酶的特性教学案例.doc

二、酶的特性教学案例教师引入：酶是生物催化剂，它当然具有一般无机催化剂的特点。学生复习回答相关化学知识：酶和无机催化剂的相同点：1、酶和无机催化剂在化学反应前后本身不发生化学性质和数量上的变化；2、只能加快反应速率，缩短反应达到平衡所需要的时间而不能改变反应的平衡点。师：酶与无机催化剂相比，又有哪些不同之处？这是我们今天需要探讨的问题。设计意图：复习已有知识，引出新的学习内容问题一 生物催化剂和无机催化剂比较，谁的催化效率高？师：首先，我们在设计实验时，就要想办法让酶和无机催化剂作比较，必须找到一种化学反应可以被两种催化剂都能催化。科学家发现,在细胞代谢中常常会产生一种对细胞有害的物质过氧化氢。幸而细胞中含有另一种物质，能将过氧化氢及时分解，生成氧和水而解毒。在无机自然界中，过氧化氢也可以在Fe3+的催化下分解成氧和水。请同学们阅读实验报告册P10的相关内容，大家讨论后完成第一个实验。教师出示阅读指导和讨论题 ，学生分组讨论（5分钟）：1、确定实验目的（提出问题）：探索过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的高低2、明确实验原理：（略） 3、在1、2号试管的操作步骤中，有哪些是相同步骤？哪一步操作是不同的？为什么这样做？4、两种催化剂的催化效率高低如何观察？比较的标准是什么？5、根据你的理解，推测谁的催化效率高？预期两支试管中出现怎样的实验结果可以支持你的推测？教学设计意图：以所给的问题为线索引导学生自主学习，在师、生逐题讨论中，陆续给出、明确实验设计的相关概念，如下：实验中要控制变量： 变量：实验过程中可以变化的因素都可以称为变量。如选择催化剂的种类和加入的剂量、反应物的剂量；产生的氧气量、环境的温度、pH等实验变量：实验中因实验目的而确定，人为改变的变量称作实验变量。教师指导学生分析本实验中的实验变量是什么？学生分析得出是催化剂的种类（过氧化氢酶和Fe3+）。无关变量：指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件教师指导学生分析本组实验中无关变量有哪些？如何使无关变量在操作中要保持相同?学生分析得出：无关变量有反应环境的温度、pH；过氧化氢的剂量等、其各项应在分组实验中保持相等、稳定、不变。反应变量：随着实验变量的变化而变化的变量称作反应变量。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。师：分析本实验中的反应变量是谁？生：氧气的生成速率。（确定反应变量是氧气的生成速率，也可以是过氧化氢的减少量或水的生成量，但在本实验中能够看到的实验现象只有氧气的生成速率。）师：如何收集氧气？生：手指堵住试管口（提醒不要堵太紧）；轻轻震荡师：如何比较两支试管产生的气体量？生：比较两支试管在相同时间内，产生的气泡量（多和少）、速率（快和慢）师：如何证明两支试管中的气体都是氧气？生：观察带火星木条的复燃状况 设计意图：通过具体实验分析，创设情境引导学生明确实验变量和反应变量的因果关系，体验实验设计的目的在于获得和解释这种前因后果。通过小组活动，培养学生的合作学习能力。 师：进一步引导学生提出假设和预期，应该有三种可能： 如果过氧化氢酶的催化效率高于Fe3+,则应观察到相同时间内，1号试管内产生气泡量大于2号试管。 如果过氧化氢酶的催化效率低于Fe3+，则观察到1号试管内产生气泡量少于2号试管。 如果过氧化氢酶的催化效率与Fe3+的催化效率基本相同，则观察到两支试管内产生气泡量基本相同。设计意图：体会探究性实验的开放性和试验结果的不确定性，使学生明确不同假设应对应不同的预期结果。学生分组操作，完成实验（57分钟）教师提醒学生注意：小组明确分工，及时记录实验结果。学生报告实验结果，得出实验结论：过氧化氢酶的催化效率和Fe3+相比，要高出许多。教师总结并提出思考性问题： 一般地说，酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍。说明，酶的催化作用具有高效性。酶具有高效性对细胞有什么意义？设想一下，假如细胞中过氧化氢酶的催化效率很低会怎样？你在打球或赛跑时，骨骼肌细胞需要大量的能量供应，如果有关酶的催化效率很低，供能的化学反应只能慢悠悠地进行，你还能跑得那么快吗？问题二 环境条件改变是否会影响酶的催化活性？教师提出问题引入：细胞中几乎所有的化学反应都是由酶来催化的。酶对化学反应的催化效率称为酶的活性。细胞必须生活在一定的环境条件下，生物体内发生的由酶催化的化学反应是在非常温和（适宜的温度和pH）的条件下进行的。而许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱的条件下催化化学反应（原因是不会改变无机催化剂的结构和化学性质）。同样情况下，环境条件改变是否会影响酶的催化活性？酶起催化作用需要什么条件？酶的活性主要受温度和pH的影响。下面我们利用现有的实验材料及用具，继续探讨pH对酶活性的影响。教师出示讨论题，学生分组讨论：1、实验目的（提出问题）：pH的改变是否对酶活性有影响2、实验原理：新鲜的肝脏中有较多的过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解成氧气和水。3、实验步骤： （1）确定实验变量和反应变量分别是什么？（2）列表设计实验步骤：（提示学生要根据提供的实验材料及用具进行设计）实验材料：体积分数为3.5%的过氧化氢液；质量分数为20%的肝脏研磨液，质量分数为5%的氢氧化钠、质量分数为5%盐酸、蒸馏水、试管实验步骤：1、取三只洁净的试管，编号：1、2、32、3、选出不同设计的小组进行全班报告，确定正确的实验流程重点讨论：师：在pH对酶活性影响的实验中，能不能按照表格的顺序1、4、3、2步骤操作？为什么？生：不能；与实验目的不符，实验结果不能确定pH的改变影响的是酶的活性，还是影响了过氧化氢。师：能不能按照表格的顺序1、2、4、3步骤操作？为什么？生：不能。因为若如此，酶具有高效性，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下已经分解成了水和氧气。再分别加入盐酸和氢氧化钠溶液，就无法得到过酸、过碱都会影响酶活性高低的实验结果。学生分组操作，完成实验（5分钟）学生报告实验结果，得出实验结论：过氧化氢酶活性需要适宜的pH.，过酸、过碱都会影响酶的活性。教师提出问题引导学生进一步思考：1、为什么酶的催化效率会受到pH值的影响？（改变蛋白质的空间结构）2、在这个实验中仅是证明了保持过氧化氢酶的活性需要适宜的pH值（已知其pH，如何检测过氧化氢酶的最适pH值？如何设计实验，可以更精确地得到不同pH条件下测定对同一种酶活性的影响？（布置学生课下思考完成实