高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》酶的特性教案

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》酶的特性教案，共7页。
二 酶的特性
教学分析
教学目标
1.科学思维:概述酶的特性。
2.科学探究:准确分析温度和pH对酶活性的影响曲线。
3.科学探究:进行酶的专一性的实验操作,培养学生动手操作的能力。
4.科学探究:设计“温度或pH对酶活性的影响”的实验方案,学会控制实验变量。
评价目标
1.通过让学生设计实验,诊断学生对所学内容的理解和应用。
2.通过对一些日常生活现象的解释,诊断学生是否能对所学知识灵活应用。
教学重难点
重点:1.建构酶的特性知识体系。
2.探究影响酶活性的条件。
难点:1.动手操作“探究酶的专一性”的实验。
2.设计“温度或pH对酶活性的影响”的实验方案。
教学方法
1.通过课件展示“锁钥学说”,帮助学生直观理解酶的专一性。
2.课堂上为学生提供研究课题,组织学生小组合作对“探究温度对酶活性的影响”和“探究pH对酶活性的影响”两个课题进行实验方案的设计。
3.组织学生对自己设计的实验方案进行实验,进一步锻炼其动手操作能力。
4.将实验数据以坐标曲线图的形式,展示温度和pH对酶活性的影响,进一步培养学生数据分析的能力。
5.采用直观教学法、实验法、自学讨论法等教学方法,准备PPT、实验材料等教学用具。
课时安排
1课时
教学准备
课件,学案。
实验室准备:质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为3%的蔗糖溶液、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%肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、物质的量浓度为0.01 ml/L盐酸溶液、物质的量浓度为0.01 ml/L NaOH溶液、冰块、热水、水浴锅、试管、烧杯、斐林试剂、碘液等。
教学设计
导入新课
【师】向学生展示袋装的加酶洗衣粉。提出问题:在使用加酶洗衣粉时,有哪些注意事项?
【生】要用温水,衣物要浸泡在加有洗衣粉的水中一段时间……
【师】课件展示:加酶洗衣粉包装袋上的使用说明。
【师】看完这份使用说明,让学生们说出针对这份使用说明,还有哪些疑问。
【生】提出疑问,比如:为什么温水温度不宜超过60 ℃,为什么切勿用于丝质及羊毛衣料,为什么用后须彻底清洗双手?……
【师】这些问题都直接指向了催化剂——酶的特殊之处。酶已悄悄融入到我们的日常生活中,它应用广泛,这肯定与其特性密切联系。那么,它究竟有什么特性呢?让我们来一起研究吧。
(设计意图:联系生活实际来激发学生学习的兴趣。)
探究一、酶的高效性
【师】利用多媒体展示图片再现“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验(如下图)。
提问:比较H2O2在不同条件下分解的实验,对Fe3+、过氧化氢酶催化H2O2分解的速率进行比较,能表明酶具有什么特性?
【生】酶具有高效性。
过氧化氢在不同条件下的分解实验
【师】一般酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍。所以,酶具有高效性。
探究二、酶的专一性
【师】请学生思考学案上的以下几个问题。
(1)咀嚼米饭,一段时间后感觉有甜味,其原因是什么?
(2)在唾液作用下,瘦肉没有发生变化,其原因又是什么?
(3)分析这两个实例,你能得出什么结论?
【生】思考问题,回答问题。
提示:(1)一种酶只能催化一种或一类反应,即酶具有专一性。
(2)瘦肉的主要成分是蛋白质,唾液中的淀粉酶对蛋白质的水解没有催化作用。
(3)唾液中的淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖,麦芽糖有甜味。
【师】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。可以这样来理解酶的专一性:就像一把钥匙只能开一把锁一样。请学生观看课件:展示酶专一性的“锁钥学说”。
【生】观看课件。
【师】同步解读课件:每一种酶的分子结构上都有特定的活性部位,这个活性部位恰恰就是酶具有专一性的原因。
【师】讲述课本P81“探究·实践”的实验:淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,然后让学生按照课本的实验步骤来动手操作。
【生】以小组为单位,操作实验,然后展示实验结果。
【生】思考回答问题。
1.为什么将试管的下半部浸到60 ℃左右的热水中并保温5分钟?
2.该实验用斐林试剂检测实验结果,斐林试剂的使用条件是什么,实验现象是什么,能否用碘液检测?
提示:1.因为淀粉酶的最适温度是60 ℃左右。
2.斐林试剂的使用条件,50~65 ℃水浴加热;现象:1号试管出现砖红色沉淀,2号试管不出现砖红色沉淀。
不能用碘液检测。
探究三、酶的作用条件较温和
【师】许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。酶起催化作用需要怎样的条件呢?
【师】请学生阅读课本P82“探究·实践”影响酶活性的条件实验中的第1段和背景知识的文字。读完这些文字,让学生说一说会提出怎样的问题,又会作出怎样的假设?
【生】提出假设,比如:酶的催化效率可能受温度的影响;酶的催化效率可能受pH的影响,并且不同的酶需要不同的pH条件。
【师】接下来以小组为单位,从“探究温度对酶活性的影响”(活动1)和“探究pH对酶活性的影响”(活动2)这两个课题中选择一个作为研究课题,小组合作设计实验方案。
【生】小组合作,按照课本P83的设计实验栏目,讨论自己的实验方案。
【师】接下来,各小组首先对自己的实验方案进行自评。进行这两个实验方案设计评价的关键有这样四点:一是看自变量(温度或pH)的设计,是否能形成合理的对照;二是看对照设计中,是不是遵循了单一变量原则;三是看温度或pH条件的控制是在酶和底物混合之前还是之后,哪一种更为科学;四是看因变量是否可以测定或容易描述。
【生】各小组针对评价标准,对自己的实验方案进行修订。
【生】各小组展示实验方案。师生共同评价实验方案。
“探究温度对酶活性的影响”(活动1)的第一种实验方案:
(1)取3支试管,编号A、B、C,然后分别注入2 mL可溶性淀粉溶液;分别放入冰水混合物、温水(约37 ℃)、热水(约80 ℃)中,维持各自的温度不变。
(2)向A、B、C试管中分别注入1 mL新鲜唾液淀粉酶溶液;摇匀后,维持各自的温度5 min。
(3)在A、B、C试管中各加入等量的碘液,冷却,观察并记录这3支试管中溶液颜色的变化。
“探究温度对酶活性的影响”(活动1)的第二种实验方案:
(1)取3支试管,编号A1、B1、C1,然后分别注入2 mL可溶性淀粉溶液;再取三支试管,编号A2、B2、C2,然后分别注入1 mL新鲜唾液淀粉酶溶液。
(2)将A1和A2放入冰水混合物中,B1和B2放入温水(约37 ℃)中,C1和C2放入热水(80 ℃)中,维持各自的温度5 min。
(3)分别将A1、B1、C1试管中的溶液倒入A2、B2、C2三支试管中,摇匀后维持各自的温度5 min。
(4)向A2、B2、C2试管中各加入等量的碘液,冷却,观察并记录这3支试管中溶液颜色的变化。
“探究pH对酶活性的影响”(活动2)的实验方案:
(1)取3支试管,编号A、B、C,然后分别注入2 mL可溶性淀粉溶液;分别向三支试管中加入2 mL盐酸溶液、清水、NaOH溶液中;
(2)向A、B、C试管中分别注入1 mL新鲜淀粉酶溶液;摇匀后,在相同的适宜温度条件下维持5 min;
(3)向A、B、C试管中各加入等量的斐林试剂,将三支试管放到60 ℃水浴锅加热2~3分钟,取出,观察这3支试管中溶液颜色的变化并记录实验结果。
【师】肯定同学们的实验方案。利用课件小结实验设计思路:
【师】接下来,各小组动手操作完成自己设计的实验,并记录自己的实验数据。
【生】小组合作,完成自己设计的实验。
【师】请学生把自己记录的实验数据,在坐标系中以曲线的形式展现出来。
【生】各小组在坐标系中描点绘图,绘制自己的数据曲线并展示。
【师】课件展示温度和pH对酶活性的影响曲线。让学生完成学案上的[自主学习]。
【师】请同学们思考,酶的活性受哪些条件的影响?
【生】酶活性受温度、pH等条件的影响。
【师】分析:过酸、过碱或高温,都会使酶分子的结构遭到破坏而失去活性。因为酶的化学本质是蛋白质或RNA,这些大分子物质都有其特定的空间结构,当环境中的温度过高、pH过高或过低时,这些有机物的空间结构就会发生改变,从而使酶的活性降低甚至失去活性。0 ℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低,但是没有破坏酶的空间结构,在适宜的温度下酶的活性可以恢复。
【生】完成学案上的[自主总结]。
评价反馈
老师给出不同的实验材料,让学生根据实验材料的特点设计实验,加深学生对本节课所学内容的理解。
如:淀粉可用来检测温度对酶活性的影响,而不能用来检测pH对酶活性的影响;可用碘液检测温度对酶活性的影响的实验结果,而不能用斐林试剂检测。
课堂小结
通过以下表格对本节课的内容进行总结。
布置作业
完成学案后的核心素养专练。
教学反思
通过本节课的教学,基本能够达到教学目标。酶的专一性这部分知识相对简单,让学生动手进行实验的操作,能够起到锻炼动手的能力。再加上课件展示“锁钥学说”,让学生进一步直观理解酶的专一性的实质。
酶的作用条件较温和这一特性是难点。在教学中将这一教学内容分成了两个环节突破:先让学生分小组设计“探究温度对酶活性的影响”和“探究pH对酶活性的影响”的实验方案,锻炼了学生实验设计的能力和语言表达能力。然后在评价的基础上,教师进一步归纳实验设计的思路,规范了学生的实验操作步骤。在这些充分准备工作的基础上,学生动手操作实验的效率有了很明显的提高,几乎每个组都做出了预期的实验结果。
这给我们一个极为重要的启迪:在平时的实验教学中,需要努力规范学生的实验操作技能,使学生养成良好的实验操作习惯。最后,用自己的实验数据绘制温度和pH对酶活性的影响曲线,对自己亲自做的实验数据进行分析,再次激发了学生的学习热情。
本堂课也有一些不足之处:实验方案设计时,由于学生初次进行实验设计,困难大,耽搁时间长。若是提前再对自变量、因变量以及实验设计的原则进行复习的话,学生设计起来可能会轻松很多。
板书设计
二 酶的特性
1.酶具有高效性
2.酶具有专一性
3.酶的作用条件较温和:酶活性受温度、pH影响
(1)温度对酶活性的影响
(2)pH对酶活性的影响
备课资源
“诱导契合”学说
酶对于它所作用的底物有着严格的选择,只能催化一定结构或者一些结构近似的化合物,使这些化合物发生生物化学反应。有的科学家提出,酶和底物结合时,底物的结构和酶的活性中心的结构十分吻合,就好像一把钥匙配一把锁一样。酶的这种互补形状,使酶只能与对应的化合物契合,从而排斥了那些形状、大小不合适的化合物,这就是“锁钥学说”。
科学家后来发现,当底物与酶结合时,酶分子上的某些基团常常发生明显的变化。另外,酶常常能够催化同一个生化反应中正逆两个方向的反应。因此,“锁钥学说”把酶的结构看成是固定不变的,这是不符合实际的。于是,有的科学家又提出,酶并不是事先就以一种与底物互补的形状存在,而是在受到诱导之后才形成互补的形状。这种方式如同一只手伸进手套之后,才诱导手套的形状发生变化一样。底物一旦结合上去,就能诱导酶蛋白的构象发生相应的变化,使酶和底物契合形成酶-底物络合物,这就是1958年提出的“诱导契合”学说。“诱导契合”学说的主要观点:酶分子活性中心的结构原来并非和底物的结构互相吻合,但酶的活性中心是柔软的而非刚性的。当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生相应的变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,从而使酶和底物契合而结合成中间络合物,并引起底物发生反应。反应结束,当产物从酶上脱落下来后,酶的活性中心又恢复成原来的构象。序号
项目
试管1
试管2
1
注入可溶性淀粉溶液
2 mL
/
2
注入蔗糖溶液
/
2 mL
3
注入新鲜淀粉酶溶液
2 mL
2 mL
酶的特性
实验步骤
自变量
因变量
实验结果检测
实验结论
高效性
专一性
作用条件温和