檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質實驗改進及拓展

摘要：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質實驗是高中生物的重要實驗之一。教材將其設置為驗證性實驗有其道理，但不利于學生對生物實驗探究式學習方式的形成。教師以問題為導向對實驗進行拓展，讓學生領會探究式學習的真諦，培養學生探究生物實驗的興趣，提高學生的動手操作能力，在實驗中探究，在探究中提升。探究式學習激發了學生對生物學科的學習興趣，在探究實驗過程中，培養學生的團結協作精神及嚴謹認真的科學素養，以在獲取知識的同時，促進學生思維的提升。

關鍵詞：生物實驗；探究式學習；蛋白質

G633.91

檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質是高中生物教材中的一個經典實驗，是高中生物中驗證性實驗的典型代表。本次實驗目的旨在掌握構成細胞的主要有機物的基礎上，幫助學生嘗試用化學試劑檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質。通過探究性學習的開展，培養學生利用所學知識分析問題和解決問題的能力，有助于激發學生探究生物實驗的熱情和創新的思維，培養學生對生物學科的學習興趣。

對于實驗材料的優化選擇，將學生分成兩人一個小組，每個小組提供兩種實驗材料。實驗過程中，為了節約時間，讓每個小組的兩個學生分別用其中一種材料做實驗，然后小組內成員互相交流，分享自己的實驗結果，以下表格為提供的實驗材料及兩種材料優劣的比較。

通過小組內成員的合作交流以及小組間的熱烈討論，綜合材料制取的方便快捷及實驗過程的簡便考慮，以及本著節約實驗材料的原則，我們建議檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質實驗的最優材料為：葡萄，花生漿，蛋清，馬鈴薯。問題應該是整個教學過程的主線，教學活動自始至終均應圍繞著問題展開。下面我們就以如何用雙縮脲試劑鑒定某些劣質奶粉是否含有蛋白質為例來看如何引導學生進行探究式學習。

如何用雙縮脲試劑鑒定某些劣質奶粉是否含有蛋白質？

一、可以直接量取適量奶粉用蒸餾水溶解后來進行檢測嗎？

學生通過實驗觀察到直接量取適量奶粉用蒸餾水溶解之后和雙縮脲試劑有顏色反應，但是有絮狀沉淀影響觀察效果。要想從觀察到的實驗現象得出結論，學生就要進一步深入了解蛋白質和雙縮脲試劑反應的原理。他們通過積極查閱資料得知雙縮脲在堿性環境中能與Cu2+結合生成紫紅色化合物，故此反應稱為雙縮脲反應。蛋白質分子中有肽鍵，其結構與雙縮脲相似，也能發生此反應。但是含有一個肽鍵和一個—CS—NH2，—CH2—NH2，—CRH—NH2，—CH2—NH2—CHNH2，—CH2OH—CHOHCH2NH2等基團的物質也有此反應，所以奶粉中其他成分會對實驗結果有一定的影響，故而要先對奶粉進行純化。

二、奶粉中的主要蛋白質是酪蛋白，怎樣把酪蛋白提取純化？

學生經過熱烈討論，最終設計了兩個方案：（1）根據分子大小進行分離—透析法。透析是將待分離的混合物（奶粉用蒸餾水溶解）放入半透膜制成的透析袋中，再浸入透析液進行分離。此方法可以將酪蛋白等蛋白質大分子與以無機鹽為主的小分子分開。（2）根據等電點溶解度最低的原理—等電點沉淀法。每種蛋白質都有自己的等電點，酪蛋白是一些含磷蛋白質的混合物，等電點為4.7。將奶粉用蒸餾水溶解，然后將其PH調至4.7時，酪蛋白就沉淀出來。利用脂類溶于有機溶劑的原理，用乙醇洗滌沉淀物，除去脂類雜質后便可得到純的酪蛋白。學生分成兩個小組同時實施這兩個方案，經過比較結果顯而易見，等電點沉淀法操作更簡單省時，且純化效果更好。

三、顏色反應的深淺和蛋白質含量有關嗎？

將純化得到的酪蛋白和雙縮脲試劑發生反應，能夠發生顏色反應就證明奶粉中含有蛋白質。學生互相交流分享實驗結果發現顏色反應的深淺有差異。教師可以啟發學生思考其中的原因，顏色反應的深淺是不是和蛋白質含量多少有關呢？實驗結果證實了顏色的深淺確實和蛋白質含量多少有關，顏色越淺，蛋白質含量越少；顏色越深，蛋白質含量越多；當蛋白質含量越高時，顏色為紫藍色。

四、怎樣檢測蛋白質的含量？

蛋白質和雙縮脲試劑的顏色反應只是一個定性實驗，如何對蛋白質含量進行定量呢？要測未知濃度樣品的蛋白質含量，肯定要有已知濃度的蛋白質樣品作對照。如何進行測定呢？要用分光光度計來測蛋白質的吸光度值。因為蛋白質和雙縮脲試劑反應生成的紫色絡合物最大吸收波長位于540nm處，先用空白管在分光光度計波長540nm處調零，然后讀取各樣品吸光度值。0～5為標準曲線管，測得吸光度后，以蛋白質濃度為橫坐標，其相對應的吸光度為縱坐標就可以繪制出標準曲線。根據未知樣品在540nm處的吸光度值，在標準曲線上就可以求得所測樣品蛋白質濃度。在實驗時要確保所測樣品在適宜的濃度內才可以得到較準確的數據。

根據標準樣品（牛血清白蛋白）測得的540nm處的吸光度值繪制標準曲線。

在實驗中讓學生自主設計實驗方案，整個實驗過程都獨立操作，同時也為學生構建了開放的學習環境，提供了多渠道獲取知識、并將學到的知識綜合應用于實踐的機會，學生探究實驗的興趣和能力有了實質性的提高。

探究式學習是讓學生通過主動的探索、發現和體驗，學會對信息的收集、分析和判斷，從中培養學生發現問題、提出問題、解決問題能力的一種學習方式。這種學習方式強調學生的親身經歷，能讓學生積極體驗和感受，做到在實踐中去發現和探究問題，是實現有意義學習的一種重要的學習方式。由于學生人多，思維不受限制，教學過程的意外生成也有很多，這就要求教師平時須不斷收集信息、積累知識，要沉下去多研究和實踐，樹立終身學習的觀念。相信通過我們的努力，未來的實驗教學會更加適應新課標，更加有利于現在學生綜合素質的培養。探究式學習激發了學生對生物學科的學習興趣，在探究實驗過程中，培養學生的團結協作精神及嚴謹認真的科學素養，以在獲取知識的同時，促進學生思維的提升，培養學生的創新意識及批判性思維的能力，有利于學生的終身發展。

作者簡介：

潘真真，1984年，女，漢族，河南，碩士，生物實驗教師。