對“酶高效性實驗”的思考與改進

劉玲　秦玉雙

一、教材分析

本實驗選自人教版生物必修一《分子與細胞》第五章第一節《降低化學反應活化能的酶》，其目的是通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，從而認識到酶的催化作用以及酶與無機催化劑的差別，感悟出酶的高效性。

二、實驗過程分析與思考

教材中的實驗設計如下：

1.取四支試管編號1、2、3、4，分別加入2 mL過氧化氫溶液。

2.將1號試管放在常溫下觀察，2號試管90℃水浴加熱。

3.向3號試管中滴加2滴質量分數為3.5%的三氯化鐵溶液，4號試管中加2滴質量分數為20%的新鮮的肝臟研磨液（含過氧化氫酶）。

該實驗是以氣泡的產生速率為指標來了解過氧化氫在不同條件下的分解速率。其中3、4號試管還可以通過觀察帶火星的衛生香是否復燃來比較兩支試管中反應速度的快慢。但是在實際的實驗過程中，筆者發現學生在進行該實驗操作時并不都能得出正確的現象，有的兩組現象差不多，也就是加酶的試管中衛生香沒有復燃，有的得到的現象甚至相反。原因可能是：向兩支試管滴加相應的催化劑后，需要學生及時用手堵住試管口，否則由于氣體跑掉了，可能會導致兩組實驗現象沒有明顯差距，及加酶的試管中看不到衛生香復燃。還有可能是加酶的試管在反應時會產生泡沫，學生在向試管中插入衛生香時，會碰到試管壁，使衛生香受潮不能出現復燃現象等等。由于上述的種種原因，在實際操作過程中不是所有學生都能看到正確的結果。

三、實驗改進方案

1.實驗裝置改進

針對以上分析，筆者對實驗裝置進行了一些改進，如右圖。

裝置說明：將大小合適的橡皮塞打孔，插入一段玻璃管，并通過一段橡皮管與一只20 mL的一次性針筒（去針頭）相連，實驗過程中利用一支1mL的針筒向內注射催化劑。

2.實驗具體操作

（1）實驗原理

利用反應過程中產生的氣體推動針筒中活塞的運動，并根據針筒中活塞的變化情況來反映試管中氣體產生速率的快慢來比較無機催化劑三氯化鐵和酶催化效率的高低。

（2）實驗步驟

（由于1、2號試管的操作步驟沒有改變，下面就不再作說明）

①取兩只大小相同的試管，標上3、4。分別向兩支試管各注入2 mL 5%的過氧化氫溶液。

②將兩只試管口各用一個連有一支20 mL的一次性針筒的橡皮塞塞嚴。

③用兩支1 mL的一次性針筒分別吸入3.5%三氯化鐵溶液，新鮮的肝臟研磨液（含過氧化氫酶）各0.2 mL。

④將這兩支1 mL的一次性針筒通過橡皮塞插入兩支試管中，同時向兩支試管中注入其中的液體（3號試管中注入3.5%FeCl3溶液，4號試管中注入新鮮的肝臟研磨液）。

⑤計時相同時間，注意觀察兩支試管中氣泡產生情況和兩支20 mL的針筒中活塞的變化情況。

（注：考慮到實際的氣候條件，在配置試劑時，濃度上做了一些改變，將過氧化氫溶液的濃度改為5%。）

（3）實驗結果

①4號試管中氣泡產生速率比3號試管快。

②計時相同時間，4號試管連接的針筒內活塞上升的幅度比3號試管大。

（4）實驗結論

過氧化氫酶的催化效率比三氯化鐵高，說明酶具有高效性。

四、本實驗的創新之處

1.通過針筒內活塞上升情況來說明在相同的時間內哪組試管中產生的氣體多，比用通過比較衛生香的復燃情況來說明要有效的多，且操作不易失誤。

2.該裝置的設計相對比較簡單，裝置連接所需的材料易買到，易制作（要注意裝置連接處的氣密性檢查），學生易操作。