會不會在控制溫度前就已經發生反應”？“溫度不同的酶與底物混合后，溫度還能維持在所控制的溫度嗎” ？從而糾正為先分別對酶與底物控制溫度再混合。通過點評，完善出如下設計方案。取六支試管編號11’22’33’分別加入1ml淀粉淀粉酶淀粉淀粉酶淀粉淀粉酶分別保溫5min0℃60℃100℃將兩試管混合搖勻1’加入1中2’加入2中3’加入3中分別保溫5min0℃60℃100℃取出冷卻滴加碘液1滴1滴1滴實驗結果   實驗結論 [學生活動]進行實驗至第一次保溫。[教師活動] 巡回觀察學生實驗，并對部分有困難的學生進行指導，如：先分別量取1ml的淀粉液加入1、2、3號試管，洗凈量筒，再分別量取1ml的淀粉酶溶液加入1’、2’、3’試管中。待開始第一次保溫后，出示知識應用之1、2題，讓學生對前面已建構知識進行應用。[學生活動]獨立解答。[教師活動]點評學生練習。待保溫達5min時，提請進行下一步實驗。[學生活動] 將1’加入1中，2’加入2中，3’加入3中，并進行第二次保溫。[教師活動] 待開始第二次保溫后，出示知識應用之3題，讓學生對前面已建構知識進行應用。[學生活動]獨立解答。[教師活動]點評學生練習。待保溫達5min時，提請進行下一步實驗。[學生活動]取出試管，冷卻后滴加碘液，觀察現象。[教師活動]提問：結果如何？[學生活動]1號試管變藍色，2號試管不變藍色， 3號試管變藍色。[教師活動]由此得出的結論是什么？[學生活動]酶的催化作用受溫度的影響。4.6  探究活動5：低溫、高溫下的酶恢復到正常溫度，酶的活性是否能夠恢復？[教師活動]針對溫度對酶活性影響的實驗，同學們有沒有需要進一步探究的問題呢？請以小組為單位相互討論，將問題寫在紙上，然后大家一起來交流。[學生活動]討論并羅列問題。如，“將處于低溫、高溫環境下的酶恢復到正常溫度，酶的活性是否能夠恢復”？“控制其他溫度，對酶活性的影響與0℃、100℃有無區別”？……[教師活動]從學生的許多問題中選擇 “將處于低溫、高溫環境下的酶恢復到正常溫度，酶的活性是否能夠恢復？”的問題進行探究。并提問“對于這個問題的假設是什么”？[學生活動]將處于低溫、高溫環境下的酶恢復到正常溫度，酶的活性不能夠恢復。[教師活動]提請學生設計驗證實驗方案。[學生活動]討論并回答“將處于0℃、100℃環境下的試管在60℃下保溫5min。”同時進行實驗。[教師活動]利用保溫這段時間，出示知識應用之4。[學生活動]獨立解答。[教師活動]點評學生練習。待保溫達5min時，終止練習，并提問“結果如何？”。[學生活動]1號試管藍色褪去， 3號試管藍色不變。[教師活動]由此探究可得出什么結論？[學生活動]將處于低溫環境下的酶恢復到正常溫度，酶的催化活性會恢復，將處于高溫環境下的酶恢復到正常溫度，酶的活性不能恢復。[教師活動]出示溫度對酶影響的主體知識體系：酶的催化活性受溫度的影響。過高溫度會使酶的空間結構遭到破壞，使酶失去催化活性，且不能恢復。低溫會使酶的催化活性顯著降低，但不會失活，溫度恢復，酶的催化活性會恢復。即酶特性的第三點“酶作用條件較溫和”。[教師活動]出示知識應用5。[學生活動]獨立練習。[教師活動]點評學生練習。5.  板書設計(1)、酶具高效性：酶的催化效率大約是無機催化劑的107～ 1013倍。         (2)、酶具專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。         (3)、酶作用條件較溫和：酶所催化的化學反應一般在比較溫和的條件下進行。         (4)、酶活性受溫度、ph影響示意圖：