STEM理念下酶的高效性實驗的創(chuàng)新與改進 說課課件

STEM理念下酶的高效性實驗的創(chuàng)新與改進姓名：王濤單位：安徽省定遠縣第三中學(xué)課題背景34教學(xué)目標(biāo)改進與創(chuàng)新結(jié)論及反思拓展與延伸教材分析本實驗選自新人教版高中生物必修一第5章第1節(jié)《比較過氧化氫在不同條件下的分解》。學(xué)情分析學(xué)生對驗證性實驗操作較多，對酶的認識有限但對催化劑的作用比較熟悉，教學(xué)中可以此為切入點。無機催化劑三氯化鐵可催化強氧化劑過氧化氫分解成無害的水和氧氣，但此法不適用于細胞，而細胞中的過氧化氫酶具備這一功能。課題背景實驗原理過氧化氫酶

過氧化氫酶，又叫觸酶（CAT），于1811年被過氧化氫的發(fā)現(xiàn)者泰納爾首次發(fā)現(xiàn)，它普遍存在于所有能呼吸的生物體內(nèi)，為機體提供了抗氧化防御機理。CAT在pH＝7左右、溫度為30～40℃時活性最強，它是以現(xiàn)代發(fā)酵工藝生產(chǎn)的高濃度液體酶，被廣泛用于醫(yī)藥、食品、紡織、造紙等領(lǐng)域，前景廣闊。過氧化氫酶分子結(jié)構(gòu)示意圖理解酶在細胞代謝中發(fā)揮的作用，認識酶對自然界生物的重要性。生命觀念科學(xué)探究科學(xué)思維社會責(zé)任教學(xué)目標(biāo)通過分析小組合作設(shè)計實驗方案、實施實驗，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)理性思維。學(xué)生在探究過程中，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提高實踐能力。通過普及酶存在的普遍性和重要性及相關(guān)環(huán)保知識，滲透社會責(zé)任感二、設(shè)計思路教學(xué)目標(biāo)教材實驗教材實驗過程示意圖創(chuàng)新與改進實驗材料豬肝研磨液的缺點：

（1）難獲取、成本高、腥味重、清洗困難。

（2）易變質(zhì)、難儲存（冷凍會導(dǎo)致酶活性下降）。

（3）反應(yīng)速率過快，不便觀察（25萬倍數(shù)量差）。（4）部分同學(xué)出于宗教信仰，拒絕使用豬肝。改進：創(chuàng)新與改進蘋果、葡萄、橘子、西紅柿、胡蘿卜、土豆、紫荊、酢漿草均可用于該實驗。材料易得，也易保存人人可用，便于推廣酶量適中，速率適宜認識CAT分布的普遍性本地材料增強自豪感降低了科研的神秘感實驗材料的改進橘子胡蘿卜蘋果豬肝土豆西紅柿葡萄酢漿草紫荊實驗方案教材實驗方案的缺點：

（1）加熱產(chǎn)生水汽誤判為氧氣氣泡。

（2）實驗現(xiàn)象不穩(wěn)定（氣泡帶出水汽導(dǎo)致衛(wèi)生香熄滅，開放試管使氣體逃逸導(dǎo)致助燃失?。?。

（3）判斷指標(biāo)存在主觀因素影響。

（4）燃燒驗證方式存在安全隱患，不夠環(huán)保。創(chuàng)新與改進實驗方案改進----定性分析原理改進：

“濾紙上浮法”

將被CAT溶液浸泡過的濾紙圓片置于過氧化氫溶液中，觀察記錄下沉濾紙片上浮至液面所用時間。CAT浸泡過的濾紙圓片創(chuàng)新與改進用打孔器制備濾紙片研磨，用雙層紗布過濾，去除殘渣加水，配成濃度為20%的研磨液將濾紙片放入研磨液中浸泡一段時間將浸浴過的濾紙片放入過氧化氫中，觀察現(xiàn)象實驗方案改進----定性分析過程創(chuàng)新與改進實驗視頻實驗方案改進----定性分析實驗結(jié)果圖1濾紙上浮法實驗數(shù)據(jù)匯總創(chuàng)新與改進實驗方案改進----定量分析原理改進：

利用學(xué)校新建的數(shù)字化實驗室中的氧氣傳感器，結(jié)合電腦軟件，直觀顯示氧氣含量的數(shù)據(jù)，即可定量地證明酶的催化效率的高低。

創(chuàng)新與改進氧氣傳感器實驗方案改進——定量分析過程創(chuàng)新與改進實驗視頻實驗方案改進——定量分析的實驗結(jié)果傳感器測得的實驗數(shù)據(jù)匯總結(jié)論及反思實驗反思有待思考解決的問題：20%豬肝研磨液組濾紙片未下沉是CAT量過高所致？將豬肝研磨液稀釋為10%進行實驗，觀察記錄實驗現(xiàn)象。結(jié)論及反思圖3濾紙上浮法實驗數(shù)據(jù)（補充）結(jié)論及反思實驗反思結(jié)論1酶具有催化作用。結(jié)論2與無機催化劑相比，酶具有高效性。結(jié)論3CAT分布具有普遍性，在肝臟中較多，土豆塊莖中較少。結(jié)論及反思實驗結(jié)論實驗反思有待思考解決的問題：20%豬肝研磨液組濾紙片未下沉確是CAT量過高所致？CAT普遍分布于真核細胞中，那么原核細胞中呢？反應(yīng)速率只受CAT含量的影響嗎？與CAT活性等因素?zé)o關(guān)嗎？結(jié)論及反思實驗反思結(jié)論及反思實驗反思學(xué)生查閱資料，結(jié)果顯示：CAT在動物、植物、真菌等真核細胞和枯草桿菌等原核細胞中都有分布。CAT包含一大類酶，目前已發(fā)現(xiàn)且序列已知的有300多種。不同生物細胞、同一生物不同細胞、同一細胞在不同發(fā)育時期CAT的種類、含量、活性等均有差異。結(jié)論及反思課程內(nèi)拓展課堂外延伸課程外拓展該實驗方法除用于酶的高效性的探究，還可用于酶的專一性、PH對酶活性的影響等實驗的研究，可據(jù)此讓學(xué)生展開探索，對裝置做進一步研究。調(diào)查酶在生活中的應(yīng)用，如