“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验改进

吴清清 陈海林

摘要：“探究pH对过氧化氢酶的影响”是中学生物学的重要实验。但是书本实验存在操作难度大，引起实验误差因素较多的问题。本文介绍一种新的实验装置，同时对实验材料进行改进，采用定量和定性两种方法检测不同pH下酶的反应速率。改进后的实验装置具有操作方便、现象明显和科学准确的优点。

关键词：pH值;过氧化氢酶;实验改进

1 教材分析

该活动是浙科版高中必修1《酶》的内容。该活动与第一章中蛋白质分子的活性影响因素承接。酶是细胞代谢的重要概念，如DNA聚合酶、光合酶、呼吸酶、限制酶等，各种生命活动离不开酶的催化。这个概念对学科知识的理解和应用至关重要。同时，这又为学习“探究光合作用的影响因素”进行铺垫，有利于大概念“细胞的生长需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”的学习。

该实验通过控制自变量、设置对照组和实验组、观察和检测因变量，培养学生设计探究实验的能力;通过组建新装置，又能培养学生探究问题的意识以及开展探究实验和解读生活现象的能力。通过设置组别，彼此合作，提高学习同共体的学习效力。故本实验是高考中考查的重点实验。

2 书本实验装置的不足

教材中实验装置如图。书本实验设计是将浸过鲜肝匀浆的滤纸片贴在反应小室内上壁，分别加入不同pH值的缓冲液及3%的H202溶液，并利用排水法观察与反应小室相连的量筒内单位时间氧气的释放量[1]。本实验在实际教学中面临许多问题[2]。

2.1 实验操作难度大。实验过程中两支手都要扶住装置，难以兼顾实验计时。一人很难操作。另外，书本实验步骤中用到5次“小心”，3次“注意”，一个“切勿”。操作过程中会出现滤纸片提早掉下、滤纸片碰到反应小室瓶口等问题。

2.2 引起实验误差的因素多。如旋转和计时的时间差、反应过快读数有误差、反应小室冲洗不够干净、用手扶着量筒不稳，容易倾斜引起读数误差等。

3 实验创新及改进之处

该实验要成功，需要解决的主要问题有：①如何控制过氧化氢和酶的过早接触？②如何科学读取氧气的产生量？③如何保证前后反应不会干扰？

3.1 对实验材料进行改进

用肝脏研磨液浸泡滤纸条、然后将其晾干。干的滤纸条可以保存2周以上，使用时不用担心滤纸上液体滴落，而且能发挥与肝脏研磨液等同的效果。

3.2 对实验装置进行改进及实验原理

用500ml抽滤瓶作为反应小室，瓶边开口连接定量或定性气体检测装置。

3.2.1定性检测原理 在抽滤瓶的出气小孔上捆绑气球。反应小室内产生氧气使气球变大，通过比较气球的大小变化可直观判断产生的氧气多少。

3.2.2 定量检测原理 在抽滤瓶连接有刻度的U形管。反应小室内产生的氧气的量引起U形管产生液面差，可定量记录反应小室内产生的氧气的体积。

4 实验材料

3%过氧化氢溶液、肝脏研磨液、滤纸、U形管，pH缓冲液（pH4、pH7、pH9）、红墨水、橡胶管、橡胶塞、小气球、抽滤瓶、计时器等。

5 实验过程

5.1 定性检测

5.1.1 制作含肝脏研磨液的滤纸条，用剪刀剪成大小相同的纸片。

5.1.2 取2个抽滤瓶组装出两套实验装置。用绳子将小气球捆在抽滤瓶边的出口上。

5.1.3 分别在两个抽滤瓶内装5ml3%过氧化氢溶液，5mlpH4.0和pH7.0的缓冲液。取下瓶塞，在瓶塞内侧贴一片含肝脏研磨液的滤纸片。

5.1.4 同时将两个抽滤瓶旋转180度，观察比较气球大小变化。

5.2 定量检测

5.2.1 制作含肝脏研磨液的滤纸条，用剪刀剪成大小相同的纸片。

5.2.2 组装实验装置：U形管内装有适量红墨水，记录初始刻度，一侧连接抽滤瓶。

5.2.3 用双手捂住抽滤瓶身，检查装置气密性。

5.3.4 向抽滤瓶内装5ml3%过氧化氢溶液，5mlpH4.0的缓冲液。取下瓶塞，在瓶塞内侧贴上一片滤纸片。

5.3.5 將抽滤瓶旋转180度，同时开始计时，记录U形管产生定量液面差所需要的时间，并做好记录。

5.3.6 冲洗反应小室，重复上述实验过程，测量pH4.0、pH7.0、pH9.0下U形管产生等量液面差所需要的时间。

6 实验效果及反思

改进后的该装置的优点是1、操作简单。滤纸生放置在瓶塞上比较稳定，且不会有研磨液提高滴落，可以一人操作完成;2、现象明显。定性检测通过气球大小变化可直观判断;3、科学准确。定量检测通过U形管液面变化，记录相同时间产生的液面差或是产生相同液面差所需要的时间，精确比较酶的活性大小。

用抽滤瓶作为反应小室，探究pH值对过氧化氢酶的影响有其一定的优势，但仍然存在问题。在定量记录某一时刻的氧气释放量时，因为气体生成速率较快，且不能随时暂停反应进程，这就需要快速准确地读出U形管上刻度示数。笔者建议，可先用签字笔在注射器的刻度线上做标记，待反应完全结束后，再记录示数。此外，在一次反应结束后，需充分清洗注射器并用纸巾擦干，注意检查注射器的气密性是否良好，再准确吸取一定量的溶液。

参考文献：

[1]吴相钰，刘恩山.生物学必修l.分子与细胞.杭州：浙江科学技术出版，2005：66-67.

[2]白金凤，”探究pH对酶活性的影响”实验的质疑与改进.中学生物学，2017.33.7， 37-38.

1.浙江省永嘉中学 温州市 永嘉县 325100

2.永嘉县桥下第一小学 温州市 永嘉县 325100