探究温度对酶活性影响的实验改进

尹 辉

江苏省南通市通州区金沙中学(226300)

1 研究背景

“探究温度对酶活性的影响”是人民教育出版社高中生物教材中的部分内容。本部分内容意在培养学生设计实验的能力，学会对实验中自变量的设置、无关变量的控制及因变量的检测等，有利于提高学生的实验能力和学科素养。在学生实验前，教师当然要先做一遍，了解实验各个方面的情况，如试剂浓度是否适宜，实验是否会出现意外现象等，这样才能有的放矢，做到心中有数，也便于及时指导学生实验时遇到的一些困惑和问题。

笔者按照教材上提供的实验材料用具，依据表1中实验内容及步骤进行实验。(注：α-淀粉酶是北京澳博星生物技术有限公司生产，最适pH为5.5～7.5，最适温度为50～70 ℃，酶活力单位不少于3 700。)

表1 探究温度对淀粉酶活性的影响

笔者重复做了2次实验，C组试管始终不变成蓝色，推测其原因可能是酶浓度较高，在沸水浴中未能完全失去活性。于是将淀粉酶浓度降低至1%，结果出乎意料，B组试管变蓝了，C组试管依旧不变蓝。这样棘手的问题还是第一次遇到，看来理论和实践还是有差距的。笔者静下心来，查阅资料，寻找原因。前人经验告诉我们：检测淀粉时，如果淀粉溶液温度过高，则容易使碘逸出，会影响淀粉遇碘后蓝色复合物的产生，若要使C组试管出现蓝色，需要等温度降低后在滴入碘液，或者也可以在温度较高时增加碘的用量。B组试管中出现蓝色可能是由于酶的浓度或淀粉溶液浓度高，在给定的时间内淀粉未能充分反应完全。可见，要想得到正确的实验结果，还需要不断摸索合适的淀粉与淀粉酶溶液溶度。基于此，笔者想既然实验存在这么多的问题且该实验耗时较长，为什么不能换用别的实验材料和试剂进行实验呢？

2 初次尝试

“果胶酶在果汁生产中的作用”一课给了我启示，笔者开始尝试探究温度对果胶酶活性的影响。果胶酶能分解果胶瓦解植物细胞壁，能使果汁榨取更容易且榨出的果汁是澄清的。果汁的制备，与生产生活实践相联系，既能激发学生学习的兴趣，同时也符合高中生物课程标准的要求。笔者分别尝试了用苹果和橘子做实验材料。按下列步骤进行操作。

(1)用榨汁机将苹果或橘子榨成汁，取5支试管，分别编号1～5，各加入2 mL果汁后分别置于温度为0 ℃、25 ℃、50 ℃、75 ℃的水浴及沸水浴中。

(2)配置质量分数为2%的果胶酶溶液(浙江一诺生物科技有限公司生产的食品果胶酶，最适宜pH约3.5，最适作用温度为50 ℃)。另取5支试管，分别编号1′～5′，各加入1 mL果胶酶溶液后分别置于温度为0 ℃、25 ℃、50 ℃、75 ℃的水浴及沸水浴中。

(3)将1～5、1′～5′试管各自在相应温度下保温5 min后，将1′～5′试管中的果胶酶分别加入到1～5试管中，继续保温5 min。

(4)观察各组试管中果汁的澄清度。实验结果如图1所示。

图1 实验结果

通过对5组试管中果汁澄清度的比较，我们发现，50 ℃时果胶酶活性最佳，果汁较澄清，0 ℃组基本不变，沸水浴组经过高温加热后，发生了凝集现象，经沉淀后，发现果汁也是比较澄清的。为什么会出现这样的结果？难道沸水中果胶酶没有变性失去活性，比较耐高温？或是高温使蛋白质及其他一些成分发生了变化?亦或是高温也能促进果胶的分解？带着疑问，笔者继续实验，将苹果汁直接进行沸水浴加热，不添加果胶酶，结果与加果胶酶的情况是一致的，可见果胶酶在沸水浴中已经失去活性，加热本身也能使果汁澄清，实验又一次失败了。

3 再度起航

笔者对实验材料仍旧不满意，如何能够找到更合适的酶呢，既能使实验现象明显又能节约实验时间。笔者不停在寻找着，功夫不负有心人，终于找到了胃蛋白酶(1∶10 000，进口实验试剂Sigmap7 000分装)。首先准备60 ℃的水，然后将鸡蛋清加入到60 ℃的水中，鸡蛋清液变性溶解在水中，用双层纱布进行过滤，取滤液备用，我们将其称之为鸡蛋花(浑浊的蛋白液，乳白色)。配置一定浓度的胃蛋白酶液，按照表2进行实验。

表2 探究温度对胃蛋白酶活性的影响

当浑浊的鸡蛋花溶液中加入胃蛋白酶混合震荡后，浑浊的溶液立刻变得澄清透明，这说明不溶于水的大分子肽类物质被水解为可溶性的小分子氨基酸，溶液变化现象非常明显。实验中还需要向每组试管中滴加1滴稀盐酸，在未滴加稀盐酸前溶液不会变澄清，这也正好验证了pH对胃蛋白酶的活性是有影响的。该酶是高纯度级别，发生反应迅速，所以改进后的实验，能节省大量时间，容易操作，且实验现象非常明显。让学生亲身体验到人体胃部就是这样将蛋白质进行分解的。