小議教材中與溫度有關的實驗

溫度的控制是實驗成敗的關鍵因素之一，在生物實驗中也同樣重要。為了配合實驗教學的順利進行，筆者將教材中與溫度有關的10個實驗、實習的內容總結如下，便于大家共同討論學習。

(1)生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質的鑒定：關于還原糖的鑒定：將這只試管放進盛有開水的大燒杯中，用酒精燈加熱煮沸2 min左右。在煮沸過程中觀察顏色變化，切不可直接用酒精燈對試管加熱。其加熱原理是新配置的Cu(OH)₂溶液(斐林試劑)，在加熱條件下與半縮醛羥基發生反應，被還原成磚紅色的Cu₂O沉淀，其反應式為：

(2)用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動：在此實驗中，若細胞質的流動較慢，可采取3種方法：

①進行光照：在陽光或燈光下放置15～20min；

②可加入熱水將水溫調至25℃左右；

③切去一小部分葉片。其中可用提高水溫的方法，促進細胞質的流動。

(3)觀察植物細胞的有絲分裂：在制備實驗材料時，洋蔥根尖培養的裝置應放在溫暖的地方，并固定取材時間：在上午11時到下午2時，尤以下午2時最宜。因為洋蔥根尖細胞有絲分裂的時間是有規律的，此時的溫度和光照最適于細胞的有絲分裂。

(4)探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用：步驟二中輕輕震蕩2只試管，使試管內的液體混勻后，然后將試管的下半部浸到60℃左右的熱水中，保溫5min。步驟四也需要將2只試管的下部放進盛有熱水的大燒杯中，用酒精燈加熱煮沸1min。若用市售的α-淀粉酶，最適pH為5.5～7.5，最適溫度為50~C-75℃。為什么此實驗對溫度有一定的要求?因為酶的催化反應需要最適溫度，其反應速度隨溫度升高而加快，一般溫度每升高10℃反應速度約增加10倍。通常動物體內酶的最適溫度在37℃～40℃，而植物體內酶的最適溫度在50℃～60℃。

(5)葉綠體中色素的提取和分離：①層析液中的20份石油醚是在60℃～90℃下分餾出來的；②制備濾紙條要用預先干燥處理的定性濾紙，其干燥條件要控制在105℃下烘干。③分離葉綠體中的色素：葉綠體中的色素在層析液中的溶解度的不同，層析液在濾紙上擴散的速度就不同，這與溫度有關，在常溫下(18℃～25℃)的擴散速度即可滿足實驗要求。

(6)植物向性運動的實驗設計和觀察：實驗中，把剛剛長出幼根的大豆種子固定好以后，應放在溫暖的地方幾天后觀察幼苗根的朝向。

(7)DNA的粗提取與鑒定：①方法步驟七提取含雜質較少的DNA：在濾過的溶液中應加入冷卻的體積分數為95％的酒精溶液50mL冷卻溫度為2～4℃，對DNA的凝集效果較佳。②DNA的鑒定：將裝有混勻DNA和二苯胺的2只試管置于沸水中加熱5min，待試管冷卻后，觀察顏色變化。實驗發現：將二苯胺試劑滴在玻璃棒的DNA絲上，若不加熱，則不會出現藍色反應。其加熱原理：加熱DNA的稀鹽溶液達到一定溫度后，會使2條鏈分開可以用DNA分子對應260nm吸光度的增加來證明，當吸光度驟然增加，表明兩條鏈開始分開當增加約40％后，然后變化趨于平坦，表明2條鏈已完全分開。當DNA分子中的D—2—脫氧核糖與二苯胺一同加熱時，則產生藍色變化，也可用這兩種特殊顏色變化區別DNA和RNA(D-核糖與濃鹽酸和甲基間苯二酚共熱產生綠色)。

(8)用當地某種生物做有性雜交實驗：選用不同類型的純種玉米品系做親本，在地表下5～10cm范圍內，地溫在5～10℃時，選適宜地塊播種待用。

(9)設計并制作小生態瓶，觀察生態系統的穩定性：小生態瓶制作完畢后，應將其放在有較強散射光的地方，不能放在陽光直射的地方，否則會導致水溫過高而使水草死亡，另外，不可隨意移動小生態瓶的位置。

(10)觀察二氧化硫對植物的影響：方法步驟五結束后應將實驗裝置放在向陽處，觀察這三株幼苗的變化。因為在一定的范圍內，光照越強、氣溫越高，植物對二氧化硫越敏感，越容易受害。

小結：溫度作為一個非生物的生態因素，它不僅影響到實驗結果的成敗，而且還會影響到任何一個生物體內的每一種生化反應，甚至影響到生物圈的穩態。比如，溫度對酶促反應速度的影響：化學反應速度會隨溫度升高而加快。但是，大部分酶是蛋白質，溫度升高超過一定限度時會發生變性。在溫度較低時，反應速度雖溫度升高而加快；但是超過一定數值之后，酶受熱變性的影響占優勢。反應速度反而隨溫度升高而減慢。反應速度達到最大值時的溫度被稱為最適溫度。動物體內各種酶的最適溫度一般為37～40℃，接近于體溫。酶的最適溫度不是恒定的常數，它與底物種類、介質pH、離子強度、保溫時間等因素有關。高溫能使酶變性失活。低溫雖然也能使酶活性降低，但不破壞酶分子構象。臨床上低溫麻醉，就是利用低溫能降低酶活性，以減慢組織細胞的代謝速度，從而提高機體對氧和營養物質缺乏的耐受性。生物制品、菌種以及精液的低溫保存，也是基于同一原理。

參考文獻：

[1] 羅紀盛．生物化學簡明教程[M]．北京：高等教育出版社．1999．

[2]劉莉．動物生物化學[M]．北京：中國農業出版社．2001．