探究温度对淀粉酶活性的影响-2023-2024学年高一上学期生物沪科版（2019）必修1

探究温度对淀粉酶活性的影响 一、使用教材 “探究温度对淀粉酶活性的影响”是上海科学技术出版社高中生物学必修I《分子与细胞》第4章第2节的内容，本节课对应课标要求“说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响”。 二、实验器材 实验器材：手持折光仪（糖度计）、Y型试管、多孔反应板、数显恒温水浴锅、烧杯、温度计、记号笔、1000uL移液枪、枪头、超滤膜、5mL注射器、玻璃棒 实验材料：1%木薯淀粉溶液、1% α-淀粉酶溶液、冰块、5% NaOH溶液 三、实验创新要点/改进要点 3.1用手持式折光仪（又称糖度计）定量测量，检测结果更稳定 手持式折光仪（以下称糖度计）直接测量淀粉水解产物的浓度（图1）。糖度计可用来检测溶液中可溶性固形物的浓度，同样也可检测淀粉分解后产物的含量，即单位时间内产生的还原糖越多，酶的活性越高，很容易实现实验的定量分析。其优点有：①实验结果稳定，成功率高（图2、图3）；②价格适宜、操作方便，只需将待测液滴在检测平面上，对准光源进行读数。③每小组可配备2台，大大缩短测量时间。 图1 手持折光仪（糖度计） 图3 相同实验条件下测得溶液的淀粉水解产物浓度变化曲线 图2 相同实验条件下测得溶液的吸光度变化曲线 3.2超滤膜抽滤装置实现淀粉与产物的完全分离 用糖度计测量产物的生成量来衡量酶活性时，发现可溶性淀粉会影响糖度计的读数，为解决淀粉对结果的干扰，我们采用超滤膜抽滤装置（图4）将淀粉和淀粉水解产物分离，用碘液检验抽滤装置得到抽滤液，发现未变蓝色（图5），说明抽滤装置可实现淀粉与水解产物的分离，这样就排除了淀粉对实验结果的影响。其优点是：①实现淀粉与产物的分离，排除淀粉对糖度计读数的影响；②便于开展拓展研究，满足学生的个性化学习需求。 图4 超滤膜抽滤装置 图5 用碘液检测结果（左为淀粉溶液，右为抽滤液） 3.3 优化实验装置，反应同步发生，同步终止 为了保证酶与底物反应时间的准确性，做了如下改进：①将反应发生装置改为Y型试管（图6），优点是操作方便，酶与底物反应时倾斜混合，不会漏液；②反应终止装置改为多孔反应板（图7），优点是在酶与底物预保温或酶促反应时，可提前加入NaOH溶液，减小实验操作带来的时间误差。 图7 多孔反应板 图6 Y型试管 3.4 数字化赋能课堂教学，即时呈现温度对淀粉酶活性影响的曲线 为保证实验方案、过程的及时沟通，实验数据的准确分析，利用“学习通”平台，其优点如下：①可即时上传实验方案、实验过程和实验结果，便于教师和学生及时了解各小组实验开展情况，促进交流与评价；②利用excel记录实验数据，即时生成“不同温度条件下淀粉水解产物浓度的变化曲线”。 3.5 开展改进后实验的可行性分析 为了验证改进后实验的可行性，我们在相同的实验条件下采用两种实验方法分别测量不同溶液的吸光度和淀粉水解产物浓度，实验数据如图8和图9所示。结果发现，利用两种方法均可得出该淀粉酶的最适温度在45℃左右。 图9 糖度计测得的数据 图8 DNS法测得的数据 四、实验原理/实验设计思路 1. 实验原理 酶活性是反应酶功能的重要指标，一般通过测定单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示。 糖度计的检测原理是溶液中的含糖量与折光率在一定条件下成正比，从而通过测定溶液的折光率便可以得到溶液的含糖量。用糖度计检测淀粉水解后产物的生成量，即单位时间内产物的浓度越高，淀粉酶的活性越高。 2. 实验设计思路 本节课以“探究温度对淀粉酶活性的影响”为主题，以寻找酶的最适储存温度为任务驱动，在定量实验中重点关注变量的准确控制，除自变量外的无关变量控制，则通过改变实验反应、终止装置、简化产物的检测方法等改进措施予以保障。通过实施实验方案、获取数据，分析温度影响酶活性影响的曲线图，建构“酶活性受环境因素的影响”的概念。 本节课学生自主设计并完成探究活动，学生经历方案设计、实施实验及数据记录分析等过程，提高科学探究能力，并在生活化问题解决的过程中，培养归纳与概括、模型与建模的科学思维。 五、实验教学目标 1. 基于实验数据分析，能用学科专业术语阐明实验结果，发展结构与功能的生命观念 2. 基于实验证据，概括温度对淀粉酶活性的影响规律，培养归纳与概括、模型与建模的科学思维 3. 通过小组合作完成温度对淀粉酶活性的影响的探究，运用所学知识解决实际问题，对日常生活中酶产品的使用提出合理化建议，落实社会责任 六、实验教学内容 1. 实验的基本原理： （1）淀粉酶的作用原理和应用，以及温度对酶活性的影响 （2）糖