“探索影響淀粉酶活性的條件”的疑難解答

高三生物復習中，老師和學生經常遇到這類實驗——酶需要適宜條件，也就是酶的活性與溫度、pH值的關系。該類實驗老師和學生的疑難問題較多，教師解答也有一定的難度。筆者結合這些疑問，查閱了大量資料，整理了該實驗的疑難解答。希望有助于學生的學習，并與各位生物老師交流。

“探索影響淀粉酶活性的條件”這一實驗的主要目的是:探索淀粉酶在不同溫度和pH下催化淀粉水解的情況。根據該實驗中學生的疑問，現解答如下:

一、溫度對酶活性的影響的實驗步驟為

1.取3支潔凈的試管并編號，分別注入2ml可溶性淀粉溶液。

2.將3支試管分別放入60℃左右的熱水、沸水和冰塊中，維持各自的溫度5min。

3.在3支試管中各注入1ml新鮮的淀粉酶溶液，搖勻后，維持各自的溫度5min。

4.在3支試管中各滴入1滴碘液，然后搖勻。

5.觀察并記錄這3支試管中溶液顏色的變化情況。

問題一:上述步驟的②③兩步次序能否顛倒?

解析:不能。3支試管各注入2ml可溶性淀粉后要先放入不同溫度環境保溫5min，使淀粉液達到所處不同環境的溫度，然后再加新鮮淀粉酶，搖勻并維持5min，否則若加入淀粉酶后再放入不同溫度環境中，由于酶的高效性，在升溫或降溫的過程中已把淀粉分解了，3支試管內都有麥芽糖生成，結果3支試管都不變藍，從而看不出來溫度對酶的影響。

問題二:該實驗能否用斐林試劑(或班氏試劑)來檢測還原性糖的產生?

解析:不能。因為若用斐林試劑則步驟4為:在3支試管中各加入2ml斐林試劑(或班氏試劑)，搖勻后將3支試管的下半部放進盛有熱水的大燒杯中，用酒精燈加熱，煮沸并保持1min。

在此加熱過程中，放冰塊的試管內在升溫過程中酶的活性會升高，從而會分解淀粉產生麥芽糖;結果60℃熱水和加冰塊的試管內都有磚紅色沉淀，造成了錯覺，使實驗結果與溫度對酶活性影響的事實不相符。另外，試驗中2、4都有溫度在起作用，其結果到底是哪一步驟造成?無法確定。

問題三:淀粉酶的最適溫度是多少?

解析:淀粉酶有不同類型。實驗中一般用到兩種:若用人的唾液淀粉酶，則其最適溫度為37℃;若用從化學試劑商店購買的淀粉酶則其最適溫度為50℃~75℃，一般采用60℃。

二、pH對酶活性的影響的實驗步驟為

1.取3支試管編號，并按下表序號1-5操作:

2.振蕩3支試管，使試管內液體混合均勻，然后將3支試管下半部浸到60℃左右熱水中，保溫5min。

3.在3支試管內各加入2ml斐林試劑，并將3支試管的下半部放入盛有熱水的大燒杯中，用酒精燈加熱，煮沸1min。

4.觀察記錄3支試管中溶液顏色的變化情況。

問題一:在步驟1中能否先加入淀粉后，再加入淀粉酶，最后加酸或堿?

解析:不能。該實驗必須先將酶置于不同環境條件下(加清水，加NaOH，加HCl)，然后再加入可溶性淀粉液，才能證實環境過酸和過堿對酶活性的影響。若順序顛倒，則加堿、酸前，因為酶有高效性，酶就將淀粉分解產生還原性糖(麥芽糖)，結果三支試管都有磚紅色沉淀產生，看不出pH對酶的影響。

問題二:步驟3能否將斐林試劑換用碘液檢測實驗結果?

解析:不能。溶于水的直鏈淀粉借助分子內的氫鍵卷曲成螺旋狀。加入碘液時，碘分子便嵌入到螺旋結構的空隙處，并且借助范德華力與直鏈淀粉聯系在一起，形成一種絡合物。這種絡合物能夠比較均勻地吸收除了藍光以外的其他可見光從而使淀粉溶液呈現藍色，此實驗中若用碘液檢測，則酸或堿會影響碘分子，從而影響顏色變化，而無法確定是否是酶催化淀粉解的結果。而斐林試劑檢測可溶性還原性糖時靈敏度高，故用斐林試劑而不用碘液。

問題三:為什么加入HCl的試管中最后呈現藍綠色?

解析:斐林試劑的甲液(NaOH)和乙液(CuSO4)混合后生成藍色Cu(OH)2沉淀，Cu(OH)2遇HCl發生反應產生綠色的CuCl2溶液，又因HCl為1ml，斐林試劑為2ml故Cu(OH)2過量。這樣藍色的Cu(OH)2和綠色的CuCl2混合在一起而呈現藍綠色。

生物學是實驗性科學，實驗有助于加深學生對自然科學概念、原理和規律的理解，也有助于培養學生的科學態度和創新精神，實驗能力也是學生將來從事科學研究的基礎。所以，我們應注重分析實驗的方法步驟，引導學生明確實驗原理和實驗結論，從而提高學生設計和完成實驗的能力。

參考文獻:

1.沈同，王鏡巖編.《生物化學》

2.《高中生物實驗大全》.青島海洋大學出版社

3.《三尺講臺》.光明日報出版社

作者單位:山東省淄博實驗中學