“探究pH对酶活性的影响”的教学设计

张建辉

摘 要： 细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的，酶是由生物活细胞产生的一种具有催化活性的有机物，酶对化学反应的催化效率被称为酶活性。细胞都生活在一定的环境中，环境条件会影响细胞内酶的活性。从而使酶的活性发生改变。本实验旨在探究不同pH对酶活性的影响，通过学生自己设计实验，最后得出强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。

关键词：pH 酶结构 酶活性

一、教育目标

1.知识目标：探究pH对酶活性的影响；学会设计pH对酶活性的影响实验的方法；通过亲身实验与观察，了解酶活性受环境pH值影响这一事实，为今后学习新陈代谢的有关知识打下基础。

2.能力目标：培养观察、比较、归纳分析解决问题的能力；通过设计实验，着重训练创新思维和实践能力，从而提高解决实际问题的能力。

3.技能目标：培养动手操作能力和实践能力。

4.情感目标：通过本次研究性学习培养细致认真、实事求是的科学精神及团结协作的意识。

二、教学重点和难点

探索pH对酶活性影响的实验设计及操作。

三、教学方法

发现法；引导——探究式教学法。

四、教学手段

实验教学。

五、课时安排

1课时。

六、教学过程

引言：上节课，我们已经为大家探索了酶的前两个特性，即高效性、专一性。我们知道酶要想更好地发挥作用还需要适宜的条件。今天我们在上节实验课的基础上再探究一下pH对酶活性的影响。

（观看黑板板书）探究pH对酶活性的影响

教师：实验中的变量是什么？

学生回答：pH。

教师：对，所以我们要在实验中严格控制好pH。为此我给大家设置了三组pH即质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水，质量分数为5%的NaOH溶液。

（一）实验原理

新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它可以催化过氧化氢分解成水和氧气。

（二）猜想实验结果

根据以上原理，利用桌子上给出的一组材料用具，请你们设计一个对比实验，比较一下pH对酶活性的影响。

（三）材料用具

质量分数为20%的新鲜的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水，质量分数为5%的NaOH溶液、试管、滴管、试管夹。

请根据以上提供的材料用具，设计一个实验“探究pH对酶活性的影响”，写出具体步骤，绘制一个表格填写实验结果并对结果进行分析。

因为大家是第一次练习自己设计生物实验，可能有的同学有些紧张，不知从何着手。没关系，关于设计实验的一些注意事项老师先提示一下。

设计实验的注意事项：

（1）明确实验要求、实验目的和实验原理。

（2）认清材料用具，并确定各材料用具在实验中的作用。

（3）设计对比实验时，除需要测定的条件外，其他条件应保持等同，而且应该调整到实验要求的最适宜状态。

根据以上三个注意事项，大家两人一组先进行讨论，选择使用给出的材料用具，共同设计出一个你们认为合理的实验方案，并写在桌子上的纸上。写好交给老师后，就可以根据自己设计的实验方案试着做一下，验证方案是否合理。

学生活动：5分钟左右的时间用于讨论，并把讨论的方案，以提纲形式写在纸上；10分钟左右的时间将方案付诸实践——两人一组尝试实验。

（四）设计实验方案

方案一：

（1）取三支试管，编上号，然后各注入2毫升过氧化氢溶液；

（2）将这三支试管分别注入等量的质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水和质量分数为5%的NaOH溶液；

（3）再分别向这三支试管中加入相同量的肝脏研磨液。

（4）观察单位时间内这三支试管的气泡产生多少情况并将实验结果记录下来。

方案二：

（1）取三支试管，编上号，然后各注入2毫升肝脏研磨液；

（2）将这三支试管分别注入等量的质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水和质量分数为5%的NaOH溶液；

（3）再分别向这三支试管中加入相同量的过氧化氢溶液；

（4）观察单位时间内这三支试管的气泡产生多少情况并将实验结果记录下来。

为什么我们大家设计出的实验方案，会有不同现象，哪个正确呢？到底问题出在哪里？以后我们再做此类实验的时候应该注意什么？

学生讨论后得出正确的实验方案。

方案二正确，原因是本实验设计的是pH对酶活性的影响，因此必须保证在酶与底物发生反应之前，先用不同的pH对酶进行处理，保证实验目标的实现。质量分数为5%的HCl溶液和质量分数为5%的NaOH溶液会使酶失活，因此本实验的第一、三组中的过氧化氢酶失活，再加上过氧化氢在没有催化剂的作用下，不会产生明显的气泡；而第二组中加入的蒸馏水不会对酶活性产生影响，其将过氧化氢分解，产生气泡。

方案一由于先加的是过氧化氢，第二步进行不同pH处理，最后加入酶，也就没有保证在酶与底物发生反应之前，先用不同的pH对酶处理，即在酶刚加入还未失活的情况下会分解一部分过氧化氢，因此也有气泡生成。

结果及分析：质量分数为5%的HCl溶液和质量分数为5%的NaOH溶液会使酶失活，因此本实验的第一、三组中的过氧化氢酶失活，加上过氧化氢在没有催化剂的作用下，不会产生明显的气泡；而第二组中加入的蒸馏水不会对酶活性产生影响，其将过氧化氢分解，产生气泡。

结论：强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。

七、板书设计

探究pH对酶活性的影响

（一）实验原理

新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它可以催化过氧化氢分解成水和氧气。

（二）猜想实验结果

（三）设计实验方案

方案一：（略）

方案二：（略）

总结：（略）

（四）实验结论

强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。