溫度對(duì)酶活性的影響——內(nèi)江六中陳春

1、對(duì)“溫度對(duì)酶活性的影響”的分析及其改進(jìn)內(nèi)江市第六中學(xué) 陳春【摘要】“影響酶活性的條件”是人教版必修1中重要的一個(gè)探究性實(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，-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。該實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生初步學(xué)會(huì)探究溫度對(duì)酶活性影響的方法。通常認(rèn)為：高溫使酶發(fā)生不可逆的變性而失活；低溫能抑制酶的活性。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作過程中，發(fā)現(xiàn)一些在實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物鑒定上有創(chuàng)新性的想法，以及對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)預(yù)期不符的現(xiàn)象，給予了一定的分析和解釋。同時(shí)，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更具科學(xué)性，操作性和嚴(yán)謹(jǐn)性?！娟P(guān)鍵詞】溫度 酶 活性 實(shí)驗(yàn) 分析改進(jìn)“影響酶活性

2、的條件”是人教版必修1中比較重要的一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，是培養(yǎng)學(xué)生探究，提高科學(xué)素養(yǎng)的良好素材，同時(shí)也是教師實(shí)施新課改教學(xué)模式的一個(gè)很好的探究。在歷年的高考實(shí)驗(yàn)題中，以這個(gè)實(shí)驗(yàn)為背景的題目也屢見不鮮。其實(shí)驗(yàn)原理是淀粉遇碘形成紫藍(lán)色的復(fù)合物，-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)?zāi)康氖鞘箤W(xué)生初步學(xué)會(huì)探究溫度對(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：高溫使酶發(fā)生不可逆的變性而失活；低溫使酶的活性明顯降低，催化作用不能正常表達(dá)，但當(dāng)溫度上升時(shí)，恢復(fù)活性。然而在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作過程中，發(fā)現(xiàn)了一些在實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物鑒定上有創(chuàng)新性的想法，

3、以及對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)預(yù)期不符的現(xiàn)象，給予了一定的分析和解釋。同時(shí)，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更具科學(xué)性，操作性和嚴(yán)謹(jǐn)性。1. 實(shí)驗(yàn)中影響碘液顏色反應(yīng)的因素在操作中沒有明確表述碘液顏色反應(yīng)的溫度條件，但從實(shí)驗(yàn)可以推知，此步驟應(yīng)是在3種不同的溫度條件下進(jìn)行的。這樣，影響碘液顏色反應(yīng)的因素除了各試管內(nèi)的物質(zhì)成分之外，還有不同的溫度條件。由于有兩個(gè)因素的存在，故碘液的顏色反應(yīng)不能很好地說明各試管內(nèi)所剩物質(zhì)的種類。此時(shí)存在兩個(gè)變量，已不能構(gòu)成對(duì)照實(shí)驗(yàn)，使得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，說服力降低。在完成實(shí)驗(yàn)步驟四（分別將-淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中，搖勻后，維持各自的溫度5min

4、）后，將60和100中的試管取出（而不能將冰塊中試管取出，否則，會(huì)由于溫度上升，-淀粉酶恢復(fù)活性，從而影響對(duì)原來溫度條件下淀粉酶活性的觀察），一并放入冰塊中，待充分冷卻后（讓3支試管反應(yīng)體系溫度相同，以排除溫度對(duì)碘液顏色反應(yīng)的干擾），再分別向3支試管內(nèi)各滴入12滴碘液，搖勻后，觀察記錄3支試管內(nèi)顏色的變化情況。2. 不同的溫度條件是否會(huì)影響碘液與淀粉的顏色反應(yīng)在進(jìn)行多次試驗(yàn)操作之后，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不符，即在60和100處理后的試管中不變藍(lán)；0處理的試管中變藍(lán)。這又是為什么呢？由于操作是在不同的溫度條件下進(jìn)行的，那么不同的溫度是否會(huì)影響碘液與淀粉的顏色反應(yīng)呢？那么就需要了解碘液與淀粉的反應(yīng)

5、機(jī)理?？扇苄缘矸鄣闹饕煞质侵辨湹矸邸?shí)際上，直鏈淀粉并不是彎曲伸直的，而是通常形成了卷曲螺旋狀的空間結(jié)構(gòu)。每一螺旋由6個(gè)葡萄糖殘基組成。在與碘液反應(yīng)時(shí)，碘分子進(jìn)入螺旋的中心腔中，形成藍(lán)色的配合物。該配合物是借助分子間的范德華引力結(jié)合起來的，作用力弱，當(dāng)溫度升高時(shí)會(huì)破壞范德華引力。因此，在溫度不同時(shí)，碘液與淀粉的反應(yīng)現(xiàn)象有一定的差異。實(shí)驗(yàn)證明，在050水浴中，碘遇淀粉變藍(lán)，且長時(shí)間不褪色；在6070水浴中雖變藍(lán)色，但會(huì)很快褪色，而在80100水浴中，并不變藍(lán)色（原因是碘很易升華，在常壓下當(dāng)溫度高于65時(shí)，碘即以氣體的形式存在，因此在80100水浴中加碘液，碘與淀粉反應(yīng)之前，就已經(jīng)升華到空氣中去

6、了）。由此可見，溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鑒定存在一定程度上的干擾。所以，在不同的溫度條件下利用碘液的顏色反應(yīng)就不能完全真實(shí)地反映各試管內(nèi)所剩物質(zhì)的種類，進(jìn)而也就不能很好地說明在不同溫度條件下，淀粉酶活性的大小。3. 不同的溫度條件下是否對(duì)淀粉有影響在此試驗(yàn)中未能體現(xiàn)出變量溫度是否會(huì)對(duì)底物淀粉溶液有影響，為了檢驗(yàn)在60、100和0下淀粉未發(fā)生變化，因此需要增加空白對(duì)照組，即取三種溫度下的淀粉溶液與碘液反應(yīng)，若全為藍(lán)色，則說明溫度對(duì)淀粉未發(fā)生變化。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程的改進(jìn)，完善了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中存在的不足，使實(shí)驗(yàn)更具科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性和操作性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行中，能夠更好的理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，最終得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從

7、而提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。【附】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 初步學(xué)會(huì)探索影響酶活性因素的方法；2. 探索-淀粉酶在不同溫度下催化淀粉水解的情況，領(lǐng)會(huì)影響酶活性的主要因素。實(shí)驗(yàn)原理：淀粉遇碘后，形成藍(lán)紫色復(fù)合物。-淀粉酶可以催化淀粉逐步水解成麥芽糖和葡萄糖。麥芽糖和葡萄糖遇碘后不顯色。方法與步驟： 試管編號(hào)反應(yīng)性質(zhì)處理處理處理1A1B1C1D2A2B2C2D3A3B3C3D酶促反應(yīng)淀粉2ml+-+-+-淀粉酶1ml-+-+-+-蒸餾水1ml-+-+-+實(shí)驗(yàn)預(yù)處理0/5min60/5min100/5min酶-反應(yīng)每組將預(yù)處理試管A中底物和試管C中酶混合；管B中底物和試管D

8、中蒸餾水混合，分別在各自溫度下再保溫5min鑒定反應(yīng)將60和100中混合后的試管放入0水中處理5min鑒定實(shí)驗(yàn)1滴碘液1滴碘液1滴碘液1A+1C1B+1D2A+2C2B+2D3A+3C3B+3D溶液顏色實(shí)驗(yàn)結(jié)論【參考文獻(xiàn)】1 黃廣慧. 探究“影響酶活性的條件”的兩個(gè)“意外”J. 生物學(xué)教學(xué). 2006(01) 2 黃正新,王德雙. 運(yùn)用化學(xué)思想改進(jìn)“溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)J. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器. 2007(Z1) 3 王守民. 關(guān)于溫度對(duì)酶活性影響的一點(diǎn)商榷J. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器. 2005(03) 4 姜維,駱菊蘭. 為什么實(shí)驗(yàn)失敗聽一節(jié)實(shí)驗(yàn)課的思考與啟示J. 生物學(xué)通報(bào). 2002(10) 5 高云,馬香,劉蘊(yùn)奡,唐亮,陳理,李耀軍. “溫度對(duì)淀粉酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)J. 生物學(xué)通報(bào). 2003(08) 6 張卓鵬. 檢驗(yàn)淀粉水解的試劑能否替換J. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器. 2