为何不用淀粉酶鉴定PH对酶活性的影响

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　　[摘要]《影响酶活性条件》的探究实验是高中生物人教版必修中学生必修的探究实验，课本用括号注明：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。我想为什么不也用淀粉酶来探究PH对酶活性的影响呢?两个探究实验同时用一种溶液－H202溶液，准备起来简单方便，且经济。如果配置过氧化氢溶液的同时，再配置肝脏研磨液，不但增加了工作量，而且浪费。经过试验，我发现用淀粉酶探究PH对酶活性的影响试验过程中，出现了出人意料的实验现象，尽管能够解释PH对酶的活性有影响，但因为学生缺乏相应的化学知识，不容易解释明白。本人在试验的基础上找出了课本注明的原因，希望对同行老师们少走一点弯路。
　　[关键词]淀粉；淀粉酶；NaOH；HCI；碘一碘化钾溶液
　　
　　《影响酶活性条件》的探究实验是高中生物人民教育出版社出版的必修《分子与细胞》中学生必修的探究实验，在课本第84页用括号注明：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。既然探究影响酶活性的条件，不管用哪一种酶作为实验材料，只要实验结果能说明问题就可以了，何必要建议呢?更何况如果按照课本建议去做，实验准备工作，实验完毕后的清理工作费时费力，因为选用过氧化氢酶作为实验材料，在购买新鲜的动物肝脏后，需要研磨、分装，特别是实验后的清理工作很是麻烦(因动物肝脏内含有大量脂肪，附着在试管、滴瓶、滴管壁上)，考虑到以上种种原因，我想全部用淀粉酶作为探究温度、PH对酶活性的影响的唯一实验材料不是更好吗?于是我决定先试验以下看看用淀粉酶作为实验材料探究PH对酶活性的影响效果如何。
　　由于本探究实验只要求作定性实验，我便设计实验步骤如下：
　　1　取三只试管分别编号为1、2、3号。
　　2　分别向三只试管中加入2毫升2％可溶性淀粉溶液。
　　3　分别向三只试管中加入1毫升5％HCI、清水、5％Na0H溶液，摇匀，60℃的水浴加热2分钟。
　　4　分别向三只试管中加入2滴I-KI溶液，观察试管内溶液的颜色变化。
　　如果实验结果如下：1号试管内溶液变蓝、2号试管内溶液呈橙黄色、3号试管内溶液为蓝色，则说明酸、碱性环境影响了淀粉酶的活性，也就达到了本探究实验目的――PH影响酶的活性。
　　但是我的试验结果又是如何呢?经实际操作，其实验结果如下：
　　1号试管内溶液为棕红色。
　　2号试管内溶液为号橙黄色。
　　3号试管内溶液在加入I-KI溶液瞬间变蓝，然后又呈现无色。
　　1号、3号试管内溶液的颜色变化完全出乎我的预料之外，是不是由于操作失误造成的呢?于是我对l号试管反复进行实验，发现在加入HCI后的不同时间内滴加I-KI溶液所呈现的颜色不一样，有时呈现红色，有时呈现褐色，或者二者之间的颜色；对3号试管进行多次操作实验，发现只有滴加足够多的I-KI溶液，蓝色才不消失。
　　这究竟是怎么回事呢?我们都知道淀粉及其水解产物与碘的显色反应，是由于碘分子嵌入淀粉螺旋圈内，借着范得华力与淀粉联系在一起，形成淀粉一碘络合物的缘故。其颜色与多糖链长度有关，当链长小于6个葡萄糖单位时，不能形成一个螺旋圈，因而不能显色，当链长度平均为20个葡萄糖单位时显红色，大于60个葡萄糖单位时显蓝色。对1号试管内在加入HCI后的不同时间段滴加I-KI溶液，有时呈现红色，有时呈现褐色，或者二者之间的颜色，说明淀粉发生了不同程度的水解，产生了分子量大小不等的水解产物。试管内已经加了1毫升5％的HCI，难道淀粉酶在酸的作用下没有变性失去活性吗?经过查阅资料，我才知道事实上淀粉酶的确失去了活性，但是我忽视淀粉水解还有另外的一个条件――酸性环境，即淀粉不但在酶的作用下发生水解，在酸的作用下同样发生水解。这样，1号试管内所表现出的实验现象就掩盖了在酸性环境中，淀粉酶的活性受到抑制或者变性失去活性的事实，即在HCI的作用下，淀粉酶变性失去催化活性，淀粉不水解，遇I-KI变蓝色的事实，这样看来淀粉酶探究温度对酶活性的影响是不合适的。
　　那么3号试管内现象出现的原因又是什么呢?滴加溶I-KI液试管内溶液瞬间变蓝，说明试管内一定有淀粉存在，但是为什么蓝色在瞬间又消失了昵，难道淀粉在瞬间又被水解了吗?经过查阅资料方知3号试管中还存在着另一种化学反应，即I与NaOH发生的化学反应：2NaOH+12=NaI+NaIO+H20
　　尽管刚刚加入的I-KI溶液中的碘和淀粉反应产生淀粉一碘络合物，使溶液变为蓝色，但是由于碘分子是嵌入淀粉的螺旋圈内，借范得华力与淀粉联系在一起的，其化学性质并没有发生改变，所以尔后又迅速与NaOH发生反应，产生了无色的NaI、NaIO，使试管内呈现的蓝色在瞬间又归为无色。只有当加入足够多的碘一碘化钾溶液时，与NaOH充分反应完毕后剩余的碘方与淀粉发生反应，产生淀粉一碘络合物，出现蓝色。
　　从3号试管的颜色变化看，尽管当加入足量的I-KI溶液时，我们期望的溶液颜色――蓝色最终出现了，也同样说明碱性环境影响了酶的活性，但是如果我们用淀粉酶探究PH对酶活性影响的学生实验时，需要向学生解释的太多，所以从3号试管内的颜色变化看，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响也是不合适的。
　　分析1号、3号试管的实验现象，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响也是不合适的，那么是不是就只能用过氧化氢酶探究PH对酶活性条件的影响呢?
　　我们知道有许多关于用唾液淀粉酶探究PH对酶活性影响实验的习题，调节酸碱性的物质也是NaOH、HCI，那么实际操作会出现上面提到的问题吗?不会的，因为唾液淀粉酶的最适宜的温度是37℃，在室温下进行实验即可，不需要水浴加热，而且分别加入1毫升5％HCI、清水、5％NaOH溶液后可以立即滴加I-KI溶液，尽管存在者上述反应，但是由于温度低，时间短，淀粉在HCI的作用下水解的很少，NaOH与碘反应的很慢，并不会影响实验效果。而淀粉酶活性的最适宜温度是60℃，需要水浴加热，而较高的温度使得淀粉在HCI的作用下水解的很快，NaOH与碘反应的很快，于是在用淀粉酶探究PH对酶活性的实验中1号、3号试管内便出现了如上述实验现象。
　　总结以上原因，我在此也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，或者用唾液淀粉酶探究PH对酶活性的影响。

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