“不同pH值对酶活性影响”实验方法的讨论及改进

生物教研组　王雯斌

内容提要：在“不同pH环境下对淀粉酶的影响”实验中，如果利用NaOH设置碱性环境，由于碘与NaOH发生反应而不会再与淀粉发生反应，所以无法作为检测试剂来检测淀粉酶的活性。通过反复实验，设置了一系列不同pH的酸性条件，可以利用碘这一简单的试剂来检测不同pH下淀粉酶的催化效率的差异，使实验操作相对简便，便于学生理解实验步骤和结果分析。

主 题 词：淀粉酶；活性；实验

　　人教版高中生物第一册中，在“酶需要适宜的条件”的内容中没有安排实验进行验证，使学生只能通过教材中的文字叙述和曲线认知学习。如果条件允许可以在学生进行“酶的高效性和专一性”实验的之后加设“不同pH值对酶活性影响”的验证实验。学生通过亲自动手实验，既可以增强感性认识利于学习，同时也是锻炼学生实验能力的好机会。而在实施“不同pH环境下对淀粉酶的影响”的实验中，我们遇到了一些问题，并通过反复实验最终找到了几种解决问题的方法。现介绍如下：

一、 原实验

　　原设计实验步骤：1.向3支洁净试管中分别加入2ml 5%NaOH、蒸馏水、5%HCl并编号。2.分别向3支试管中加入2ml 2%淀粉酶溶液和2ml 3%可溶性淀粉溶液，振荡均匀后60℃水浴5分钟。3.分别向3支试管加入1滴5%碘酊,振荡后观察颜色变化。实验结果发现加入HCl的试管显蓝紫色，表明淀粉酶在酸性环境下无法发挥作用；而加入NaOH和蒸馏水的试管均未显蓝紫色，这与预想的实验结果有差异。淀粉酶在碱性条件下也不应发挥作用，所以试管中应该有淀粉存在，并与碘反应显蓝紫色。

二、 改进实验1

　　通过查阅相关资料发现，碘能够与NaOH发生反应生成碘酸钠，所以即便溶液中有淀粉存在，由于碘单质被消耗，仍然无法与淀粉发生显色反应。资料还显示，碘酸钠可以在酸的作用下重新生成碘单质。因此，我们在原实验步骤中再补充一步操作：第3步操作结束后，向加入NaOH的试管中加入5%HCl，由于酸的加入，重新生成了碘单质，所以振荡后可发现溶液显蓝紫色。这一结果可以说明淀粉酶在碱性环境下分解淀粉的效率低。但补充的步骤导致3个实验组除酶反应的pH不同外，检测淀粉的步骤也有所差异，所以虽然可以得出理想的实验结果，但破坏了设计实验时强调的单因素原则，而且让学生自己分析、理解这样的试验步骤和结果有一定的困难。

三、 改进实验2

　　由于淀粉在淀粉酶的作用下可以生成还原性糖，因此可以通过还原糖与斐林试剂的显色反应比较3个实验组中还原糖的生成量，从而比较不同pH环境下酶的活性。我们通过试验证明，经过原实验步骤中1、2步操作后，只有加入蒸馏水的实验组能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，而其他两组均无砖红色沉淀生成。该结果也可证明淀粉酶的反应需要适宜的pH环境，但本实验所欲验证的是pH对酶活性的影响，而斐林试剂本身具碱性，加入斐林试剂必然改变各实验组原有的pH值，虽然这种影响对最终试验结果无明显影响，但减弱了该实验的科学性和说服力。

四、改进实验3

　　如果检测手段只能是不会改变溶液pH的碘液，又要保证各实验组操作的单因素原则，那只有通过改变不同的酸性来验证pH对酶活性的影响。我们通过实验，找到一组不同pH值的酸性条件，并且保证了各组间实验结果现象差异显著。实验步骤：取5支洁净试管编号，分别向其中4支试管中加入4滴、3滴、2滴、1滴5%HCl（须避免滴加在试管壁上），另1支试管不加（本实验所使用的滴管1滴约等于0.07ml）。2.向5支试管中加入蒸馏水至2ml，振荡。3.向各试管中分别加入2ml淀粉酶，振荡后，再各加入2ml淀粉溶液，振荡均匀后60℃水浴5分钟。4.分别向3支试管加入1滴5%碘酊,振荡后观察颜色变化。实验结果：5支试管中未加入HCl的颜色最浅，为淡黄色；其余4支试管随着HCl加入量的增加，蓝紫色颜色逐渐加深，并有较好的颜色梯度变化。这样的实验结果有助于学生更好的理解书中“酶的活性随pH改变而变化”这一知识点，而且操作相对简便，便于学生理解实验步骤和结果分析。

（此论文为2007年海淀区教育科学研究参评论文）