五种植物组织分解过氧化氢速率的比较研究

陈小清 黄志坚 周 佳

(江苏省江阴市长泾中学 214411)

“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验是高中生物学教材中验证酶高效性的经典实验，能够让学生对催化剂(酶和三氯化铁)效率进行直观比对，接受并认同酶催化具有高效性。而生物组织中普遍含有过氧化氢酶，教材中使用是动物细胞新鲜猪肝脏研磨液，由于条件原因，难以长时保持细胞内酶的活性。为更好说明过氧化氢酶在细胞中是普遍存在的，本实验在教材基础上选用日常生活中常见、易保存的果蔬为材料作实验探讨，以备深入开展实验探究之用。

1 材料与方法

1.1 材料 新鲜的土豆、青椒、胡萝卜、洋葱、苹果。

1.2 主要仪器与试剂 笔记本电脑、数据采集器、氧传感器、100 mL锥形瓶、橡皮塞(橡皮塞与锥形瓶口一致，上面钻两个孔，孔的大小正好可以容纳滴管与传感器探头)、3%的过氧化氢溶液，仪器设备组装如图1所示。

图1 实验装置连接图

1.3 组织材料处理 用电子天平称取50 g新鲜植物物组织，加蒸馏水50 mL共同注入榨汁机，启动榨汁机2 min，充分打磨搅碎。将打磨破碎的组织匀浆液静置移入烧杯，榨汁机用12.5 mL蒸馏水冲洗后同样倒入组织匀浆液中，这样就制备成80%(g/mL)组织匀浆液实验中备用(注：组织匀浆液静置后会出现分层，吸取使用前要搅拌均匀)。

1.4 实验步骤 将新鲜植物组织胡萝卜按上述材料处理方法制备成组织匀浆液备用；向锥形瓶中注入20 mL 3%的过氧化氢溶液，塞上橡皮塞，尽量塞紧(橡皮塞上可涂少许凡士林以增强密封效果)。用滴管吸取一定量的胡萝卜组织匀浆液插入橡皮塞(注意：先不要向锥形瓶中滴加组织液)。电脑启动数字化实验信息收集系统，进行传感器校准(如正常室外氧气量20.9%)，设置信息采集间隔1 s，总时间为2 min，向锥形瓶中添加10滴植物组织匀浆液，同时记录数据得出“时间—氧气”曲线，利用同样的操作处理方法依次将苹果、土豆、青椒、洋葱匀浆液进行实验，采集数据。

2 结果与分析

从采集得到的5张坐标图中观察，选择的植物组织材料中均有过氧化氢酶，其中过氧化氢分解变化趋势最为明显的是胡萝卜组织匀浆(图2)，而苹果、青椒、土豆、洋葱4种匀浆作用变化区别并不明显。

图2 胡萝卜匀浆液分解H2O2释放氧的速率

为进一步量化比较和说明实验结论，将5种不同植物组织材料匀浆液测定的图表数据中截取过程50 s～110 s(总时长1 min)范围中的氧气含量的变化量来表示过氧化氢催化分解的速率。实验数据处理如图3所示，能够更为直观分析比较。胡萝卜匀浆液催化分解速率最大，洋葱、土豆、苹果次之，而青椒最低。由于过氧化氢酶活力与实验材料反应时间的长短成反比，所以速率越大的植物材料在相同时间催化分解过氧化氢产生的氧气越多，使卫生香短时间内复燃的可能就越大，定性实验中成功的机会越高。

图3 5种植物组织分解H2O2速率比较

3 反思与讨论

实验中选取50 g植物组织制备成匀浆，对单次实验而言匀浆量较多，这充分考虑榨汁机打磨破碎植物组织的充分性和材料可能的损耗，能够减少实验的误差。

可能由于过氧化氢酶活力的大小与实验材料反应时间的长短成反比或者底物已经充分反应的原因，在反复比对实验中发现无论上述哪种植物组织匀浆液在2 min过后锥形瓶中测定氧气含量几乎没有数据变化。所以实验中确定选用测定总时长为2 min进行比对。

教学中选用教材以外的材料进行实验比较，能激起学生的好奇与探究欲。实验前增设问题情境引导学生对实验结果大胆猜想，增加实验的趣味性，培养科学实验的逻辑思维。实验实施过程中还能锻炼动手实践能力。