浅谈酶的专一性实验

摘要：本文对“探究酶的专一性”实验进行设计，最后增加两个对照组，用以排除淀粉和蔗糖中混有还原糖的可能，这样使实验结果更加准确，培养学生通过科学探究对生活实例进行科学解释的深度学习能力。

关键词：淀粉酶  专一性  蔗糖  淀粉

前言：实验教学是高中生物教学的重要环节，它对培养学生的动手能力，独立开发能力，设计思维、及提高创新意识起着奠定基础的作用。生物实验课是生物教学的重要组成部分，通过实验不仅可以加深学生对基础理论、基础知识的理解，培养学生科学思维和独立动手能力，而且更为重要的是能培养学生分析问题和解决问题的能力。酶的专一性实验是高中生物必修一，第五章第一节《酶的特性》里面的一个探究性实验，本实验通过探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用来验证淀粉酶的专一性。酶的专一性是指酶对底物及其催化反应的严格选择性，一种酶只能作用于一种物质，或一类分子结构相似的物质，促其进行一定的化学反应，产生一定的反应产物，这种选择性作用称为酶的专一性。细胞代谢能够有条不紊的进行，与酶的专一性是分不开的。

一、实验的核心素养

（一）生命观念

通过对酶专一性的探究，加深学生对生物体生命活动能高效有序进行的微观认识。

（二）科学思维

结合生物个体水平的知识以及学生的生活经验，初步形成实验探究的一般科学思维，通过对方案的讨论和修正，培养科学探究思维。

（三）科学探究

通过小组合作设计实验，验证酶的专一性，掌握科学探究的基本思路和方法，并培养学生动手操作的能力。

（四）教学目标

1.知识目标：能够解释酶的专一性；2.能力目标：进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，掌握科学探究的程序和方法，培养学生创造性思维的能力和动手实践的能力；3.情感目标：学习使用对比分析的方法，培养学生严谨的科学态度和逻辑思维能力。

（五）重点、难点

1.教学重点：酶的专一性；2.教学难点：组织和引导学生完成酶具有专一性的实验。为了使学生理解并掌握本实验我们可以采用实验演示法、讲授法、直观教学法、启发式教学法、讨论法。

二、实验的思路

由于部分学生对高中生物实验的设计思路不明确，教师上课前先让学生探讨本实验的设计思路。

思路一：换底物不换酶，用同一种酶去催化两种不同的底物（如用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖反应），然后检测产物的生成情况。

思路二：换酶不换底物，用两种不同的酶分别催化同一种底物（如用淀粉酶和蔗糖酶分别催化淀粉反应），然后检测产物的生成情况，从而证明酶的专一性。根據本校的具体情况，我们决定采用第一个设计思路。当然有条件的情况下可以两种思路都进行。

接下来就要思考实验的原理，让学生充分讨论后进行展示，具体如下：

淀粉（非还原糖）+ 淀粉酶→麦芽糖（还原糖）

蔗糖（非还原糖）+淀粉酶→蔗糖

淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖（麦芽糖、葡萄糖、果糖）。还原糖与斐林试剂发生反应，生成砖红色沉淀。因此用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成，就可以判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。在这里要特别点明为什么不选择碘液来鉴定淀粉的水解情况。淀粉遇碘液变蓝色，当淀粉被水解为麦芽糖时不显蓝色，可以鉴定淀粉是否被水解；但是蔗糖遇碘液不变色，蔗糖水解的产物葡萄糖、果糖遇碘液也不变色，所以在这个实验里不能用碘液来鉴定反应物是否水解。

三、实验的材料用具

稀释的唾液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为3%的蔗糖溶液、斐林试剂、清水。试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴。

可溶性淀粉的配置要先把一定量的可溶性淀粉加水搅匀后，加入100ml沸水中搅匀，达到完全溶解。斐林试剂有甲液0.1g/ml的NaoH溶液和乙液0.05g/ml的CuSO4溶液组成；斐林试剂要现配现用，要甲液和乙液等量混合均匀再滴加，斐林试剂在作用时要水浴加热。

让学生按照上面表格的步骤进行实验操作，提醒学生实验过程中的注意事项，特别要注意酒精灯的安全使用。实验最后让学生观察实验结果，并进行展示，1号试管（滴加可溶性淀粉溶液）显砖红色；2号试管（滴加蔗糖溶液）显蓝色。学生对实验现象进行分析，及总结本实验的实验结论。1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明没有还原糖产生，说明蔗糖没有被水解。由此我们可以得出结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有专一性。为了使实验结果更具有说服力，引导学生添加空白对照，证明淀粉和蔗糖本身不能和斐林试剂发生颜色反应。

四、总结实验注意事项

（一）为了使实验现象更明显，唾液稀释的倍数可以减少为50倍甚至更少。探究实验可以培养学生的科学思维和探究能力。当学生有疑问时，教师先不要直接告诉学生结论，应引导学生分析实验结果，由学生自己总结实验结论。探究实验不仅能让学生学会设置对照组，学会控制变量的科学方法，学会使用对比分析的方法，还能培养学生科学研究的能力及应用生物学科知识解决生物学科问题的能力。

（二）在实验课中，教师要引导学生发现问题，培养学生批判质疑的精神；针对实验设计不完美的地方，鼓励学生尝试改进实验，培养学生的科学思维和科学探究等核心素养。

（三）实验课之前，应要求学生认真阅读教材中的实验指导，了解实验的方法和步骤。

（四）实验过程中，应提醒学生注意：1.制备的可溶性淀粉溶液，一定要待完全冷却后才能使用，这是因为温度过高会破坏唾液淀粉酶的活性。2.取唾液之前，一定要用清水漱口，防止食物残渣流入唾液中。3.如果2号试管也产生了砖红色沉淀，可以考虑以下的原因：（1）蔗糖溶液放置的时间过长。因为放置时间过长蔗糖容易被溶液中的微生物分解成还原性的糖，从而影响实验结果。这时应换用实验前临时配置的蔗糖溶液。（2）试管不干净。（3）蔗糖本身是否纯净。（4）滴加淀粉溶液和蔗糖溶液时不能共用一支滴管，否则会影响实验结果的准确性。

结语：总的来说，以课本为基础的高中生物实验探究中，教师应指导学生深入研究课本，进行创新性实验探究，以加强对其科学意识与创新思维能力的锻炼，并协助其完善设计方案，增强学习效果。

作者简介：王晓利（1984.08-  ）女，汉族，河南省平顶山人，许昌市建安区第一高级中学，中小学二级教师，研究方向高中生物学