檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及拓展

摘要：檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)是高中生物的重要實(shí)驗(yàn)之一。教材將其設(shè)置為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有其道理，但不利于學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)探究式學(xué)習(xí)方式的形成。教師以問(wèn)題為導(dǎo)向?qū)?shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)探究式學(xué)習(xí)的真諦，培養(yǎng)學(xué)生探究生物實(shí)驗(yàn)的興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，在實(shí)驗(yàn)中探究，在探究中提升。探究式學(xué)習(xí)激發(fā)了學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，在探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神及嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)素養(yǎng)，以在獲取知識(shí)的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生思維的提升。

關(guān)鍵詞：生物實(shí)驗(yàn)；探究式學(xué)習(xí)；蛋白質(zhì)

G633.91

檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)是高中生物教材中的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，是高中生物中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的典型代表。本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹荚谡莆諛?gòu)成細(xì)胞的主要有機(jī)物的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生嘗試用化學(xué)試劑檢測(cè)生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)。通過(guò)探究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，有助于激發(fā)學(xué)生探究生物實(shí)驗(yàn)的熱情和創(chuàng)新的思維，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化選擇，將學(xué)生分成兩人一個(gè)小組，每個(gè)小組提供兩種實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了節(jié)約時(shí)間，讓每個(gè)小組的兩個(gè)學(xué)生分別用其中一種材料做實(shí)驗(yàn)，然后小組內(nèi)成員互相交流，分享自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以下表格為提供的實(shí)驗(yàn)材料及兩種材料優(yōu)劣的比較。

通過(guò)小組內(nèi)成員的合作交流以及小組間的熱烈討論，綜合材料制取的方便快捷及實(shí)驗(yàn)過(guò)程的簡(jiǎn)便考慮，以及本著節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料的原則，我們建議檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)材料為：葡萄，花生漿，蛋清，馬鈴薯。問(wèn)題應(yīng)該是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的主線，教學(xué)活動(dòng)自始至終均應(yīng)圍繞著問(wèn)題展開(kāi)。下面我們就以如何用雙縮脲試劑鑒定某些劣質(zhì)奶粉是否含有蛋白質(zhì)為例來(lái)看如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。

如何用雙縮脲試劑鑒定某些劣質(zhì)奶粉是否含有蛋白質(zhì)？

一、可以直接量取適量奶粉用蒸餾水溶解后來(lái)進(jìn)行檢測(cè)嗎？

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到直接量取適量奶粉用蒸餾水溶解之后和雙縮脲試劑有顏色反應(yīng)，但是有絮狀沉淀影響觀察效果。要想從觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論，學(xué)生就要進(jìn)一步深入了解蛋白質(zhì)和雙縮脲試劑反應(yīng)的原理。他們通過(guò)積極查閱資料得知雙縮脲在堿性環(huán)境中能與Cu2+結(jié)合生成紫紅色化合物，故此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)。蛋白質(zhì)分子中有肽鍵，其結(jié)構(gòu)與雙縮脲相似，也能發(fā)生此反應(yīng)。但是含有一個(gè)肽鍵和一個(gè)—CS—NH2，—CH2—NH2，—CRH—NH2，—CH2—NH2—CHNH2，—CH2OH—CHOHCH2NH2等基團(tuán)的物質(zhì)也有此反應(yīng)，所以奶粉中其他成分會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響，故而要先對(duì)奶粉進(jìn)行純化。

二、奶粉中的主要蛋白質(zhì)是酪蛋白，怎樣把酪蛋白提取純化？

學(xué)生經(jīng)過(guò)熱烈討論，最終設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案：（1）根據(jù)分子大小進(jìn)行分離—透析法。透析是將待分離的混合物（奶粉用蒸餾水溶解）放入半透膜制成的透析袋中，再浸入透析液進(jìn)行分離。此方法可以將酪蛋白等蛋白質(zhì)大分子與以無(wú)機(jī)鹽為主的小分子分開(kāi)。（2）根據(jù)等電點(diǎn)溶解度最低的原理—等電點(diǎn)沉淀法。每種蛋白質(zhì)都有自己的等電點(diǎn)，酪蛋白是一些含磷蛋白質(zhì)的混合物，等電點(diǎn)為4.7。將奶粉用蒸餾水溶解，然后將其PH調(diào)至4.7時(shí)，酪蛋白就沉淀出來(lái)。利用脂類溶于有機(jī)溶劑的原理，用乙醇洗滌沉淀物，除去脂類雜質(zhì)后便可得到純的酪蛋白。學(xué)生分成兩個(gè)小組同時(shí)實(shí)施這兩個(gè)方案，經(jīng)過(guò)比較結(jié)果顯而易見(jiàn)，等電點(diǎn)沉淀法操作更簡(jiǎn)單省時(shí)，且純化效果更好。

三、顏色反應(yīng)的深淺和蛋白質(zhì)含量有關(guān)嗎？

將純化得到的酪蛋白和雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)，能夠發(fā)生顏色反應(yīng)就證明奶粉中含有蛋白質(zhì)。學(xué)生互相交流分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)顏色反應(yīng)的深淺有差異。教師可以啟發(fā)學(xué)生思考其中的原因，顏色反應(yīng)的深淺是不是和蛋白質(zhì)含量多少有關(guān)呢？實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了顏色的深淺確實(shí)和蛋白質(zhì)含量多少有關(guān)，顏色越淺，蛋白質(zhì)含量越少；顏色越深，蛋白質(zhì)含量越多；當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量越高時(shí)，顏色為紫藍(lán)色。

四、怎樣檢測(cè)蛋白質(zhì)的含量？

蛋白質(zhì)和雙縮脲試劑的顏色反應(yīng)只是一個(gè)定性實(shí)驗(yàn)，如何對(duì)蛋白質(zhì)含量進(jìn)行定量呢？要測(cè)未知濃度樣品的蛋白質(zhì)含量，肯定要有已知濃度的蛋白質(zhì)樣品作對(duì)照。如何進(jìn)行測(cè)定呢？要用分光光度計(jì)來(lái)測(cè)蛋白質(zhì)的吸光度值。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)和雙縮脲試劑反應(yīng)生成的紫色絡(luò)合物最大吸收波長(zhǎng)位于540nm處，先用空白管在分光光度計(jì)波長(zhǎng)540nm處調(diào)零，然后讀取各樣品吸光度值。0～5為標(biāo)準(zhǔn)曲線管，測(cè)得吸光度后，以蛋白質(zhì)濃度為橫坐標(biāo)，其相對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)就可以繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)未知樣品在540nm處的吸光度值，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可以求得所測(cè)樣品蛋白質(zhì)濃度。在實(shí)驗(yàn)時(shí)要確保所測(cè)樣品在適宜的濃度內(nèi)才可以得到較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品（牛血清白蛋白）測(cè)得的540nm處的吸光度值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程都獨(dú)立操作，同時(shí)也為學(xué)生構(gòu)建了開(kāi)放的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供了多渠道獲取知識(shí)、并將學(xué)到的知識(shí)綜合應(yīng)用于實(shí)踐的機(jī)會(huì)，學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的興趣和能力有了實(shí)質(zhì)性的提高。

探究式學(xué)習(xí)是讓學(xué)生通過(guò)主動(dòng)的探索、發(fā)現(xiàn)和體驗(yàn)，學(xué)會(huì)對(duì)信息的收集、分析和判斷，從中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的一種學(xué)習(xí)方式。這種學(xué)習(xí)方式強(qiáng)調(diào)學(xué)生的親身經(jīng)歷，能讓學(xué)生積極體驗(yàn)和感受，做到在實(shí)踐中去發(fā)現(xiàn)和探究問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的一種重要的學(xué)習(xí)方式。由于學(xué)生人多，思維不受限制，教學(xué)過(guò)程的意外生成也有很多，這就要求教師平時(shí)須不斷收集信息、積累知識(shí)，要沉下去多研究和實(shí)踐，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念。相信通過(guò)我們的努力，未來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)更加適應(yīng)新課標(biāo)，更加有利于現(xiàn)在學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。探究式學(xué)習(xí)激發(fā)了學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，在探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神及嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)素養(yǎng)，以在獲取知識(shí)的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生思維的提升，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及批判性思維的能力，有利于學(xué)生的終身發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：

潘真真，1984年，女，漢族，河南，碩士，生物實(shí)驗(yàn)教師。