1、探索影響二溴化氫酶活性條件的實驗設計四川省渠縣學校初三年級羅瓊李嵐方聲陽徐冉指導班主任吳宏昌吳美琴問題來歷：2002年10月下旬，在做中學生物（選修）第一冊實驗六探求淀粉酶對淀粉和蔗糖酯化作用實驗時，因沒有淀粉酶，改用唾液淀粉酶，但取唾液極為繁雜。實驗七探求影響淀粉酶活性的條件實驗，如仍用唾液，唾液量比實驗六多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，結果發覺實驗中存在著不足，還有許多亟需改正之處。于是萌發了用新鮮豬肉中的巰基化氫酶重新設計實驗七的看法。1用新鮮豬肉中的巰基化氫酶取代淀粉酶實驗設計優點1）材料簡單易推廣據了解，淀粉酶無法訂購（宣城市沒有），價
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驗七幾乎未做（宣城市內）。而牛肉訂購和使用便捷，價錢實惠。2）實驗的時間短整個實驗約15分鐘，比用淀粉酶實驗少5分鐘。3）現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，二氧化碳易檢驗和觀察。2實驗計劃2002年10月下旬，做了中學生物第一冊實驗六和實驗七以后，萌發重新設計實驗的看法。自學一些酶和實驗設計的有關知識。2003年春節休假時，組成實驗小組，共同研究，初步確定實驗方案。假期開始，實驗小組剖析實驗方案，擬定實驗施行條例，分步施行。2003年元旦前，撰寫小論文。對論文中的不足之處，在開學前繼續實驗闡述。3實驗
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實驗材料用品100ml燒瓶、天平、研缽、20ml量筒、膠頭滴管、紗布、15×150mm試第1頁管、溫度計、水槽、酒精燈、三角架、石棉網、直尺、火柴、衛生香、玻璃棒、試管夾、恒溫箱、電熱水壺、電冰柜容積分數為30的二溴化氫氨水、質量分數為5的硫酸氨水、質量分數為0.1的氫氧化鈉氨水、水、熱水、蒸餾水、冰塊、新鮮的豬肉5實驗探究過程用新鮮萵筍中的巰基化氫酶取代淀粉酶進行實驗設計，必須解決的問題：牛肉碾磨液適合的含量。二溴化氫適合的容積分數。二溴化氫酶活性最強時的適合水溫和變性失活的最低氣溫。
4、過氧化氫酶適合保溫時間。硫酸和氫氧化鈉使二溴化氫酶失活適合時間。只有把上述問題一一用實驗確定,能夠對中學生物（選修）第一冊實驗七進行更改（主要考慮濕度的影響）。實驗數據的處理：實驗數據的處理主要是H2O2在二溴化氫酶的作用下形成二氧化碳量的確定問題，在實驗過程中，用尺子檢測二氧化碳氣泡在試管中的液面上上升的高度，二氧化碳氣泡上升高度與反應硬度呈正相關（說明：在做本實驗時H2O2和二溴化氫酶反應時試管應輕輕震動拌勻，如震動過大，過快的反應使形成的二氧化碳產生的氣泡有大有小難以判定；同時借助了酶的高效性，在極短的時間內反應就完成了）。5.1探求牛肉碾磨液適合含量的實驗1)分別配制質量分數為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滴質量分數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滴質量分數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，再加入容積分數為3的H2O2堿液1mL，輕輕震動后觀察現象。現象如表1。第2頁表1將上述試管置于30水浴中保溫5min，之后取出試管，再加入容積分數為3的H2O2堿液1mL，輕輕震動后觀察現象。現象如表2。表2將上述試管置于36.5水浴中保溫5min，之后取出試管，再加入容積分數為3的H2O2堿液1mL過氧化氫酶實驗高中生物視頻，輕輕振
6、動后觀察現象。現象如表3。表3將上述試管置于67水浴中保溫5min，之后取出試管，再加入容積分數為3的H2O2堿液1mL，輕輕震動后觀察現象。現象如表4。表4第3頁由以上四個實驗比較可知，質量分數為15%的牛肉碾磨液現象已較顯著。故選擇質量分數15%的牛肉碾磨液進行實驗。5.2探求胺基化氫最合適的容積分數1）用容積分數為30%的H2O2分別配制容積分數為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，分別加入容積分數為0.3%胺基化氫堿液輕輕震動后觀察現象。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，分別加入容積分數為1%、2%、3%的，輕輕震動后觀察現象（結果見表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，輕輕震動后觀察現象（結果見表6）。表6由以上實驗數據可得，1%的巰基化氫實驗現象已較顯著，所以選擇容積分數為1%的巰基化氫。5.3探求胺基化氫酶適合的保溫時間的實驗取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，輕輕震動后觀察現象（結果見表7）。表7第4頁由以上實驗數據可知，6min為適合保溫時間。5.4探求胺基化氫酶活性最強時的適合水溫的實驗1）分別取5支試管，分別滴入3滴質量分數為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數為1的H2O2堿液，觀察現象。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，再加入容積分數為1的H2O2堿液，輕輕震動后觀察現象（結果見表8）。表82）由以上數據作圖：第5頁圖一由圖一可知，35為巰基化氫酶活性最強時
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滴質量分數為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滴質量分數為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數為1%的，輕輕震動后觀察現象（結果見表9）。表9由上述數據可知，62時胺基化氫酶早已失活，故降低實驗（結果見表10）。表10第6頁3）降低對比實驗：各取2支試管，分別加入3滴質量分數為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容積分數為1%的巰基化氫堿液，
10、輕輕震動后觀察現象（結果見表11）。表11由此可知，有少量氣泡是H2O2在61時自身分解形成的。胺基化氫酶失活變性的最低氣溫為61。5.6探求質量分數5%的硫酸使胺基化氫酶失活的最適時間1）取5支試管，分別滴入3滴質量分數為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量分數5%的硫酸1mL，之后分別維持0s、30s、60s、90s、120s、150s，再加入1%的，輕輕震動后觀察現象（結果見表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間1）取5支試管，分別滴入3滴質量分數為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，輕輕震動后觀察現第7頁象（結果見表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驗，牛肉碾磨液質量分數為15%；胺基化氫酶活性最強的體溫為35，適合水溫為30-35；變性失活的最低氣溫為61；胺基化氫的質量分數為1%；高含量的硫酸和氫氧化鈉使胺基化氫酶在極短的時間內變性失活。因而中學生物第一冊實驗七設計如下:實驗題目：探求影響胺基化氫酶活性的條件目的要求：（1）初步學會探
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。實驗原理：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：質量分數為15%的牛肉碾磨液，新配制的容積分數為1%的巰基化氫堿液，質量分數為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，火柴，三腳架，體溫計，衛生香。方式步驟：一、溫度對酶活性的影響（1）取三支潔凈的試管，編上號，但是分別滴入3滴新鮮的質量分數為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容積分數為1%的二溴化氫堿液，輕輕震動。第8頁（4）取出試管，觀察并記錄哪支試管形成的氣泡多過氧化氫酶實驗高中生物視頻，將燃起但無火焰的衛生香分別裝入三支試管內液面的上方，觀察并記錄衛生香是否燃燒及燃燒猛烈情況。將結果填入下表：二、PH對酶活性的影響（1）取三支潔凈的試管編上號，但是分別滴入3滴新鮮的質量分數為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號試管內注入2mL分餾水，在2號試管內注入2mL氫氧化鈉堿液，在3號試管內注入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）將燃起但無火焰的衛生香分別裝入三支試管內液面的上方，觀察并記錄衛生香是否燃燒及燃燒猛烈情況。將結果填入下表：推論討論：1）在室溫對酶活性影響的實驗中,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值對酶活性影響的實驗中，能不能按步驟(1)、（3）、（2）、（4）操作？為何？3）在上述實驗中，為何二溴化氫酶失活了，還有少量的氣泡形成？怎第9頁樣用實驗解決？6.2幾點闡述一、過氧化氫酶存在于羊肉中，物質不純，在牛肉中也存在著使二溴化氫分解的其他物質，如Fe3+等，但對本實驗設計無實質的影響。牛肉采樣不同，對實驗有點影響，對本實驗無實質性的影響。二、氧氣的氣泡在試管的液面上的高度反映了反應的強弱，如試管磨碎不當，則可能影響實驗結果，應輕輕震動。三、PH值對二溴化氫酶的影響，還可以進一步的實驗，象氣溫的影響一樣畫出曲線圖，質量分數為5%的硫酸，0.1g/mL的氫氧化鈉堿液含量高了。6.3收獲通過實驗，使科學精神、創新意識得到發展，并逐漸產生科學的世界觀。初步學會生物科學探究的通常技巧，養成發覺問題、分析和解決問題的思路及能力，而且意識到學習過程中不應當僅僅滿足于接受現成的推論，而應當在前人研究的基礎上，擅于發覺問題、研究問題、解決問題。第10頁