對(duì)“探究影響酶活性因素”實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)探索

切實(shí)開展“探究影響酶活性因素”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，有利于學(xué)生對(duì)“pH和溫度對(duì)酶活性影響”知識(shí)體系的建構(gòu)，有利于學(xué)生的處理實(shí)驗(yàn)材料、確認(rèn)實(shí)驗(yàn)變量、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作等技能的培養(yǎng)，有利于合作學(xué)習(xí)、創(chuàng)新精神等情感的養(yǎng)成。為了有效達(dá)成活動(dòng)目標(biāo)，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)中困擾學(xué)生的幾個(gè)問題，進(jìn)行了探索。

H₂O₂與過氧化氫酶、淀粉與淀粉酶是這類實(shí)驗(yàn)的常用材料。然而，在探究“pH影響酶活性”的實(shí)驗(yàn)中，教師往往指導(dǎo)學(xué)生選用H₂O₂與過氧化氫酶，而不選用淀粉與淀粉酶。其主要原因是后者實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測存在難以克服的困難。淀粉在淀粉酶的催化下，可水解成還原糖。淀粉的存在與否，可用碘液檢測；還原糖的有無，可用斐林試劑檢測。從理論上分析，本實(shí)驗(yàn)使用的N_aOH溶液，會(huì)影響碘液與淀粉變藍(lán)色的現(xiàn)象，而使用的HCl溶液，會(huì)影響斐林試劑對(duì)還原糖的檢測。事實(shí)果真如此嗎？筆者對(duì)此用演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探索。取3支試管編號(hào)1、2、3，先向3支試管分別加入1mL唾液，再依次向3支試管加入1mL5%的HEl、1mL蒸餾水、1mL5%的N₂OH，混勻后分別加入2mL3%的淀粉溶液，在37%下保溫5min，最后向3支試管各滴l滴碘液，結(jié)果依次為變藍(lán)色、不變藍(lán)、不變藍(lán)。重復(fù)前述實(shí)驗(yàn)，只是在保溫后，向3支試管各加2mL現(xiàn)配的斐林試劑，混勻后進(jìn)行100℃水浴，結(jié)果溶液顏色依次為棕色沉淀、磚紅色沉淀、仍為藍(lán)色。這兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)加深了學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)選材的理解。

在探究“溫度影響酶活性”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生已有“溫度影響H₂O₂自身分解速率”的知識(shí)，對(duì)不選用H₂O₂與過氧化氫酶作材料無疑惑。然而，在用碘液對(duì)淀粉與淀粉酶作材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測時(shí)，卻會(huì)出現(xiàn)100℃試管中也不變藍(lán)色的現(xiàn)象。如何突破這個(gè)難關(guān)，便成了筆者課前預(yù)實(shí)驗(yàn)探索的重點(diǎn)。取7支試管并編號(hào)1～7，各加入1mL唾液，分別在37℃、47%、57℃、67℃、77℃、87℃、97℃的溫度下保溫5min，再分別加入2mL3%的淀粉溶液，在各自原溫度下繼續(xù)保溫5min，最后向各試管滴加1滴碘液，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果依次是溶液顏色依次是不變藍(lán)、不變藍(lán)、稍變藍(lán)、變深藍(lán)、不變藍(lán)、不變藍(lán)、不變藍(lán)。由此可知，該實(shí)驗(yàn)可選用唾液淀粉酶，且在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生將最高溫度設(shè)為70℃，從而有效避免不利于學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的現(xiàn)象出現(xiàn)。 建構(gòu)不同pH、溫度與酶活性關(guān)系的變化曲線，依賴于定量實(shí)驗(yàn)。筆者長期探索發(fā)現(xiàn)，可以創(chuàng)設(shè)多種定量測定裝置。這里介紹一種簡易方法：取若干醫(yī)用50 mL輸液瓶（空而未啟封塞）、2mL注射器、輸液管，用注射器將輸液管注滿水后密封其導(dǎo)氣皮管，并將三者組裝成若干如圖1所示裝置。

活動(dòng)時(shí)，采取兩學(xué)生一小組、j或四個(gè)小組為一大組、全班共有若干大組的組織形式，每大組的各小組都完成同—pH及溫度的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)平行重復(fù)及求平均值以減少誤差，各大組分別完成不同pH及溫度的實(shí)驗(yàn)，用全班的數(shù)據(jù)繪制曲線圖。

探究不同pH對(duì)酶活性影響的方法步驟為：①用注射器分別吸2滴（0.1mL）鮮肝研磨液和2mL某pH溶液，分別注入輸液瓶。②將輸液皮條的另一端插入25mL量筒內(nèi)。③用注射器吸2mLH₂O₂溶液并注入輸液瓶，結(jié)束時(shí)連同針頭一起拔出。④在H_aO₂溶液開始注入輸液瓶的同時(shí)，收集水并計(jì)時(shí)，在2min時(shí)讀取并記錄量筒中水平面刻度。⑤各大組計(jì)算出2min時(shí)量筒收集水的平均值。

不同溫度下酶促反應(yīng)產(chǎn)氧量的差異，既有由酶活性不同造成的，又有由溫度不同造成的。為實(shí)施該定量實(shí)驗(yàn)，筆者思考如何校正實(shí)驗(yàn)：取與酶促反應(yīng)相同的裝置，其他條件都不變，只將鮮肝研磨液換成煮熟過的肝研磨液，并在酶促反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，平行進(jìn)行校正實(shí)驗(yàn)，兩者產(chǎn)氧量的差值便是由酶催化的產(chǎn)氧量。兩平行實(shí)驗(yàn)的方法步驟為：①用注射器吸2滴（0.1mL）肝研磨液注入輸液瓶。②將輸液瓶放入燒杯內(nèi)，調(diào)節(jié)溫度至需要控制的溫度并保溫5min。③將輸液管的另一端插入25mL量筒內(nèi)。④用注射器吸2mL H₂O₂溶液并注入輸液瓶，結(jié)束時(shí)連同針頭一起拔出。⑤在H₂O₂溶液開始注入輸液瓶的同時(shí)，收集水并計(jì)時(shí)，在2min時(shí)讀取并記錄量筒中水平面刻度。⑥各大組計(jì)算出2min時(shí)量筒收集水的平均值。 科學(xué)探索是無止境的，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的探索有待進(jìn)一步進(jìn)行。