“探究酶的專一性”實驗改進(jìn)及反思

趙廣英

摘要：在“探究酶的專一性”實驗中，教材通過比較唾液淀粉酶和蔗糖酶對淀粉和蔗糖的作用來探究酶的專一性。但教材未注明蔗糖酶的濃度，實驗設(shè)計也不夠嚴(yán)謹(jǐn)，故對原實驗進(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%;增加兩個對照組，用以排除淀粉酶和蔗糖酶中混有還原性糖的可能。按照新的實驗設(shè)計進(jìn)行實驗具有以下優(yōu)點：耗時短、效果明顯，更加嚴(yán)謹(jǐn)。

關(guān)鍵詞：酶的專一性;實驗改進(jìn);科學(xué)反思

中圖分類號：Q-331 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1原實驗設(shè)計的不足之處

（1）實驗設(shè)計不嚴(yán)謹(jǐn)：淀粉酶和蔗糖酶都有可能不純，教材上沒有設(shè)計排除混有還原性糖的可能，設(shè)計不夠嚴(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，延長了酶促反應(yīng)時間。

2新的實驗方案

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個試管，分別編為1、2、3、4號。

②向1號試管中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉溶液3mL，2號試管中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的蔗糖溶液3mL，3號試管中加入1%的淀粉酶溶液3mL，4號試管中加入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。觀察并記錄實驗結(jié)果。

④再取4個試管，分別編為5、6、7、8號。

⑤5號、6號試管中各加入1%的淀粉酶溶液1mL，然后向5號試管中加入1%的淀粉溶液3mL，向6號試管中加入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。觀察并記錄實驗結(jié)果。

⑥7號、8號試管各加入1%的蔗糖酶溶液1mL，然后向7號試管中加入1%的淀粉溶液3mL，向8號試管中加入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。觀察并記錄實驗結(jié)果（表1）。

3實驗注意事項

（1）要保證淀粉酶和蔗糖酶有活性，實驗前需檢驗這兩種酶是否有活性。經(jīng)反復(fù)試驗，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，會對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾。

（3）實驗完畢，試管要清洗干凈，不要有殘留物，防止對下組實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾。

（4）滴加淀粉溶液和蔗糖溶液時不能共用一支滴管，滴加淀粉酶和蔗糖酶溶液時也不能共用一支滴管，要有專用的滴管，否則會影響實驗結(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℃，故本實驗酶促反應(yīng)溫度設(shè)置在50%。

（6）該實驗是學(xué)生分組實驗，在上實驗課時，小組合作較好，4個學(xué)生1個小組，每個學(xué)生操作2個試管，可以保證實驗有條不紊的進(jìn)行。

4實驗改進(jìn)的優(yōu)點

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

（2）增加兩組對照組（3號和4號試管），排除了兩種酶中混有還原性物質(zhì)的可能，實驗過程更加嚴(yán)謹(jǐn)。

（3）市售α-淀粉酶酶促反應(yīng)速度快，效果明顯。

5實驗結(jié)果及分析

實驗結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)只有5號和8號試管出現(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”的實驗結(jié)論。

6反思

（1）純凈的淀粉和蔗糖是不呈陽性反應(yīng)的，如果出現(xiàn)輕度陽性反應(yīng)，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生開展實驗探究來解釋這種現(xiàn)象。

（2）如果是學(xué)生課后探究實驗，教師可以采用唾液淀粉酶作為實驗材料。教科書上的設(shè)計為唾液稀釋200倍，為使實驗現(xiàn)象更明顯，稀釋倍數(shù)可減少為50倍甚至更少。探究實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力。當(dāng)學(xué)生有疑問時，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)行實驗探究，觀察思考，最后通過引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果，由學(xué)生自己總結(jié)出實驗結(jié)論。例如，教師提出問題：為什么淀粉要溶解在氯化鈉溶液中呢？這時，要鼓勵學(xué)生將問題轉(zhuǎn)化為一個小課題去研究，制定實驗方案，實施實驗，觀察實驗現(xiàn)象并得出結(jié)論。探究實驗不僅能讓學(xué)生學(xué)會設(shè)置對照組，學(xué)會控制變量的科學(xué)方法，學(xué)會使用對比分析的方法，還能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的能力及應(yīng)用生物學(xué)科知識解決生物學(xué)科問題的能力。

（3）在實驗課中，教師要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生批判質(zhì)疑的精神;針對實驗設(shè)計不完美的地方，鼓勵學(xué)生嘗試改進(jìn)實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究等核心素養(yǎng)。