能否用斐林試劑鑒定“溫度對酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)

作者簡介：金葉麗（1988-），女，漢族，安徽亳州人，中教二級，本科，研究方向：生物科學(xué)。

摘要：“溫度對酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)是人教版高中生物必修一中的重要實(shí)驗(yàn)。教材中選用淀粉酶來做這個實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測選用了碘液檢測反應(yīng)物淀粉的方法作為判斷酶活性的依據(jù)。而我們知道，淀粉酶催化淀粉分解為麥芽糖和葡萄糖，兩者都是還原糖，那么為什么不選用可以鑒定還原糖的斐林試劑去檢測產(chǎn)物來判斷酶活性呢？帶著這個問題，我們結(jié)合實(shí)驗(yàn)來探討幾種不同的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高中生物；教學(xué)實(shí)驗(yàn)；探討研究

中圖分類號：G633文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-9214（2016）11-0069-01

觀點(diǎn)一：不能用斐林試劑作指示劑，因水浴加熱會使低溫處理的酶活性恢復(fù)。

持有這種觀點(diǎn)的老師認(rèn)為：在“溫度對酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)中，教材設(shè)置了溫度為0℃（冰水中）、60℃和100℃（沸水中）的三個條件。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯^察不同溫度對酶活性的影響，如果用斐林試劑作為指示劑，需要在試劑加入之后進(jìn)行水浴加熱，而這樣做就已經(jīng)改變了原來三只試管的溫度條件，所顯示的結(jié)果也就難于保證就能代表原來的三種溫度條件下真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因?yàn)榧訜岜緛硖幱?℃（冰水中）的那支試管中的淀粉酶，在溫度逐漸升高的過程中，活性有可能恢復(fù)，催化淀粉水解為麥芽糖和葡萄糖，這支試管中也會出現(xiàn)磚紅色沉淀！這樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果就不真實(shí)了。因此，在“溫度對酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)中，不能選用斐林試劑作指示劑，只能選用碘液作指示劑。

觀點(diǎn)二：可用斐林試劑作指示劑，但不能觀察反應(yīng)的動態(tài)變化過程。

持有這種觀點(diǎn)的老師認(rèn)為：隨著溫度升高，酶活性恢復(fù)的問題應(yīng)該不會出現(xiàn)，因?yàn)樗屿沉衷噭A性較強(qiáng)，會導(dǎo)致淀粉酶變性失活，鑒定過程中反應(yīng)不會進(jìn)行，因此也可以選用斐林試劑作為指示劑，但這樣做卻不能觀察反應(yīng)的動態(tài)變化過程。因?yàn)椤皽囟葘γ富钚缘挠绊憽睂?shí)驗(yàn)是要觀察不同的溫度對酶活性的影響，不是要證明有沒有反應(yīng)產(chǎn)物——還原糖生成。選用碘液作為指示劑，最大的好處是可通過淀粉溶液褪色過程，直觀地顯示出不同溫度下，反應(yīng)的動態(tài)變化過程。

在教材選擇的溫度0℃（冰水中）、60℃和100℃（沸水中）的條件下，選擇斐林試劑時(shí)可得出只有60℃的溫度條件下處理的淀粉溶液才有磚紅色沉淀生成，即反應(yīng)在60℃時(shí)能夠進(jìn)行，其它兩溫度條件下無磚紅色沉淀生成，反應(yīng)不能進(jìn)行。而隨溫度升高，酶活性恢復(fù)的問題應(yīng)該不會出現(xiàn)，因?yàn)樗屿沉衷噭A性較強(qiáng)，會導(dǎo)致淀粉酶變性失活，鑒定過程中反應(yīng)不會進(jìn)行因此也可以選用斐林試劑作為指示劑，但卻不能觀察反應(yīng)的動態(tài)變化過程。兩者比較，還是選擇碘液更好。

觀點(diǎn)三：可用斐林試劑作指示劑，能得出“溫度影響酶活性”的結(jié)論。

持有這種觀點(diǎn)的老師認(rèn)為：因?yàn)殪沉衷噭A性較強(qiáng)，確實(shí)不會因水浴加熱而使酶活性恢復(fù)，因此選用碘液和斐林試劑兩種試劑均可。就課本中設(shè)置的三個溫度而言，選擇斐林試劑進(jìn)行鑒定，應(yīng)該能看到條件為0℃的試管中生成磚紅色沉淀極少，條件為100℃的試管中無磚紅色沉淀生成，條件為60℃的試管中磚紅色沉淀生成較多，得出結(jié)論。同時(shí)，在0℃處理的那只試管即便是在加熱過程中即使有少量的還原糖生成，也并不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出，甚至還能更好地說明溫度對酶活性的影響——低溫降低酶活性，隨溫度升高酶活性增強(qiáng)，高溫導(dǎo)致酶失活，酶的作用需要適宜的溫度。

針對上面三種觀點(diǎn)，筆者查閱資料并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)闡述自己的觀點(diǎn)

1.觀點(diǎn)一中的“因水浴加熱會使低溫處理的酶活性恢復(fù)”到底會不會發(fā)生呢？做實(shí)驗(yàn)就可以驗(yàn)證它的正確性。通過對反應(yīng)試管中加斐林試劑，再水浴加熱，確實(shí)發(fā)現(xiàn)0℃下試管中幾乎沒有磚紅色沉淀，看來斐林試劑是可以讓淀粉酶變性，但是這樣的設(shè)計(jì)是不是沒有考慮本實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，在檢測時(shí)卻改變了自變量，不符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則呢？

2.觀點(diǎn)三中的“在0℃處理的那只試管即便是在加熱過程中有少量的還原糖生成，也并不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出，甚至還能更好地說明溫度對酶活性的影響”的觀點(diǎn)有問題。

筆者認(rèn)為，斐林試劑在該實(shí)驗(yàn)中是用于鑒定三種不同溫度條件下淀粉是否水解成了還原糖。也就是說，斐林試劑只能是用于確定先前的反應(yīng)中是否生成了還原糖，如果在鑒定過程中生成了還原糖，斐林試劑就已經(jīng)失去了作為指示劑的意義。因此，如果原本溫度條件為0℃的試管中“有少許還原糖生成”，那就真會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出了。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是出現(xiàn)了磚紅色沉淀，只能說明溶液中有還原糖的存在，至于這些還原糖是先前的反應(yīng)中生成的，還是在鑒定過程中生成的，無法說清。所以筆者認(rèn)為，如果在鑒定過程中由于改變了先前的反應(yīng)條件而能生成還原糖的話，實(shí)驗(yàn)結(jié)果就不真實(shí)了，就不能反映0℃條件下酶促反應(yīng)的真實(shí)情況，必然會導(dǎo)致我們得出錯誤的結(jié)論。觀點(diǎn)三顯然是顛倒了因果關(guān)系，是在用已有理論知識去解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而不是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來推出實(shí)驗(yàn)結(jié)論！

3.觀點(diǎn)二中的“溫度對酶活性的影響”是要觀察不同溫度對酶活性的影響，用碘液作指示劑，可通過淀粉溶液褪色過程，顯示出在不同溫度條件下，反應(yīng)的動態(tài)變化過程。選擇碘液不僅僅在于證明反應(yīng)能不能進(jìn)行，還能證明反應(yīng)進(jìn)行的程度。不選斐林試劑是因?yàn)樗荒荏w現(xiàn)反應(yīng)的動態(tài)變化。事實(shí)是這樣嗎？

我們知道教材上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是在實(shí)驗(yàn)的最后一步才加碘液的，也就是說，是在淀粉酶與淀粉混合后，在三種不同溫度條件下保持5分鐘之后才加入碘液，這時(shí)加碘液只能檢驗(yàn)三種溫度條件下淀粉是否已經(jīng)被全部水解了，看不到淀粉溶液褪色過程，因而也無法“顯示出不同溫度條件下，反應(yīng)的動態(tài)變化過程”？要想通過淀粉溶液褪色過程，直觀地顯示出不同溫度條件下，反應(yīng)的動態(tài)變化過程，就必須必須改變實(shí)驗(yàn)步驟。

為此，我要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，讓部分學(xué)生將碘液提前到第二步加入后進(jìn)行處理，通過預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過討論大家認(rèn)為結(jié)果為選用碘液除可確定反應(yīng)是否進(jìn)行外，確實(shí)還可以動態(tài)觀察現(xiàn)象變化（其間可能呈現(xiàn)紅褐色或紅棕色），而選擇的斐林試劑的化學(xué)性質(zhì)的特殊性（堿性）和使用條件的特定性（水浴加熱，屬鑒定反應(yīng)是否進(jìn)行）而達(dá)不到這個目的。

綜上所述，該實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選用碘液做為指示劑，如果選用斐林試劑則不能觀察實(shí)驗(yàn)的動態(tài)變化，且因?yàn)樵跈z測過程改變了溫度條件，而本實(shí)驗(yàn)的自變量恰恰就是溫度，不符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則。

（作者單位：亳州三中）