1、探索影響二溴化氫酶活性條件的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)四川省渠縣學(xué)校初三年級(jí)羅瓊李嵐方聲陽(yáng)徐冉指導(dǎo)班主任吳宏昌吳美琴問(wèn)題來(lái)歷：2002年10月下旬，在做中學(xué)生物（選修）第一冊(cè)實(shí)驗(yàn)六探求淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖酯化作用實(shí)驗(yàn)時(shí)，因沒(méi)有淀粉酶，改用唾液淀粉酶，但取唾液極為繁雜。實(shí)驗(yàn)七探求影響淀粉酶活性的條件實(shí)驗(yàn)，如仍用唾液，唾液量比實(shí)驗(yàn)六多1倍，即便行不通，于是老師用新鮮豬肉中的巰基化氫酶取代，結(jié)果發(fā)覺(jué)實(shí)驗(yàn)中存在著不足，還有許多亟需改正之處。于是萌發(fā)了用新鮮豬肉中的巰基化氫酶重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)七的看法。1用新鮮豬肉中的巰基化氫酶取代淀粉酶實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)1）材料簡(jiǎn)單易推廣據(jù)了解，淀粉酶無(wú)法訂購(gòu)（宣城市沒(méi)有），價(jià)
2、格較貴，且要新鮮。而大量的唾液淀粉酶也難取，故近三年新教材中的實(shí)驗(yàn)七幾乎未做（宣城市內(nèi)）。而牛肉訂購(gòu)和使用便捷，價(jià)錢(qián)實(shí)惠。2）實(shí)驗(yàn)的時(shí)間短整個(gè)實(shí)驗(yàn)約15分鐘，比用淀粉酶實(shí)驗(yàn)少5分鐘。3）現(xiàn)象顯著易操作二溴化氫在二溴化氫酶的作用下生成水和二氧化碳，二氧化碳易檢驗(yàn)和觀察。2實(shí)驗(yàn)計(jì)劃2002年10月下旬，做了中學(xué)生物第一冊(cè)實(shí)驗(yàn)六和實(shí)驗(yàn)七以后，萌發(fā)重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的看法。自學(xué)一些酶和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)。2003年春節(jié)休假時(shí)，組成實(shí)驗(yàn)小組，共同研究，初步確定實(shí)驗(yàn)方案。假期開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)小組剖析實(shí)驗(yàn)方案，擬定實(shí)驗(yàn)施行條例，分步施行。2003年元旦前，撰寫(xiě)小論文。對(duì)論文中的不足之處，在開(kāi)學(xué)前繼續(xù)實(shí)驗(yàn)闡述。3實(shí)驗(yàn)
3、原理借助酶專情性：新鮮的豬肉中富含二溴化氫酶能使二溴化氫分解形成水和二氧化碳。4實(shí)驗(yàn)材料用品100ml燒瓶、天平、研缽、20ml量筒、膠頭滴管、紗布、15×150mm試第1頁(yè)管、溫度計(jì)、水槽、酒精燈、三角架、石棉網(wǎng)、直尺、火柴、衛(wèi)生香、玻璃棒、試管夾、恒溫箱、電熱水壺、電冰柜容積分?jǐn)?shù)為30的二溴化氫氨水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5的硫酸氨水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的氫氧化鈉氨水、水、熱水、蒸餾水、冰塊、新鮮的豬肉5實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程用新鮮萵筍中的巰基化氫酶取代淀粉酶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，必須解決的問(wèn)題：牛肉碾磨液適合的含量。二溴化氫適合的容積分?jǐn)?shù)。二溴化氫酶活性最強(qiáng)時(shí)的適合水溫和變性失活的最低氣溫。
4、過(guò)氧化氫酶適合保溫時(shí)間。硫酸和氫氧化鈉使二溴化氫酶失活適合時(shí)間。只有把上述問(wèn)題一一用實(shí)驗(yàn)確定,能夠?qū)χ袑W(xué)生物（選修）第一冊(cè)實(shí)驗(yàn)七進(jìn)行更改（主要考慮濕度的影響）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理主要是H2O2在二溴化氫酶的作用下形成二氧化碳量的確定問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用尺子檢測(cè)二氧化碳?xì)馀菰谠嚬苤械囊好嫔仙仙母叨龋趸細(xì)馀萆仙叨扰c反應(yīng)硬度呈正相關(guān)（說(shuō)明：在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)H2O2和二溴化氫酶反應(yīng)時(shí)試管應(yīng)輕輕震動(dòng)拌勻，如震動(dòng)過(guò)大，過(guò)快的反應(yīng)使形成的二氧化碳產(chǎn)生的氣泡有大有小難以判定；同時(shí)借助了酶的高效性，在極短的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)就完成了）。5.1探求牛肉碾磨液適合含量的實(shí)驗(yàn)1)分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、10%、15
5、%、20%、25%、30%的新鮮豬肉碾磨液。2)取3支潔凈的試管，分別滴入3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的新鮮豬肉碾磨液。3)用同樣的方式，分別取3支潔凈的試管，分別滴入3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%、15%、20%、25%、30%的新鮮豬肉碾磨液。將上述試管置于0冷水中保溫5min，之后取出試管，再加入容積分?jǐn)?shù)為3的H2O2堿液1mL，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象如表1。第2頁(yè)表1將上述試管置于30水浴中保溫5min，之后取出試管，再加入容積分?jǐn)?shù)為3的H2O2堿液1mL，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象如表2。表2將上述試管置于36.5水浴中保溫5min，之后取出試管，再加入容積分?jǐn)?shù)為3的H2O2堿液1mL過(guò)氧化氫酶實(shí)驗(yàn)高中生物視頻，輕輕振
6、動(dòng)后觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象如表3。表3將上述試管置于67水浴中保溫5min，之后取出試管，再加入容積分?jǐn)?shù)為3的H2O2堿液1mL，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象如表4。表4第3頁(yè)由以上四個(gè)實(shí)驗(yàn)比較可知，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的牛肉碾磨液現(xiàn)象已較顯著。故選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的牛肉碾磨液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。5.2探求胺基化氫最合適的容積分?jǐn)?shù)1）用容積分?jǐn)?shù)為30%的H2O2分別配制容積分?jǐn)?shù)為0.3%、1%、2%、3%的H2O2堿液。取3支試管，分別滴入3滴15%的新鮮豬肉碾磨液倒入35冷水中保溫5min后，分別加入容積分?jǐn)?shù)為0.3%胺基化氫堿液輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象。用同樣的方式，取3只試管，分別滴入3滴15%的新鮮豬肉碾磨
7、液倒入35冷水中保溫5min后，分別加入容積分?jǐn)?shù)為1%、2%、3%的，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象（結(jié)果見(jiàn)表5）。表5用上述同樣方式，倒入0冷水混和物中保溫5min后分別加入0.3%、1%、2%、3%的，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象（結(jié)果見(jiàn)表6）。表6由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，1%的巰基化氫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象已較顯著，所以選擇容積分?jǐn)?shù)為1%的巰基化氫。5.3探求胺基化氫酶適合的保溫時(shí)間的實(shí)驗(yàn)取3支試管，分別滴入3滴15%的牛肉碾磨液，倒入35冷水中分別恒溫4min。用同樣方式各取3只試管，分別滴入3滴15%的牛肉碾磨液，倒入35冷水中分別恒溫5min、6min、7min、8min，之后加入1%H2O
8、22mL，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象（結(jié)果見(jiàn)表7）。表7第4頁(yè)由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，6min為適合保溫時(shí)間。5.4探求胺基化氫酶活性最強(qiáng)時(shí)的適合水溫的實(shí)驗(yàn)1）分別取5支試管，分別滴入3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的新鮮的豬肉碾磨液。將5支試管裝入0水浴中保溫6min，置于水浴中加入容積分?jǐn)?shù)為1的H2O2堿液，觀察現(xiàn)象。用同樣的方式分別在5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55水浴中保溫6min，再加入容積分?jǐn)?shù)為1的H2O2堿液，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象（結(jié)果見(jiàn)表8）。表82）由以上數(shù)據(jù)作圖：第5頁(yè)圖一由圖一可知，35為巰基化氫酶活性最強(qiáng)時(shí)
9、的體溫，而適合水溫為3035。5.5探求胺基化氫酶失活變性的最低氣溫1）取3支試管并滴入3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的牛肉碾磨液，之后置于50水底保溫6min。用同樣方式，各取3只試管并滴入3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的牛肉碾磨液在53、56、59、62、65水底保溫6min。2）再向試管中加入容積分?jǐn)?shù)為1%的，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象（結(jié)果見(jiàn)表9）。表9由上述數(shù)據(jù)可知，62時(shí)胺基化氫酶早已失活，故降低實(shí)驗(yàn)（結(jié)果見(jiàn)表10）。表10第6頁(yè)3）降低對(duì)比實(shí)驗(yàn)：各取2支試管，分別加入3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的新鮮豬肉碾磨液和3滴分餾水。裝入61水浴中保溫6min。分別加入2mL容積分?jǐn)?shù)為1%的巰基化氫堿液，
10、輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象（結(jié)果見(jiàn)表11）。表11由此可知，有少量氣泡是H2O2在61時(shí)自身分解形成的。胺基化氫酶失活變性的最低氣溫為61。5.6探求質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硫酸使胺基化氫酶失活的最適時(shí)間1）取5支試管，分別滴入3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的牛肉碾磨液，在35水底保溫6min；2）往5支試管中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硫酸1mL，之后分別維持0s、30s、60s、90s、120s、150s，再加入1%的，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)象（結(jié)果見(jiàn)表12）。表12推論：加入硫酸后立刻失活。5.7探求0.1g/mL的氫氧化鈉堿液使胺基化氫酶失活的最適時(shí)間1）取5支試管，分別滴入3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的牛肉碾磨液
11、，在35水底保溫6min；2）往5支試管中分別加入0.1g/mL的NaOH堿液1mL，之后分別維持0s、30s、60s、90s、120s、150s，再加入1%的，輕輕震動(dòng)后觀察現(xiàn)第7頁(yè)象（結(jié)果見(jiàn)表13）。表13推論：加入氫氧化鈉后立刻失活。6剖析與討論6.1用胺基化氫酶替代淀粉酶實(shí)驗(yàn)，牛肉碾磨液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%；胺基化氫酶活性最強(qiáng)的體溫為35，適合水溫為30-35；變性失活的最低氣溫為61；胺基化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%；高含量的硫酸和氫氧化鈉使胺基化氫酶在極短的時(shí)間內(nèi)變性失活。因而中學(xué)生物第一冊(cè)實(shí)驗(yàn)七設(shè)計(jì)如下:實(shí)驗(yàn)題目：探求影響胺基化氫酶活性的條件目的要求：（1）初步學(xué)會(huì)探
12、索影響酶活性條件的方式。（2）探求胺基化氫酶在不同水溫和PH下催化胺基化氫酯化的情況。實(shí)驗(yàn)原理：新鮮的胰臟中富含胺基化氫酶，按照酶的專情性，可知其可以催化胺基化氫分解成水和氧。材料用品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的牛肉碾磨液，新配制的容積分?jǐn)?shù)為1%的巰基化氫堿液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫酸，0.1g/mL的氫氧化鈉堿液，分餾水，冷水，冷水；100mL燒瓶，15×150mm試管，滴定管，滴管，酒精燈，石棉網(wǎng)，火柴，三腳架，體溫計(jì)，衛(wèi)生香。方式步驟：一、溫度對(duì)酶活性的影響（1）取三支潔凈的試管，編上號(hào)，但是分別滴入3滴新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15的豬肉碾磨液。（2）將三支試管分別裝入35的冷水（50mL）、70的
13、熱水（50mL）、0的冷水（50mL）中，維持各自的氣溫6min（3）在各自的條件下，分別注入2mL容積分?jǐn)?shù)為1%的二溴化氫堿液，輕輕震動(dòng)。第8頁(yè)（4）取出試管，觀察并記錄哪支試管形成的氣泡多過(guò)氧化氫酶實(shí)驗(yàn)高中生物視頻，將燃起但無(wú)火焰的衛(wèi)生香分別裝入三支試管內(nèi)液面的上方，觀察并記錄衛(wèi)生香是否燃燒及燃燒猛烈情況。將結(jié)果填入下表：二、PH對(duì)酶活性的影響（1）取三支潔凈的試管編上號(hào)，但是分別滴入3滴新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15的豬肉碾磨液，之后將三支試管放在35的冷水中保溫6min。（2）在1號(hào)試管內(nèi)注入2mL分餾水，在2號(hào)試管內(nèi)注入2mL氫氧化鈉堿液，在3號(hào)試管內(nèi)注入2mL硫酸。（3）分別向三支試管中加入2mL二溴化氫堿液磨碎
14、，觀察并記錄哪支試管形成的氣泡多。（4）將燃起但無(wú)火焰的衛(wèi)生香分別裝入三支試管內(nèi)液面的上方，觀察并記錄衛(wèi)生香是否燃燒及燃燒猛烈情況。將結(jié)果填入下表：推論討論：1）在室溫對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中,為何要在加入胺基化氫堿液之前控制好各自的氣溫?2）在PH值對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，能不能按步驟(1)、（3）、（2）、（4）操作？為何？3）在上述實(shí)驗(yàn)中，為何二溴化氫酶失活了，還有少量的氣泡形成？怎第9頁(yè)樣用實(shí)驗(yàn)解決？6.2幾點(diǎn)闡述一、過(guò)氧化氫酶存在于羊肉中，物質(zhì)不純，在牛肉中也存在著使二溴化氫分解的其他物質(zhì)，如Fe3+等，但對(duì)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)實(shí)質(zhì)的影響。牛肉采樣不同，對(duì)實(shí)驗(yàn)有點(diǎn)影響，對(duì)本實(shí)驗(yàn)無(wú)實(shí)質(zhì)性的影響。二、氧氣的氣泡在試管的液面上的高度反映了反應(yīng)的強(qiáng)弱，如試管磨碎不當(dāng)，則可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)輕輕震動(dòng)。三、PH值對(duì)二溴化氫酶的影響，還可以進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，象氣溫的影響一樣畫(huà)出曲線圖，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫酸，0.1g/mL的氫氧化鈉堿液含量高了。6.3收獲通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)得到發(fā)展，并逐漸產(chǎn)生科學(xué)的世界觀。初步學(xué)會(huì)生物科學(xué)探究的通常技巧，養(yǎng)成發(fā)覺(jué)問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的思路及能力，而且意識(shí)到學(xué)習(xí)過(guò)程中不應(yīng)當(dāng)僅僅滿足于接受現(xiàn)成的推論，而應(yīng)當(dāng)在前人研究的基礎(chǔ)上，擅于發(fā)覺(jué)問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題。第10頁(yè)