“α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”的实验改进

52 生 物 学 通 报 2009年 第 44卷 第 7期 “ 一 淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”的实验改进 王爱丽 窦向梅 (北京市十一学校 北京 100039) 摘要 对“ 一淀粉酶 的固定化及 淀粉水解作用的检测”实验装置 、实验 方法及 步骤等进行 了创新和改进 ，大大提 高了实验 成功 率，同时增加 了检测游 离 仅一淀粉酶的实验 步骤 作对照 实验 ，排 除 了干扰 因素 ，使 实验过程更加严谨 可行 ；用点样 板代 替试管 。使 实验 结果更加明显 直观，为广大师生提供 了新课标 下的实验设计 、实践操作的新思路和新方 法 关键词 一淀粉酶 固定化装置 淀粉 水解 实验改进 中国图书分类号 ：O5—33‘ 文献标识码 ：B 生物学是一 门以实验 为基础 的学科 ，课程 中 的许多基本概念、基本规律、生物学特性都需要通 过实验来进一步理解。生物学实验课程资源的开 发与利用程度影响着生物学课程改革 的深度和广 度，探索有效的生物学课程资源开发、整合与利用 的策略与方法，可以为新课程实验改革提供一个 实践操作 的平 台 为 日常的生物学课堂教学提供 一 定的帮助。生物学课程资源的开发 、整合与利用 显得尤为重要和迫切。生物学选修 1《生物技 术实践》是根据新课标 《普通高中生物课程标准 (实验)》开设的以技术实践为主的课程。本模 块的实际教学过程中，对学校的实验设备和教师 的实验技能都提 出了很高要求 ，尤其是 备课和组 织教学过程中 ，不 同的地区和学校如何处理教材 ． 怎样选择器材 和药 品有很大的创新空间。 在 多次 实验 的基 础 上 ，笔者 对《生物 技术 实 践》(浙江科学技术出版社)“实验 6 仅一淀粉酶的 固定化及淀粉水解作用 的检测”实验进行 了改进 ， 优化了一些关键性步骤，大大增加了可操作性 ，取 得了较好 的效果 。 1 实验仪器及装置 固定化酶柱(5 mL医用塑料注射器)，锥形 瓶，玻璃棒，电子天平 ，50 mL烧杯，支架 ，移液 器或移液管．点样板。 2 实验材料和试剂 o【一淀粉酶 ，0．5％淀粉溶液 ，石英砂，5 mmol／L KI—I 溶液 。 3 实验过程和方 法 3，1 试剂的配制 ①0．5％淀粉溶液：用天平称取 50 mg可溶性 淀粉于烧杯中，加 100 mL开水 ，搅拌均匀使其成 胶体状态；②5 mmol／L KI—I2溶液 ：称取 0．127 g 碘和 0．83 g碘化钾。加蒸 馏水 100 mL，完全溶解 后装入滴瓶中。 3．2 相关装置制作 ①用医用输液器和 5 mL塑料注射器制作固 定化酶柱(图 1)，拆取一次性输液器注射细软管 部分 ．将剩余塑料软管上的控制阀安装于细软管 处 ，以便调节控制 阀来控制细软管 中溶液 的流速 ． 这样 就制 成 了一 件价 格低 廉且 实用 的 固定化 酶 柱。②把已经制作好的固定化酶柱放到支架上，并 用橡皮筋固定(图 2)，用锥形瓶接流出的滤液。这 样 仅一淀粉酶 的固定 化的装置就做好了。该实验装 置制作简单 ，稳定性加强 ，经改进后实验 的成功率 大大提高。 图 1 图 2 2009年 第 44卷 第 7期 生 物 学 通 报 53 3．3 实验步骤 ． 1)用天平分别称取5 mg Ot一淀粉酶和5 g石英 砂 ．倒人 50 mL小烧杯中 ，加入 4 mL蒸馏水 ，缓慢 搅拌 10 min，使 一淀粉酶充分固定到石英砂上； 2)小心 倒掉上 清液后 ，用 l0～15 mL的蒸馏 水小心清洗石英砂．取其上清5滴加到点样板上， 同时滴加 0．5％淀粉 溶液充分混匀 ，再 加入 2滴 KI—I 溶液 ，若溶液变 为蓝色 ，说 明上清 中已无游 离 d一淀粉酶。如果溶液仍为棕红色，继续用蒸馏 水清洗 ，直至淀粉溶液变为蓝色为止 ； 3)先把滤纸片放入固定化酶柱(医用塑料注 射器)中，再装入固定有 0【一淀粉酶的石英砂： 4)将灌注了 固定化酶的层析柱放 在支架上 ， 用滴管加 0．5％ 淀粉溶液 。使 淀粉溶液约 以 1滴／ 6 S的流速过柱 ： 5)在流 出 1 2 mL反应液后 。用点样板接收约 0．5 mL流出液，加入2滴KI—I 溶液，观察颜色； 6)用水稀释淀粉滤液 1倍后再观察颜色并填 写下表 ： 实验记录 表 7)实验后，用 lO倍柱体积的蒸馏水洗涤固定 化酶柱 ，然后放置在 4℃冰箱 中．几天后再重复上 述实验 ，看是否有相同的结果 4 实验结果和讨论 4．1 改进 后 的实验装置 简便 易行 ．可操作性 增 强。本实验拆取一次性 医用输液器注射器 ，将细软 管取代注射器针头 ，同时将输 液器控制阀安装到 细软管处，以便直接调节控制阀来控制细软管中 溶液的流速 ，比原实验 中使用夹子控制流速要方 便得多，同时巧妙地使用实验室常见的移液器支 架做本实验的固定化酶柱支架，使实验装置简便 而易操作。经改进后，该实验取材制作简单 ．操作 稳定性加强，实验的成功率大大提高。 4．2 改进后的实验用时较短且步骤设计更加严谨 合 理 。 经 改 进 后 整 个 实 验 熟 练 操 作 用 时 20～ 30 min，学生普遍在 40 rain内完成操作。如按照浙 江科学技术出版社的《选修 1．生物技术实践》的“实 验 6 一淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”中 的原实验步骤 ，大约耗时 2个多小时。比较如下 ： 0【一淀粉酶固定化到石英砂上原步骤用时 30 min，改 进后用时 10 rain；原步骤把石英砂装入注射器中， 用 l0倍体积的蒸馏水洗涤注射器 以除去未吸附的 游离淀粉酶 ．流速为 1 mL／min，耗时 45 rain左右 。 经改进后为先用水清洗石英砂除去游离的 一淀 粉酶，同时增添检测步骤．确保是固定在石英砂上 的 一淀粉酶发挥作用，使实验更加严谨，然后再装 入注射器中，用时仅 5 min：用滴管滴加淀粉溶液， 使淀粉溶液以 0．3 mL／min的流速过柱，在流出 5 mL后接收 0．5 mL流出液 ，加入 l～2滴 KI—I 检测 ， 耗时 15 rain左右。改进后的实验以 1滴／6 S的流速 过柱 ，流出 l mL后接收 0．5 mL流出液，加入 1～2 滴 KI—I 检测，耗时 5 min。 4．3 改进后的实验步骤更加严谨，实验结果更加 明显直观。本实验增加了对照实验 ，如所示 ， 使 实验步骤更加严谨可行 ．同时增加 了检测游离 一 淀粉酶的实验步骤．确保是固定到石英砂上的 仅一淀粉酶而非游离的仅一淀粉酶在起作用．排除 了干扰因素．从而使改进后的实验步骤更加严谨， 得到 了比教材上更好实验结果 。如图 3所示。使用 点样板代替试管，使实验结果更加直观．同时减少 了刷试管的步骤 ，节省 了实验教师和学生的劳动 和时间，减少了试剂的使用量。 圈 3 本校学生的研究性学习小组也参与了本实验 优化过程，和老师一起积极创造条件对本实验内 容进行了优化、整合和开发，充分体现了学生探究 性学习和 自主创造性的新课程理念 ，同时在改进 实验的同时也培养了学生设计实验、动手操作的 科学探究 的能 力 ，增进 学生对生物技术应用的 了 生 物 学 通 报 2009年 第 44卷 第7期 海葵的采集、观察与保存 张 涛 卢胜峰 2 (1邯郸学院曲周分院 河北邯郸 057250 2河北武邑中学 河北武邑 053400) 中国图书分类号 ：Q95—34 文献标识码 ：B 海葵约有 l 000多种，营固着生活，一般为单 体，栖息于世界各地的海洋中，我国沿海各地也多 有分布，它是我国海滨常见的腔肠动物，属珊瑚 纲 ，海葵 目，其 中绿 海葵较多些 ，易采 到 。 自然界 中，绿海葵生活在潮间带区域 ，固着于岩石上或岩 石缝间，涨潮时触手完全伸展。形似向日葵的头状 花序 ，退潮时触手和身体收缩成球形。由于海葵身 体基部的附着力极强，它和岩右粘贴牢固，徒手很 难采到完整的标本。须用尖头凿刀将它从岩石上 分离下来 ，但要十分小心，不能使其基部受伤。因 此 ，采集时要用铁锤和铁凿连 同其 固着 的一部分 岩石一起凿下来。但要注意，海葵一遇惊扰 ，身体 马上缩成一团。为此打岩石时可距海葵固着部位 约 2—3 cm，尽量使其少受振动，切勿伤及海葵 ，用 这种可以得到完整的标本。将采到的海葵及 时用海水清洗 ．然后置于盛有海水 的小桶 中，标本 不能叠放 ，携带时应保持平 稳 ，并及时更换海 水 。 将海葵采回后，放入玻璃缸中，静置一段时间，只 要身体没有受伤，就能舒展躯干，伸展触手。 为了更好的长久应用于教学中，通常将采到 的绿海葵制成浸制标本以便长期保存 ，其制作方 法步骤如下 ： 1)漂浮 (舒展 )。因海葵既有强力 收缩 的肌 肉， 又有敏感的神经，一遇到刺激 ，马上全身收缩 ，所 以在麻醉之前必须使其身体处于舒展状态 ．保持 自然。就应先将海葵放在 1 000 mL烧杯中，徐徐 加水 800 mL，放入时口盘向上 ，切勿歪斜或倒置， 虫体离水 面 5～10 cm．漂浮在水面上 ，待触手完全 伸展 ，然后进行麻醉。 2)麻醉 。麻醉方法有 多种 ，现 主要介绍 3种 。 其一 ：用浓度约为 0．05％～0．2％氯化锰麻醉40～ 60 min即可：其二：将薄荷脑结晶轻洒水面 1层 ． 在触手基部投入硫酸镁。药量逐渐增加．随着薄荷 脑晶逐渐溶解 ，海葵已呈半麻醉状态。约 2 h后 ， 用针轻触海葵的触手，如果触手不动，虫体已完全 麻醉 ，这时取出薄荷脑 ；其三 ：将薄荷脑酒精 (95％)饱和液 15 mL，沿容器壁缓缓加人，尽量不 使水产生波动，以防触手收缩，失去 自然状态。1 h 后 ，加入 MgSO 或 MnCL 饱和海水液 15 mL，每隔 1 h加 药 1次 。逐渐 加量 20 mL．25 mL⋯⋯至麻 醉 。 3)固定。待虫体麻醉后，从烧杯中倾去一部分 水 ，加入福尔马林至浓度为 5％～7％，同时用注射 器从 El道沟加高浓度(10％～15％)福尔马林液于 胃腔中，之后 ，固定 1～2 d，保存于 5％或 7％福尔 马林 中 ，在标本瓶上贴好 标签 、长期保存 ，可长久 在教学中使用 。 (E—mail：zhmgtao8896353@sina．com) 解，也是新课标下的生物实验要求的有效实施。本 实验的改进既是尝试 ，也是创新，充分发挥了教师 和学生 的聪 明才智也激发学生的学 习兴趣 ，为广 大师生提供了新课标下的实验设计、实践操作 、科 学探究的新思路和新方法。 主要参考文献 1 吴相钰．刘恩山．选修 1生物技术实践．杭州：浙江科学技术 出版社 ，2005：32— 35． 2 朱正威，孙万儒，赵占良．选修 1生物技术实践．北京：人 民 教育出版社．2007：40—45． 3 王秀红．选修 1生物技术实践教学指导意见解读．宁波市教 育局教研室． 4 孙晓菲，李爱江．a一淀粉酶的应用及研究现状．畜牧兽医科 技信息，2008(6)：l3—14． 5 钱军民．张兴．吕飞．酶固定化载体材料研究新进展．化工新 型材料，2002，(30)：10． (E—amil：ailiwang9836@163．corn)