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生物化學實驗課中關于酶特性的實驗設計論文
高職高專的實驗教學[1]是大學教學的重要環節，它對培養學生的動手能力，獨立開發能力[2],設計思維、及提高創新意識起著奠定基礎的作用。生物化學[3]是醫學專業學生的基礎專業課，是學好其它相關課程的基礎；生物化學實驗課是生物化學教學的重要組成部分，通過實驗不僅可以加深學生對基礎理論、基本知識的理解，培養學生科學思維和獨立動手能力，而且更為重要的是能培養學生分析問題和解決問題的能力。因此，準確地利用實驗與理論的結合對開好生物化學實驗課顯得尤其重要。
酶，蛋白質和糖是生物化學[4]主要的章節，通過本設計還可以將這幾章內容有機結合起來，淀粉酶作為一種蛋白質可催化淀粉分解至葡萄糖。此外，酶主要有高效性，專一性，易失活及酶活性可被調節控制幾個特性[5];基于以上幾個性質，我們設計以下實驗內容。
1 酶的高效性和專一性實驗的設計
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，觀察現象。
我們發現，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一性。試管 5 由于沒有添加酶，整個反應過程無明顯變化，與試管 1 和試管 3 相比即可證明酶的高效性。學生在進行實驗的過程中，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的嚴謹性。
這部分實驗不僅驗證了酶的高效性與專一性，而且還體現出了淀粉與酶的關系，酶作為一種蛋白質可促使淀粉這一多糖逐步分解為單糖，單糖發生化學反應生成的磚紅色沉淀緊密聯系了化學知識，提高了本實驗的科技性。
2 易失活及酶活性可被調節控制實驗的設計
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，觀察顏色，比較反應速度并解釋之。
不同程度的淀粉水解產物與碘呈現出不同的顏色，如下所示：淀粉水解產物：淀粉→紫糊精→紅糊精→無色糊精→麥芽糖；與碘的呈色：藍色，紫色，紅色，無色（碘色），無色。
此反應試管 1 首先與碘反應呈現出無色（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，說明淀粉只分解至紫糊精，說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，則為達到無色，立即于每試管中加入碘液 6 滴，觀察顏色，比較反應速度并解釋之。
在本實驗中試管 2 很快與碘反應呈現碘色，而試管 1 與試管3 在相同的時間內與碘反應呈現紫紅色，說明淀粉只水解至紫糊精或紅糊精詮釋了酶的“最適 pH”,即過酸或過堿都會使酶的活性降低，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，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。
此實驗包括三個部分，需要較熟練的實驗經驗與動手能力，溫度這一實驗中，不同的反應溫度酶都要進行預熱，抑制性與激活性實驗時，確保試管干凈，潤洗一定要使用蒸餾水（自來水中含氯離子），在白瓷板用碘檢測時一定要確保相同的時間，這樣不僅保證實驗的準確性，同時也培養了學生嚴謹的科研態度。這部分實驗還可以進一步加強學生對多糖性質的理論知識理解，促使學生從實驗結果去研究為什么不同的糖會與碘反應產生不同的現象。
本設計不僅詮釋了酶的特性，讓學生鍛煉了動手能力，養成了認真觀察、分析和研究實驗內容和實驗結果，分析實驗成功的經驗和失敗的原因的思維，還讓學生進一步理解淀粉酶作為一種蛋白質，可以催化淀粉水解至單糖，而這一過程可通過化學方法進行檢測。加深了學生對各個學科相互之間聯系的認識，為學好醫學類知識打下了基礎。
參考文獻
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[2] 詹嘉紅，藍宗輝，宋鳳艷 . 探究式教學法在生物化學實驗教學中的運用 [J]. 實驗室研究與探索，2008,27（9）：91-93.
[3] 林子杰 .“酶的特性”一節教學中實驗的選擇與呈現 [J]. 生物學通報，2013,48（1）：31-33.
[4] 王秀奇，秦淑媛，高天慧，等 . 基礎生物化學實驗 [M]. 2 版 . 北京 :高等教育出版社，1999 :169-173.
[5] 詹嘉紅 . 大學“酶的特性”實驗改進與探討 [J]. 廣州化工，2013,41（2）：130-131.
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