“酶”專題復(fù)習(xí)的教學(xué)策略本文圍繞“酶”的概念、種類、特性、應(yīng)用等問題，將有關(guān)的基礎(chǔ)知識與實驗技能、模型構(gòu)建、思維方式和學(xué)習(xí)方法等進行綜合與聯(lián)系，為高三“酶”專題的復(fù)習(xí)提供可行的教學(xué)策略。細(xì)胞代謝是各種生命活動所需物質(zhì)和能量的基礎(chǔ)，在這一過程中的“主角”毫無疑問是“酶”，正是因為有了酶，才能讓生命活動得以高效、有序地進行。在高中生物學(xué)教材中，有關(guān)“酶”的內(nèi)容貫穿所有模塊，其重要性自然不言而喻。因此，在高三復(fù)習(xí)階段，以“酶”為主題展開教學(xué)，既可在知識層面上實施有高度的把控、有廣度的梳理、有深度的拓展，同時也可以“酶”的各方面學(xué)習(xí)內(nèi)容為素材，實現(xiàn)對核心概念理解的升華、實驗設(shè)計技能的提高、求同求異思維的訓(xùn)練、回歸生活意識的增強和有效學(xué)習(xí)方法的養(yǎng)成。1酶的概念科學(xué)概念的形成往往是一個過程。通過再現(xiàn)酶的發(fā)現(xiàn)歷程，即從感知酶的存在，到酶的提取，酶的本質(zhì)，再到酶本質(zhì)的新認(rèn)識，要讓學(xué)生理解“酶”這一概念形成的來龍去脈，并認(rèn)同概念的形成是一個不斷發(fā)現(xiàn)、發(fā)展、完善的過程。接著，依據(jù)酶的定義，由學(xué)生指出蘊藏在其中的三個要點:酶的來源、作用和化學(xué)本質(zhì)。任何概念都有其內(nèi)涵與外延，就“酶”這一概念而言，內(nèi)涵體現(xiàn)在酶是生物催化劑這一本質(zhì)屬性上，而外延則是從化學(xué)組成上界定酶的范圍，即具體有機物的類型———蛋白質(zhì)或ＲNA。在概念學(xué)習(xí)中，明確了概念的內(nèi)涵和外延，也就把握了學(xué)習(xí)的要點，即可以此解決相關(guān)問題，并最終實現(xiàn)對核心概念理解的升華。2酶的種類現(xiàn)行人教版高中生物學(xué)教材中，對“酶”新課學(xué)習(xí)內(nèi)容較為集中(例見必修一第四章第二節(jié))，但有關(guān)“酶”的其他內(nèi)容卻分布在多處。因此，可以從不同角度對酶進行整理總結(jié)，在梳理酶的分類的同時，培養(yǎng)學(xué)生歸納綜合的學(xué)習(xí)方法。例如，依據(jù)酶在體內(nèi)的分布及作用部位，可將酶分為胞外酶(如各種消化酶)和胞內(nèi)酶(如DNA聚合酶);依據(jù)酶所催化反應(yīng)的類型，可將酶分為氧化還原酶(如呼吸酶系)、合成酶(如ATP合成酶)、水解酶(一般省去“水解”兩字，如淀粉酶)、裂解酶(如碳酸酐酶)、轉(zhuǎn)移酶(如谷丙轉(zhuǎn)氨酶)、異構(gòu)酶(如葡萄糖磷酸異構(gòu)酶)等;依據(jù)酶的化學(xué)本質(zhì)，可將酶分為蛋白質(zhì)酶和核酶(本質(zhì)為ＲNA的酶);依據(jù)酶的合成與代謝物的關(guān)系，可將酶分為組成酶(結(jié)構(gòu)酶)和誘導(dǎo)酶(大腸桿菌的半乳糖苷酶);依據(jù)酶的來源及其作用的底物，可將酶細(xì)分為胃蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶等。在此基礎(chǔ)上，可將高中生物學(xué)教材中涉及的重要酶匯總?cè)绫?。此外，還有ATP合成酶、ATP水解酶、DNA酶、光合作用有關(guān)酶、呼吸氧化酶、其他各種消化酶、酪氨酸酶、端粒酶、淀粉分支酶、頂體酶等，篇幅所限，不一一列舉。3酶的特性在新課學(xué)習(xí)中，有關(guān)酶的特性和酶活性的影響因素(下一論述問題)是通過演示實驗或探究實驗得出結(jié)論的。而在復(fù)習(xí)課教學(xué)中，則是要側(cè)重于梳理實驗設(shè)計思路，評價實驗設(shè)計方案，以此提升學(xué)生的實驗設(shè)計技能，并能依據(jù)實驗結(jié)果正確構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，加深對實驗結(jié)論的理解。3．1酶與無機催化劑的共性酶的“特性”即特殊之處，與“誰”相比特殊?顯然是與無機催化劑相比。明確了這一點，自然也就清楚了教材中沒有提及的酶應(yīng)該具有一般無機催化劑的性質(zhì)，即共性。例如①只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng);②可通過降低反應(yīng)的活化能而加快反應(yīng)速率;③不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點;④反應(yīng)前后催化劑本身不變，等等。3．2酶的高效性與無機催化劑相比，酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的效果更明顯，其催化效率則更高。也正是因為酶的高效性，才能確保細(xì)胞代謝的高效，生命活動的快節(jié)奏。在實驗方案的設(shè)計上，要依據(jù)實驗設(shè)計的原則，著重解決三個有關(guān)變量的問題:①自變量如何操縱?(異)②無關(guān)變量如何消除?(同)③因變量如何檢測?(易，即易于操作，易于檢測)。(1)實驗設(shè)計思路設(shè)①空白對照組:底物+蒸餾水→檢測反應(yīng)情況(無或慢);②相互對照組:底物+無機催化劑溶液→檢測反應(yīng)情況(慢或較快);③實驗組:底物+酶溶液→檢測反應(yīng)情況(很快)。(2)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型如圖1。(模型說明:①一、三組對照說明酶有催化作用;②二、三組對照說明和無機催化劑相比，酶具有高效性;③酶促反應(yīng)并不改變反應(yīng)的平衡點)。3．3酶的專一性即特異性，可分為兩種情況:①絕對專一性:有些酶對所作用的底物有嚴(yán)格的選擇性，只能作用一種底物，催化一種化學(xué)反應(yīng)(如過氧化氫酶只能催化過氧化氫的分解，脲酶只能催化尿素的分解);②相對專一性:有些酶對底物的要求略低一些，只是對所作用的化學(xué)鍵要求嚴(yán)格，而不管鍵兩端所連基團的性質(zhì)，催化的是一類物質(zhì)的反應(yīng)(如二肽酶，可以水解任何二肽)。但無論哪種情況，正是因為酶的專一性，才能確保細(xì)胞代謝和生命活動的有序性。(1)實驗設(shè)計思路①方案一:實驗組:底物+相應(yīng)酶溶液→檢測反應(yīng)情況(反應(yīng));對照組:相同底物+另一種酶溶液→檢測反應(yīng)情況(無反應(yīng))。②方案二:實驗組:底物+相應(yīng)酶溶液→檢測反應(yīng)情況(反應(yīng));對照組:另一種底物+相同酶溶液→檢測反應(yīng)情況(無反應(yīng))。(2)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型如圖2(模型說明:無論方案一還是方案二，酶曲線的變化趨勢大體相同，均能說明酶具有專一性)。4影響酶活性的因素絕大多數(shù)的酶屬于蛋白質(zhì)，因此能夠影響蛋白質(zhì)的因素均能影響并改變酶的活性，如溫度、酸堿度、激活劑、抑制劑、重金屬鹽、紫外線照射、長時間震蕩等。也就是說，酶還具有易失活的特點。也可以從另一個側(cè)面說明，生物體能夠從多方面實現(xiàn)對酶活性的調(diào)節(jié)和控制，使極其復(fù)雜的代謝活動得以有條不紊地進行。4．1溫度對酶活性的影響在高中階段可側(cè)重探討溫度對酶活性的影響，通過方案的設(shè)計與組織實施，構(gòu)建相關(guān)數(shù)學(xué)模型，即酶活性的影響曲線，引導(dǎo)學(xué)生思考并理解曲線中各關(guān)鍵點所代表的生物學(xué)含義。(1)實驗設(shè)計思路①實驗組1:底物(t1溫度處理)+酶溶液(t1溫度處理)→檢測反應(yīng)情況;②實驗組2:底物(t2溫度處理)+酶溶液(t2溫度處理)→檢測反應(yīng)情況;③實驗組3:底物(t3溫度處理)+酶溶液(t3溫度處理)→檢測反應(yīng)情況……(2)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型如圖3。(3)思考討論①B點所代表的生物學(xué)含義是什么?對酶的應(yīng)用有何指導(dǎo)意義?②AB段和BC段所代表的生物學(xué)過程是怎樣的?③A、C兩點所代表的酶促反應(yīng)速度相等，但原因相同么?④若溫度從A升至B，和由C降至B相比較，對酶促反應(yīng)速度的影響一樣么?這對酶的保存有何指導(dǎo)意義?就問題③，溫度每升高10℃，反應(yīng)速度約提高1倍。但是，隨著溫度的繼續(xù)升高(約60℃以上)，絕大多數(shù)酶會逐漸失去活性，溫度對反應(yīng)速度的影響正是以上兩種相反作用綜合的結(jié)果(如圖3中的C點)。4．2酸堿度對酶活性的影響在高中階段也可側(cè)重探討酸堿度對酶活性的影響，通過方案的設(shè)計與組織實施，構(gòu)建相關(guān)數(shù)學(xué)模型，即酶活性的影響曲線，引導(dǎo)學(xué)生思考并理解曲線中各關(guān)鍵點所代表的生物學(xué)含義。(1)實驗設(shè)計思路①實驗組1:底物(pH1處理)+酶溶液(pH1處理)→檢測反應(yīng)情況;②實驗組2:底物(pH2處理)+酶溶液(pH2處理)→檢測反應(yīng)情況;③實驗組3:底物(pH3處理)+酶溶液(pH3處理)→檢測反應(yīng)情況……(2)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型如圖4。(3)思考討論①B點所代表的生物學(xué)含義是什么?②AB段和BC段所代表的生物學(xué)過程是怎樣的?③細(xì)胞中不同酶的B值(最適pH)相同么?請舉例一二;嘗試分析這對細(xì)胞調(diào)控代謝有何意義?④曲線的起點和終點與溫度對酶活性影響的曲線(圖3)有何異同?就問題③，即便同一細(xì)胞中的不同酶，也有著不同的最適pH，也正因為如此，細(xì)胞可以通過改變胞內(nèi)生理pH從而調(diào)節(jié)不同酶的活性，以控制細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的代謝。4．3影響酶促反應(yīng)速度的因素明確酶活性和酶促反應(yīng)速度這兩個概念的區(qū)別:酶活性也稱酶活力，是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，可用酶促反應(yīng)速度來表示，酶促反應(yīng)速度越大，酶活力越高，反之活力越低。因此，影響酶活性的因素，一定會影響酶促反應(yīng)的速度。但是，影響酶促反應(yīng)速度的因素，不一定影響酶的活性。如上述提及的溫度、酸堿度、激活劑、抑制劑等因素，都是通過影響酶的活性來影響酶促反應(yīng)的速度;而底物的濃度和酶的濃度，則是直接影響酶促反應(yīng)的速度但并不影響酶的活性，兩者對酶促反應(yīng)速度的影響見圖5和圖6。模型說明①圖5:在其他條件適宜，酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速度隨底物濃度的增加而加快，但當(dāng)?shù)孜餄舛冗_到一定后，受酶量限制，酶促反應(yīng)速度不再增加;②圖6:在其他條件適宜，底物充足的條件下，酶促反應(yīng)速度與酶濃度成正比。5幾個易混淆概念的比較列舉幾個易混淆概念，引導(dǎo)學(xué)生思考比較(表2)，通過對比辨析，培養(yǎng)學(xué)生求同求異的思維，加深學(xué)生對概念的理解和記憶，并提高其應(yīng)試技能。6酶的應(yīng)用酶與生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，可多角度創(chuàng)設(shè)問題情境，通過緊密聯(lián)系生活實際，在思考解決問題的過程中鞏固知識，遷移知識，做到學(xué)以致用，以此體現(xiàn)問題“源于生活，回歸生活”的課程理念。例如，讓學(xué)生思考:(1)與普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉易于洗去衣物上的血漬、奶漬等污漬的原因是什么?在洗滌溫度、洗滌衣物的材質(zhì)上需要注意哪些問題?(2)在果汁制作過程中由于果膠是植物細(xì)胞壁和胞間層的主要成分，不