溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)探究

“溫度對(duì)酶活性的影響”是高三理科班學(xué)生必作的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)原理是淀粉遇碘形成紫藍(lán)色的復(fù)合物。α－淀粉酶在適宜條件下可以使淀粉逐步分解成麥芽糖和葡萄糖。麥芽糖和葡萄糖遇碘不顯色。該實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生初步學(xué)會(huì)探索溫度對(duì)酶活性影響的方法；探索淀粉酶在不同溫度條件下催化淀粉水解的情況。通常認(rèn)為：高溫使酶因變性而失活；低溫(教材之0℃左右)使酶的活性明顯降低，催化作用不能正常表達(dá)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否支持這種認(rèn)識(shí)呢?溫度對(duì)酶活性的影響究竟是怎樣的呢?筆者按照人教版高三生物教材對(duì)該實(shí)驗(yàn)的條件要求及實(shí)驗(yàn)步驟，用2％新鮮的僅一淀粉酶溶液，3％的可溶性淀粉溶液以及有關(guān)試劑，分別于2008年9月和2009年4月對(duì)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

(1)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器具：按照人教版高三生物教材的要求進(jìn)行準(zhǔn)備。

(2)配制實(shí)驗(yàn)溶液和有關(guān)試劑：按照人教社全國(guó)統(tǒng)編高三生物教材的要求進(jìn)行準(zhǔn)備。

(3)進(jìn)行3％淀粉溶液純度的鑒定：取2支潔凈試管并編號(hào)，各加入2mL 3％淀粉溶液。然后，1號(hào)試管滴加1滴碘液，立即變藍(lán)色；2號(hào)試管加入2mL斐林試劑，搖勻后溶液顯淺藍(lán)色，經(jīng)沸水處理1min后，無(wú)磚紅色沉淀產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)材料3％淀粉溶液含有淀粉而不含還原性糖，可作為實(shí)驗(yàn)溶液用于溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)。

2 “溫度對(duì)酶活性影響”的實(shí)驗(yàn)探究

2.1 不同溫度下對(duì)淀粉和淀粉酶的處理

取6支潔凈試管，編號(hào)為A、B、C、a、b、c，其中A、B、C各加入10mL 3％淀粉溶液，a、b、c各加入3mL 2％新鮮淀粉酶溶液；A、a試管放在冰塊(約0℃)，B、b試管放在60℃溫水，C、c試管放在100℃沸水的環(huán)境中各處理5min。然后另取3支潔凈試管編號(hào)為A1、B1、C1，對(duì)應(yīng)加入2mL從A、B、C中各取出的淀粉溶液，稍后，各滴加1滴碘液觀察顏色變化并記錄如表1。

2.2 相同溫度下淀粉和淀粉酶混合后的實(shí)驗(yàn)

將上述經(jīng)過(guò)相同溫度處理過(guò)的淀粉酶溶液倒入對(duì)應(yīng)相同溫度處理后的3％淀粉溶液中，震蕩搖勻，使淀粉酶與淀粉溶液充分混合，并在相同溫度下處理5min(即將a倒入A，震蕩搖勻在約0℃的冰塊中處理5min，其他類(lèi)似，溫度不同而已)。然后分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。

(1)冰塊(約0℃)處理組的有關(guān)實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)表2)。

(2)60℃處理組的有關(guān)實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)表3)。

(3)100℃處理組的有關(guān)實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)表4)。

3 實(shí)驗(yàn)分析

A組(A1、A2、A3)對(duì)照實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，在冰塊(約0℃)溫度下，α－淀粉酶仍有催化活性，能將淀粉完全水解成還原性糖，實(shí)驗(yàn)表明iX--淀粉酶的催化活性不因溫度降低到0℃而明顯降低不能表達(dá)。

B組(B1、B2、B3)對(duì)照實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，在60℃溫度條件下，Or，--淀粉酶能將淀粉完全水解成還原性糖，A組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與B組相同。說(shuō)明在自然狀態(tài)下，α－淀粉酶的作用溫度比人們以前的認(rèn)識(shí)要廣得多。

C組(C1、C2、C3)對(duì)照實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，100℃的α－高溫能使淀粉酶變性失活，不能水解淀粉成還原性糖。

上述實(shí)驗(yàn)表明，溫度對(duì)α－淀粉酶活性的影響主要表現(xiàn)在高溫能使淀粉酶變性失活，不能催化淀粉水解；低溫(0℃左右)與最適溫度相比，對(duì)該酶的活性沒(méi)有明顯影響。

2009年4月，筆者將新配制3％可溶性淀粉溶液和新配制2％α－淀粉酶溶液取樣后分別放入冰箱，溫度控制在－10～0℃的低溫以及室溫(20℃)及最適溫度(60℃)條件下，先分開(kāi)處理，然后將相同溫度處理3％可溶性淀粉溶液與2％α－淀粉酶溶液混合處理1h后進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，仍得出與上述實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)論。需要強(qiáng)調(diào)的是，2％α－淀粉酶溶液經(jīng)低溫(－10～0℃)處理后與相同低溫處理的3％可溶性淀粉溶液混合一段時(shí)間后，用碘液或用斐林試劑檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別與室溫(20℃)及最適溫度處理組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象完全相同，肉眼看不出它們的差異。這說(shuō)明低溫(－104)℃)對(duì)α－淀粉酶的活性沒(méi)有顯著影響。因此建議：進(jìn)行“溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)時(shí)，環(huán)境溫度條件宜設(shè)置為室溫和沸水(100℃)，取消低溫(冰塊)組和最適溫度(60℃)組，這樣有利實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備以及學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得正確的結(jié)論，從而避免低溫原理的誤導(dǎo)。

順便提及的是，筆者用低溫(－5～0℃)保存豬肝研磨液40d后，取2滴豬肝研磨液滴加盛有3％過(guò)氧化氫溶液的試管中，振蕩試管，很快有氣泡產(chǎn)生，用帶火星的衛(wèi)生香伸進(jìn)試管進(jìn)行檢驗(yàn)，衛(wèi)生香立即燃起明亮的火焰。該實(shí)驗(yàn)證明豬肝研磨液含有的過(guò)氧化氫酶在低溫(－5～0℃)保存40d后仍有活性。