Giáo án Bài 15. Thực hành: Thí nghiệm phân tích ảnh hưởng của một số yếu tố đến hoạt tính của enzyme và kiểm tra hoạt tính của enzyme amylase

Huy động kiến thức về enzyme và điều kiện hoạt động; xác định nhiệm vụ của buổi thực hành và các quy tắc an toàn.

HS trả lời ba câu hỏi: (1) Enzyme amylase có tác dụng với chất nào và sản phẩm chính là gì? (2) Vì sao cần giữ nhiệt độ và pH ổn định khi so sánh hoạt tính? (3) Vì sao không dùng nước bọt chung hoặc dịch cơ thể trong phòng thí nghiệm, và vì sao không được nếm hóa chất?

Nhiệm vụ hai phần được ghi trên bảng: thí nghiệm amylase với iodine và thí nghiệm protease với albumin. Các ý chốt: amylase phân giải tinh bột (iodine xanh mất dần khi tinh bột giảm); hoạt tính phụ thuộc nhiệt độ và pH nên phải cố định các yếu tố này; không dùng nước bọt chung hoặc dịch cơ thể, không nếm hóa chất, GV quản lí nước nóng và hóa chất.

Tiến hành thí nghiệm amylase với iodine; nhận biết ảnh hưởng của nhiệt độ và xử lí đun sôi; hiểu cách dùng mẫu làm nguội về cùng nhiệt độ để so sánh.

Nhóm chuẩn bị ba ống nhiệt độ (25 °C và 37 °C) cùng một lượng tinh bột và enzyme, ghi nhãn. Nhóm chuẩn bị thêm ống enzyme đã đun sôi rồi làm nguội về 37 °C và ống không enzyme (đối chứng âm). Lấy mẫu nhỏ thử iodine sau 5 phút. Phiếu học tập số 1: ghi bảng tên lô, xử lí, nhiệt độ phản ứng, thời gian, dấu hiệu iodine. Câu hỏi thảo luận: (1) Vì sao ống không enzyme vẫn xanh? (2) Vì sao mẫu đun sôi rồi làm nguội về 37 °C vẫn xanh đậm? (3) Có thể kết luận 37 °C là nhiệt tối ưu không?

Kết quả dự kiến (dữ liệu minh họa, GV nhấn mạnh phân biệt với số liệu thực đo): ở 25 °C iodine xanh nhạt; ở 37 °C không xanh; enzyme đã đun sôi rồi làm nguội về 37 °C xanh đậm; ống không enzyme xanh. Kiến thức HS rút ra: amylase phân giải tinh bột mạnh hơn ở 37 °C so với 25 °C trong điều kiện này; đun sôi làm enzyme mất hoạt tính đáng kể; ống không enzyme là đối chứng âm, xác nhận màu xanh giảm là do enzyme; không kết luận được nhiệt độ tối ưu chính xác từ hai mức nhiệt và một lần lặp.

Khảo sát hoạt tính protease bằng albumin và hoạt tính amylase trên đĩa tinh bột; nhận biết vai trò của các lô đối chứng và nêu được giới hạn của kết luận dựa trên độ đục hoặc đường kính vùng phân giải.

Phần A (protease): chia cùng thể tích dịch lõi dứa vào các lô nhiệt độ phòng, lạnh, đã đun nóng rồi làm nguội; thêm cùng lượng albumin; ghi độ đục ban đầu và theo thời gian. Lô đối chứng: albumin với nước thay dịch dứa; dịch dứa không albumin. Phần B (amylase trên đĩa): đánh dấu các vùng, thêm cùng số giọt dịch mầm đã xử lí tương ứng (tươi, đã đun rồi nguội, nước), giữ thời gian 15 phút ở cùng nhiệt độ, đo đường kính vùng phân giải. Câu hỏi thảo luận: (1) Vì sao chỉ đổi độ đục chưa đủ để kết luận dịch dứa có protease? (2) Vì sao không dùng đường kính vùng phân giải để tính tốc độ tuyệt đối? (3) Vì sao không thử dịch dứa trên lưỡi?

Dữ liệu minh họa: ở cùng pH và nhiệt độ phản ứng, dịch lõi dứa tươi làm albumin giảm đục rõ hơn dịch đã đun rồi nguội và lô nước; trên đĩa tinh bột sau 15 phút dịch mầm tươi tạo vùng 8 mm, dịch đã đun rồi nguội 1 mm, nước 0 mm. Kiến thức HS rút ra: bromelain trong dứa có thể thủy phân protein albumin, nhưng độ đục còn chịu ảnh hưởng của pH và nhiệt nên phải có đối chứng albumin+nước và dịch không albumin; vùng lớn hơn cho thấy hoạt tính cao hơn trong bố trí này, nhưng còn phụ thuộc khuếch tán và lượng giọt; không suy ra tốc độ tuyệt đối hay nhiệt tối ưu từ hai mẫu; không thử dịch dứa trên lưỡi hoặc cơ thể vì nguy cơ kích ứng và dị ứng.

Vận dụng nguyên tắc đối chứng, kiểm soát biến và giới hạn kết luận để trả lời các tình huống trắc nghiệm và tự luận; kiểm tra lại kiến thức bằng bài tập tương tác NeoEdu.

Làm trong lớp các câu 1 đến 7 (Phiếu học tập số 2). Câu 8 đến 10 thảo luận nhóm và giao về nhà thành bài viết ngắn. Đề và đáp án như sau.

1. Dữ liệu minh họa: dịch lõi dứa tươi làm albumin giảm đục rõ hơn dịch đã đun rồi nguội và lô nước; dịch mầm tươi tạo vùng 8 mm, dịch đã đun rồi nguội 1 mm, nước 0 mm sau 15 phút. Nêu kết luận có thể rút ra và giới hạn.
2. Biến phụ thuộc phù hợp khi theo dõi phân giải tinh bột? A. Số thứ tự nhóm; B. Thời gian đến khi iodine không còn xanh; C. Nhãn ống nghiệm.
3. Ống đối chứng âm về enzyme nên chứa gì? A. Chỉ amylase hoạt động; B. Nhiều enzyme gấp đôi; C. Tinh bột và nước thay enzyme.
4. Enzyme đã đun sôi thường giảm hoạt tính vì sao? A. Biến đổi cấu trúc không gian; B. Tạo thêm mọi trung tâm hoạt động; C. Tinh bột tự trở thành protein.
5. Không còn màu xanh với iodine chứng minh mọi tinh bột đã thành glucose tinh khiết. Đúng hay sai?
6. Thời gian mất màu là 10 phút ở A và 5 phút ở B; chỉ số 1/t của B gấp mấy lần A?
7. Sắp xếp thiết kế khảo sát nhiệt độ: chuẩn bị cùng nồng độ/pH; ủ các ống ở nhiệt độ đặt trước; cho phản ứng cùng thời điểm; theo dõi iodine và so đối chứng.
   8 đến 10: xem phần giao về nhà.

Đáp án và ý chốt:

1. Kết luận: dịch lõi dứa có tác dụng làm giảm đục albumin và dịch mầm tươi có hoạt tính phân giải tinh bột; giới hạn: dữ liệu là minh họa, chỉ so sánh trong điều kiện cùng pH và nhiệt độ, không suy ra tốc độ tuyệt đối.
2. B (thời gian là chỉ dấu tốc độ phân giải trong điều kiện xác định).
3. C (giữ cơ chất và điều kiện nhưng bỏ yếu tố enzyme).
4. A (biến tính làm cơ chất khó gắn và chuyển hóa đúng).
5. Sai (chỉ cho biết không phát hiện tinh bột ở ngưỡng phép thử; sản phẩm có thể gồm dextrin và maltose).
6. 2 ((1/5)/(1/10)=2; đây là chỉ số tương đối, không phải tốc độ tuyệt đối).
7. Chuẩn bị cùng nồng độ/pH → ủ các ống ở nhiệt độ đặt trước → cho phản ứng cùng thời điểm → theo dõi iodine và so đối chứng (phải kiểm soát điều kiện trước khi bắt đầu phản ứng).

Vận dụng nguyên tắc kiểm soát biến, đối chứng và báo cáo có giới hạn để thiết kế phương án khảo sát pH 5 và pH 7 với một enzyme cho trước.

Nhiệm vụ nhóm (có thể làm tiếp ở nhà): thiết kế phương án khảo sát hoạt tính amylase ở pH 5 và pH 7. Nội dung cần có: (1) các yếu tố phải kiểm soát; (2) đối chứng và lặp lại; (3) cách ghi pH, dấu hiệu, thời gian; (4) câu kết luận có giới hạn. Về nhà, mỗi HS hoàn thành bài viết ngắn (một trang) trả lời bài tập 8, 9, 10 đã cho, kèm bảng báo cáo hoàn chỉnh (tên lô, xử lí, nhiệt độ phản ứng, pH, thời gian, dấu hiệu) và đánh dấu số thực đo hay dữ liệu minh họa.

Phương án mẫu: dùng cùng nguồn và lượng enzyme, cùng lượng tinh bột, cùng thể tích, cùng nhiệt độ và thời gian; dùng dung dịch đệm phù hợp do GV cấp; có ống đối chứng không enzyme và lô lặp lại; ghi pH đo được bằng giấy đo, dấu hiệu iodine hoặc đường kính vùng và thời gian; kết luận chỉ trong phạm vi thử, không khái quát cho mọi pH. Gợi ý trả lời bài 8: amylase ở 37 °C phân giải nhiều hơn ở 25 °C; mẫu đun sôi ít hoạt động; chưa đủ xác định nhiệt tối ưu vì chỉ có ít mức và chưa lặp. Gợi ý bài 10: bromelain tác động protein; lô albumin+nước cho biết biến đổi không do enzyme; lô dịch dứa không albumin cho màu nền; cần cùng pH và nhiệt vì kết tủa cũng đổi độ đục; không nếm hay thử trên lưỡi do kích ứng và dị ứng.