資源簡介

《探究影響酶活性的條件》說課稿
一、使用教材
本課題源于人教版（新教材）高中《生物學(xué)》必修一第五章第 1 節(jié)的實(shí)驗(yàn)：影響酶活性的條件，是教
材在介紹“酶的特性”中的一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。
二、實(shí)驗(yàn)原理/實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
H2O2 酶促進(jìn) H2O2 的分解， 酶的活性用酶催化的化學(xué)反應(yīng)速率表示， 即單位時(shí)間內(nèi) H2O2 分解產(chǎn)生的 O2 量 可反應(yīng)出 H2O2 酶活性的大小。本實(shí)驗(yàn)借助注射器作為反應(yīng)容器， 可通過氣體推動(dòng)活塞產(chǎn)生的體積來測(cè)量出 O2
產(chǎn)生量，將該實(shí)驗(yàn)由課本中定性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為定量實(shí)驗(yàn)。
三、實(shí)驗(yàn)器材
試劑： H2O2 溶液、肝臟研磨液、酵母菌、土豆汁、 HCl 溶液、 NaOH 溶液、蒸餾水、
器械：注射器、橡皮管、水浴鍋（電飯鍋）、玻璃棒、電子天平等。
四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
（1）說出影響酶活性的條件及原因；
（2）學(xué)會(huì)確認(rèn)和控制對(duì)照實(shí)驗(yàn)的單一變量和無關(guān)變量。
（3）能設(shè)計(jì)影響酶活性條件的探究實(shí)驗(yàn)方案；
（4）嘗試構(gòu)建與生物學(xué)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型；
（5）能對(duì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行思考和探究。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
（1）探究 PH 對(duì) H2O2 酶活性的影響；
（2）探究多因素（溫度和 PH）對(duì) H2O2 酶活性的影響；
（3）探究不同材料中 H2O2 酶的活性
六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程
(
創(chuàng)設(shè)情境
揭示課題
) (
分析變量
設(shè)計(jì)方案
) (
結(jié)果分析
問題提升
) (
小組合作
實(shí)施方案
) (
數(shù)據(jù)處理
構(gòu)建模型
)
表達(dá)交流 實(shí)驗(yàn)拓展
(一)創(chuàng)設(shè)情境，揭示課題
教師展示催化劑催化化學(xué)反應(yīng)曲線，說明無機(jī)催化劑與酶的不同點(diǎn)，引出酶具有高效性。
圖示酶作用機(jī)制，說明酶的催化作用與蛋白質(zhì)空間結(jié)果有關(guān)。
回顧蛋白質(zhì)一節(jié)的內(nèi)容，溫度和 PH 值等條件會(huì)影響蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，從而引出課題“影響酶活性
的條件”。
(二)分析變量，設(shè)計(jì)方案
導(dǎo)入課題后，設(shè)計(jì)本節(jié)課第一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：探究 PH 對(duì) H2O2 酶活性的影響。
我將提出以下幾個(gè)問題：
（1）該實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？ （說明 PH 試劑的配制；共設(shè)置 7 個(gè) PH 梯度：PH=1、3、5、7、9、11、13）
（2）該實(shí)驗(yàn)的因變量是什么？（H2O2 酶的活性）
（3）H2O2 酶活性如何用可觀測(cè)的指標(biāo)進(jìn)行觀察？ （單位時(shí)間內(nèi) O2 的產(chǎn)生量，借助注射器定量測(cè)量）
（4）該實(shí)驗(yàn)如何控制無關(guān)變量？（H2O2 酶和 H2O2 用量、溫度等）
問題討論結(jié)束后，學(xué)生可以清晰的了解實(shí)驗(yàn)步驟：
1、制備肝臟研磨液，配置不同 PH 值的溶液（教師準(zhǔn)備）。
2、取 1mL 不同 PH 值溶液加入 1 滴肝臟研磨液混合均勻后吸入做好標(biāo)記的注射器中。
3、另取注射器吸入 2mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%的 H2O2 溶液，用橡皮管將加 H2O2 酶的注射器與其連接。
4、將 H2O2 溶液推入另一側(cè)注射器，記時(shí) 1 分鐘，記錄注射器中氣體的產(chǎn)生量。
（三）結(jié)果分析，問題提升
學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，借助 Excel 表格作出 PH 值與 H2O2 酶活性的柱狀形圖，借助圖形直觀的觀察到 PH
值對(duì)酶活性的影響（結(jié)果見下圖）。
實(shí)驗(yàn)操作全部結(jié)束后，學(xué)生觀察到
除了 PH 值為 1 和 13，其它 PH 值
條件下注射器中產(chǎn)生的氣體量相等，達(dá)到 14mL，從而讓學(xué)生直觀的了解到，酶的催化作用只會(huì)改變反應(yīng)達(dá)
到平衡的時(shí)間，不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。
問題升華： （1）溫度對(duì) H2O2 酶活性的影響如何？
（2）不同溫度條件下，H2O2 酶活性對(duì)應(yīng)的最適 PH 峰值是否會(huì)發(fā)生改變？
通過問題，引入本節(jié)課第二個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：探究多因素（溫度和 PH）對(duì) H2O2 酶活性的影響。
實(shí)驗(yàn)前問題討論：
（1）在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一的基礎(chǔ)之上如何設(shè)置溫度梯度？ （說明根據(jù)正常體溫設(shè)置 0℃、20℃、40℃、60℃
和 80℃五個(gè)溫度梯度）
（2）升高溫度會(huì)促進(jìn) H2O2 的分解，如何排除該影響？ （每個(gè)溫度下設(shè)置一組不加 H2O2 酶，加入等量 PH
試劑的對(duì)照組，將每組實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)減去對(duì)照組測(cè)量的數(shù)據(jù)即為酶催化作用下產(chǎn)生的 02 量）
(四)小組合作，實(shí)施方案
按照不同溫度將學(xué)生分為 5 組，每組同學(xué)分別完成 7 個(gè)不同 PH 和 1 個(gè)對(duì)照條件下 H2O2 酶對(duì) H2O2 溶
液的催化實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（即每組注射器中 O2 單位時(shí)間的產(chǎn)生量）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格設(shè)計(jì)如下：
（五）數(shù)據(jù)處理，構(gòu)建模型
教師利用 Excel 表格將各小組原始數(shù)據(jù)匯總， 消除由溫度產(chǎn)生的無關(guān)變量， 生成 H2O2 酶活性（用一分
鐘 O2 產(chǎn)生量表示）隨 pH 和溫度的變化曲線（如下圖）。
(六)表達(dá)交流，實(shí)驗(yàn)拓展
師生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)：
（1）在 40℃條件下 H2O2 酶的活性最高。
（2）不同溫度條件下， H2O2 酶對(duì)應(yīng)的最適 PH 值不變。
在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)， 發(fā)現(xiàn) PH 值為 9 時(shí)的 H2O2 酶的活性低于 PH 為 11 的條件下（重復(fù)兩次的結(jié)果）。
針對(duì)該結(jié)果需要查閱資料尋找原因。
問題分析：
（1）堿性條件（NaOH 溶液）是否對(duì) H2O2 的分解產(chǎn)生影響？
（2）酸性條件（Hcl 溶液）是否也會(huì)產(chǎn)生影響？
（3）如何排除兩者的影響？
解決方案： 設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)排除酸堿試劑本身對(duì) H2O2 分解的影響
該實(shí)驗(yàn)若應(yīng)用于日常教學(xué)， 每次制備新鮮肝臟研磨液會(huì)給實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備帶來困難， 含有 H2O2 酶的材料有土
豆塊莖（題目中常見材料）、酵母菌細(xì)胞（易獲得的材料） 的等， 因此本實(shí)驗(yàn)課題嘗試比較三種材料中 H2O2
酶活性的大小。在實(shí)驗(yàn)操作過程中， 為了避免酶的催化效率過快， 無法保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察和比較， 將課
本中濃度為 3%的 H2O2 溶液改為濃度為 30%的 H2O2 溶液，以延長反應(yīng)的時(shí)間，確保觀察的效果。
(七)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)/改進(jìn)要點(diǎn)
（1）實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)：使用注射器作為反應(yīng)容器，定量的測(cè)量出單位時(shí)間 O2 的生成量，以此反應(yīng) H2O2
酶活性的大小。
（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改進(jìn)：常規(guī)方法只設(shè)置 pH 過低、最適和過高 3 組。而此實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了 7 組 pH 梯度，
引導(dǎo)學(xué)生由定性觀察轉(zhuǎn)向定量的探究 pH 與酶活性的關(guān)系，構(gòu)建出數(shù)學(xué)模型。這提高了學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力
和建模能力。
(八)教學(xué)反思
在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)， 教師通過問題引導(dǎo)、小組合作、查閱論證、討論升華等環(huán)節(jié)， 訓(xùn)練了學(xué)生基于實(shí) 驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)， 運(yùn)用歸納與概括、模型與建模、批判性思維等方法， 探討多種因素對(duì)酶活性的影響。引導(dǎo)
學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問題。
酶與生活聯(lián)系密切，通過學(xué)習(xí)、探究活動(dòng)體會(huì)生物科學(xué)研究在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。

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