“探究溫度對過氧化氫酶活性影響”的實驗改進

湖北省武漢市新洲區第一中學邾城校區(430400) 毛喜生

“探究溫度對酶活性的影響”是高中生物教材中一個很重要的實驗，教材中給出的最佳實驗材料是淀粉酶。而生物學中常用的過氧化氫酶，因為它的結構不穩定，在高溫條件下會自動分解，且分解速率與溫度在一定范圍內成正相關，這些因素會對分解過氧化氫的速率造成干擾，因而一般不能用過氧化氫酶作為“探究溫度對酶活性影響”的實驗材料。于是筆者對此實驗過程作了一些改進，其具體實驗方案如下。

1 實驗設計思路

不同溫度條件下，設置實驗組(過氧化氫酶催化過氧化氫分解)和對照組(不加過氧化氫酶)，通過觀察、記錄和計算兩組實驗結果的差值，該差值就可以準確表示不同溫度條件下過氧化氫酶的活性。

2 實驗材料和用具

體積分數為3%的過氧化氫、高活性干酵母粉、蒸餾水、恒溫水箱、溫度計、10 mL玻璃注射器4支、長約5 cm的左右的乳膠管2段、止水夾、燒杯。

3 實驗前期準備

(1)配制質量分數為2%的酵母菌溶液100 mL，作為過氧化氫酶溶液；

(2)配制體積分數為3%的過氧化氫溶液300 mL；

(3)實驗溫度梯度設置為：10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃。

4 實驗步驟與實驗記錄

按圖1所示裝置，設置實驗組和對照組進行實驗，步驟如下：

圖1 實驗裝置

(1)分別將實驗組和對照組按照表1的設置吸入相應的溶液，用乳膠管連接注射器A和B,在乳膠管上關閉止水夾后，將整個裝置放在溫度為10 ℃的恒溫水箱中，保溫10 min進行第一組實驗。

表1 實驗組與對照組的設置

(2)保溫10 min后打開止水夾，將注射器A中的液體勻速推至注射器B中，立刻關閉止水夾，并分別記錄實驗組與對照組注射器B中的刻度。

(3)在10 ℃恒溫水箱中再保溫10 min后,再次分別記錄實驗組與對照組注射器B中的刻度，計算注射器B前后兩次的刻度之差,重復實驗3次，求平均值。

(4)改變恒溫水箱的溫度，重復實驗步驟(1)～(3)，完成其他溫度條件下的實驗，并將實驗結果記錄到表2中。

表2 溫度對過氧化氫分解速率的影響的數據統計

5 實驗結果與分析

由表2中數據可知，在0～60 ℃范圍內，對照組移動的平均速率隨溫度的升高而增加，說明過氧化氫的自動分解速率隨溫度的升高而增大。實驗組隨著溫度的升高注射器B移動的平均速率先上升后下降，實驗組的數據代表過氧化氫酶催化過氧化氫分解產生氧氣的量和過氧化氫自動分解產生氧氣量之和。因此，實驗組與對照組的差值可代表過氧化氫酶的活性，該數據在30 ℃時最大，60 ℃時為0。

6 實驗結論

本次實驗以10 min內實驗組與對照組注射器B中刻度變化量代表過氧化氫酶的活性，從而有效地排除了過氧化氫自動分解對過氧化氫酶活性造成干擾的影響。在0～60 ℃范圍內，隨著溫度的升高過氧化氫酶的活性先上升后下降，30 ℃左右過氧化氫酶活性最高，60 ℃時過氧化氫酶失去活性。因此，用過氧化氫酶做實驗材料探究溫度對酶活性的影響，也符合溫度對酶活性影響的一般規律。