对“酶具有专一性”三种实验方案的对比分析

张彩明

【关键词】 生物教学；酶；专一性；方案设计

【中图分类号】 G633.9 【文献标识码】 A

【文章编号】 1004—0463（2015）14—0123—01

“酶的特性”是人教版生物学必修1“分子与细胞”模块中第五章第一节中的内容。关于“酶具有专一性”这一特性，课本只是通过概念和举例进行了简要说明，而《普通高中生物课程标准（实验）》中对本节内容的要求是：通过相关实验体验酶与普通催化剂的区别，验证酶的特性的实验应结合实验设计对所遵循的原理、原则及要求加以掌握。笔者在教学过程中发现，学生在实验设计时，针对实验的原理，生搬硬套实验原则，设计的实验方案看似正确、合理，然而却不能得出与实验目的相符的结论。

情境设计及要求：现有符合实验要求的淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、淀粉溶液、蔗糖溶液、斐林试剂、温度计及水浴锅等。各学习小组选择实验试剂、实验材料，并设计出能够验证“酶具有专一性”的实验方案，说出设计方案时应遵循的原则和预期的结果。最后在全班内表达交流，现将交流结果归纳如下。

1. 实验原理：

①淀粉和蔗糖都是非还原性糖，它们在相应酶的催化下都可以水解成还原性糖（麦芽糖、果糖和葡萄糖）。

②还原性糖能够与斐林试剂在水浴加热的条件下生成砖红色沉淀。

2. 实验方案及预期的结果，整合起来有三种。

3. 实验方案的评价及拓展。三组实验方案都对自变量进行了严格控制，也对因变量进行了科学检测，同时也排除了无关变量对实验的干扰，更遵循了对照性原则，完全符合生物实验设计的原则和本实验的原理。为了培养学生分析实验的能力，并确定每组方案与实验目的是否相符，笔者进一步要求每组学生针对本组实验方案及预期结果，分析出三组方案分别验证了哪种酶具有专一性。

4. 对比分析结果：对方案1分析发现，A组出现了砖红色沉淀，说明淀粉酶可以催化淀粉的水解。B组不出现砖红色沉淀，说明淀粉酶不能催化蔗糖的水解，故证明了淀粉酶具有专一性。对方案2分析发现，A组出现了砖红色沉淀，说明淀粉酶可以催化淀粉的水解。B组不出现砖红色沉淀，说明蔗糖酶不能催化淀粉的水解。只可证明淀粉酶可以水解淀粉，蔗糖酶不能水解淀粉，并不可证明那种酶具有专一性。对方案3分析发现，A组不出现砖红色沉淀，说明蔗糖酶不能催化淀粉的水解。B组出现了砖红色沉淀，说明蔗糖酶只能催化蔗糖的水解，故证明了蔗糖酶具有专一性。三组看似严密合理的实验方案，却得出了不同的结论。显然，方案二设计的实验目的没有达到。

5. 结合本节课的教学实际，笔者就生物实验方案的设计进行了如下的反思。

①在进行实验方案设计时，应按照科学探究的步骤进行。先提出问题，再进行假设，依据如何证明假设成立于否，进行方案的设计。如在实验中，提出问题：淀粉（蔗糖）酶具有专一性吗？进行假设：淀粉（蔗糖）酶可以把淀粉（蔗糖）水解成还原性糖，不可将蔗糖（淀粉）水解成还原性糖，淀粉（蔗糖）酶具有还原性。以此假设作为验证目的，就会很容易设计出与实验目的相符的方案。

②方案设计出来之后，对实验结果进行预期分析，确定能否得出与实验目的相符的结论，明确设计的方案是否合理、严密，进一步对方案进行修正。

③进行实验设计时，必须遵循生物实验的科学性原则、对照性原则、单一变量原则。但在具体的实验方案设计中，不可生搬硬套，应综合考虑具体的实验原理、实验目的、实验条件。

方案1：

方案2：

方案3：

编辑：谢颖丽