“酶的特性”實驗方法的改進(jìn)探索

徐曉舒，肖仲久

（遵義師范學(xué)院生物系，貴州遵義563002）

“生物化學(xué)”是生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，“生物化學(xué)實驗”是為了配合《生物化學(xué)》理論教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新動手能力而開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)性實驗課。我校生物科學(xué)專業(yè)“生物化學(xué)實驗”選用了王秀奇等主編的《基礎(chǔ)生物化學(xué)實驗》作為教材，教材實驗十八“酶的特性”實驗的實驗?zāi)康氖牵鹤寣W(xué)生通過比較唾液淀粉酶在不同溫度、不同pH以及有無激活劑或抑制劑等條件下水解淀粉的差異來了解環(huán)境因素對酶活性的影響，從而加深對酶性質(zhì)的認(rèn)識[1]。但在多年的教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)：該實驗中一些操作方法的實驗條件不夠明確，實驗結(jié)果不理想，學(xué)生對實驗結(jié)果充滿疑惑，甚至出現(xiàn)因需反復(fù)調(diào)整唾液淀粉酶的濃度而耗時過長，從而無法按時完成實驗的現(xiàn)象。針對這些問題，筆者近年來對該實驗中的一些操作方法作了一些探索性的改進(jìn)，取得了很好的教學(xué)效果。

1 材料與方法

1． 1 材料

稀釋唾液；0．2%淀粉的0．3%氯化鈉溶液（新鮮配制或冰箱貯存）；0．1%淀粉溶液（新鮮配制或冰箱貯存）；碘液；1%氯化鈉溶液；1%硫酸銅溶液；1%硫酸鈉溶液。

1． 2 方法

1．2．1 溫度對酶活力的影響

驗證溫度對酶活力的影響，教材中的操作步驟是：在進(jìn)行溫度處理前，先將淀粉溶液與唾液混合，但在實際操作過程中，由于實驗室溫度較高，淀粉與唾液相混后，由于唾液淀粉酶的作用，可能會發(fā)生淀粉部分被降解為糊精的現(xiàn)象，即各溫度處理條件下的淀粉實際上已提前被部分水解，而且，學(xué)生操作速度越慢，淀粉被水解程度就越高，不能出現(xiàn)預(yù)期的實驗結(jié)果，常常使學(xué)生感到困惑不解。鑒于此，筆者將操作方法改進(jìn)如下：取6支試管，分成3組，每組2支，在 1、2、3 號試管中，加稀釋唾液 1mL，在 1′、2′、3′試管中加 0．2%淀粉的 0．3%氯化鈉溶液 1．5mL，然后按組別分別保溫（見表1）。

表1 溫度對酶活力的影響

將在相同溫度下保溫的稀釋唾液倒入淀粉溶液中，搖勻，再保持各自溫度繼續(xù)反應(yīng)10min，然后取出各試管（將第二組混合液分為兩半，取一半放入37℃恒溫水浴中繼續(xù)保溫10分鐘后，再加碘液實驗），流水冷卻各試管后（冰浴處理的試管不需冷卻），再分別加入1滴碘液，混勻，觀察現(xiàn)象。

1．2．2 唾液淀粉酶的活化和抑制

唾液淀粉酶的活化和抑制實驗，在教材中試劑加入的順序是：先分別在1、2、3、4號4支試管中各加入淀粉溶液和唾液淀粉酶溶液，再在1號試管中加入硫酸銅溶液，2號試管中加入氯化鈉溶液，3號試管中加入硫酸鈉溶液，4號試管中加入蒸餾水，混勻，置于37℃恒溫水浴保溫10min后取出，再分別加碘液，觀察各試管中淀粉水解程度。按此操作步驟進(jìn)行，在室溫較高的情況下，淀粉與酶相混后即已開始反應(yīng)，如分別加入氯化鈉、硫酸銅等溶液的速度過慢，會導(dǎo)致實驗準(zhǔn)確性降低。針對這一問題，筆者將操作步驟改進(jìn)如下：

（1）取4支試管，編號，按表2的順序加入各試劑。

表2 激活劑和抑制劑對酶活性的影響

（2）酶促反應(yīng)時間的控制：教材的操作步驟是將4支試管在37℃恒溫水浴保溫10min后取出，再分別加碘液，2、3、4號試管容易出現(xiàn)全部呈現(xiàn)藍(lán)色或不顯色的現(xiàn)象。導(dǎo)致實驗失敗的主要原因是由于唾液淀粉酶活力的個體差異，在37℃恒溫水浴保溫10min后，酶活力強(qiáng)的，則2、3、4號試管中的淀粉完全水解，加碘液后不顯色，如出現(xiàn)此現(xiàn)象，學(xué)生則需增大唾液的稀釋倍數(shù)重做實驗。酶活力過弱的，則2、3、4號試管中的淀粉沒有水解，加碘液后呈藍(lán)色，如出現(xiàn)此現(xiàn)象，學(xué)生則需減小唾液的稀釋倍數(shù)重做實驗。由于反復(fù)調(diào)整唾液淀粉酶濃度會造成實驗耗時過長，因此可將操作方法改為：各試管混勻后置于37℃恒溫水浴保溫，每隔半分鐘從2號試管中取出1滴反應(yīng)液，置于白瓷板上，加1小滴碘液檢查淀粉水解程度[2]，待2號試管的反應(yīng)液加碘液呈棕黃色時取出所有試管，在各試管中分別加入1滴碘液，混勻，觀察現(xiàn)象。

2 結(jié)果與分析

2． 1 溫度對酶活力的影響

表1中，37℃處理的試管中的溶液加碘液后不變色，說明淀粉完全水解，不能與碘發(fā)生顏色反應(yīng)[3]。第二組反應(yīng)液（冰浴處理的一半）加碘液后為藍(lán)色，說明淀粉沒水解，因為低溫降低或抑制了酶的活性；第二組的另一半（37℃恒溫水浴中繼續(xù)保溫的一半）加碘液后不變色，說明低溫雖能降低或抑制酶的活性，但并不能使酶失活，溫度恢復(fù)到37℃后，酶的活性亦增大。第三組反應(yīng)液加碘液后呈藍(lán)色，說明高溫使唾液淀粉酶失活，導(dǎo)致淀粉未能被水解。改進(jìn)后的操作方法是在酶液與淀粉溶液混合前，先分別將酶液與淀粉溶液保溫到相對應(yīng)的溫度[4]，與教材中先將酶液與淀粉溶液混合，再進(jìn)行相應(yīng)溫度的處理相比，實驗條件明確、實驗現(xiàn)象鮮明，有力地說明了酶促反應(yīng)需要一個適宜的溫度，溫度過高或過低都會對酶活性造成影響。

2． 2 唾液淀粉酶的活化和抑制

表2中，1號試管加碘液后呈藍(lán)色，說明酶的活性受到抑制，不能使淀粉水解；2號試管加碘液后呈棕黃色，說明酶活性高，淀粉完全水解；3、4號試管加碘液后呈現(xiàn)紫色、褐色、紅棕色等多種顏色，說明淀粉發(fā)生了不同程度的水解。改進(jìn)后的實驗方案，清楚地驗證了氯離子（Cl－）在低濃度時增加了唾液淀粉酶的活性，為唾液淀粉酶的激活劑；銅離子（Cu2＋）鈍化了唾液淀粉酶的活性，是唾液淀粉酶的抑制劑[5]。

3 討論

在“溫度對酶活力的影響”實驗中，改進(jìn)后的操作方法實驗條件明確，淀粉酶溶液與淀粉溶液混合前，先分別進(jìn)行相應(yīng)溫度的預(yù)處理，避免了兩者混合后發(fā)生的淀粉提前部分降解。另外，流水冷卻試管，可避免碘與淀粉在溫度較高的條件下形成絡(luò)合物而可能引起的褪色。

在“唾液淀粉酶的活化和抑制”實驗中，改進(jìn)后的操作方法充分地考慮到了實驗者自身唾液淀粉酶活力的個體差異，通過每半分鐘一次的測試，找準(zhǔn)顯色反應(yīng)的最佳時間，有效避免了因?qū)嶒灛F(xiàn)象不明顯而需反復(fù)調(diào)整唾液淀粉酶濃度，造成時間耗費和無法按時完成實驗的現(xiàn)象。

經(jīng)多次教學(xué)實踐證明，改進(jìn)后的實驗操作方法實驗條件明確，學(xué)生操作簡單，實驗現(xiàn)象明顯，具有較好的重復(fù)性，教學(xué)效果良好。

實驗操作是理論與實踐相結(jié)合的橋梁。實驗教學(xué)中應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽假設(shè)，認(rèn)真觀察、分析和思考實驗內(nèi)容和實驗結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生分析實驗成功的經(jīng)驗和失敗的原因，讓學(xué)生既能鞏固理論知識，又能開發(fā)思維。按照現(xiàn)行大學(xué)本科生物專業(yè)人才培養(yǎng)計劃的要求，在驗證性實驗的基礎(chǔ)上，還要加強(qiáng)綜合性、設(shè)計性實驗的開展，從而培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、思維能力和綜合分析問題的能力[6]。因此，在實驗教學(xué)過程中，以生為本，因材施教，根據(jù)實驗實際，以尊重科學(xué)、實事求是的態(tài)度，大膽進(jìn)行探索性的實驗改進(jìn)，對提高實驗課教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展是非常必要的。

[1]王秀奇．基礎(chǔ)生物化學(xué)實驗[M]．北京：高等教育出版社，1999．169－173．

[2]陳毓荃．生物化學(xué)實驗方法和技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社，2003．79．

[3]楊玉萍．幾種環(huán)境條件對唾液淀粉酶活性的影響[J]．新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報，2009，26（4）：43．

[4]朱小婉．“探究影響酶活性的條件”實驗中的幾項注意點[J]．生物學(xué)通報，2011，46（7）：57．

[5]李建武．生物化學(xué)實驗原理和方法[M]．北京：北京大學(xué)出版社，1994．333．

[6]張立．改革生物化學(xué)實驗教學(xué)提高學(xué)生綜合素質(zhì)[J]．西北醫(yī)學(xué)教育，2011，19（1）：106．