“温度对酶活性的影响”创新实验设计

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■"实验教学2021年第2期（x )“温度对酶活性的影响”创新实验设计
安徽省亳州市利辛县第一中学（236702) 马强
摘要对人教版普通高中《生物.必修1 .分子与细胞》和美国高中生物学教材//a // 中关于影响酶活性的因素探究实验进行对比，分析两国教材编排以及实验设计的异同，以“温度对酶活性 的影响”为例进行优化设计，为我国生物学教材的编制与修订提供参考，同时也为生物学教学提供更丰富 的素材。

关键词酶活性；影响因素；温度；美国生物学教材；人教版
文章编号 1005 -2259(2021 )2x -0050 -02
无论是中国还是美国，“影响酶活性的因素探
究”都是高中生物学教材中重点要求的实验内容。

从
形式上看，这一实验有多种设计方式，如演示性实验、
验证性实验或者是探究性实验等。

该实验能够引导
学生掌握科学的实验方法，即依据实验目的，合理控
制或改变自变量，控制无关变量，科学观测因变量，最
终分析讨论实验结果。

本文选取“温度对酶活性的影
响”实验设计为例，通过分析中美高中生物学教材在
实验设计方面的不同，对本实验进行优化创新。

1传统实验设计
1.1实验材料及器具
质量分数为2%的唾液淀粉酶溶液；质量分数为
3%的可溶性淀粉溶液;热水（100丈）、温水（37 T )、了板书而板书以及因板书而影响教学的连贯性。

微 格教学因为时间短，且有明确的训练目标，无形中使 受训者忽视了板书的设计。

而当板书缺乏了计划性， 则不能发挥其应有的作用，使得板书处于一个尴尬的 地位。

有计划的板书则很好地体现了教师对教学内 在逻辑的掌握以及对课堂的控制能力，因此，板书不 应该被忽视。

参考文献[1] 高源，李佳涛，崔鸿.微格教学:促进教师专业发展的重要 手段[J ]•科教导刊,2013(26) :70 -71.[2] 俞如旺.生物微格教学[M ]•厦门：厦门大学出版社， 2012:182.[3] 吴方领.微格训练高师生板书技能的实践与探索[J ].湖北 师范学院学报（哲学社会科学版），2〇16,36(1) :73 - 75.A
冷水(0 t )、碘液、菲林试剂、水浴锅;试管（6支，编 号分别为A 、a 、B 、b 、C 、c )、量筒、大小烧杯、滴管、试管 架、酒精灯、三脚架、石棉网、温度计、火柴。

1.2 实验步骤(1) 分别向编号为A 、B 、c 的洁净试管中倒入 1 inL 的新鲜唾液淀粉酶溶液，向编号为a 、b 、c 的洁净 试管中倒人1 mL 的可溶性淀粉溶液；(2) 将试管A 、a 放人0尤的冷水中，试管B 、b 放 人37 1的温水中，试管C 、c 放入100 t 的热水中，放 置时长均为5 min ;(3) 将试管a 中的可溶性淀粉溶液倒入试管A , 摇匀后维持原温度5 min 。

试管B 与b 、C 与c 用相同 的方法处理；
(4) 分别向试管A 、B 、C 中滴入1滴碘液，摇匀混
合液体,观察溶液颜色变化。

1.3预期实验现象
低温会抑制唾液淀粉酶的活性，致使淀粉的水解
受阻,碘液与淀粉接触后出现蓝色，因此A 试管呈现
蓝色;37 t 为唾液淀粉酶的最适宜温度，酶的活性较
高，对淀粉的水解较为彻底，因此B 试管不呈现蓝色;
高温会破坏唾液淀粉酶的活性，淀粉无法水解，因此
C 试管呈现蓝色。

1.4 实验结论
酶的活性受温度影响，温度过高或过低都会影响
酶的活性。

在本实验中，唾液淀粉酶的最适宜温度为
37弋。

2实验缺陷分析
碘与淀粉相遇可生成蓝色的淀粉-碘络合物，因
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教学设计与案例----------------------------
此，传统实验利用碘液检测混合溶液中是否存在淀粉。

而在高温的实验条件下，淀粉的螺旋结构会遭到破坏, 其与碘之间的吸附结构无法保持，蓝色现象随之褪去。

换言之，C 中无蓝色现象，无法说明是酶的活性被破坏 还是淀粉与碘的吸附结构遭到破坏。

因此，在C 与C 组实验中，无法用碘液检测是否存在淀粉。

3基于美国生物学教材的创新设计参考美国主流生物学实验教材，采用儿茶酚溶液 替代淀粉溶液设计实验。

3. 1实验原理土豆提取液中含有儿茶酚氧化酶,儿茶酚为无色 溶液，二者反应会生成茶醌，茶醌为棕色。

可以通过 混合溶液的颜色变化判断反应情况，利用吸光度可以 定量得出颜色的变化情况。

3.2实验材料及器具质量分数为1%的儿茶酚溶液；土豆提取液；冰 箱、水浴锅;试管架、试管(7支，编号分别为1、2、3、4、 5、6、7)03.3 实验步骤(1)按照表1向相应的试管加人土豆提取液、蒸 馏水、pH 缓冲液，震荡至悬浮状态；表1温度影响酶活性实验试管蒸馏pH 6缓土豆提取温度/t 编号7jC /m L 冲液/mL 液/mL 121—22211—223111224—11225—1146—11407—1180(2) 将上述试管放在相应温度的水浴或冰箱中， 保持5 min 。

然后向2号及4 ~7号试管添加1 mL 儿 茶酚溶液,记录各支试管内混合液的颜色变化。

颜色 的变化记录为〇~5,其中0表示无变化，5表示有剧 烈变化。

在之后的20 min 内，每隔5 min 观察一次， 每次观察完迅速将试管放回原位置；(3) 完成实验后，清理实验台，整理实验废弃物。

需要注意的是，儿茶酚不能随意倾倒，需要倒人专门 的废弃物容器中。

3.4预期实验现象在试管1和试管3中，没有加入儿茶酚溶液，试管2中不含有土豆提取液，即没有儿茶酚氧化酶。

因 此，上述3个试管内不会出现颜色变化;试管4 ~7内 均加人了儿茶酚溶液和土豆提取液，其不同之处在于 温度。

儿茶酚氧化酶对温度变化较为敏感，其最适宜 温度为22 45 T 时完全失活，因此，试管4颜色变化最为明显，试管7无颜色变化。

实验中应注意在加 人儿茶酚溶液之前就将试管温度控制在预定温度，以
尽量减少反应体系的温度变化。

4教学启示
4.1重视探究能力的培养
无论是美国实验教材还是我国人教版生物学教 材，对于本实验的设计都属于引导式探究实验。

探究 能力是高中生物学学习的重要素质培养目标，在中国 和美国的教材中都体现了这一教育理念，两国在生物
学人才培养方面的理念是相似的。

4.2渗透安全与环保意识
美国实验教材中会标注“安全警示”，在使用刺 激性药物时，要求佩戴手套和护目镜，而人教版教材
缺乏这样明显的安全提示。

此外，美国教材中实验废
弃物的科学回收和处理体现了环保理念，而这也是人 教版教材所欠缺的。

因此，教师可借鉴美国生物学实
验教材中的，以培养学生正确的实验安全观。

5结语
美国实验教材中实验编排注重对学生思维的训 练，在酶活性确定指标的设置上更为巧妙，在处理实 验结果时进行了图与表的转化，突出定量分析与可视
化表达。

经过历次教材更新，我国生物学实验教学突
出了学生在教学环节的主体地位，强调了对学生动手 实践能力、综合分析能力以及团队合作能力的培养， 符合素质教育的要求，促进了学生综合能力的提升。

参考文献
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计[J ].生物学教学，2011,36(10): 32.
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