淺談酶的專一性實驗

摘要：本文對“探究酶的專一性”實驗進行設計，最后增加兩個對照組，用以排除淀粉和蔗糖中混有還原糖的可能，這樣使實驗結果更加準確，培養學生通過科學探究對生活實例進行科學解釋的深度學習能力。

關鍵詞：淀粉酶 專一性 蔗糖 淀粉

前言：實驗教學是高中生物教學的重要環節，它對培養學生的動手能力，獨立開發能力，設計思維、及提高創新意識起著奠定基礎的作用。生物實驗課是生物教學的重要組成部分，通過實驗不僅可以加深學生對基礎理論、基礎知識的理解，培養學生科學思維和獨立動手能力，而且更為重要的是能培養學生分析問題和解決問題的能力。酶的專一性實驗是高中生物必修一，第五章第一節《酶的特性》里面的一個探究性實驗，本實驗通過探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用來驗證淀粉酶的專一性。酶的專一性是指酶對底物及其催化反應的嚴格選擇性，一種酶只能作用于一種物質，或一類分子結構相似的物質，促其進行一定的化學反應，產生一定的反應產物，這種選擇性作用稱為酶的專一性。細胞代謝能夠有條不紊的進行，與酶的專一性是分不開的。

一、實驗的核心素養

（一）生命觀念

通過對酶專一性的探究，加深學生對生物體生命活動能高效有序進行的微觀認識。

（二）科學思維

結合生物個體水平的知識以及學生的生活經驗，初步形成實驗探究的一般科學思維，通過對方案的討論和修正，培養科學探究思維。

（三）科學探究

通過小組合作設計實驗，驗證酶的專一性，掌握科學探究的基本思路和方法，并培養學生動手操作的能力。

（四）教學目標

1.知識目標：能夠解釋酶的專一性；2.能力目標：進行有關的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，掌握科學探究的程序和方法，培養學生創造性思維的能力和動手實踐的能力；3.情感目標：學習使用對比分析的方法，培養學生嚴謹的科學態度和邏輯思維能力。

（五）重點、難點

1.教學重點：酶的專一性；2.教學難點：組織和引導學生完成酶具有專一性的實驗。為了使學生理解并掌握本實驗我們可以采用實驗演示法、講授法、直觀教學法、啟發式教學法、討論法。

二、實驗的思路

由于部分學生對高中生物實驗的設計思路不明確，教師上課前先讓學生探討本實驗的設計思路。

思路一：換底物不換酶，用同一種酶去催化兩種不同的底物（如用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖反應），然后檢測產物的生成情況。

思路二：換酶不換底物，用兩種不同的酶分別催化同一種底物（如用淀粉酶和蔗糖酶分別催化淀粉反應），然后檢測產物的生成情況，從而證明酶的專一性。根據本校的具體情況，我們決定采用第一個設計思路。當然有條件的情況下可以兩種思路都進行。

接下來就要思考實驗的原理，讓學生充分討論后進行展示，具體如下：

淀粉（非還原糖）+ 淀粉酶→麥芽糖（還原糖）

蔗糖（非還原糖）+淀粉酶→蔗糖

淀粉和蔗糖都是非還原糖，它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖（麥芽糖、葡萄糖、果糖）。還原糖與斐林試劑發生反應，生成磚紅色沉淀。因此用淀粉酶分別作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據是否有磚紅色沉淀生成，就可以判斷淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而探究酶的專一性。在這里要特別點明為什么不選擇碘液來鑒定淀粉的水解情況。淀粉遇碘液變藍色，當淀粉被水解為麥芽糖時不顯藍色，可以鑒定淀粉是否被水解；但是蔗糖遇碘液不變色，蔗糖水解的產物葡萄糖、果糖遇碘液也不變色，所以在這個實驗里不能用碘液來鑒定反應物是否水解。

三、實驗的材料用具

稀釋的唾液、質量分數為3%的可溶性淀粉溶液、質量分數為3%的蔗糖溶液、斐林試劑、清水。試管、大燒杯、量筒、滴管、溫度計、試管夾、三腳架、石棉網、酒精燈、火柴。

可溶性淀粉的配置要先把一定量的可溶性淀粉加水攪勻后，加入100ml沸水中攪勻，達到完全溶解。斐林試劑有甲液0.1g/ml的NaoH溶液和乙液0.05g/ml的CuSO4溶液組成；斐林試劑要現配現用，要甲液和乙液等量混合均勻再滴加，斐林試劑在作用時要水浴加熱。

讓學生按照上面表格的步驟進行實驗操作，提醒學生實驗過程中的注意事項，特別要注意酒精燈的安全使用。實驗最后讓學生觀察實驗結果，并進行展示，1號試管（滴加可溶性淀粉溶液）顯磚紅色；2號試管（滴加蔗糖溶液）顯藍色。學生對實驗現象進行分析，及總結本實驗的實驗結論。1號試管有磚紅色沉淀生成，說明產生了還原糖，淀粉被水解，2號試管不出現磚紅色沉淀，說明沒有還原糖產生，說明蔗糖沒有被水解。由此我們可以得出結論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有專一性。為了使實驗結果更具有說服力，引導學生添加空白對照，證明淀粉和蔗糖本身不能和斐林試劑發生顏色反應。

四、總結實驗注意事項

（一）為了使實驗現象更明顯，唾液稀釋的倍數可以減少為50倍甚至更少。探究實驗可以培養學生的科學思維和探究能力。當學生有疑問時，教師先不要直接告訴學生結論，應引導學生分析實驗結果，由學生自己總結實驗結論。探究實驗不僅能讓學生學會設置對照組，學會控制變量的科學方法，學會使用對比分析的方法，還能培養學生科學研究的能力及應用生物學科知識解決生物學科問題的能力。

（二）在實驗課中，教師要引導學生發現問題，培養學生批判質疑的精神；針對實驗設計不完美的地方，鼓勵學生嘗試改進實驗，培養學生的科學思維和科學探究等核心素養。

（三）實驗課之前，應要求學生認真閱讀教材中的實驗指導，了解實驗的方法和步驟。

（四）實驗過程中，應提醒學生注意：1.制備的可溶性淀粉溶液，一定要待完全冷卻后才能使用，這是因為溫度過高會破壞唾液淀粉酶的活性。2.取唾液之前，一定要用清水漱口，防止食物殘渣流入唾液中。3.如果2號試管也產生了磚紅色沉淀，可以考慮以下的原因：（1）蔗糖溶液放置的時間過長。因為放置時間過長蔗糖容易被溶液中的微生物分解成還原性的糖，從而影響實驗結果。這時應換用實驗前臨時配置的蔗糖溶液。（2）試管不干凈。（3）蔗糖本身是否純凈。（4）滴加淀粉溶液和蔗糖溶液時不能共用一支滴管，否則會影響實驗結果的準確性。

結語：總的來說，以課本為基礎的高中生物實驗探究中，教師應指導學生深入研究課本，進行創新性實驗探究，以加強對其科學意識與創新思維能力的鍛煉，并協助其完善設計方案，增強學習效果。

作者簡介：王曉利（1984.08- ）女，漢族，河南省平頂山人，許昌市建安區第一高級中學，中小學二級教師，研究方向高中生物學