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《果胶酶在果汁生产中的作用》教学设计

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《果胶酶在果汁生产中的作用》教学设计
一、教材分析
“果胶酶在果汁生产中的作用”是人教版普通高中课程标准实验教科书《生物技术实践》(选修一)专题四“酶的研究与应用”中的课题一。课题要求学生能设计实验探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量,此内容与学生的日常生活联系紧密,对于学生来说并不困难,适合进行动手操作。通过亲自设计实验步骤并动手操作,使学生深入理解工业生产中果胶酶的作用。同时,在设计实验步骤时,同学们可能会有不同的实验方法,可通过同学之间的讨论交流,得出最佳的实验方法,可增强学生的动手和协作意识。
二、学情分析
高中阶段学生的思维水平、学习能力已经发展到了较高阶段,大多数学生喜欢自主探究和亲自动手操作,并且又有必修一“探究影响酶活性的条件”作基础,因此对于学生来说该课题并不困难,适合进行实际动手操作。但是,该课题比较偏重实验方案的设计,考虑的变量相对较多,还涉及到实验变量的梯度设计,要想获得理想的结果,必须进行反复多次的实验和摸索。因此,教学过程中可通过实验方案的讨论,实验的分组实施方法来进行。
三、教学目标
1、简述果胶酶的作用;
2、检测果胶酶的活性;
3、探究温度和PH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量;
4、搜集有关果胶酶应用的资料。
四、教学重点与难点
1、重点:温度和PH对果胶酶活性的影响。
2、难点:果胶酶的最适用量。
五、教学策略与手段
由于必修一已经学过酶的定义和影响因素,因此本节课可通过复习的方法进行引入。
关于果胶酶的作用和酶活性的定义的教学,教师可以通过先由学生预习,然后课堂上回答,教师总结,说明植物细胞壁的成分和细胞与细胞之间的胞间层成分就有果胶,说明这些成分的理化性质,以及这些成分对果汁制作的影响,从而引出果胶酶在果汁生产过程中的作用。
关于温度和PH对果胶酶活性的影响,可通过要求学生参考教材的提示设计实验步骤,并思考相关问题。如如何设计温度或PH的梯度,反应底物和酶混合之前还要注意哪些注意事项等等。同学们在设计实验时可能会有不同的想法,这是可通过适当引导,展开讨论,完善设计步骤。
关于探究果胶酶的最适用量,是建立在探究最适温度和PH对果胶酶活性影响的基础上进行的,此时也可以引导并组织同学们讨论,最后确定实验操作方案。
最后,根据讨论汇总的实验方案,分组进行实验。(根据实际情况确定是否进行)
六、教学实施程序
教学内容 教师活动 学生活动 教学意图
 
 
 
引入
在必修一中我们已经学过了酶的内容,那么,请同学们回忆到底酶的概念是什么?酶的特性有哪些?酶活性的影响因素有哪些? 通过讨论,得出酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物;酶具有微量性、高效性、专一性以及作用条件较温和;影响酶活性的因素有温度、PH和抑制剂等。 温故而知新,使学生既复习了原先学过的内容,同时也为本节内容的学习打下基础。
 
酶的活性及酶促反应速度的表示
酶具有一定的催化作用,我们就可以用酶所具有的催化一定化学反应的能力称为酶的活性,那么,我们又该如何表示酶的活性大小呢? 学生通过阅读教材得出酶反应速度可用单位时间内、单位体积中反应物的较少量或产物的增加量来表示。 学习新知识,培养学生阅读教材,总结教材的能力。
 
 
 
果胶酶的作用
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
果胶酶的种类
 
酶的应用很广泛,如在工业生产中具有重要的作用。果胶酶在果汁生产中能够提高水果的出汁率,并使果汁变得澄清。那么,果胶酶为什么具有如此重要的功能呢?
 
 
 
 
 
 
果胶酶是否特指一种酶?
学生通过阅读教材,回答植物细胞壁以及胞间层的主要成分就含有果胶,它是半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物,不溶于水。在果汁加工中,利用果胶酶能够分解果胶,得到可溶性的半乳糖醛酸,瓦解植物细胞壁以及胞间层,是榨取果汁变得更容易。
 
学生回答:不是。而是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
 
 
 
 
学习新知识,培养学生阅读教材,总结教材的能力。
 
 
 
 
探究温度和PH对果胶酶活性的影响
果胶酶能分解果胶,提高果汁的出汁率,但它的活性也受到温度、PH等因素的影响。下面我们共同探究温度对果胶酶活性的影响。请同学们参考教材图4—3,如何设计实验步骤,探究温度对果胶酶活性的影响。
思考问题:
(1)如何设置温度梯度?
(2)为什么在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理?
(3)该实验是否需要设置对照?
 
 
 
温度能够影响果胶酶的活性,其中出汁率最多或澄清度最高的温度就是果胶酶的最适温度。同理,我们将实验步骤中的温度梯度改为PH梯度,就能探究PH对果胶酶活性的影响。
学生通过阅读教材,讨论,最后得出实验步骤如下:制备苹果泥→配置果胶酶→苹果泥和果胶酶分别水浴保温→将苹果泥和果胶酶混合保温→过滤出果汁→记录果汁量→绘制出温度对果胶酶活性影响的曲线图。
(1)可选取的温度梯度为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃和70℃。
(2)保证底物和酶在混合时温度是相同的,避免两者混合时温度影响酶的活性。(3)需要。不同温度梯度之间可以相互对照。
 
选择出汁率最多的那个温度,保持温度不变,探究PH对果胶酶活性的影响,方法与温度探究相同。PH梯度可选择5、6、7、8、9。
 
阅读教材,设计实验步骤,讨论交流,得出最佳实验方案。理解温度和PH对果胶酶活性的影响,并培养学生的协作能力。
 
 
 
探究果胶酶的最适用量
我们探究了果胶酶催化反应的最适温度和最适PH。那么,对于一定的苹果泥,为了使果胶酶得到充分的利用,节约成本,使用多少果胶酶最合适? 阅读教材资料二,讨论得出:可保持各试管中苹果泥的量一定,温度和PH不变,设置果胶酶的使用量为自变量,可配置不同浓度的果胶酶溶液,也可以只配置一种浓度的果胶酶溶液,然后使用不同的体积进行实验。方法与温度探究相同。 阅读教材,讨论交流,理解果胶酶的最适用量。
七、教学反思
本节课只是从理论中设计了影响果胶酶活性的温度和PH的实验步骤,以及探究果胶酶的最适用量的实验设计步骤。但是对于没有实验条件的学校本节课题可能就没法组织学生亲自动手完成,如很多学校都没有恒温水浴锅等实验条件。但我们也可以适当根据本校条件,改造实验步骤,如没有恒温水浴锅,对温度梯度的调节可用不同比例的热水和冰水来调制而成。学生根据实验数据绘制出温度和PH对果胶酶活性影响的曲线图;不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图;最终得到果胶酶的最适温度、PH和最适用量。
 

 
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