實驗改進《影響酶活性的條件》

宋玉玲

人教版高中生物學教材中的探究實驗《影響酶活性的條件》，要求學生根據教材所列的材料和試劑獨立設計實驗，探究溫度與pH條件對過氧化氫酶和淀粉酶兩種酶活性的影響。該實驗的目的是培養學生設計對照實驗的能力。

在實踐中，部分學生由于對單一變量原則和對照實驗設計方法理解不透徹，加上相應化學知識的不足，做實驗時常常出現錯誤設計和推斷，最終得出錯誤結論。

本文將列舉常見的錯誤結論，結合單一變量原則和對照實驗設計法進行探討分析，針對性地提出改進方案。

一、常見的錯誤結論

錯誤1：由于前文分析了溫度對過氧化氫分解有影響，所以學生選擇用過氧化氫酶做探究pH的實驗，但實驗過后，學生得出了過氧化氫酶在堿性條件下比在酸性條件下的活性要高的結論。

分析：事實上，過氧化氫本身在堿性條件下分解的速率就很快，因為堿會催化其分解，所以得出的結論不科學。實驗中違反了單一變量原則，酸堿處理成了干擾實驗的無關變量。

錯誤2：用淀粉酶做探究溫度的實驗后，學生發現溫度高并不會破壞酶的活性。

分析：得出這一結論是因為學生加入碘液后，在高溫的試管中沒有出現明顯的藍色反應。通過分析得知，高溫破壞了淀粉的螺旋結構，使碘與淀粉的包容物不能形成，藍色褪去。若降低溫度，碘與淀粉的包容物形成，又可出現藍色，但不同溫度的顯色時間也不相同。

錯誤3：用淀粉酶做探究pH的實驗時，學生的結論是淀粉酶在堿性環境下仍有活性，在酸性環境下則失活。碘單質只有在酸性和中性條件下才能使淀粉變藍，在強堿性條件下則不會。在強堿性條件下，碘分子可與NaOH 發生歧化反應：3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O，而這些碘的化合物不能與淀粉形成絡合物，所以淀粉不會變藍。

二、實驗改進

鑒于上述現象，我對本實驗進行了改進，兩組實驗均采用淀粉酶，這樣可以使實驗過程更簡化。改進后的實驗步驟如下。

1.溫度對酶活性的影響

第一步，制作含可溶性淀粉的培養基（薄薄一層即可）三組，分為A、B、C。

第二步，將α-淀粉酶溶液分成三份，分別放進 60℃ 、100℃、0℃培養箱5分鐘。

第三步，用濾紙制作3個大小相同的正方形，浸泡在不同溫度處理的α-淀粉酶溶液中1分鐘，將3個正方形小濾紙片分別平放在三個培養基表面。

第四步，將放有濾紙片的培養基分別在原對應溫度下的培養箱中放置5分鐘。

第五步，取出培養基和濾紙片，然后置于常溫下，等培養皿降至常溫時加入碘液，使其沒過培養基。

實驗結果：60℃下，濾紙片處理的區域無藍色，其他部位及另外兩組均呈藍色。

實驗結論：高溫和低溫都會影響酶的活性。

這一實驗還可進一步檢驗：把原來的濾紙片再放回原來的培養基上，一段時間后，低溫處理過的濾紙片的藍色褪去。

2.pH對淀粉酶活性的影響

第一步，制作含可溶性淀粉的培養基（薄薄一層即可）。

第二步，用濾紙制作3個大小相同的正方形，分別浸泡在經過酸、堿和蒸餾水處理的淀粉酶中1分鐘，然后將3個正方形小濾紙片平放在培養基表面，注意拉開一定距離。

第三步，將放有濾紙片的培養基放進60℃培養箱5分鐘。

第四步，取出濾紙片，加入與5%HCl混合的碘液，沒過培養基。

實驗結果：蒸餾水處理組的小紙片覆蓋區呈白色，培養基的其他部分均呈藍色，包括酸和堿處理組小紙片覆蓋的區域。

實驗結論：蒸餾水處理組小紙片覆蓋的區域不含淀粉，也就是說，濾紙片上淀粉酶保持活性將淀粉分解。而酸、 堿處理組濾紙片上的淀粉酶已失活，無法分解淀粉。因此可下結論：酸、堿環境對淀粉酶活性都有影響，使淀粉酶活性降低。

這兩個實驗還可以同時進行，在60℃培養箱中的培養皿中放置經過酸、堿和蒸餾水處理的淀粉酶中浸泡的3個正方形小濾紙片，可節省時間，使學生有更充分的時間進行分析、討論和實驗處理。

通過對實驗的再設計和改進，學生實驗成功率大大提高了，實驗結果明顯，收到了較好的教學效果。