狄廷春

(江蘇省鹽城市亭湖高級(jí)中學(xué) 224000)

1 引言

“探究pH對(duì)酶活性的影響”是蘇教版高中生物學(xué)必修1模塊第4章第1節(jié)“ATP和酶”中的探究性實(shí)驗(yàn)。主要圍繞酶的催化特性展開，通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)能夠很好地幫助學(xué)生理解和建立酶的概念，同時(shí)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，因此本實(shí)驗(yàn)占有非常重要的地位。教材建議的方法是： 將若干同樣大小的濾紙片(1cm2)浸入酵母菌溶液，取出后晾干，濾紙片上附著有過氧化氫酶。即實(shí)驗(yàn)中過氧化氫酶是通過將濾紙片浸入酵母菌溶液從而獲得的，需要事先準(zhǔn)備酵母菌溶液、濾紙片，浸泡一段時(shí)間后取出并晾干。實(shí)驗(yàn)材料復(fù)雜，操作繁瑣。

過氧化氫酶廣泛存在于各種動(dòng)植物材料中，如豬肝研磨液、土豆、蘿卜等，能否用這些簡(jiǎn)單的材料直接檢測(cè)酶活性呢？筆者應(yīng)用自制的新鮮土豆片探究pH對(duì)酶活性的影響。

2 實(shí)驗(yàn)原理和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)原理 土豆富含過氧化氫酶，在過氧化氫溶液中，由于土豆片中過氧化氫酶的催化，過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣泡附著在土豆片上，隨著氧氣泡的增多，燒杯底部的土豆片會(huì)逐漸上浮，直至水面。pH對(duì)酶促反應(yīng)速率有一定的影響。在最適pH條件下，酶活性最大，土豆片周邊的氣泡多，上浮速率最大；高于或低于此pH，酶活性均降低，土豆片的上浮速率降低。

2.2 材料和試劑 土豆，打孔器，切片器，燒杯，過氧化氫溶液，鑷子，培養(yǎng)皿，計(jì)時(shí)器，筆式酸度計(jì)等。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟 ①切片器切取土豆片(厚度約1mm)，用打孔器獲取土豆小圓片若干放置于培養(yǎng)皿中并加蓋；②在5只燒杯中盛入體積分?jǐn)?shù)為2%、pH分別為3、5、7、9、11的過氧化氫溶液，使用筆式酸度計(jì)校對(duì)溶液的pH；③在每個(gè)燒杯中放入相同數(shù)量的土豆片(3片以上)；④用計(jì)時(shí)器記錄土豆片上浮所用的時(shí)間(t)。以1/t為縱坐標(biāo)(酶促反應(yīng)速率)、pH為橫坐標(biāo)，繪制曲線圖。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

運(yùn)用上述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄各組溶液中土豆片上浮時(shí)間，結(jié)果顯示pH為3、5、7、9、11的過氧化氫溶液中土豆片的平均上浮時(shí)間依次為18′28″、12′76″、7′70″、10′79″、11′64″。再以1/t(反應(yīng)速率)為縱坐標(biāo)，pH為橫坐標(biāo)繪制曲線圖(圖1)。由圖可知過氧化氫酶的最適pH為7左右，高于或低于此pH，酶活性均降低。

圖1 不同pH條件下土豆片上浮速率

4 討論

采用土豆制備過氧化氫酶。土豆是生活中常見的一種食材，取材方便，土豆片的制作簡(jiǎn)單，課堂中學(xué)生可以自己動(dòng)手制作土豆片，有效提高學(xué)生參與度、學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作，而且材料貼近生活，體現(xiàn)了生物科學(xué)與生活實(shí)踐的緊密聯(lián)系。

土豆片的制作。要求土豆片大小、厚薄相同，以便控制無關(guān)變量，因此筆者選擇了兩個(gè)較為實(shí)用的器材： 打孔器(直徑1cm)和手動(dòng)土豆切片器(可調(diào)節(jié)厚度0.5mm～5mm)。打孔器可以保證土豆的大小相同，手動(dòng)土豆切片器可保證土豆厚薄均勻。土豆片的厚度應(yīng)控制在1mm左右。土豆片過厚，可能導(dǎo)致上浮時(shí)間長(zhǎng)甚至不能上?。贿^薄，上浮時(shí)間短，五組實(shí)驗(yàn)的時(shí)間區(qū)分度不高。通過多次實(shí)驗(yàn)摸索，最終確定土豆片厚度為1mm最佳。

使用筆式酸度計(jì)測(cè)量溶液的pH值。筆式酸度計(jì)是一種常用的儀器設(shè)備，主要用來快速、精密測(cè)量液體介質(zhì)的酸堿度值，可精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。用筆式酸度計(jì)代替pH試紙，可以更加精準(zhǔn)地控制自變量，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。

本實(shí)驗(yàn)所選用的過氧化氫溶液濃度低，僅為2%，可減小堿性環(huán)境對(duì)過氧化氫的作用對(duì)本實(shí)驗(yàn)帶來的影響。