生物化學(xué)實(shí)驗課中關(guān)于酶特性的實(shí)驗設計論文

　　高職高專(zhuān)的實(shí)驗教學(xué)[1]是大學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節，它對培養學(xué)生的動(dòng)手能力，獨立開(kāi)發(fā)能力[2],設計思維、及提高創(chuàng )新意識起著(zhù)奠定基礎的作用。生物化學(xué)[3]是醫學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的基礎專(zhuān)業(yè)課，是學(xué)好其它相關(guān)課程的基礎；生物化學(xué)實(shí)驗課是生物化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，通過(guò)實(shí)驗不僅可以加深學(xué)生對基礎理論、基本知識的理解，培養學(xué)生科學(xué)思維和獨立動(dòng)手能力，而且更為重要的是能培養學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。因此，準確地利用實(shí)驗與理論的結合對開(kāi)好生物化學(xué)實(shí)驗課顯得尤其重要。

　　酶，蛋白質(zhì)和糖是生物化學(xué)[4]主要的章節，通過(guò)本設計還可以將這幾章內容有機結合起來(lái)，淀粉酶作為一種蛋白質(zhì)可催化淀粉分解至葡萄糖。此外，酶主要有高效性，專(zhuān)一性，易失活及酶活性可被調節控制幾個(gè)特性[5];基于以上幾個(gè)性質(zhì)，我們設計以下實(shí)驗內容。

　　1 酶的高效性和專(zhuān)一性實(shí)驗的設計

　　取 5 支試管，試管 1 加入淀粉酶溶液 3 滴，0.5% 淀粉溶液 3ml;試管 2 加入淀粉酶溶液 3 滴，2% 蔗糖溶液 3 ml;試管 3 加入蔗糖酶溶液 3 ml,2% 蔗糖溶液 3 ml,試管 4 加入蔗糖酶溶液 3ml,0.5% 淀粉溶液 3 ml;試管 5 加入 0.5% 淀粉溶液 3 ml,蒸餾水 3 ml.然后于 37℃下震蕩反應 15 min 后，分別加入 Benedict 試劑 2 ml,放入沸水浴，觀(guān)察現象。

　　我們發(fā)現，試管 1 與試管 3 均可使 Benedict 試劑出現磚紅色沉淀，而試管 2 與試管 4 則無(wú)明顯變化；結果表明蔗糖酶可催化蔗糖裂解至單糖，淀粉酶也可催化淀粉裂解為單糖，但是蔗糖酶不可催化淀粉，同樣淀粉酶也不能催化蔗糖，這樣就驗證了酶的專(zhuān)一性。試管 5 由于沒(méi)有添加酶，整個(gè)反應過(guò)程無(wú)明顯變化，與試管 1 和試管 3 相比即可證明酶的高效性。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗的過(guò)程中，對唾液淀粉酶制備出現對濃度把握的不一致性，造成實(shí)驗現象的不一致性，有的磚紅色較明顯，而有的因為生成氧化銅的量少磚紅色不明顯，這種反而更驗證了科學(xué)的嚴謹性。

　　這部分實(shí)驗不僅驗證了酶的高效性與專(zhuān)一性，而且還體現出了淀粉與酶的關(guān)系，酶作為一種蛋白質(zhì)可促使淀粉這一多糖逐步分解為單糖，單糖發(fā)生化學(xué)反應生成的磚紅色沉淀緊密聯(lián)系了化學(xué)知識，提高了本實(shí)驗的科技性。

　　2 易失活及酶活性可被調節控制實(shí)驗的設計

　　2.1 溫度對酶的活性影響

　　取 3 支試管，各加入 0.5% 淀粉溶液 3 ml,淀粉酶溶液 3 滴；分別放入 37℃，70℃，0℃中（淀粉與淀粉酶溶液在加入前，在各自的溫度預處理 5 min），保持各自溫度繼續反應 10 min.然后取出各試管（將試管 3,試管 2 混合液分為兩半，取一半放入37℃恒溫水浴中繼續保溫 10 min 后，再加碘液實(shí)驗），于白瓷板上滴加碘液，每凹兩滴；在加入唾液后，每隔 1 min,各從試管中取出樣品一滴，做碘顯色反應，至其中一管不變色，則為達到無(wú)色。流水冷卻各試管后（冰浴處理的試管不需冷卻），立即于每試管中加入碘液 6 滴，觀(guān)察顏色，比較反應速度并解釋之。

　　不同程度的淀粉水解產(chǎn)物與碘呈現出不同的顏色，如下所示：淀粉水解產(chǎn)物：淀粉→紫糊精→紅糊精→無(wú)色糊精→麥芽糖；與碘的呈色：藍色，紫色，紅色，無(wú)色（碘色），無(wú)色。

　　此反應試管 1 首先與碘反應呈現出無(wú)色（碘色），可以證明酶具有“最適溫度”,在此溫度下，酶的活性最高，反應速度最快。試管 3 的一半與電反應為紫紅色，說(shuō)明淀粉只分解至紫糊精，說(shuō)明酶的活性有所降低。而試管 3（0℃）取出的另一半放入 37℃后，反應速度加快，很快呈現出碘色，試管 2 則無(wú)明顯變化。此現象證明低溫使酶的活性降低，但未失活，而高溫使酶失活。

　　2.2 pH 對酶活性影響

　　取 3 支試管，各加入 0.5% 淀粉溶液 3 ml,淀粉酶溶液 3 滴，各加入 pH=5,pH=7,pH=9 的緩沖溶液于 37℃恒溫水浴中繼續保溫 10 min 后，再加碘液實(shí)驗，于白瓷板上滴加碘液，每凹兩滴；在加入唾液后，每隔 1 min,各從試管中取出樣品一滴，做碘顯色反應，至其中一管不變色，則為達到無(wú)色，立即于每試管中加入碘液 6 滴，觀(guān)察顏色，比較反應速度并解釋之。

　　在本實(shí)驗中試管 2 很快與碘反應呈現碘色，而試管 1 與試管3 在相同的時(shí)間內與碘反應呈現紫紅色，說(shuō)明淀粉只水解至紫糊精或紅糊精詮釋了酶的“最適 pH”,即過(guò)酸或過(guò)堿都會(huì )使酶的活性降低，反應速度減慢。

　　2.3 抑制劑和激活劑對酶促反應的影響

　　取 5 支試管，分別加入 1% 淀粉溶液 3 ml,淀粉酶溶液 3 滴，試管 1 加入蒸餾水 3 ml,試管 2 加入 1% NaCl 3 ml,試管 3 加入1% NaSO43 ml,試管 4 加入 1% CuSO43 ml 所示加入各個(gè)溶液，于37℃下反應。按 2.2 操作完成剩余步驟。注意此反應，要盡快操作，謹防抑制劑與激活劑加入前，酶已完成催化反應。

　　在試管 2 與碘反應呈碘色時(shí)，試管 1,4 呈現紫色、紅棕色等多種顏色，試管 3 呈藍色，清楚地驗證了氯離子（Cl-）在低濃度時(shí)增加了唾液淀粉酶的活性，為唾液淀粉酶的激活劑；銅離子（Cu2+）鈍化了唾液淀粉酶的活性，是唾液淀粉酶的抑制劑。

　　此實(shí)驗包括三個(gè)部分，需要較熟練的實(shí)驗經(jīng)驗與動(dòng)手能力，溫度這一實(shí)驗中，不同的反應溫度酶都要進(jìn)行預熱，抑制性與激活性實(shí)驗時(shí)，確保試管干凈，潤洗一定要使用蒸餾水（自來(lái)水中含氯離子），在白瓷板用碘檢測時(shí)一定要確保相同的時(shí)間，這樣不僅保證實(shí)驗的準確性，同時(shí)也培養了學(xué)生嚴謹的科研態(tài)度。這部分實(shí)驗還可以進(jìn)一步加強學(xué)生對多糖性質(zhì)的理論知識理解，促使學(xué)生從實(shí)驗結果去研究為什么不同的糖會(huì )與碘反應產(chǎn)生不同的現象。

　　本設計不僅詮釋了酶的特性，讓學(xué)生鍛煉了動(dòng)手能力，養成了認真觀(guān)察、分析和研究實(shí)驗內容和實(shí)驗結果，分析實(shí)驗成功的經(jīng)驗和失敗的原因的思維，還讓學(xué)生進(jìn)一步理解淀粉酶作為一種蛋白質(zhì)，可以催化淀粉水解至單糖，而這一過(guò)程可通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行檢測。加深了學(xué)生對各個(gè)學(xué)科相互之間聯(lián)系的認識，為學(xué)好醫學(xué)類(lèi)知識打下了基礎。

　　參考文獻

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　　[2] 詹嘉紅，藍宗輝，宋鳳艷 . 探究式教學(xué)法在生物化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的運用 [J]. 實(shí)驗室研究與探索，2008,27（9）：91-93.

　　[3] 林子杰 .“酶的特性”一節教學(xué)中實(shí)驗的選擇與呈現 [J]. 生物學(xué)通報，2013,48（1）：31-33.

　　[4] 王秀奇，秦淑媛，高天慧，等 . 基礎生物化學(xué)實(shí)驗 [M]. 2 版 . 北京 :高等教育出版社，1999 :169-173.

　　[5] 詹嘉紅 . 大學(xué)“酶的特性”實(shí)驗改進(jìn)與探討 [J]. 廣州化工，2013,41（2）：130-131.

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