“探究酶的專一性”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及反思

趙廣英

摘要：在“探究酶的專一性”實(shí)驗(yàn)中，教材通過(guò)比較唾液淀粉酶和蔗糖酶對(duì)淀粉和蔗糖的作用來(lái)探究酶的專一性。但教材未注明蔗糖酶的濃度，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也不夠嚴(yán)謹(jǐn)，故對(duì)原實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)：以市售α-淀粉酶替代新鮮唾液;淀粉酶和蔗糖酶的濃度都為1%;增加兩個(gè)對(duì)照組，用以排除淀粉酶和蔗糖酶中混有還原性糖的可能。按照新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：耗時(shí)短、效果明顯，更加嚴(yán)謹(jǐn)。

關(guān)鍵詞：酶的專一性;實(shí)驗(yàn)改進(jìn);科學(xué)反思

中圖分類號(hào)：Q-331 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1原實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足之處

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)：淀粉酶和蔗糖酶都有可能不純，教材上沒(méi)有設(shè)計(jì)排除混有還原性糖的可能，設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)謹(jǐn)。

（2）教材未注明蔗糖酶的濃度。

（3）教材中蔗糖酶的酶促反應(yīng)溫度設(shè)置為37℃，該溫度不是蔗糖酶的最適溫度，延長(zhǎng)了酶促反應(yīng)時(shí)間。

2新的實(shí)驗(yàn)方案

2.1材料與儀器

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉酶溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的蔗糖酶溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的淀粉溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的蔗糖溶液，斐林試劑，試管，試管架，恒溫水浴鍋

2.2方法步驟

①取4個(gè)試管，分別編為1、2、3、4號(hào)。

②向1號(hào)試管中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉溶液3mL，2號(hào)試管中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的蔗糖溶液3mL，3號(hào)試管中加入1%的淀粉酶溶液3mL，4號(hào)試管中加入1%的蔗糖酶溶液3mL。然后向這四只試管中各加入斐林試劑3mL。

③將4個(gè)試管內(nèi)的溶液充分混勻后，放在沸水浴中煮2～3min。觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

④再取4個(gè)試管，分別編為5、6、7、8號(hào)。

⑤5號(hào)、6號(hào)試管中各加入1%的淀粉酶溶液1mL，然后向5號(hào)試管中加入1%的淀粉溶液3mL，向6號(hào)試管中加入1%的蔗糖溶液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，放在沸水浴中煮2～3min。觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

⑥7號(hào)、8號(hào)試管各加入1%的蔗糖酶溶液1mL，然后向7號(hào)試管中加入1%的淀粉溶液3mL，向8號(hào)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，放在沸水浴中煮2～3min。觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）。

3實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）要保證淀粉酶和蔗糖酶有活性，實(shí)驗(yàn)前需檢驗(yàn)這兩種酶是否有活性。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，蔗糖酶和淀粉酶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%較合適。

（2）淀粉溶液和蔗糖溶液要新鮮，現(xiàn)配現(xiàn)用，否則被微生物分解產(chǎn)生還原性糖，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

（3）實(shí)驗(yàn)完畢，試管要清洗干凈，不要有殘留物，防止對(duì)下組實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

（4）滴加淀粉溶液和蔗糖溶液時(shí)不能共用一支滴管，滴加淀粉酶和蔗糖酶溶液時(shí)也不能共用一支滴管，要有專用的滴管，否則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（5）市售的OL--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(shí)驗(yàn)酶促反應(yīng)溫度設(shè)置在50%。

（6）該實(shí)驗(yàn)是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，小組合作較好，4個(gè)學(xué)生1個(gè)小組，每個(gè)學(xué)生操作2個(gè)試管，可以保證實(shí)驗(yàn)有條不紊的進(jìn)行。

4實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）以市售α-淀粉酶替代新鮮唾液，酶促反應(yīng)時(shí)間縮短為5min，節(jié)省了時(shí)間。

（2）增加兩組對(duì)照組（3號(hào)和4號(hào)試管），排除了兩種酶中混有還原性物質(zhì)的可能，實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加嚴(yán)謹(jǐn)。

（3）市售α-淀粉酶酶促反應(yīng)速度快，效果明顯。

5實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)只有5號(hào)和8號(hào)試管出現(xiàn)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，學(xué)生得出“酶的催化作用具有專一性”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

6反思

（1）純凈的淀粉和蔗糖是不呈陽(yáng)性反應(yīng)的，如果出現(xiàn)輕度陽(yáng)性反應(yīng)，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究來(lái)解釋這種現(xiàn)象。

（2）如果是學(xué)生課后探究實(shí)驗(yàn)，教師可以采用唾液淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料。教科書(shū)上的設(shè)計(jì)為唾液稀釋200倍，為使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，稀釋倍數(shù)可減少為50倍甚至更少。探究實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力。當(dāng)學(xué)生有疑問(wèn)時(shí)，教師先不要直接告訴學(xué)生結(jié)論，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，觀察思考，最后通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由學(xué)生自己總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。例如，教師提出問(wèn)題：為什么淀粉要溶解在氯化鈉溶液中呢？這時(shí)，要鼓勵(lì)學(xué)生將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)小課題去研究，制定實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)施實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并得出結(jié)論。探究實(shí)驗(yàn)不僅能讓學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)置對(duì)照組，學(xué)會(huì)控制變量的科學(xué)方法，學(xué)會(huì)使用對(duì)比分析的方法，還能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的能力及應(yīng)用生物學(xué)科知識(shí)解決生物學(xué)科問(wèn)題的能力。

（3）在實(shí)驗(yàn)課中，教師要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生批判質(zhì)疑的精神;針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不完美的地方，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究等核心素養(yǎng)。