科学·技术·社会　酶为生活添姿彩教学设计(第一课时)

课题：探究温度对酶活性的影响

——实验方法改进

姓名：朱帆 学校：新洲一中

一、设计思想

“探究温度对酶活性的影响”是实验【探究：影响酶活性的条件】中的一部分。教材方案是：用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响，过氧化氢和过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响。在上节已经学习过《比较过氧化氢在不同条件下的分解》，对过氧化氢这种材料更为熟悉。为何不能用过氧化氢一种材料进行两种实验呢？由此，对课本实验提出了大胆的质疑和创新。

1、前期探究：以过氧化氢作为反应底物，酵母菌培养液作为过氧化氢酶源，模拟课本探究温度对淀粉酶活性的影响实验过程，得出如下结果：

温度

1.试管

2.H2O2 酶溶液

3.3%H2O2 溶液

4.各自保温

5.混合

6.预期结果：气泡产生量

7.实际结果：气泡产生量

1 1ml

0℃

2

2ml 3 1ml

30℃

4

2ml 5 1ml

90℃

6

2ml 放入对应温度水浴5min 对应温度的两只试管两两混合，即1加入2,3加入4,5加入6 少量

少量

大量

大量

无

少量

2、学生对“高温影响过氧化氢酶活性”结果的质疑

高温条件下 (90℃水浴)酵母菌酶溶液与3％H2O2混合后少量气泡的产生，经过师生讨论，认为可能原因是：

①高温降低了酶的活性，但酶并未完全失活； ②酶已失活，高温使过氧化氢分解；

③酶活性降低和温度使过氧化氢分解的叠加效应。

3、补充——明确思维误区：过氧化氢必须加热才能分解吗？

H2O2在自然状态下会自动分解，若以气泡产生量作为观察指标，不同温度条件气泡产生量= H2O2自然分解量 + 酶催化分解量。

4、突破策略：定量测定不同温度条件下H2O2自然分解量，然后求取差值

二、教材分析

1.本节地位：

“探究温度对酶活性的影响”是人教版生物必修1《分子与细胞》第5章第1节《降低化学反应活化能的酶》中第二小节《酶的特性》的内容。是必修1模块中第2个探究实验。

2、本节内容：

学生通过本节课的学习，进一步学习运用控制变量法进行实验验设计

3、课程安排：

对教材内容进行了适当调整，核心探究如何改进实验方案，利用过氧化氢探究温度对过氧化氢酶活性的影响

三、学情分析

通过《一、酶的作用和本质》的学习，学生已经掌握两个方面的知识：

1、酶的本质说明温度、PH等会影响酶的活性。

2、控制变量法：包括控制自变量，观察检测因变量，以及排除无关变量对实验结果的干扰。但学生自主探究能力还较低，需要教师进行有效的指导和帮助。

另外，这节内容也让学生了解到过氧化氢的有关知识：

1、细胞代谢过程中会产生对细胞有害的物质H2O2，因此大多数生物细胞内含有过氧化氢酶，能将H2O2及时分解。酵母菌细胞中也含有过氧化氢酶。

2、H2O2在自然状态下会自动分解，加热会促进H2O2分解

四、教学目标

1、根据探究的问题设计可行的实验方案；

2、学会控制自变量，观察和检测因变量的变化

，分析实验结果，归纳温度对酶活性的影响规律；

3、学会大胆质疑

，用证据进行辩护

。

五、课程设计思路重难点及突破策略

（一）设计重点：

1.明确变量：探究温度对酶活性的影响，自变量是温度，因变量是酶催化H2O2分解速率，一般以单位时间内O2产生量作为观测指标

2.明确思维误区：气泡产生量= H2O2自然分解量+酶催化分解量。

（二）设计难点：

在不同温度条件下H2O2自然分解量会干扰实验结果。如何消除无关变量的影响？

（三）突破策略：

定量测定不同温度条件下H2O2自然分解量，然后求取差值

六.教学流程 （一）课前准备：

（1）复习实验《比较过氧化氢在不同条件下的分解》，了解实验材料过氧化氢分解特点

（2）变量控制方案：学生自主分析，查阅资料

（二）创设情境

，引出课题

以前期探究结果引出课题，明确本节课的目的：探究如何改进实验方案，利用过氧化氢探究温度对过氧化氢酶活性的影响

（三）确定变量，设计实验

1、确定控制变量方案：

实验改进一：①自变量：设置四组温度梯度：0℃

、30℃、60℃、90℃

（学生查阅资料，发现酵母菌最适生长温度一般在20-30℃，超过60℃一般会死亡）

实验改进二：

②因变量（观测指标）：单位时间内气泡产生量

（学生查阅资料，提出定量测定气体体积的实验方案并展示讨论：排水法、有色液滴移动法、注射器法。

2、设计实验装置和基本步骤（老师参与引导）

（四）进行实验

4． 1 实验材料和用具: 体积分数1%的H2O2溶液，质量分数为2%的酵母菌溶液，蒸馏水。恒温水箱，

20ml注射器，乳胶管，止水夹，温度计

4． 2 实验步骤 ①按图组装实验装置

②放置在装有塑料袋的恒温水箱中保温10min ③10min后立即观察并记录注射器A和B的刻度变化

④打开止水夹，将注射器A中的液体匀速推至注射器B中，记录B的刻度变化

⑤继续加热5 min 后记录注射器B活塞的刻度。重复3组，记录实验数据，求取三次实验数据的变化量的平均值。

⑥改变恒温水箱温度设置，重复③～⑤。

4． 3实验记录表格

0实验组

保温

前A 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5.2/5 5/5/5 6/6/6 5.8/6/6 7 /7/7.5 6.5 /7/7 6/7/7 7/7/6.8 6.8/7/7 7/7/7 ℃

对照组

30实验组

℃

对照组

60实验组

℃

对照组

90实验组

℃

对照组

保温后A 混合时（B）

混B 5min 8/8/9 A变0 B变化1.2 0 3.67 0 相对变化量

1.2 0 3.67 0 0 0.03 -0.6 -0.26 化量

量

6.5 /7/7 0 9/11/11 7/7/6.8 6.9/7/7 7/7/7.1 0 0 0.06 0.03 0 1 0.03 0.4 8.6/8.5/8.5 9/8.8/9 8.5+8+8.5 9+9+9 0.93 0.67 （五）分析结果，得出结论

（1）保温10min后， 0℃、30℃、60℃三组的实验组、对照组的注射器 A、B的刻度均没有发生变化，由此可得，在加热保温过程中H2O2未发生明显的自分解。而90℃注射器A有一定移动，说明90℃高温条件下H2O2有一定程度的分解

（2）混合后保温5分钟，0℃和30℃活塞变化量随温度升高而增大，可知酶活性在30℃更高；60℃混合后保温5min活塞变化量为0，说明此温度下过氧化氢酶已经失去活性，而H2O2基本没有分解；90℃活塞移动，而实验组和对照组移动距离基本相等，说明此时的变化量来自于H2O2的自然分解。

由此可知，酶的活性先升高后下降，适宜温度在30℃

左右，60℃时彻底失活，符合温度对酶活性影响的一般规律。

（六）进一步探究

学生讨论，该实验方案还可用于探究酵母菌中过氧化氢酶活性的最适温度

实验改进三：缩小实验温度梯度设置: 0℃

、10℃

、20℃

、30℃

、40℃

、50℃

、60℃

。重复以上实验方案。

2 结果与分析

由图可见: 0℃

～ 60℃

的温度梯度中，对照组活塞移动的平均速率都为0。没有酶的作用，H2O2在保温后的 5 min内未发生明显的自分解。由实验组数据可发现，随着温度的升高，活塞刻度的变化量先上升后下降，在30℃

时，活塞刻度的变化量最大。由此可知，酶的活性先升高后下降，最适温度在 30℃左右，60℃时彻底失活，符合温度对酶活性影响的一般规律。

（七）课堂小结

1、误差分析：实验数据误差来自三个方面：1、读数误差；2、组装时有气泡从软管进入注射器B；3、混合后过氧化氢的浓度下降

实验操作误差来自：1、温度的控制；2、组装装置时排气不净

2、实验结果证实了实验方案的可行性

本实验以10min内注射器A刻度的变化量表示H2O2的自然分解速率，5min内注射器B刻度的变化量表示总的气泡产生量，二者之间的差值表示过氧化氢酶的活性。实验证明，H2O2的自分解不足以对实验结果造成影响，使用 H2O2作为“探究温度对酶活性的影响”能够较好地达到实验效果。

（八）更进一步探究：

学生思考，由这个实验类推，若用淀粉和淀粉酶来探究PH对酶活性的影响，又该如何改进实验方法呢？

七.教学反思 通过本次实验，我们收获了很多：

1.本实验通过学生自己探究，用实验来检验方案的合理性，比传统的单纯讲授法要好。

2.在实验过程中注意“意外”的记录与分析，只要教师正确引导，能把“意外”变成“精彩”。

3.实验的准备工作很重要。根据实际情况，将实验材料进行适当的调整。

与此同时，也发现很多不足：

1.学生通过实验发现的错误，若能改正后再次实验，整个探究实验的效果会更好些。

2.讨论交流多，时间不易把握。 3. 实验操作、语言表达不够规范。