“探究酶的專一性”實驗再設計

趙廣英

(浙江省海鹽縣海鹽高級中學 314300)

“探究酶的專一性”是高中生物學中的一個重要實驗，教材通過比較唾液淀粉酶和蔗糖酶對淀粉和蔗糖的作用來探究酶的專一性。這是一個經典實驗，很多教師對此進行研究和改造，教材也有詳細的介紹。然而，在教學中發現，教材上沒有設計排除兩種酶中混有還原性物質的可能性；設置的37℃反應溫度不是蔗糖酶的最適溫度，延長了酶促反應時間。本文對此進行重新設計，并在教學實施中獲得良好效果。

1 材料與儀器

質量分數為1%的淀粉酶溶液，質量分數為1%的蔗糖酶溶液，質量分數1%的淀粉溶液，質量分數為1%的蔗糖溶液，斐林試劑，試管，試管架，恒溫水浴鍋。

2 實驗設計與步驟

(1) 取4支試管，分別編為1號、2號、3號、4號。

(2) 向1號試管中加入1%淀粉溶液3mL， 2號試管中加入1%蔗糖溶液3mL， 3號試管中加入1%淀粉酶溶液1mL， 4號試管中加入1%蔗糖酶溶液1mL。然后向這4支試管中各加入斐林試劑2mL，最后各試管加入蒸餾水補足到總體積6mL。

(3) 將4支試管內的溶液充分混勻后，放在沸水浴中孵育2～3min。觀察并記錄實驗結果。

(4) 再取4支試管，分別編為5號、6號、7號、8號。

(5) 5號、6號試管中各加入1%淀粉酶溶液1mL，然后向5號試管中加入1%淀粉溶液3mL，向6號試管中加入1%蔗糖溶液3mL。充分混勻后，放在50℃恒溫水浴鍋中保溫，5min后取出。兩管各加入斐林試劑2mL，搖勻，放在沸水浴中孵育2～3min。觀察是否有沉淀并記錄實驗結果。

(6) 7號、8號試管各加入1%蔗糖酶溶液1mL，然后向7號試管中加入1%淀粉溶液3mL，向8號試管中加入1%蔗糖溶液3mL。充分混勻后，放在50℃恒溫水浴鍋中保溫，5min后取出。兩管各加入斐林試劑2mL，搖勻，放在沸水浴中孵育2～3min。觀察是否有沉淀并記錄實驗結果。

表1 實驗設計與步驟

3 實驗結果及分析

實驗結果見表2：只有5號和8號試管出現磚紅色沉淀，由此可知：淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解；蔗糖酶只能催化蔗糖水解，而不能催化淀粉水解。最后得出“酶的催化作用具有專一性”的實驗結論。

表2 實驗記錄表

(注：“+”代表有磚紅色沉淀產生，“-”代表無磚紅色沉淀產生)

4 實驗設計反思

(1) 以市售α-淀粉酶替代新鮮唾液,酶促反應時間縮短為5min；而市售的α-淀粉酶的最適溫度為50℃～60℃之間，蔗糖酶最適溫度為45℃～50℃，故本實驗酶促反應溫度設置在50℃。要保證淀粉酶和蔗糖酶有活性，實驗前需檢驗這兩種酶是否有活性。經反復試驗，蔗糖酶和淀粉酶的濃度為1%較合適。此外，淀粉溶液和蔗糖溶液要新鮮，現配現用，避免被微生物分解產生還原性糖，會對實驗結果產生干擾。

(2) 增加兩組對照組(3號和4號試管)，排除了兩種酶中混有還原性物質的可能，實驗過程更加嚴謹。

(3) 如果是學生課下進行探究實驗，可以采用唾液淀粉酶作為實驗材料，教材建議唾液稀釋200倍，為使實驗現象更明顯，稀釋倍數可減少為50倍甚至更少。通過探究實驗可以培養學生的理性思維和探究能力。當學生有疑問時，先不要直接告訴結論，應引導學生進行實驗探究，觀察思考，最后通過分析實驗結果，由學生自己總結出實驗結論：例如，為什么淀粉要溶解在氯化鈉溶液中呢？這時要鼓勵學生將問題轉化為一個小課題去研究，制定實驗方案，實施實驗，觀察實驗現象并得出結論。通過探究實驗，不僅能讓學生學會設置對照組，學會控制變量的科學方法，學會使用對比分析的方法，還能培養學生科學研究的能力及應用生物學科知識解決生物學科問題的能力。