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对“探究影响酶活性因素”实验的几点探索

[日期:2013-06-11] 来源:中学生物学 2013年1期   作者:杨建忠 [字体: ]
  切实开展“探究影响酶活性因素”的实验活动,有利于学生对“pH和温度对酶活性影响”知识体系的建构,有利于学生的处理实验材料、确认实验变量、设计实验方案、进行实验操作等技能的培养,有利于合作学习、创新精神等情感的养成。为了有效达成活动目标,笔者对实验中困扰学生的几个问题,进行了探索。
  H2O2与过氧化氢酶、淀粉与淀粉酶是这类实验的常用材料。然而,在探究“pH影响酶活性”的实验中,教师往往指导学生选用H2O2与过氧化氢酶,而不选用淀粉与淀粉酶。其主要原因是后者实验结果的检测存在难以克服的困难。淀粉在淀粉酶的催化下,可水解成还原糖。淀粉的存在与否,可用碘液检测;还原糖的有无,可用斐林试剂检测。从理论上分析,本实验使用的NaOH溶液,会影响碘液与淀粉变蓝色的现象,而使用的HCl溶液,会影响斐林试剂对还原糖的检测。事实果真如此吗?笔者对此用演示实验进行了探索。取3支试管编号1、2、3,先向3支试管分别加入1mL唾液,再依次向3支试管加入1mL5%的HEl、1mL蒸馏水、1mL5%的N2OH,混匀后分别加入2mL3%的淀粉溶液,在37%下保温5min,最后向3支试管各滴l滴碘液,结果依次为变蓝色、不变蓝、不变蓝。重复前述实验,只是在保温后,向3支试管各加2mL现配的斐林试剂,混匀后进行100℃水浴,结果溶液颜色依次为棕色沉淀、砖红色沉淀、仍为蓝色。这两个演示实验加深了学生对该实验选材的理解。
  在探究“温度影响酶活性”的实验中,学生已有“温度影响H2O2自身分解速率”的知识,对不选用H2O2与过氧化氢酶作材料无疑惑。然而,在用碘液对淀粉与淀粉酶作材料的实验结果检测时,却会出现100℃试管中也不变蓝色的现象。如何突破这个难关,便成了笔者课前预实验探索的重点。取7支试管并编号1~7,各加入1mL唾液,分别在37℃、47%、57℃、67℃、77℃、87℃、97℃的温度下保温5min,再分别加入2mL3%的淀粉溶液,在各自原温度下继续保温5min,最后向各试管滴加1滴碘液,实验的结果依次是溶液颜色依次是不变蓝、不变蓝、稍变蓝、变深蓝、不变蓝、不变蓝、不变蓝。由此可知,该实验可选用唾液淀粉酶,且在学生实验时,指导学生将最高温度设为70℃,从而有效避免不利于学生知识建构的现象出现。 建构不同pH、温度与酶活性关系的变化曲线,依赖于定量实验。笔者长期探索发现,可以创设多种定量测定装置。这里介绍一种简易方法:取若干医用50 mL输液瓶(空而未启封塞)、2mL注射器、输液管,用注射器将输液管注满水后密封其导气皮管,并将三者组装成若干如图1所示装置。
  活动时,采取两学生一小组、j或四个小组为一大组、全班共有若干大组的组织形式,每大组的各小组都完成同—pH及温度的实验,实现平行重复及求平均值以减少误差,各大组分别完成不同pH及温度的实验,用全班的数据绘制曲线图。
  探究不同pH对酶活性影响的方法步骤为:①用注射器分别吸2滴(0.1mL)鲜肝研磨液和2mL某pH溶液,分别注入输液瓶。②将输液皮条的另一端插入25mL量筒内。③用注射器吸2mLH2O2溶液并注入输液瓶,结束时连同针头一起拔出。④在HaO2溶液开始注入输液瓶的同时,收集水并计时,在2min时读取并记录量筒中水平面刻度。⑤各大组计算出2min时量筒收集水的平均值。
  不同温度下酶促反应产氧量的差异,既有由酶活性不同造成的,又有由温度不同造成的。为实施该定量实验,笔者思考如何校正实验:取与酶促反应相同的装置,其他条件都不变,只将鲜肝研磨液换成煮熟过的肝研磨液,并在酶促反应实验的同时,平行进行校正实验,两者产氧量的差值便是由酶催化的产氧量。两平行实验的方法步骤为:①用注射器吸2滴(0.1mL)肝研磨液注入输液瓶。②将输液瓶放入烧杯内,调节温度至需要控制的温度并保温5min。③将输液管的另一端插入25mL量筒内。④用注射器吸2mL H2O2溶液并注入输液瓶,结束时连同针头一起拔出。⑤在H2O2溶液开始注入输液瓶的同时,收集水并计时,在2min时读取并记录量筒中水平面刻度。⑥各大组计算出2min时量筒收集水的平均值。 科学探索是无止境的,对本实验的探索有待进一步进行。

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