犹他州允许一夫多妻制:酶活性实验讨论(转载）

1  “温度对酶活性的影响”实验中指示剂的选择

1.1  争议一：该实验能否选用斐林试剂作指示剂？

1.1.1  不能用斐林试剂作指示剂

   常正良[湖南省衡阳县第三中学（421200）]：本实验通过用碘液检验底物淀粉是否存在来推测温度是否对酶活性有影响，能否用斐林试剂检验是否有还原糖生成来推测温度是否影响酶的活性？笔者认为，不能。因为实验目的是观察不同温度对酶活性的影响，如果选用斐林试剂作指示剂，需要在试剂加入后进行水浴加热，这样检测过程中就已经改变了原来三只试管的温度条件，所指示的结果也就难于保证就能代表原来的三种温度条件下真实的实验结果。例如，在加热过程中，原来处于0 ℃（冰水中）的那支试管中的淀粉酶就不再处于0 ℃条件下了，在温度逐渐升高的过程中，酶的活性有可能恢复，催化淀粉水解为麦芽糖和葡萄糖，这支试管中也会出现少量砖红色沉淀！这样，实验结果就不真实了。因此，在“温度对酶活性的影响”实验中，只能选用碘液作指示剂，不能选用斐林试剂作指示剂。

   曾鹏光[广东省揭阳市揭东县登岗中学（515558）]：本实验不能用斐林试剂作鉴定试剂，因为使用斐林试剂需要水浴煮沸，3号试管是低温处理，酶没有失活，加入斐林试剂后，在由0℃～100℃加热过程中，淀粉酶会恢复活性，催化淀粉水解，产生麦芽糖等还原性糖，也生成了砖红色沉淀，无法说明低温是否对酶活性有影响。

   王学宏[河南西华第一高级中学（466600）]：该实验的检测试剂只能用碘液而不能用斐林试剂，因为使用斐林试剂需水浴煮沸，这样0℃的实验组是低温处理，酶没有失活，加入斐林试剂后，在由0℃～100℃加热过程中很可能会造成淀粉水解，也生成砖红色沉淀。如此就无法说明低温是否对酶活性有影响。因此该实验不能用斐林试剂作鉴定试剂，只能选择碘液。

1.1.2  可以用斐林试剂作指示剂

   彭邦凤[湖北省恩施清江外国语学校（445000）]：如果仅从检测反应是否进行的角度来选择，选用碘液和斐林试剂两种试剂均可。就教材三个温度而言，选择斐林试剂进行鉴定，可以看到条件为0℃的试管中生成砖红色沉淀极少，条件为100℃的试管中无砖红色沉淀生成，条件为60℃的试管中砖红色沉淀生成较多，得出结论，酶的作用需要适宜温度。至于上面三位老师提出的，随温度升高，酶活性恢复的问题应该不会出现，由于所加斐林试剂碱性较强，会导致淀粉酶变性失活，鉴定过程中反应不会进行；同时，即便是有少许还原糖生成，也并不影响实验结论的得出，甚至还能更好地说明温度对酶活性的影响——低温降低酶活性，随温度升高酶活性增强，高温导致酶失活，酶的作用需要适宜的温度。

   常正良：彭老师指出，如果用斐林试剂作指示剂，由于斐林试剂碱性较强，会导致酶变性失活，因而不会出现笔者提出的0℃的那支试管随着温度升高，酶活性恢复的问题，这确实很有道理。笔者又特意查了一下，斐林试剂甲液是0.1g/mL的NaOH溶液；而在原教材“pH对酶活性的影响”实验中，加入的NaOH溶液浓度为5%，应该就是0.05g/mL的NaOH溶液吧。这样看来，斐林试剂甲液与乙液混合均匀后应该仍有较强的碱性，起码不会比0.05g/mL的NaOH溶液的碱性弱。既然0.05g/mL的NaOH溶液都能使淀粉酶失去活性，那么斐林试剂能使淀粉酶变性失活也就没有什么好奇怪的了。因此，笔者愿意放弃原来的意见，转而支持彭老师提出的“在教材所选温度0 ℃（冰水中）、60 ℃和100 ℃（沸水中）的条件下，可以选用斐林试剂作为指示剂”的观点。

   至于彭老师提出的0 ℃的那只试管中“即便是有少许还原糖生成，也并不影响实验结论的得出，甚至还能更好地说明温度对酶活性的影响”的观点我却不敢苟同。下面谈谈笔者对这个问题的一些想法。

   笔者认为，斐林试剂在该实验中是作为指示剂，用于鉴定三种不同温度条件下淀粉是否水解成了还原糖。也就是说，斐林试剂只能是用于确定先前的反应中是否生成了还原糖，如果是在鉴定过程中生成了还原糖，则斐林试剂已经失去了作为指示剂的意义。因此，如果真如彭老师所言，原来温度条件为0℃的试管中“有少许还原糖生成”，那可真会影响实验结论的得出了。因为实验现象都是出现了砖红色沉淀，只能说明溶液中有还原糖的存在，至于这些还原糖是先前的反应中生成的，还是在鉴定过程中生成的，谁能说得清楚呢？所以笔者认为，如果在鉴定过程中由于改变了先前的反应条件而能生成还原糖的话，实验结果就不真实了，就不能反映0℃条件下酶促反应的真实情况，必然会导致我们得出错误的结论。彭老师所说的这样的结果“甚至还能更好地说明温度对酶活性的影响——低温降低酶活性，随温度升高酶活性增强，高温导致酶失活，酶的作用需要适宜的温度”，显然是颠倒了因果关系，相信大家都能看出，这是在用已有理论知识去解释实验现象，根本就不是从实验现象来推出实验结论！

   佚名：温度对酶活性的影响应该包括低温酶活性可逆性减弱、适温酶活性最强、超过最适温度随温度的升高酶活性逐渐减弱直至变性失活（不可逆）。如果从探究的角度看，是否只有反应完全不能进行，才能够反映出低温对酶活性的影响呢！如果实验现象是没有还原糖出现，这种实验结果是低温导致酶变性失活，还是抑制呢！在温度升高过程中，如果出现少话还原糖，是否说明低温是酶活性的可逆性减弱呢！

   木东东：今年宁夏高考试题就是这样的问题，认为都可以。
[2007宁夏理综28题-I]将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如图所示，然后在每支试管中加入等量的玉米子粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验（提取液中还原性物质忽略不计）：



（1）若向A、C、E三支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是______；砖红色较深的试管是______，颜色较深的原因是______；不变色的试管是______，不变色的原因是_________。
（2）若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色是蓝色，产生该颜色的原因是                        。
（3）以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度？（只要求写出设计思路）
答案:（３）在20℃和100℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其它实验条件保持一致。以反应液和上述试剂（或答碘液或答斑氏试剂或答斐林试剂）发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。
1.2  争议二：用碘液作指示剂能否直观地显示反应的动态变化过程

1.2.1  能够直观地显示反应的动态变化过程

   彭邦凤：“温度对酶活性的影响”是要观察不同温度对酶活性的影响，用碘液作为指示剂，可通过淀粉溶液褪色过程，直观地显示出不同温度条件下，反应的动态变化过程。选择碘液不仅仅在于证明反应能不能进行，而在于进行的程度，是要证明是否仍有淀粉存在、存在多少（即反应了多少）。为此，我让学生对实验进行了改进，部分学生将碘液提前到第二步加入后进行处理，通过预期实验结果，通过讨论大家认为结果为选用碘液除可确定反应是否进行外，还可以动态观察现象变化（其间可能呈现红褐色或红棕色），选择斐林试剂的化学性质的特殊性（碱性）和使用条件的特定性（沸水浴，属鉴定反应是否进行）而达不到这个目的。

1.2.2 不能直观地显示反应的动态变化过程

   常正良：众所周知，教材上设计的实验步骤是在实验的最后一步才加碘液的，也就是说，是在淀粉酶与淀粉混合后，在三种不同温度条件下保持5分钟之后才加入碘液，这时加碘液只能检验三种温度条件下淀粉是否已经被全部水解了，而根本看不到彭先生所说的“淀粉溶液褪色过程”，因而也无法“直观地显示出不同温度条件下，反应的动态变化过程”。要想通过淀粉溶液褪色过程，直观地显示出不同温度条件下，反应的动态变化过程，就必须必须改变实验步骤，在淀粉溶液控制好温度之后、加淀粉酶溶液之前就向淀粉溶液中加入碘液。可是，如果这样改变实验步骤，又有新的问题不好解决：在100 ℃（沸水中）的条件下，淀粉遇碘并不变蓝！因为淀粉溶液加热时，可以使淀粉分子中的螺旋卷曲伸长开来，因而与碘的呈色作用消失，当冷却时可以恢复螺旋卷曲，仍出现呈色作用。这样看来，即使改变实验步骤，仍然无法实现“直观地显示出不同温度条件下，反应的动态变化过程”。 

   唐志哲[四川省双流县籍田中学（6100222）]：置于沸水中的试管取出后要在温度降低到70 ℃左右后再滴碘液。

2.  “pH对酶活性的影响”实验中指示剂的选择

2.1  不能用碘液作指示剂

   常正良：“pH对酶活性的影响”实验中，能否用碘液检测淀粉是否消失来作为显示实验结果的方法？笔者认为不能。因为在碱性条件下，碘分子可与NaOH发生反应，生成NaI和NaIO 。

I2 + 2NaOH == NaI + NaIO +H2O

这样碘单质转化成I- 跟 IO-。碘单质遇淀粉变蓝，I- 跟 IO-遇淀粉并不变蓝。因此只有在中性和酸性条件下，碘才能使淀粉变蓝，而在碱性条件下，碘不会使淀粉变蓝。事实上，淀粉与碘的蓝色反应在pH=3～5的弱酸性溶液中进行最灵敏，在pH<8的弱碱性溶液中次之，在强酸性溶液中，反应呈现蓝紫色，在pH>9的碱性溶液中不显色。

阿光在线：本实验不能用碘液作鉴定试剂，因为I2不能长时间留在碱液中，I2会与NaOH发生化学反应，很快生成NaI（碘化钠）和NaIO（次碘酸钠），使I2与淀粉生成蓝紫色络合物的机会大大减少，从而影响实验的观察效果。

   王学宏：该实验分别用盐酸、氢氧化纳和蒸馏水设置三种不同的PH值，来探究不同pH下淀粉酶活性的大小。本实验不能用碘液作鉴定试剂，因为在碱性实验组，加入碘液后，I2会与NaOH溶液反应，很快生成NaI和NaIO，使I2与淀粉结合形成络合物的机会大大减少，这样会与中性条件下的对照组一样，混合液都不会变蓝，整个实验导致失败。

2.2  不能用斐林试剂作指示剂

   王学宏：本实验也不能用斐林试剂作鉴定试剂，因为斐林试剂只能在碱性环境中起作用，而在酸性实验组中，加入斐林试剂后，盐酸会与斐林试剂发生中和反应，使斐林试剂失去鉴定作用，即使酸性条件下淀粉酶仍具有活性，使淀粉水解成还原糖，也不能通过斐林试剂检验出来。

2.3  课标教材建议改用过氧化氢酶进行此实验

   王学宏：综上所述，该实验既不能用碘液作鉴定试剂，也不可用斐林试剂作鉴定试剂。而要探究PH值对酶活性的影响，只能改变反应底物和酶，因此新课标建议改用过氧化氢酶催化过氧化氢的分解来完成此实验，这样就回避了鉴定试剂的选择问题。

   常正良：老教材上“影响酶活性的条件”实验中用的都是淀粉酶，课标教材上建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，这种改变必有原因。这个原因恐怕就是用淀粉酶探究pH对酶活性的影响时指示剂不好选择吧。