“探究pH對(duì)酶活性的影響”的教學(xué)設(shè)計(jì)

張建輝

摘 要： 細(xì)胞中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是由酶催化的，酶是由生物活細(xì)胞產(chǎn)生的一種具有催化活性的有機(jī)物，酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率被稱為酶活性。細(xì)胞都生活在一定的環(huán)境中，環(huán)境條件會(huì)影響細(xì)胞內(nèi)酶的活性。從而使酶的活性發(fā)生改變。本實(shí)驗(yàn)旨在探究不同pH對(duì)酶活性的影響，通過(guò)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最后得出強(qiáng)酸強(qiáng)堿會(huì)破壞酶的結(jié)構(gòu)，使酶失活。

關(guān)鍵詞：pH 酶結(jié)構(gòu) 酶活性

一、教育目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)：探究pH對(duì)酶活性的影響；學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)的方法；通過(guò)親身實(shí)驗(yàn)與觀察，了解酶活性受環(huán)境pH值影響這一事實(shí)，為今后學(xué)習(xí)新陳代謝的有關(guān)知識(shí)打下基礎(chǔ)。

2.能力目標(biāo)：培養(yǎng)觀察、比較、歸納分析解決問(wèn)題的能力；通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，著重訓(xùn)練創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，從而提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.技能目標(biāo)：培養(yǎng)動(dòng)手操作能力和實(shí)踐能力。

4.情感目標(biāo)：通過(guò)本次研究性學(xué)習(xí)培養(yǎng)細(xì)致認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)精神及團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識(shí)。

二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

探索pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作。

三、教學(xué)方法

發(fā)現(xiàn)法；引導(dǎo)——探究式教學(xué)法。

四、教學(xué)手段

實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

五、課時(shí)安排

1課時(shí)。

六、教學(xué)過(guò)程

引言：上節(jié)課，我們已經(jīng)為大家探索了酶的前兩個(gè)特性，即高效性、專一性。我們知道酶要想更好地發(fā)揮作用還需要適宜的條件。今天我們?cè)谏瞎?jié)實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)上再探究一下pH對(duì)酶活性的影響。

（觀看黑板板書）探究pH對(duì)酶活性的影響

教師：實(shí)驗(yàn)中的變量是什么？

學(xué)生回答：pH。

教師：對(duì)，所以我們要在實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格控制好pH。為此我給大家設(shè)置了三組pH即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液，蒸餾水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液。

（一）實(shí)驗(yàn)原理

新鮮的肝臟中含有過(guò)氧化氫酶，它可以催化過(guò)氧化氫分解成水和氧氣。

（二）猜想實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上原理，利用桌子上給出的一組材料用具，請(qǐng)你們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比較一下pH對(duì)酶活性的影響。

（三）材料用具

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的新鮮的肝臟研磨液、體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液，蒸餾水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液、試管、滴管、試管夾。

請(qǐng)根據(jù)以上提供的材料用具，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)“探究pH對(duì)酶活性的影響”，寫出具體步驟，繪制一個(gè)表格填寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

因?yàn)榇蠹沂堑谝淮尉毩?xí)自己設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)，可能有的同學(xué)有些緊張，不知從何著手。沒(méi)關(guān)系，關(guān)于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一些注意事項(xiàng)老師先提示一下。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：

（1）明確實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理。

（2）認(rèn)清材料用具，并確定各材料用具在實(shí)驗(yàn)中的作用。

（3）設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，除需要測(cè)定的條件外，其他條件應(yīng)保持等同，而且應(yīng)該調(diào)整到實(shí)驗(yàn)要求的最適宜狀態(tài)。

根據(jù)以上三個(gè)注意事項(xiàng)，大家兩人一組先進(jìn)行討論，選擇使用給出的材料用具，共同設(shè)計(jì)出一個(gè)你們認(rèn)為合理的實(shí)驗(yàn)方案，并寫在桌子上的紙上。寫好交給老師后，就可以根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案試著做一下，驗(yàn)證方案是否合理。

學(xué)生活動(dòng)：5分鐘左右的時(shí)間用于討論，并把討論的方案，以提綱形式寫在紙上；10分鐘左右的時(shí)間將方案付諸實(shí)踐——兩人一組嘗試實(shí)驗(yàn)。

（四）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

方案一：

（1）取三支試管，編上號(hào)，然后各注入2毫升過(guò)氧化氫溶液；

（2）將這三支試管分別注入等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液，蒸餾水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液；

（3）再分別向這三支試管中加入相同量的肝臟研磨液。

（4）觀察單位時(shí)間內(nèi)這三支試管的氣泡產(chǎn)生多少情況并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來(lái)。

方案二：

（1）取三支試管，編上號(hào)，然后各注入2毫升肝臟研磨液；

（2）將這三支試管分別注入等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液，蒸餾水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液；

（3）再分別向這三支試管中加入相同量的過(guò)氧化氫溶液；

（4）觀察單位時(shí)間內(nèi)這三支試管的氣泡產(chǎn)生多少情況并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來(lái)。

為什么我們大家設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)方案，會(huì)有不同現(xiàn)象，哪個(gè)正確呢？到底問(wèn)題出在哪里？以后我們?cè)僮龃祟悓?shí)驗(yàn)的時(shí)候應(yīng)該注意什么？

學(xué)生討論后得出正確的實(shí)驗(yàn)方案。

方案二正確，原因是本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的是pH對(duì)酶活性的影響，因此必須保證在酶與底物發(fā)生反應(yīng)之前，先用不同的pH對(duì)酶進(jìn)行處理，保證實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)現(xiàn)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液會(huì)使酶失活，因此本實(shí)驗(yàn)的第一、三組中的過(guò)氧化氫酶失活，再加上過(guò)氧化氫在沒(méi)有催化劑的作用下，不會(huì)產(chǎn)生明顯的氣泡；而第二組中加入的蒸餾水不會(huì)對(duì)酶活性產(chǎn)生影響，其將過(guò)氧化氫分解，產(chǎn)生氣泡。

方案一由于先加的是過(guò)氧化氫，第二步進(jìn)行不同pH處理，最后加入酶，也就沒(méi)有保證在酶與底物發(fā)生反應(yīng)之前，先用不同的pH對(duì)酶處理，即在酶剛加入還未失活的情況下會(huì)分解一部分過(guò)氧化氫，因此也有氣泡生成。

結(jié)果及分析：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液會(huì)使酶失活，因此本實(shí)驗(yàn)的第一、三組中的過(guò)氧化氫酶失活，加上過(guò)氧化氫在沒(méi)有催化劑的作用下，不會(huì)產(chǎn)生明顯的氣泡；而第二組中加入的蒸餾水不會(huì)對(duì)酶活性產(chǎn)生影響，其將過(guò)氧化氫分解，產(chǎn)生氣泡。

結(jié)論：強(qiáng)酸強(qiáng)堿會(huì)破壞酶的結(jié)構(gòu)，使酶失活。

七、板書設(shè)計(jì)

探究pH對(duì)酶活性的影響

（一）實(shí)驗(yàn)原理

新鮮的肝臟中含有過(guò)氧化氫酶，它可以催化過(guò)氧化氫分解成水和氧氣。

（二）猜想實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

方案一：（略）

方案二：（略）

總結(jié)：（略）

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

強(qiáng)酸強(qiáng)堿會(huì)破壞酶的結(jié)構(gòu)，使酶失活。