高中生物“酶的特性”實驗改進與探討

【摘要】實驗是檢驗整理的唯一標準，在高中生物教學過程中，實驗占據了很重要的地位，通過探究性實驗可以讓學生對生物學的相關理論、規律等有比較直觀的理解和認識，從而在實驗過程中，加快學生掌握知識，并提升學生探究問題、分析問題和觀察問題的能力。酶的催化特性和使用條件影響的實驗是高中生物酶實驗的重要實驗部分，在實驗過程中，部分學校教師忽略了探究性實驗的特點，影響了實驗的效果。本文對高中生物酶催化特性相關實驗進行了改進和探討。

【關鍵詞】高中生物；酶的特性；實驗改進

一、酶催化高效性實驗改進

在高中生物課本中進行生物酶活性高效性實驗探究時，是以過氧化氫酶與三氯化鐵分別催化過氧化氫作為對照實驗來進行實驗高效性的探究。正常操作實驗現象比較直觀和明顯，并且整個操作非常清晰和直接。

對該實驗進行改進：實驗材料不變，實驗儀器改進為50ml的錐形瓶，具體過程為：在錐形瓶中分別放入等量的10ml3%的過氧化氫溶液，在一號錐形瓶中放入3.5%的Fecl3溶液，在二號錐形瓶中放入黃豆大小的豬肝，這里選用的豬肝就相當于20%的3滴肝臟研磨液。在進行實驗的過程中，觀察到有大量的氣泡。實驗反應半分鐘后，選用衛生香放入錐形瓶口，觀察其燃燒情況來驗證反應速率的大小。實驗改進比較：選用了更多的過氧化氫溶液，使得反應更加明顯，并且選用錐形瓶，較試管更加溶液儲存氣體，可以有條不紊的進行實驗，觀察實驗現象。反應產生的氧氣量增加，而選用錐形瓶不會讓氧氣迅速逸出，選用衛生香進行點燃實驗可以觀察的更加清晰，使得學生對實驗過程分析的更加透徹。

二、酶催化專一性實驗改進

實驗材料的選擇為稀釋了50到200倍的唾液，先用蒸餾水漱口清潔口腔，再含入一口水十秒鐘后讓其流入量筒，選擇蒸餾水稀釋備用。還需要20%的肝臟研磨液、0.2%的淀粉溶液，3%的過氧化氫溶液以及碘試劑。

實驗過程一：選擇淀粉溶液、肝臟研磨液、蒸餾水作為三組對照，將等量稀釋的唾液分別加入其中，并用碘試劑進行檢驗，觀察顏色變化。反應過程中，各種樣液均勻混合，并且采取5min溫水浴，選取各個試管的樣液放入白瓷板上，選用碘試劑進行檢驗。觀察最后顏色為黃色、藍色、藍色。實驗過程二：選擇上述肝臟研磨液、未稀釋的唾液、水進行三組對照實驗，將等量過氧化氫溶液與這三種溶液均勻混合，觀察實驗現象，分別為大量氣泡、無氣泡、無氣泡。

實驗結果和原因：在這兩組實驗過程中，可以驗證淀粉酶只能催化淀粉水解，過氧化氫酶只能催化過氧化氫水解，酶具有催化一種或者是一類化學物質的特性，即專一性特點。在進行該實驗探究的過程中，也可以選用蔗糖與淀粉實驗進行對照，得出淀粉酶也不能催化蔗糖水解，驗證淀粉酶的專一性。

三、PH影響酶活性實驗改進

實驗條件：選取稀釋的唾液淀粉酶，如第二段中的方法。選取1%的淀粉溶液為底物。檢驗試劑為班氏試劑，也就是改良的斐林試劑。調節PH試劑為0.1%的鹽酸溶液和0.1%的氫氧化鈉溶液。實驗操作過程為，選擇上述0.1%的HCl溶液（PH3.0-4.0）0.1%NaOH溶液（PH9.0-10.0）蒸餾水（PH7.0）作為三組對照，取等量的1%的淀粉溶液于三支試管中，調配好PH后，加入等量的唾液淀粉酶，室溫放置3min后，每支試管中加入班氏試劑2ml，觀察實驗現象。

實驗現象與結論：觀察到實驗現象分別為：無磚紅色、無磚紅色、大量磚紅色。結論：酸性和堿性條件下，酶的活性基本失去，無法催化，不產生磚紅色沉淀。中性條件下，實驗現象非常明顯。

本實驗在進行實驗用酶的選取時，不選用自身溶液分解的過氧化氫酶，因為如果選用該酶，底物需要選擇過氧化氫，其自身在酸性條件下會容易分解，產生氣泡，從而影響實驗現象。本實驗過程中，酶與底物的反應時間為3min，所以淀粉的酸水解可以忽略不計。檢驗試劑選用可以長期保存的班氏試劑，避免了斐林試劑需要臨時配置而又不穩定的缺點。本實驗不選用碘試劑進行檢驗，因為碘在堿性條件下會產生歧化反應。點與淀粉變藍只有在酸性或者中性條件下才會顯色。上述實驗，先要調節PH，再加入底物溶液，避免影響實驗結論。

四、溫度影響酶活性實驗探究

選取實驗材料仍選擇唾液淀粉酶和淀粉溶液，檢驗試劑為班氏試劑和碘試劑。實驗條件為正常體溫37℃、冰水浴4℃、沸水浴100℃，這三個水溫來探究溫度對酶活性的影響。選取1、2、3三支試管分別裝有底物溶液，①②③三支試管裝有同樣多的相同濃度的唾液淀粉酶，將1和①、2和②、3和③分別放入對應的37℃、4℃、100℃水溫中保溫5min，然后進行混合，觀察實驗現象。

對實驗結果進行分析：溫度可以影響酶的催化速度，也就是影響酶的活性。高溫使得酶變性失去活性，低溫抑制酶的活性，但是沒有變性（可將第二組對照實驗重新放入第一組對照實驗的條件中證實，酶活性恢復正常）。對涉及到的細節問題進行分析：第一、選擇實驗材料。仍然選用上述材料，沒有選用高溫（90℃）易分解的過氧化氫酶和價格相對較高的α淀粉酶。唾液淀粉酶的催化特性更接近于學生生活，并且簡單易得。檢驗試劑選用班氏試劑，由于碘試劑需要在白瓷板的條件下進行，并且不能直接沸水浴檢驗。第二、實驗過程為分別保溫5min后，再混合保溫3min，這是為了降低實驗誤差。比如，高溫沸水浴實驗，實驗過程中若先將酶和底液進行混合，那么在溫度升高的過程走，就已經發生了酶促反應，再加入班氏試劑進行檢驗，也會產生磚紅色沉淀的現象，就影響了實驗結果。第三、實驗現象解釋。由此實驗得出實驗結論，低溫只是暫時抑制酶的活性，在溫度升高后又可以恢復活性，不是永久性失活。對于一些實驗異常現象，可以運用相關理論進行解釋。本次實驗探究過程，促進學生更多的理解了知識并收獲了經驗，在學生動手實踐的過程中，提升了學生的能力。

總結：經過本文的分析，了解到高中生物“酶的特性”實驗過程應該更加嚴謹和科學，并且選用實驗材料、實驗步驟、實驗過程都可以根據實際情況進行改進和分析。通過探究性實驗，引導學生主動參與實驗探究，不斷提升學生分析問題并解決問題的能力，也提升學生的科學素養，達到培養實踐性人才的目的。

參考文獻：

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