“溫度對酶活性的影響”實驗的改進(jìn)

摘 要 通過對“溫度對酶活性的影響”實驗中的有關(guān)操作步驟的分析討論，我們認(rèn)為該實驗步驟五的操作從實驗變量的控制及溫度對淀粉和碘液顏色反應(yīng)影響的角度值得探討，并提出了實驗的改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞 溫度 酶活性 改進(jìn)

中圖分類號 Q-331 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B

“溫度對酶活性的影響”實驗一般以淀粉酶對淀粉的水解為例進(jìn)行了說明，其目的是為了探究在不同溫度條件下酶活性的大小變化。該實驗采取了3個不同的溫度處理（約60 ℃、100 ℃和約0 ℃）?？梢灶A(yù)測，60 ℃是淀粉酶作用的適宜溫度，此時酶的活性強(qiáng)，能把淀粉迅速水解為麥芽糖和葡萄糖；而在沸水中，高溫會使淀粉酶不可逆地變性失活；在冰塊中，酶的活性雖受到抑制，但當(dāng)溫度上升時，可恢復(fù)活性。根據(jù)上述不同溫度條件對淀粉酶活性的影響情況，可知在完成實驗步驟四后，3支試管內(nèi)所剩物質(zhì)應(yīng)分別為：麥芽糖和葡萄糖（約60 ℃時）、淀粉（沸水中）、淀粉（冰塊中）。步驟五是在酶促反應(yīng)結(jié)束以后對3支試管內(nèi)所剩物質(zhì)進(jìn)行鑒定，進(jìn)而來說明在不同溫度條件下酶的活性不同。其操作是這樣的：在3支試管內(nèi)各滴入1～2滴碘液，然后搖勻。對于實驗步驟五的操作，我們認(rèn)為有如下2個問題值得和同行探討。

1 實驗中影響碘液顏色反應(yīng)的因素

在操作中沒有明確表述碘液顏色反應(yīng)的溫度條件，但從實驗可以推知，此步驟應(yīng)是在3種不同的溫度條件下進(jìn)行的。這樣，影響碘液顏色反應(yīng)的因素除了各試管內(nèi)的物質(zhì)成分之外，還有不同的溫度條件。由于有2個因素的存在，故碘液的顏色反應(yīng)不能很好地說明各試管內(nèi)所剩物質(zhì)的種類。

2 不同的溫度條件是否會影響碘液與淀粉的顏色反應(yīng)

由于操作是在不同的溫度條件下進(jìn)行的，那么，不同的溫度是否會影響碘液與淀粉的顏色反應(yīng)呢？要搞清楚這個問題得首先分析碘液與淀粉的反應(yīng)機(jī)理?？扇苄缘矸鄣闹饕煞质侵辨湹矸邸嶋H上，直鏈淀粉并不是完全伸直的，而是通常形成了卷曲螺旋狀的空間結(jié)構(gòu)。每一螺旋由6個葡萄糖殘基組成。在與碘液反應(yīng)時，碘分子進(jìn)入螺旋的中心腔中，形成藍(lán)色的配合物。該配合物是借助分子間的范德華引力結(jié)合起來的，作用力弱，當(dāng)溫度升高時會破壞范德華引力。因此，在溫度不同時，碘液與淀粉的反應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)有一定的差異。實驗證明，在0 ℃～50 ℃水浴中，碘遇淀粉變藍(lán)色，且長時間不褪色；在60 ℃～70 ℃水浴中雖變藍(lán)色，但會很快褪去；而在80 ℃～100 ℃水浴中，并不變藍(lán)色（原因是碘很易升華，在常壓下當(dāng)溫度高于65 ℃時，碘即以氣體形式存在，因此在80 ℃～100 ℃水浴中加碘液，碘與淀粉反應(yīng)之前，就已經(jīng)升華到空氣中去了）。由此可見，溫度對實驗結(jié)果的鑒定存在一定程度的干擾。所以，在不同的溫度條件下利用碘液的顏色反應(yīng)就不能完全真實地反映各試管內(nèi)所剩物質(zhì)的種類，進(jìn)而也就不能很好地說明在不同溫度條件下，淀粉酶活性的大小。

為了驗證上述分析結(jié)果，按照教材的操作，我們反復(fù)做過這個實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在沸水浴中當(dāng)加入碘液以后反應(yīng)現(xiàn)象并不明顯——淀粉遇碘不顯藍(lán)色或藍(lán)色出現(xiàn)后即很快褪去（與溫度大約為60 ℃時的反應(yīng)現(xiàn)象非常相似），這種現(xiàn)象容易使人誤解，認(rèn)為在沸水浴中淀粉酶仍然具有催化活性。因此，為了能較好地說明溫度對淀粉酶活性的影響，我們認(rèn)為對該實驗宜做如下改進(jìn)。

3 改進(jìn)方法

在完成實驗步驟四后，將熱水（約60 ℃）和沸水中的試管取出（注意：而不能將冰塊中試管取出，否則，會由于溫度上升，淀粉酶恢復(fù)活性，從而影響對原來溫度條件下淀粉酶活性的觀察），一并放入冰塊中，待充分冷卻后（讓3支試管反應(yīng)體系溫度相同，以排除溫度對碘液顏色反應(yīng)的干擾），再分別向3支試管內(nèi)各滴入1～2滴碘液，搖勻后，觀察記錄3支試管內(nèi)顏色變化情況。