“酶的特性”教学设计

刘义友

一、教材分析

“酶的特性”是在学习了酶的作用和本质的基础上，进一步探讨酶的高效性、专一性以及温度、pH对酶活性的影响。由于绝大多数酶的化学本质是蛋白质，与已学过的组成细胞的化合物、细胞的亚显微结构等内容密切相关，同时又是学习光合作用和呼吸作用的过程及影响因素、遗传的物质基础、基因工程等内容的基础。

二、教学目标

(1)知识目标：理解酶的定义及酶的高效性、酶的专一性和酶的作用条件比较温和等特性。

(2)能力目标：创造特定情境，培养学生发现问题、分析问题并灵活运用所学知识解释和解决问题的能力。通过探究性实验设计，学会确定和控制自变量，观察和检测因变量以及设置对照实验等，提高科学探究能力。通过探究实验的讨论交流和评价，培养学生的思辩、判断、评价和表达能力。

(3)情感目标：以学习小组形式开展讨论，培养合作精神，通过体验科学实验的过程和方法，培养勇于创新和实践的科学精神。

三、教学重点和难点

(1)教学重点：酶的催化作用具有高效性、专一性和需要适宜条件的特性。教学中突出重点的策略是回顾蛋白质的特性，实现知识的准确迁移。通过设计实验、自主探究，如分析不同条件下加酶洗衣粉的洗涤效果等探究活动，实现感性认识上升到理性认识。结合生产生活实际，加深对酶特性的理解。

(2)教学难点：组织和引导学生完成影响酶活性条件的探究实验，并让学生学会控制变量的科学方法。教学中突破难点的主要策略是通过激发自主探究的兴趣，调动学习的积极性和主动性。充分发扬教学民主，通过亲身体验，提高科学探究能力。

四、教学过程设计

1温故、创境，引入酶的特性的思考

师：复习、回顾已学的知识，说明酶的主要作用是什么?酶的化学本质是什么?酶的产生主要场所在哪里?在此基础上，请说出酶的概念。

生：酶是生物催化剂，可以降低化学反应的活化能。绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA，所以酶的主要合成场是核糖体。由此可以总结出酶的概念——酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物。

师：结合蛋白质的结构特点，回顾蛋白质具有哪些特性?

生：由于组成蛋白质的氨基酸种类、数目及排列顺序变化多端，空间结构也千差万别，所以蛋白质具有多样性和特异性。蛋白质在过酸、过碱、温度过高等条件下，空间结构改变，从而使其功能降低，甚至丧失。

师：绝大多数酶是蛋白质，那么酶具有哪些特性呢?

2实验、建模，总结酶的高效性

首先利用提供的实验材料进行实验，观察等量的H₂O₂在滴加2mL猪肝研磨液、2mL一定浓度的FeCl₃溶液、2mL蒸馏水时分解速率的快慢。

实验材料：猪肝研磨液、一定浓度的FeCl₃溶液、蒸馏水、试管若干、量筒等。

学生实验：根据提供的实验材料，以2人为单位进行分组实验，并仔细观察实验现象。分析实验结果。得出相关的实验结论。

拓展思维：若加2mL蒸馏水时氧气释放量随时间的变化如下左图所示。请在图中绘制滴加2mL猪肝研磨液、2mL一定浓度的FeCl₃溶液时氧气释放量随时间的变化曲线。结果如下图所示。

通过以上结果的分析，说明酶是生物催化剂，与无机催化剂相比较，具有催化效率高的特性，说明酶具有高效性。

师：根据以上实验分析，实验中自变量是什么?因变量是什么?无关变量有哪些?(引导独立学习与思考)

生：自变量是猪肝研磨液、FeCl₃溶液、蒸馏水，因变量是化学反应速率，无关变量有环境温度、H₂O₂量等。

师：过氧化氢对人体细胞是有害的，肝细胞中的过氧化氢酶催化过氧化氢的分解，有生命活动的正常进行具有重要的意义。马铃薯块茎细胞、酵母菌细胞中含过氧化氢酶吗?请提出基本的实验思路。(引导继续探究)

生：基本实验思路：制备提取液－进行对照实验－分析实验结果－得出结论。

3思辩、评价，理解酶的专一性

阅读某品牌加酶洗衣粉的使用指南，讨论、分析该洗衣粉为什么不能用于洗涤丝质、毛质、皮革服装?(引入对酶专一性的思考)

在加酶洗衣粉中一般含有碱性蛋白酶和碱性脂肪酶，能特异性分解蛋白质和脂肪。一种酶只能催化一种或一类物质质的化学反应，即酶具有专一性。

分析：以下是某同学为了探究酶的专一性而进行的实验操作，该同学的实验能证明酶具有专一性吗?简要说明理由。(自主讨论、合作学习)

同学讨论并得出：该实验不能证明酶具有专一性，因为酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，要证明酶具有专一性，不能用不同的酶作用于同一底物，应该用一种酶作用于不同底物，说明只能催化一种或一类物质的反应。

师(总结)：该同学对实验原理理解有误，导致其自变量的确定有误，该如何修正呢?

生：将题中的自变量改为2％可溶性淀粉溶液和2％蔗糖溶液，即在A、B试管中分别加入2mL2％可溶性淀粉溶液和2％蔗糖溶液，然后再加入2mL稀释的淀粉酶溶液，其他步骤相同。

师：以上同学的调整方案有缺陷吗?简要说明理由。如有缺陷，请提出正确的操作步骤。

生(继续讨论并回答)：明显缺陷是检测结果时，碘液不能检测蔗糖是否被分解，应该是加入现混的斐林试剂2mL，水浴，观察有无砖红色沉淀，检测有无还原糖的生成。

4读图、实验，懂得酶的作用条件

师：继续阅读加酶洗衣粉的使用指南，讨论并分析该洗衣粉为什么用温水洗涤效果最好?溶解时为什么必须倒入低于60℃的水中?(引入温度等对酶活性影响的思考)

生：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，温度过高、过酸、过碱会破坏蛋白质的空间结构，引起蛋白质变性，从而使蛋白质功能下降甚至丧失。

解读模型：参见教材P85图5-3、5-4-，说明温度、pH对酶活性的影响。(小组讨论、代表交流)

学生代表：①在温适温度、最适pH时酶的催化效率最高。②低于在温适温度、最适pH时，随着温度、pH的升高，粉酶活性升高；超过在温适温度、最适pH时，随着温度、pH的升高，酶的活性减弱。③温度过高、过酸或过碱条件下，酶不可逆失活。

实验设计：真菌α－淀粉酶是由曲霉属微生物发酵产生的一种α－淀粉酶，其水解淀粉的产物主要是高含量的麦芽糖和一些低聚糖及少量的葡萄糖。有人提出真菌α－淀粉酶的最适温度35℃左右，请利用所提供的实验材料，探究α－淀粉酶的最适温度，简要说出实验思路。(小组合作完成)

供选材料：真菌α－淀粉酶、2％淀粉溶液、蒸馏水、试管若干、水浴锅若干、碘液、斐林试剂、酒精灯、火柴等。

师生讨论：该实验的自变量是温度，温度的选择应

为35℃左右，如25℃、30℃、35℃、40℃、45℃。因变量为反应速率，实验结果的观察指标项应该是控制自变量、检测因变量是本实验设计的重点和难点。

继续探究：某同学通过实验获得如下图所示的结

果，从而得出“真菌α－淀粉酶最适温度为45℃”的结论，你认为正确吗?如果不正确，如何修正?

师生小结：图解显示，随着温度的升高，反应速度加快，说明酶的活性不断提高。但不能说明真菌α－淀粉酶最适温度为45℃。因为还不能说明随着温度的提高相对反应速度已经达到了最大值，还必须继续提高温度进行实验。

联系实际：嫩肉粉，你听说过吗?

前景材料：嫩肉粉，又称松肉粉，这是一种能使动物性原料软嫩滑润，同时又不损伤肌纤维弹性的佐助料，呈白色粉末状，为纯天然制品，它的主要成分是从番木瓜中提取的疏松剂木瓜蛋白酶，它能将动物类原料结缔组织、肌纤维中的胶原蛋白及弹性蛋白适当分解，使部分氨基酸之间的连接键发生断裂，从而破坏它们的分子结构，大大提高原料肉的嫩度，并使其风味得到改善。

如果你是某企业工程师，需要你给某种品牌的嫩肉粉产品草拟一个产品说明书，你觉得除了生产厂家、工厂地址等基本内容外，还需要特别说明哪些内容?(小组合作完成)

因为嫩肉粉中发挥主要作用的是木瓜蛋白酶，结合酶的特性，应特别说明使用方法、作用剂量、保存方法、有效日期等内容。

5小结、训练，加深对酶的特性的理解

总结酶的特性，说明变量控制的一般方法。在此基础上，进行如下强化训练。

巩固提高：下列实验是研究pH对酶活性的影响。准备5支试管等量酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加一块1cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25℃室温条件下，各试管内蛋白块消失的时间记录如下：

(1)简要分析酶溶液的pH与酶活性及蛋白块消失时间的关系。

(2)提供两种实验改进的方法，使实验能在短时间内完成，并解释原因。

(3)为确认蛋白块消失是由于酶的作用，还应设计对照实验，请描述对照实验的实验条件。(独立思考，强化训练)

五、教学体会

本节课整体感觉非常流畅，学生参与度高，教学效果好。尤其是通过小组合作学习，采用了问题一表象一小组讨论一表达交流的模式，创设了全员参与、主动参与的氛围。同时，通过小组讨论、争辩，使分散的观点逐步趋于集中，培养学生小组合作解决问题的意识，体会小组合作成功的快乐。同时，注重科学探究、科学过程与方法和培养创新精神，整个教学过程以探究为主线，既有思辩性探究，也有实践性探究。在探究性学习过程中，注意科学方法的传授。特别是实验法、模型法。既有实验过程的评价，也有实验方案的设计，同时通过学生解读模型、构建模型，树立模型意识等。

(责任编辑：符洁)