五種植物組織分解過氧化氫速率的比較研究

陳小清 黃志堅 周 佳

(江蘇省江陰市長涇中學 214411)

“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗是高中生物學教材中驗證酶高效性的經典實驗，能夠讓學生對催化劑(酶和三氯化鐵)效率進行直觀比對，接受并認同酶催化具有高效性。而生物組織中普遍含有過氧化氫酶，教材中使用是動物細胞新鮮豬肝臟研磨液，由于條件原因，難以長時保持細胞內酶的活性。為更好說明過氧化氫酶在細胞中是普遍存在的，本實驗在教材基礎上選用日常生活中常見、易保存的果蔬為材料作實驗探討，以備深入開展實驗探究之用。

1 材料與方法

1.1 材料 新鮮的土豆、青椒、胡蘿卜、洋蔥、蘋果。

1.2 主要儀器與試劑 筆記本電腦、數據采集器、氧傳感器、100 mL錐形瓶、橡皮塞(橡皮塞與錐形瓶口一致，上面鉆兩個孔，孔的大小正好可以容納滴管與傳感器探頭)、3%的過氧化氫溶液，儀器設備組裝如圖1所示。

圖1 實驗裝置連接圖

1.3 組織材料處理 用電子天平稱取50 g新鮮植物物組織，加蒸餾水50 mL共同注入榨汁機，啟動榨汁機2 min，充分打磨攪碎。將打磨破碎的組織勻漿液靜置移入燒杯，榨汁機用12.5 mL蒸餾水沖洗后同樣倒入組織勻漿液中，這樣就制備成80%(g/mL)組織勻漿液實驗中備用(注：組織勻漿液靜置后會出現分層，吸取使用前要攪拌均勻)。

1.4 實驗步驟 將新鮮植物組織胡蘿卜按上述材料處理方法制備成組織勻漿液備用；向錐形瓶中注入20 mL 3%的過氧化氫溶液，塞上橡皮塞，盡量塞緊(橡皮塞上可涂少許凡士林以增強密封效果)。用滴管吸取一定量的胡蘿卜組織勻漿液插入橡皮塞(注意：先不要向錐形瓶中滴加組織液)。電腦啟動數字化實驗信息收集系統，進行傳感器校準(如正常室外氧氣量20.9%)，設置信息采集間隔1 s，總時間為2 min，向錐形瓶中添加10滴植物組織勻漿液，同時記錄數據得出“時間—氧氣”曲線，利用同樣的操作處理方法依次將蘋果、土豆、青椒、洋蔥勻漿液進行實驗，采集數據。

2 結果與分析

從采集得到的5張坐標圖中觀察，選擇的植物組織材料中均有過氧化氫酶，其中過氧化氫分解變化趨勢最為明顯的是胡蘿卜組織勻漿(圖2)，而蘋果、青椒、土豆、洋蔥4種勻漿作用變化區別并不明顯。

圖2 胡蘿卜勻漿液分解H2O2釋放氧的速率

為進一步量化比較和說明實驗結論，將5種不同植物組織材料勻漿液測定的圖表數據中截取過程50 s～110 s(總時長1 min)范圍中的氧氣含量的變化量來表示過氧化氫催化分解的速率。實驗數據處理如圖3所示，能夠更為直觀分析比較。胡蘿卜勻漿液催化分解速率最大，洋蔥、土豆、蘋果次之，而青椒最低。由于過氧化氫酶活力與實驗材料反應時間的長短成反比，所以速率越大的植物材料在相同時間催化分解過氧化氫產生的氧氣越多，使衛生香短時間內復燃的可能就越大，定性實驗中成功的機會越高。

圖3 5種植物組織分解H2O2速率比較

3 反思與討論

實驗中選取50 g植物組織制備成勻漿，對單次實驗而言勻漿量較多，這充分考慮榨汁機打磨破碎植物組織的充分性和材料可能的損耗，能夠減少實驗的誤差。

可能由于過氧化氫酶活力的大小與實驗材料反應時間的長短成反比或者底物已經充分反應的原因，在反復比對實驗中發現無論上述哪種植物組織勻漿液在2 min過后錐形瓶中測定氧氣含量幾乎沒有數據變化。所以實驗中確定選用測定總時長為2 min進行比對。

教學中選用教材以外的材料進行實驗比較，能激起學生的好奇與探究欲。實驗前增設問題情境引導學生對實驗結果大膽猜想，增加實驗的趣味性，培養科學實驗的邏輯思維。實驗實施過程中還能鍛煉動手實踐能力。