“酶的特性”实验方法的改进探索

徐晓舒，肖仲久

（遵义师范学院生物系，贵州遵义563002）

“生物化学”是生物科学专业学生必修的一门主干专业基础课，“生物化学实验”是为了配合《生物化学》理论教学和培养学生创新动手能力而开设的一门专业基础性实验课。我校生物科学专业“生物化学实验”选用了王秀奇等主编的《基础生物化学实验》作为教材，教材实验十八“酶的特性”实验的实验目的是：让学生通过比较唾液淀粉酶在不同温度、不同pH以及有无激活剂或抑制剂等条件下水解淀粉的差异来了解环境因素对酶活性的影响，从而加深对酶性质的认识[1]。但在多年的教学中笔者发现：该实验中一些操作方法的实验条件不够明确，实验结果不理想，学生对实验结果充满疑惑，甚至出现因需反复调整唾液淀粉酶的浓度而耗时过长，从而无法按时完成实验的现象。针对这些问题，笔者近年来对该实验中的一些操作方法作了一些探索性的改进，取得了很好的教学效果。

1 材料与方法

1． 1 材料

稀释唾液；0．2%淀粉的0．3%氯化钠溶液（新鲜配制或冰箱贮存）；0．1%淀粉溶液（新鲜配制或冰箱贮存）；碘液；1%氯化钠溶液；1%硫酸铜溶液；1%硫酸钠溶液。

1． 2 方法

1．2．1 温度对酶活力的影响

验证温度对酶活力的影响，教材中的操作步骤是：在进行温度处理前，先将淀粉溶液与唾液混合，但在实际操作过程中，由于实验室温度较高，淀粉与唾液相混后，由于唾液淀粉酶的作用，可能会发生淀粉部分被降解为糊精的现象，即各温度处理条件下的淀粉实际上已提前被部分水解，而且，学生操作速度越慢，淀粉被水解程度就越高，不能出现预期的实验结果，常常使学生感到困惑不解。鉴于此，笔者将操作方法改进如下：取6支试管，分成3组，每组2支，在 1、2、3 号试管中，加稀释唾液 1mL，在 1′、2′、3′试管中加 0．2%淀粉的 0．3%氯化钠溶液 1．5mL，然后按组别分别保温（见表1）。

表1 温度对酶活力的影响

将在相同温度下保温的稀释唾液倒入淀粉溶液中，摇匀，再保持各自温度继续反应10min，然后取出各试管（将第二组混合液分为两半，取一半放入37℃恒温水浴中继续保温10分钟后，再加碘液实验），流水冷却各试管后（冰浴处理的试管不需冷却），再分别加入1滴碘液，混匀，观察现象。

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实验，在教材中试剂加入的顺序是：先分别在1、2、3、4号4支试管中各加入淀粉溶液和唾液淀粉酶溶液，再在1号试管中加入硫酸铜溶液，2号试管中加入氯化钠溶液，3号试管中加入硫酸钠溶液，4号试管中加入蒸馏水，混匀，置于37℃恒温水浴保温10min后取出，再分别加碘液，观察各试管中淀粉水解程度。按此操作步骤进行，在室温较高的情况下，淀粉与酶相混后即已开始反应，如分别加入氯化钠、硫酸铜等溶液的速度过慢，会导致实验准确性降低。针对这一问题，笔者将操作步骤改进如下：

（1）取4支试管，编号，按表2的顺序加入各试剂。

表2 激活剂和抑制剂对酶活性的影响

（2）酶促反应时间的控制：教材的操作步骤是将4支试管在37℃恒温水浴保温10min后取出，再分别加碘液，2、3、4号试管容易出现全部呈现蓝色或不显色的现象。导致实验失败的主要原因是由于唾液淀粉酶活力的个体差异，在37℃恒温水浴保温10min后，酶活力强的，则2、3、4号试管中的淀粉完全水解，加碘液后不显色，如出现此现象，学生则需增大唾液的稀释倍数重做实验。酶活力过弱的，则2、3、4号试管中的淀粉没有水解，加碘液后呈蓝色，如出现此现象，学生则需减小唾液的稀释倍数重做实验。由于反复调整唾液淀粉酶浓度会造成实验耗时过长，因此可将操作方法改为：各试管混匀后置于37℃恒温水浴保温，每隔半分钟从2号试管中取出1滴反应液，置于白瓷板上，加1小滴碘液检查淀粉水解程度[2]，待2号试管的反应液加碘液呈棕黄色时取出所有试管，在各试管中分别加入1滴碘液，混匀，观察现象。

2 结果与分析

2． 1 温度对酶活力的影响

表1中，37℃处理的试管中的溶液加碘液后不变色，说明淀粉完全水解，不能与碘发生颜色反应[3]。第二组反应液（冰浴处理的一半）加碘液后为蓝色，说明淀粉没水解，因为低温降低或抑制了酶的活性；第二组的另一半（37℃恒温水浴中继续保温的一半）加碘液后不变色，说明低温虽能降低或抑制酶的活性，但并不能使酶失活，温度恢复到37℃后，酶的活性亦增大。第三组反应液加碘液后呈蓝色，说明高温使唾液淀粉酶失活，导致淀粉未能被水解。改进后的操作方法是在酶液与淀粉溶液混合前，先分别将酶液与淀粉溶液保温到相对应的温度[4]，与教材中先将酶液与淀粉溶液混合，再进行相应温度的处理相比，实验条件明确、实验现象鲜明，有力地说明了酶促反应需要一个适宜的温度，温度过高或过低都会对酶活性造成影响。

2． 2 唾液淀粉酶的活化和抑制

表2中，1号试管加碘液后呈蓝色，说明酶的活性受到抑制，不能使淀粉水解；2号试管加碘液后呈棕黄色，说明酶活性高，淀粉完全水解；3、4号试管加碘液后呈现紫色、褐色、红棕色等多种颜色，说明淀粉发生了不同程度的水解。改进后的实验方案，清楚地验证了氯离子（Cl－）在低浓度时增加了唾液淀粉酶的活性，为唾液淀粉酶的激活剂；铜离子（Cu2＋）钝化了唾液淀粉酶的活性，是唾液淀粉酶的抑制剂[5]。

3 讨论

在“温度对酶活力的影响”实验中，改进后的操作方法实验条件明确，淀粉酶溶液与淀粉溶液混合前，先分别进行相应温度的预处理，避免了两者混合后发生的淀粉提前部分降解。另外，流水冷却试管，可避免碘与淀粉在温度较高的条件下形成络合物而可能引起的褪色。

在“唾液淀粉酶的活化和抑制”实验中，改进后的操作方法充分地考虑到了实验者自身唾液淀粉酶活力的个体差异，通过每半分钟一次的测试，找准显色反应的最佳时间，有效避免了因实验现象不明显而需反复调整唾液淀粉酶浓度，造成时间耗费和无法按时完成实验的现象。

经多次教学实践证明，改进后的实验操作方法实验条件明确，学生操作简单，实验现象明显，具有较好的重复性，教学效果良好。

实验操作是理论与实践相结合的桥梁。实验教学中应鼓励学生大胆假设，认真观察、分析和思考实验内容和实验结果，引导学生分析实验成功的经验和失败的原因，让学生既能巩固理论知识，又能开发思维。按照现行大学本科生物专业人才培养计划的要求，在验证性实验的基础上，还要加强综合性、设计性实验的开展，从而培养学生的动手能力、思维能力和综合分析问题的能力[6]。因此，在实验教学过程中，以生为本，因材施教，根据实验实际，以尊重科学、实事求是的态度，大胆进行探索性的实验改进，对提高实验课教学效果，促进学生创新思维能力的发展是非常必要的。

[1]王秀奇．基础生物化学实验[M]．北京：高等教育出版社，1999．169－173．

[2]陈毓荃．生物化学实验方法和技术[M]．北京：科学出版社，2003．79．

[3]杨玉萍．几种环境条件对唾液淀粉酶活性的影响[J]．新乡学院学报，2009，26（4）：43．

[4]朱小婉．“探究影响酶活性的条件”实验中的几项注意点[J]．生物学通报，2011，46（7）：57．

[5]李建武．生物化学实验原理和方法[M]．北京：北京大学出版社，1994．333．

[6]张立．改革生物化学实验教学提高学生综合素质[J]．西北医学教育，2011，19（1）：106．