對“酶具有專一性”三種實驗方案的對比分析

張彩明

【關(guān)鍵詞】 生物教學(xué)；酶；專一性；方案設(shè)計

【中圖分類號】 G633.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2015）14—0123—01

“酶的特性”是人教版生物學(xué)必修1“分子與細(xì)胞”模塊中第五章第一節(jié)中的內(nèi)容。關(guān)于“酶具有專一性”這一特性，課本只是通過概念和舉例進(jìn)行了簡要說明，而《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中對本節(jié)內(nèi)容的要求是：通過相關(guān)實驗體驗酶與普通催化劑的區(qū)別，驗證酶的特性的實驗應(yīng)結(jié)合實驗設(shè)計對所遵循的原理、原則及要求加以掌握。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在實驗設(shè)計時，針對實驗的原理，生搬硬套實驗原則，設(shè)計的實驗方案看似正確、合理，然而卻不能得出與實驗?zāi)康南喾慕Y(jié)論。

情境設(shè)計及要求：現(xiàn)有符合實驗要求的淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、淀粉溶液、蔗糖溶液、斐林試劑、溫度計及水浴鍋等。各學(xué)習(xí)小組選擇實驗試劑、實驗材料，并設(shè)計出能夠驗證“酶具有專一性”的實驗方案，說出設(shè)計方案時應(yīng)遵循的原則和預(yù)期的結(jié)果。最后在全班內(nèi)表達(dá)交流，現(xiàn)將交流結(jié)果歸納如下。

1. 實驗原理：

①淀粉和蔗糖都是非還原性糖，它們在相應(yīng)酶的催化下都可以水解成還原性糖（麥芽糖、果糖和葡萄糖）。

②還原性糖能夠與斐林試劑在水浴加熱的條件下生成磚紅色沉淀。

2. 實驗方案及預(yù)期的結(jié)果，整合起來有三種。

3. 實驗方案的評價及拓展。三組實驗方案都對自變量進(jìn)行了嚴(yán)格控制，也對因變量進(jìn)行了科學(xué)檢測，同時也排除了無關(guān)變量對實驗的干擾，更遵循了對照性原則，完全符合生物實驗設(shè)計的原則和本實驗的原理。為了培養(yǎng)學(xué)生分析實驗的能力，并確定每組方案與實驗?zāi)康氖欠裣喾P者進(jìn)一步要求每組學(xué)生針對本組實驗方案及預(yù)期結(jié)果，分析出三組方案分別驗證了哪種酶具有專一性。

4. 對比分析結(jié)果：對方案1分析發(fā)現(xiàn)，A組出現(xiàn)了磚紅色沉淀，說明淀粉酶可以催化淀粉的水解。B組不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明淀粉酶不能催化蔗糖的水解，故證明了淀粉酶具有專一性。對方案2分析發(fā)現(xiàn)，A組出現(xiàn)了磚紅色沉淀，說明淀粉酶可以催化淀粉的水解。B組不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明蔗糖酶不能催化淀粉的水解。只可證明淀粉酶可以水解淀粉，蔗糖酶不能水解淀粉，并不可證明那種酶具有專一性。對方案3分析發(fā)現(xiàn)，A組不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明蔗糖酶不能催化淀粉的水解。B組出現(xiàn)了磚紅色沉淀，說明蔗糖酶只能催化蔗糖的水解，故證明了蔗糖酶具有專一性。三組看似嚴(yán)密合理的實驗方案，卻得出了不同的結(jié)論。顯然，方案二設(shè)計的實驗?zāi)康臎]有達(dá)到。

5. 結(jié)合本節(jié)課的教學(xué)實際，筆者就生物實驗方案的設(shè)計進(jìn)行了如下的反思。

①在進(jìn)行實驗方案設(shè)計時，應(yīng)按照科學(xué)探究的步驟進(jìn)行。先提出問題，再進(jìn)行假設(shè)，依據(jù)如何證明假設(shè)成立于否，進(jìn)行方案的設(shè)計。如在實驗中，提出問題：淀粉（蔗糖）酶具有專一性嗎？進(jìn)行假設(shè)：淀粉（蔗糖）酶可以把淀粉（蔗糖）水解成還原性糖，不可將蔗糖（淀粉）水解成還原性糖，淀粉（蔗糖）酶具有還原性。以此假設(shè)作為驗證目的，就會很容易設(shè)計出與實驗?zāi)康南喾姆桨浮?/p>

②方案設(shè)計出來之后，對實驗結(jié)果進(jìn)行預(yù)期分析，確定能否得出與實驗?zāi)康南喾慕Y(jié)論，明確設(shè)計的方案是否合理、嚴(yán)密，進(jìn)一步對方案進(jìn)行修正。

③進(jìn)行實驗設(shè)計時，必須遵循生物實驗的科學(xué)性原則、對照性原則、單一變量原則。但在具體的實驗方案設(shè)計中，不可生搬硬套，應(yīng)綜合考慮具體的實驗原理、實驗?zāi)康摹嶒灄l件。

方案1：

方案2：

方案3：

編輯：謝穎麗