“探究溫度對(duì)過(guò)氧化氫酶活性影響”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

湖北省武漢市新洲區(qū)第一中學(xué)邾城校區(qū)(430400) 毛喜生

“探究溫度對(duì)酶活性的影響”是高中生物教材中一個(gè)很重要的實(shí)驗(yàn)，教材中給出的最佳實(shí)驗(yàn)材料是淀粉酶。而生物學(xué)中常用的過(guò)氧化氫酶，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在高溫條件下會(huì)自動(dòng)分解，且分解速率與溫度在一定范圍內(nèi)成正相關(guān)，這些因素會(huì)對(duì)分解過(guò)氧化氫的速率造成干擾，因而一般不能用過(guò)氧化氫酶作為“探究溫度對(duì)酶活性影響”的實(shí)驗(yàn)材料。于是筆者對(duì)此實(shí)驗(yàn)過(guò)程作了一些改進(jìn)，其具體實(shí)驗(yàn)方案如下。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

不同溫度條件下，設(shè)置實(shí)驗(yàn)組(過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解)和對(duì)照組(不加過(guò)氧化氫酶)，通過(guò)觀察、記錄和計(jì)算兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差值，該差值就可以準(zhǔn)確表示不同溫度條件下過(guò)氧化氫酶的活性。

2 實(shí)驗(yàn)材料和用具

體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫、高活性干酵母粉、蒸餾水、恒溫水箱、溫度計(jì)、10 mL玻璃注射器4支、長(zhǎng)約5 cm的左右的乳膠管2段、止水夾、燒杯。

3 實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備

(1)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的酵母菌溶液100 mL，作為過(guò)氧化氫酶溶液；

(2)配制體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液300 mL；

(3)實(shí)驗(yàn)溫度梯度設(shè)置為：10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃。

4 實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)記錄

按圖1所示裝置，設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟如下：

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

(1)分別將實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組按照表1的設(shè)置吸入相應(yīng)的溶液，用乳膠管連接注射器A和B,在乳膠管上關(guān)閉止水夾后，將整個(gè)裝置放在溫度為10 ℃的恒溫水箱中，保溫10 min進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的設(shè)置

(2)保溫10 min后打開(kāi)止水夾，將注射器A中的液體勻速推至注射器B中，立刻關(guān)閉止水夾，并分別記錄實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組注射器B中的刻度。

(3)在10 ℃恒溫水箱中再保溫10 min后,再次分別記錄實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組注射器B中的刻度，計(jì)算注射器B前后兩次的刻度之差,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，求平均值。

(4)改變恒溫水箱的溫度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟(1)～(3)，完成其他溫度條件下的實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄到表2中。

表2 溫度對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由表2中數(shù)據(jù)可知，在0～60 ℃范圍內(nèi)，對(duì)照組移動(dòng)的平均速率隨溫度的升高而增加，說(shuō)明過(guò)氧化氫的自動(dòng)分解速率隨溫度的升高而增大。實(shí)驗(yàn)組隨著溫度的升高注射器B移動(dòng)的平均速率先上升后下降，實(shí)驗(yàn)組的數(shù)據(jù)代表過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的量和過(guò)氧化氫自動(dòng)分解產(chǎn)生氧氣量之和。因此，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的差值可代表過(guò)氧化氫酶的活性，該數(shù)據(jù)在30 ℃時(shí)最大，60 ℃時(shí)為0。

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)以10 min內(nèi)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組注射器B中刻度變化量代表過(guò)氧化氫酶的活性，從而有效地排除了過(guò)氧化氫自動(dòng)分解對(duì)過(guò)氧化氫酶活性造成干擾的影響。在0～60 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高過(guò)氧化氫酶的活性先上升后下降，30 ℃左右過(guò)氧化氫酶活性最高，60 ℃時(shí)過(guò)氧化氫酶失去活性。因此，用過(guò)氧化氫酶做實(shí)驗(yàn)材料探究溫度對(duì)酶活性的影響，也符合溫度對(duì)酶活性影響的一般規(guī)律。