实验改进《影响酶活性的条件》

  　　人教版高中生物学教材中的探究实验《影响酶活性的条件》，要求学生根据教材所列的材料和试剂设计实验，探究温度与pH条件对过氧化氢酶和淀粉酶两种酶活性的影响。该实验的目的是培养学生设计对照实验的能力。 

　　在实践中，部分学生由于对单一变量原则和对照实验设计方法理解不透彻，加上相应化学知识的不足，做实验时常常出现错误设计和推断，最终得出错误结论。 

　　本文将列举常见的错误结论，结合单一变量原则和对照实验设计法进行探讨分析，针对性地提出改进方案。 

　　一、常见的错误结论 

　　错误1：由于前文分析了温度对过氧化氢分解有影响，所以学生选择用过氧化氢酶做探究pH的实验，但实验过后，学生得出了过氧化氢酶在碱性条件下比在酸性条件下的活性要高的结论。 

　　分析：事实上，过氧化氢本身在碱性条件下分解的速率就很快，因为碱会催化其分解，所以得出的结论不科学。实验中违反了单一变量原则，酸碱处理成了干扰实验的无关变量。 

　　错误2：用淀粉酶做探究温度的实验后，学生发现温度高并不会破坏酶的活性。 

　　分析：得出这一结论是因为学生加入碘液后，在高温的试管中没有出现明显的蓝色反应。通过分析得知，高温破坏了淀粉的螺旋结构，使碘与淀粉的包容物不能形成，蓝色褪去。若降低温度，碘与淀粉的包容物形成，又可出现蓝色，但不同温度的显色时间也不相同。 

　　错误3：用淀粉酶做探究pH的实验时，学生的结论是淀粉酶在碱性环境下仍有活性，在酸性环境下则失活。碘单质只有在酸性和中性条件下才能使淀粉变蓝，在强碱性条件下则不会。在强碱性条件下，碘分子可与NaOH 发生歧化反应：3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O，而这些碘的化合物不能与淀粉形成络合物，所以淀粉不会变蓝。 

　　二、实验改进 

　　鉴于上述现象，我对本实验进行了改进，两组实验均采用淀粉酶，这样可以使实验过程更简化。改进后的实验步骤如下。 

　　1.温度对酶活性的影响 

　　第一步，制作含可溶性淀粉的培养基（薄薄一层即可）三组，分为A、B、C。 

　　第二步，将α-淀粉酶溶液分成三份，分别放进 60℃ 、100℃、0℃培养箱5分钟。 

　　第三步，用滤纸制作3个大小相同的正方形，浸泡在不同温度处理的α-淀粉酶溶液中1分钟，将3个正方形小滤纸片分别平放在三个培养基表面。 

　　第四步，将放有滤纸片的培养基分别在原对应温度下的培养箱中放置5分钟。 

　　第五步，取出培养基和滤纸片，然后置于常温下，等培养皿降至常温时加入碘液，使其没过培养基。 

　　实验结果：60℃下，滤纸片处理的区域无蓝色，其他部位及另外两组均呈蓝色。 

　　实验结论：高温和低温都会影响酶的活性。 

　　这一实验还可进一步检验：把原来的滤纸片再放回原来的培养基上，一段时间后，低温处理过的滤纸片的蓝色褪去。 

　　2.pH对淀粉酶活性的影响 

　　第一步，制作含可溶性淀粉的培养基（薄薄一层即可）。 

　　第二步，用滤纸制作3个大小相同的正方形，分别浸泡在经过酸、碱和蒸馏水处理的淀粉酶中1分钟，然后将3个正方形小滤纸片平放在培养基表面，注意拉开一定距离。 

　　第三步，将放有滤纸片的培养基放进60℃培养箱5分钟。 

　　第四步，取出滤纸片，加入与5%HCl混合的碘液，没过培养基。 

　　实验结果：蒸馏水处理组的小纸片覆盖区呈白色，培养基的其他部分均呈蓝色，包括酸和碱处理组小纸片覆盖的区域。 

　　实验结论：蒸馏水处理组小纸片覆盖的区域不含淀粉，也就是说，滤纸片上淀粉酶保持活性将淀粉分解。而酸、 碱处理组滤纸片上的淀粉酶已失活，无法分解淀粉。因此可下结论：酸、碱环境对淀粉酶活性都有影响，使淀粉酶活性降低。 

　　这两个实验还可以同时进行，在60℃培养箱中的培养皿中放置经过酸、碱和蒸馏水处理的淀粉酶中浸泡的3个正方形小滤纸片，可节省时间，使学生有更充分的时间进行分析、讨论和实验处理。 

　　通过对实验的再设计和改进，学生实验成功率大大提高了，实验结果明显，收到了较好的教学效果。