“檢測生物組織中的糖類和蛋白質”教學研討*

夏 天 （浙江省余姚市第四中學 浙江余姚 315400）

“檢測生物組織中的糖類和蛋白質”是高中生物學必修1（浙江科學技術出版社）第1章第3節“有機化合物及生物大分子”中的活動。本實驗意在讓學生掌握淀粉、還原糖和蛋白質的鑒定方法及顏色反應，了解不同生物組織中有機物含量的差異。“對照”是一種重要的實驗思想，在后續的生物學實驗中廣泛應用了對照法，因此，在本實驗中引入對照實驗，可讓學生初步了解“對照”思想。

1 實驗教學過程

1.1 教師演示指示劑檢測蛋白質溶液、淀粉溶液和葡萄糖溶液 在演示之前，教師先介紹各指示劑：雙縮脲試劑用于檢測蛋白質，碘-碘化鉀溶液用于檢測淀粉，本尼迪特試劑用于檢測還原糖（例如葡萄糖、果糖）。在演示指示劑的顯色反應時，即引入對照實驗，均以等量蒸餾水作為空白對照（圖1B、D和F，本文附圖見封四）。此對照意在消除無關變量對實驗結果的影響［1］。

1）用雙縮脲試劑檢測蛋白質溶液：取 2 mL蛋白質溶液加入A試管，取2 mL蒸餾水加入B試管，向2支試管分別加入2 mL雙縮脲試劑A，振蕩試管，使樣本與雙縮脲試劑A混合均勻，再分別加入5滴雙縮脲試劑B。可觀察到A試管呈紫色，而B試管呈現雙縮脲試劑B的藍色。由此可知，雙縮脲試劑遇蛋白質呈紫色。

2）用碘-碘化鉀溶液檢測淀粉溶液：取2 mL淀粉溶液加入C試管，取2 mL蒸餾水加入D試管，向2支試管分別加入1滴碘-碘化鉀溶液。可觀察到C試管呈藍色，而D試管呈碘-碘化鉀溶液稀釋后的淺黃色。由此可知，碘-碘化鉀溶液遇淀粉（直鏈淀粉）呈藍色。

3）用本尼迪特試劑檢測葡萄糖溶液：取2 mL葡萄糖溶液加入E試管，取2 mL蒸餾水加入F試管，向2支試管分別加入2 mL本尼迪特試劑，振蕩試管，使樣本與本尼迪特試劑混合均勻，將試管置于熱水浴中加熱3 min。可觀察到E試管呈紅黃色，而F試管呈本尼迪特試劑的藍色。由此可知，本尼迪特試劑和還原糖（葡萄糖）經熱水浴呈紅黃色。

1.2 樣品制備和所含物質預測 教師提供若干生物材料，例如稀釋的蛋清液、馬鈴薯勻漿和白梨汁。在樣品的制備過程中，適當調整教材介紹的方法，例如，使用榨汁機制備勻漿，而非研缽研磨；馬鈴薯勻漿不經過濾處理；白梨汁經過濾處理。馬鈴薯淀粉溶解度低，馬鈴薯勻漿經靜置后很快即可觀察到白色的淀粉沉淀，若進行過濾會除去大量淀粉，使濾液無法用于淀粉的檢測。

在對這些樣品進行檢測之前，先讓學生根據已有知識預測這些樣品中所含的物質。此處，引入“＋”和“－”表示物質的有無。“＋”表示陽性，即存在該物質；“－”表示陰性，即不存在該物質。教師可聯系醫院的檢驗報告單介紹這一知識。學生2人一組討論并闡述預測結果，如表1所示。根據生活常識，蛋清中含有大量蛋白質；在本實驗之前，學生已知很多酶是蛋白質，且細胞膜上的載體也是蛋白質，則容易推斷馬鈴薯勻漿和白梨汁中也含有蛋白質。而淀粉是植物體內重要的貯能物質，動物不含淀粉，學生易推斷蛋清中不含淀粉，馬鈴薯勻漿和白梨汁中含淀粉。根據“葡萄糖是細胞內主要的單糖，是最重要的能源物質”，學生推斷稀釋的蛋清液、馬鈴薯勻漿和白梨汁均含有還原糖（葡萄糖）。

表1 生物組織中蛋白質、淀粉和還原糖的預測

1.3 實驗檢測 學生2人一組檢測稀釋的蛋清液、馬鈴薯勻漿和白梨汁中所含物質（圖2）。檢測方法如前文所述。馬鈴薯勻漿和白梨汁在制備過程中很快會被氧化，呈褐色，但不足以影響實驗結果，因此仍可用于檢測。在取馬鈴薯勻漿時，由于上層液體含淀粉較少，應從沉淀位置吸取2mL樣品，或吸取樣品前先混勻，或靜置后棄去上層液體，淀粉沉淀會吸附于燒杯底部，加蒸餾水加熱制成淀粉溶液（液溶膠）。馬鈴薯勻漿是渾濁的；白梨汁經過過濾，盡管呈褐色，但是澄清的。

1）用雙縮脲試劑檢測稀釋的蛋清液（圖2A）、馬鈴薯勻漿（圖2B）和白梨汁（圖2C）。其中，稀釋的蛋清液遇雙縮脲試劑呈紫色，表明稀釋的蛋清液含蛋白質。而馬鈴薯勻漿和白梨汁未呈紫色，而呈現樣品與雙縮脲試劑的混合顏色，則表明馬鈴薯勻漿和白梨汁不含蛋白質，或蛋白質含量過少，不足以被雙縮脲試劑檢測到。

2）用碘－碘化鉀溶液檢測稀釋的蛋清液（圖2D）、馬鈴薯勻漿（圖 2E）和白梨汁（圖 2F）。 滴入碘－碘化鉀溶液后，馬鈴薯勻漿呈藍色，靜置后還可觀察到藍色的沉淀，表明馬鈴薯勻漿含淀粉。而稀釋的蛋清液和白梨汁無明顯變化，則表明這兩者不含淀粉，或白梨汁淀粉含量過少，不足以被碘－碘化鉀溶液檢測到。

3）用本尼迪特試劑檢測稀釋蛋清液（圖2G）、馬鈴薯勻漿（圖2H）和白梨汁（圖2I）。熱水浴后，稀釋的蛋清液仍呈本尼迪特試劑的藍色，但其中蛋白質由于熱變性呈白色固態，浮于液體上部，這表明稀釋的蛋清液不含還原糖，或還原糖含量過少，不足以被本尼迪特試劑檢測到。馬鈴薯勻漿由藍色轉變為棕黃色，這表明馬鈴薯勻漿含還原糖，但含量不高。羅益群［2］的實驗也表明馬鈴薯中含還原糖，可作為檢測還原糖的材料。而白梨汁由藍色轉變為紅黃色，表明白梨汁含還原糖，且含量較高。

1.4 實驗結果分析 教師組織學生對實驗結果進行分析、討論，實驗結果如表2所示。與預測（表1）相比，實測結果存在差異：預測稀釋的蛋清液含還原糖，預測馬鈴薯勻漿含蛋白質，預測白梨汁含蛋白質和淀粉，但實際都無法檢測到。這很有可能由于這些物質含量過少而使檢測結果呈陰性。其中，白梨汁過濾后是否除去了淀粉？教師可引導學生對未過濾的白梨汁進行檢測，結果表明，碘－碘化鉀溶液依然檢測不到未過濾的白梨汁含淀粉。

表2 生物組織中蛋白質、淀粉和還原糖的檢測

2 結語

本實驗先由教師介紹各指示劑及顏色反應，再由學生用這些指示劑檢測生物樣品，并進行分析、討論，鍛煉了學生運用知識的能力。在教師演示用各指示劑檢測蛋白質溶液、淀粉溶液和葡萄糖溶液時，即引入了對照實驗（空白對照），使學生初步了解對照的作用。實際上，用指示劑檢測蛋白質溶液、淀粉溶液和葡萄糖溶液，對于后續生物組織中蛋白質、淀粉和還原糖的檢測，起到了陽性對照的作用。在實驗過程中，學生會遇到各種問題，例如，馬鈴薯勻漿和白梨汁很容易被氧化呈褐色，這促使他們考慮樣品的顏色對實驗結果是否會產生影響；實驗預測和實測結果的差異，會促使學生思考無預期的顏色反應是否意味著不含要檢測的物質？從而聯想到檢測方法的精度問題。“在做中學”，不僅能達成教學目標，還可充分鍛煉學生的思維能力。此外，學生還可對感興趣的材料進行檢測。

［1]汪古遜.實驗的基本理論.中學生物教學，1999(5)：1.

［2]羅益群.用薯類作檢測生物組織中糖類和淀粉的材料.生物學 通 報，2009，44(8)：30.