“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)

朱 慧 林金哲 陳立宣

(廣東省潮州市韓山師范學(xué)院 521041)(廣東省汕頭市東廈中學(xué) 515041)(廣東省潮州市綿德中學(xué) 521041)

“比較過氧化氫在不同條件下的分解”是一個(gè)重要的分組實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生通過比較過氧化氫在不同條件下的分解速度，了解過氧化氫酶的作用和意義，體會(huì)酶的高效性[1]。人教版高中生物學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)方案建議以動(dòng)物肝臟作為過氧化氫酶的供體，雖然富含過氧化氫酶的動(dòng)物肝臟使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為明顯，但該材料不易保存，易變質(zhì)；腥味重；裝研磨液的試管較難清洗；來源有限，成本較高[2，3]。為了克服上述不足，筆者取幾種富含過氧化氫酶的蔬菜或水果(菠菜、韭菜、胡蘿卜、黃瓜、土豆、香蕉)作為材料[4，5]，通過實(shí)驗(yàn)，擬對(duì)本實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)物肝臟材料進(jìn)行改進(jìn)和替換，篩選出較理想的實(shí)驗(yàn)用過氧化氫酶供體材料。

1 儀器、用品與方法

1.1 儀器、用品 電子天平、小刀、7個(gè)小燒杯、5支滴管、研缽、研杵、15支玻璃試管、標(biāo)簽、衛(wèi)生香、打火機(jī)、2支移液管(分別為20、2 mL)或移液槍、2個(gè)試管架、玻璃棒及吸水紙；蒸餾水與質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3%的過氧化氫溶液(H2O2)、3.5%的氯化鐵溶液(FeCl3)；新鮮韭菜、菠菜、胡蘿卜、黃瓜、土豆及香蕉。

1.2 方法 稱量10 g新鮮材料，加蒸餾水研磨，通過定容，最終配制出質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%、30%、40%、50%的研磨液，儲(chǔ)存在燒杯中備用；取5支玻璃試管，分別加入2 mL H2O2溶液，放置在試管架上(試管編號(hào)依次為1、2、3、4、5)；將FeCl3溶液及20%、30%、40%、50%的研磨液10滴依次滴入各試管中，觀察氣泡產(chǎn)生的情況并記錄拍照；2 min后，將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香分別放入各試管內(nèi)液面的上方，觀察試管中的衛(wèi)生香燃燒的劇烈程度，記錄并拍照。6種供體材料按照上述方法依次進(jìn)行，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。根據(jù)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行比較分析，最終篩選出較為理想的實(shí)驗(yàn)替代材料。

表1 6種不同過氧化氫酶供體材料的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(氣泡產(chǎn)生與衛(wèi)生香復(fù)燃情況)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

選擇6種過氧化氫酶供體材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象即氣泡產(chǎn)生、衛(wèi)生香復(fù)燃情況統(tǒng)計(jì)見表1。往過氧化氫溶液中滴加菠菜、韭菜、土豆研磨液一滴便能迅速產(chǎn)生大量較大的氣泡并聚集在試管液面上，且研磨液濃度與氣泡產(chǎn)生速度呈正相關(guān)關(guān)系；而往過氧化氫溶液中滴加FeCl3溶液，只產(chǎn)生少量氣泡且現(xiàn)象不明顯，氣泡無法聚集到試管液面。將帶火星的衛(wèi)生香依次放置于試管內(nèi)液面上方，2～4號(hào)試管(不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的供體材料研磨液)內(nèi)的衛(wèi)生香馬上復(fù)燃，且燃燒劇烈程度也與研磨液濃度呈正相關(guān)關(guān)系。而1號(hào)試管(FeCl3溶液)內(nèi)的衛(wèi)生香無明顯變化。結(jié)果表明菠菜、韭菜及土豆均適合替代動(dòng)物肝臟作為本實(shí)驗(yàn)的過氧化氫酶供體材料。

往過氧化氫溶液中滴加胡蘿卜研磨液，能迅速產(chǎn)生較小的氣泡，但氣泡緊貼在液面以下管壁上，沒有聚集到液面上，且加入不同濃度研磨液的試管之間產(chǎn)生氣泡的速度無明顯差異，將帶火星的衛(wèi)生香放置于試管內(nèi)液面上方，發(fā)現(xiàn)1～4號(hào)試管內(nèi)的衛(wèi)生香無明顯變化，而5號(hào)試管內(nèi)的衛(wèi)生香火星變亮，但不復(fù)燃。黃瓜研磨液實(shí)驗(yàn)組雖然能產(chǎn)生聚集于試管液面的氣泡，但帶火星的衛(wèi)生香燃燒現(xiàn)象不明顯甚至熄滅，推測可能與液面氣泡層的表面有一層水泡有關(guān)。綜上所述，胡蘿卜與黃瓜兩種材料不適合作為本實(shí)驗(yàn)的過氧化氫酶供體材料。

往試管中滴加不同濃度的香蕉研磨液時(shí)，氣泡產(chǎn)生現(xiàn)象明顯，表明過氧化氫分解速度加快，從而產(chǎn)生大量的氧氣，但試管液面以上空間迅速被白色泡沫充滿，將帶火星的衛(wèi)生香放在試管內(nèi)液面上方，衛(wèi)生香極易被白色泡沫浸濕而熄滅，加上香蕉研磨液黏稠，導(dǎo)致試驗(yàn)時(shí)吸管較難吸取且不易清洗。因此，香蕉研磨液不適合本實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與比較，篩選菠菜、韭菜和土豆作為“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物肝臟的替代材料，尤其是滴加菠菜與韭菜兩種研磨液后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，且氣泡產(chǎn)生速度、衛(wèi)生香的復(fù)燃程度與其研磨液濃度呈正相關(guān)，在過氧化氫溶液中滴加20%的研磨液即能加速其分解反應(yīng)。上述三種材料為常見蔬菜，其種植范圍遍布全國所有省份，且成本低、耐保存、易研磨、無異味、好清洗，能避免動(dòng)物肝臟研磨液的一些弊端，是較為理想的過氧化氫酶供體材料。