高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果教案设计

专题4  酶的研究与应用

课题4.2  探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

一、【课题目标】

（一）知识与技能

1、掌握加酶洗衣粉的洗涤原理

2、理解温度对加酶洗衣粉洗涤的影响

3、了解不同种类的加酶洗衣粉对洗涤效果的区别

   （二）过程与方法

1、设计实验探索加酶洗衣粉的效果

2、注意运用设计试验的对照原则与单一变量原则

（三）情感、态度与价值观

    通过对加酶洗衣粉的研究，激发学生对生物科学的兴趣，培养学以致用的意识。

二、【课题重点】

区别不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物的洗涤效果

三、【课题难点】

  　实验过程中各种变量的控制

四、【教学方法】

    启发式教学

五、【教学工具】

    多媒体课件

六、【教学过程】

（一）引入新课

当你自己动手洗衣服的时侯，会发现有油渍、汗渍或血渍的衣服很难彻底洗干净，你是如何解决这个问题的？在本课题中，我们将了解加酶洗衣粉的作用，探讨加酶洗衣粉使用的最适条件。

（二）进行新课

1．基础知识

活动1：阅读“课题背景”及“基础知识”，讨论并完成学案

1．1加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶 、 脂肪酶 、淀粉酶 、 纤维素酶 。其中应用最广泛、效果最明显的是 碱性蛋白酶 和 碱性脂肪酶 。

〖思考1〗碱性蛋白酶为什么具有如此强的功效？它的作用机理是怎样的？请写出作用示意图。

酶具有高效性，能迅速将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质分解成可溶性小分子肽和氨基酸。

〖思考2〗你能写出脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶的作用示意图吗？

1．2．影响酶活性的因素有 温度 、 酸碱度 和 表面活性剂 。

〖思考3〗酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家是如何解决这一难题的？

不能，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。将基因工程生产出的酶用特殊水溶性物质包裹起来，与洗衣粉的其它成分隔离开来。

〖思考4〗为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？

加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展。

【补充】普通洗衣粉的化学成分有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白粉等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。

2．实验设计

活动2：阅读“[资料一]有效地控制变量”，探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的不同：

2．1分析：A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在的问题。

有问题。未说明控制相同的适宜温度；玻璃棒搅拌的强度难于控制相同；为确定布料颜色等。

〖思考5〗你同意B同学观点吗？请说明理由。

不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题。

〖思考6〗影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？

水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质料、大小及侵泡时间和洗涤时间等。

2．2设计：你认为应该控制的单一变量是 普通洗衣粉和加酶洗衣粉 的区别，其他条件（如洗衣粉用量、水温、水质、水量、布料的大小和颜色、洗涤方式、洗涤时间等）完全性同。

活动3：阅读“[资料二]考虑实际生活中的具体情况”，探究温度对加酶洗衣粉效果的影响：

2．3水温的控制：通常情况下春、夏、秋、冬四季可分别选取 5℃ 、 15℃  、 25℃ 、 35℃ 。

2．4其他条件控制：

洗涤方式有半自动和全自动，相比之下采用 全自动 方式比较好，并且应尽量使用同一型号小容量的洗衣机，其机械搅拌作用 相同 ；洗涤材料以（衣物、布料）作为实验材料比较可行，做对照实验时可以控制布料的 大小 、 颜色 以及 污物的量 （可用滴管控制）使其相同，同时也便于洗涤效果的比较；水量和洗衣粉用量与布料的大小是成 正比 的。

3．实验操作

课题名称：温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

实验目的：比较不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果

实验原理：酶的催化活性受温度影响，在适宜温度下酶的催化活性最高，温度过低或过高酶的催化能力降低

实验材料：加酶洗衣粉、天平、白色棉布、1000mL烧杯、玻棒、温度计、滴管、新鲜鸡血、水浴缸、温度分别为5℃、15℃、25℃、35℃的清水。

实验步骤：

（1）取10cm×10cm的白色棉布4块，用滴管各滴加5滴新鲜鸡血，晾干备用。

（2）取1000mL烧杯4个，用天平分别称取0.5g加酶洗衣粉，依次倒入4个烧杯中。

（3）将5℃、15℃、25℃、35℃清水各500mL依次倒入4个烧杯中，用玻棒搅拌溶化洗衣粉。

（4）取水浴缸4个，依次倒入5000mL 5℃、15℃、25℃、35℃清水，插入温度计保持恒温。

（5）将4个烧杯分别放到相同水温的水浴缸中，将带鸡血的棉布分别放到烧杯中浸泡20min。

（6）按相同方式用不同玻棒搅拌棉布各，放到水浴缸中

4．结果分析与评价

活动2：探究不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的比较

在活动1中，        是变量，其他因素在实验中保持不变；而在活动2中，水温则应保持不变。在实施活动2时，通常应采用当地的常温，如果是冬季水温过低，就应采用     的方法，使温度达到25 ℃～35 ℃。

不同种类的洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的列表比较：

［思考7］请列表比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的不同

［思考8］有位同学打算用丝绸做实验材料，探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果，你认为他这样做合适吗？为什么？

（三）课堂总结、点评

（四）实例探究

例1下列不属于酶制剂的是

A．蛋白酶    B．脂肪酶    C．淀粉酶       D．麦芽糖酶

解析：目前常用的酶制剂有四大类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更强的去污能力。

答案;D

例2含有蛋白酶的洗衣粉的洗剂效果好，可以用丝绸作为实验材料吗？

解析：不能。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。

☆综合应用

例3现有相同容积的玻璃缸几只，利用自然的清水、同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只、饲喂蝌蚪的饲料、未经处理的具有生物活性的甲状腺激素，并把具有生物活性的甲状腺激素放在50℃的温水中处理10 min。根据这些现有的条件，请你设计一个实验，验证甲状腺激素经过处理以后，是否还有生物活性。实验方案的设计

第一步，取玻璃缸3只，分别标记为甲、乙、丙；

第二步，                                                                ；

第三步，如果甲缸每天饲喂饲料，丙缸每天饲喂用具有生物活性的甲状腺激素相拌的饲料，则乙缸怎样饲喂?                                                           ；

最后经过一定时间的饲喂，观察现象，得出结果和结论。

(1)  结果分析

①若乙、丙缸的蝌蚪发育同步，迅速变态为小青蛙，而甲缸还是蝌蚪状态，说明

                                                                ；

②若甲、乙缸的蝌蚪发育同步，而丙缸发育变态迅速，说明了                                                                                 

                                                                。

③若乙缸的蝌蚪发育比甲缸快，比丙缸慢，则说明了                            

                                                                。

(3)该实验设置甲、丙两组实验的目的是                                。

解析：这是有关甲状腺激素对蛙发育的实验，利用甲状腺激素生理作用的知识学习如何进行实验设计和结果分析预测

答案：

（1）分别加入等量的清水和20只蝌蚪   每天饲喂用经过处理过的甲状腺激素

相拌的饲料

（2）①甲状腺激素经过50℃的温水处理后，对其生物活性没有影响   ②甲状腺激素经过50℃的温水处理后，完全丧失了生物活性   ③甲状腺激素经过50℃的温水处理后，使生物活性有所降低

(3)起对照作用

（五）巩固练习

1．科学家通过      技术手段生产出了能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的酶。

A．细胞工程        B．基因工程      C．发酵工程    D．酶工程

2．蛋白酶不能洗去

A．油渍     B．血渍   C．奶渍    D．果汁渍

3．下列不能影响加酶洗衣粉活性的是 

A．温度      B．酸碱度       C．表面活性剂    D．水的数量

4．普通洗衣粉中含有    元素，会使环境污染？

A．氮     B．磷      C．铁     D．镁

5．加酶洗衣粉可以降低          的数量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染。

A．表面活性剂    B．碱剂     C．漂白剂     D．水软化剂

6．与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉的优点不包括

A．容易去汗渍        B．容易去油污

C．容易除去奶渍      D．可以重复使用

7．酶制剂中的酶化学本质是

A．蛋白质     B．有机物       C．RNA       D．核酸

8．当前生产酶制剂所需要的酶主要来自

A．动物的组织和器官            B．植物组织和器官

C．微生物                      D．基因工程

9．加酶洗衣粉能够除去衣物上的顽固油渍，则它含有（     ）

A、脂肪酶       B、蛋白酶       C、淀粉酶        D、氧化酶

10、实验探究设计的原则是

A、根据实际，控制单一变量      B、设置对照实验    

C、实验用品等量原则            D、以上三者

答案：

1．B    2．A    3．D   4．B  5．A  6．D   7．B   8．C  9、A   10、D

七、【课余作业】

1．普通洗衣粉中包含哪些化学成分？

2．在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果？

八、【教学体会】

本课题探究的是加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的区别，以及不同的加酶洗衣粉对不同污渍洗涤效果的区别。本课题与学生的生活比较接近，因此，具有较强的现实意义，同时，因为探究的结果可用于直到日常生活中衣物的洗涤，所以很容易激发学生的学习兴趣。教师在引导学生开展本课题的研究时，不要只注重基本原理，而忽视了本课题在现实生活中的作用。

九、【资料袋】

加酶洗衣粉

加酶洗衣粉就是在合成洗衣粉中，加入0.2％～0.5％的酶制剂制成的。在洗衣粉中添加的酶的种类很多，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶。这种酶能耐碱性条件，而且耐贮存，对皮肤、衣物没有刺激和损伤作用。碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物，都会在碱性蛋白酶的作用下，结构松弛、膨胀解体，稍加搓洗，污迹就会从衣物上脱落。

使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点：（1）碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维（羊毛、蚕丝等）织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使纤维受到破坏；（2）使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35 ℃～50 ℃时活性最强，在低温下或70 ℃以上就会失效；（3）加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活力损失；（4）加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存，否则酶的活性将会丧失；（5）添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。