對(duì)“探究ｐＨ對(duì)過氧化氫酶的影響”實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

馮武軍

“探究pH對(duì)過氧化氫酶的影響”實(shí)驗(yàn)是高中生物必修教材(浙科版)中實(shí)驗(yàn)要求很高、操作難度很大的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，教材為此設(shè)計(jì)了一個(gè)十分詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，力求降低操作難度，確保實(shí)驗(yàn)的成功開展。但在實(shí)際的教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，原實(shí)驗(yàn)方案的可操作性仍舊存在較大的缺陷，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的成功率很低。究其原因，主要是實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)存在缺陷，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的成功率很低。筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)際，對(duì)此實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了重大改進(jìn)，并取得了顯著的效果。

1改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置圖(圖1)

2使用方法

依次向試管內(nèi)加入1mL體積分?jǐn)?shù)為3％的過氧化氫溶液和1mL pH為5的緩沖液，并使兩者充分混合。

把膠頭滴管塞入橡膠塞中央的小孔中，保證兩者之間密封無隙。接著在膠頭滴管內(nèi)吸入適量質(zhì)量濃度為20％的新鮮肝臟研磨液，并用橡膠塞將試管口塞緊，然后用鐵夾把試管固定在鐵架臺(tái)上。

用方木塊把注射器放置于合適的高度上，以與試管的橫端口相平為宜。

用手?jǐn)D壓滴管的膠頭，向試管內(nèi)快速加入10滴新鮮肝臟研磨液，并開始記時(shí)。

分別在0.5min和1min時(shí)關(guān)上止水夾，讀取注射器的讀數(shù)并作好標(biāo)記，然后記錄。

反復(fù)沖洗試管后，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，測(cè)量在pH分別為6.0、7.0及8.0時(shí)過氧化氫在酶的催化下所釋放的氣體量。

記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3優(yōu)點(diǎn)

3.1實(shí)驗(yàn)操作方便簡(jiǎn)單

新實(shí)驗(yàn)裝置由于在設(shè)計(jì)上充分考慮到學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力的強(qiáng)弱，采用一些操作要求低、學(xué)生容易操作的儀器進(jìn)行有機(jī)組合，從而有效地降低了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作難度，使具有不同動(dòng)手能力的學(xué)生都能順利地完成實(shí)驗(yàn)，并且取得良好的實(shí)驗(yàn)效果。而原實(shí)驗(yàn)裝置由于在設(shè)計(jì)上存在一些不合理之處(如把量筒倒扣在水中讀數(shù)、把酶以紙片形式加入等)：使整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作難度大為增加。筆者曾做過統(tǒng)計(jì)，在教材所編寫的整個(gè)實(shí)驗(yàn)方法步驟中，有5次出現(xiàn)“小心”二詞，“注意”、“切勿”等詞也多次出現(xiàn)，由此可見原實(shí)驗(yàn)裝置的操作難度之高。事實(shí)上，在實(shí)際教學(xué)過程中，采用原實(shí)驗(yàn)裝置所開展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，能夠取得實(shí)驗(yàn)成功的學(xué)生是少之又少，不是粘在反應(yīng)容器壁上的含酶紙片提早掉下來，就是量筒內(nèi)的氣泡未趕盡，或是倒立在水中的量筒不時(shí)移動(dòng)位置等。

3.2能精確控制酶的用量

酶的用量是影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)最為關(guān)鍵的因素。原實(shí)驗(yàn)裝置中采用剪取大小相同的濾紙片的方法來控制酶的用量?？紤]到所剪取濾紙片的大小存在實(shí)際上的差異，以及不同濾紙片的吸附能力也存在差異。因此，采用此種方法并不能精確地控制酶的用量。而酶在用量上的不同會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。在新實(shí)驗(yàn)裝置中，采用滴管滴加的方法加入酶，可以通過控制滴數(shù)而精確地控制酶的用量，較好地實(shí)現(xiàn)在不同反應(yīng)中采用相同數(shù)量的酶，從而成功排除酶的用量對(duì)本實(shí)驗(yàn)的干擾。

3.3讀數(shù)更加方便

原實(shí)驗(yàn)裝置中采用把量筒倒扣在水中來讀數(shù)?？紤]到倒扣在水中的量筒很難一直保持靜止?fàn)顟B(tài)，也很難一直保持垂直狀態(tài)，這就給讀取數(shù)據(jù)帶來較大的困難，會(huì)使讀取的數(shù)據(jù)偏大或偏小，從而使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差。同時(shí)，由于量筒是倒扣在水中，其刻度排列順序與日常實(shí)驗(yàn)中見到的量筒相反，這也會(huì)給學(xué)生讀數(shù)造成困難。而在新裝置中，注射器是靜置在方木塊上，非常容易讀取數(shù)據(jù)。同時(shí)，還可以借助止水夾來控制時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3.4實(shí)驗(yàn)成本低廉

原實(shí)驗(yàn)裝置采用反應(yīng)小室、托盤及量筒等多種容器，其中的反應(yīng)小室在教學(xué)儀器設(shè)備配備目錄中根本找不到，在常見商店中也買不到，大托盤的價(jià)格也不菲。而新裝置中的試管是實(shí)驗(yàn)室中的常備物品，一次性醫(yī)用注射器的價(jià)格也非常便宜。同時(shí)，采用一次性醫(yī)用注射器后，使實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)微型化，能夠減少藥品用量，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。

3.5不會(huì)出現(xiàn)“水漫金山”現(xiàn)象

根據(jù)原實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，整個(gè)反應(yīng)裝置和氣體收集裝置都是放置在水中進(jìn)行。在實(shí)際教學(xué)過程中，由于學(xué)生動(dòng)手能力的薄弱和動(dòng)作的粗魯，大托盤中的水常常會(huì)飛濺出來，濺得一些學(xué)生滿頭滿臉，身上衣服也被濺濕，許多學(xué)生(特別是女學(xué)生)發(fā)出大聲尖叫，搞得課堂一片亂哄哄；甚至有些學(xué)生的大托盤里面的水大量溢出，使實(shí)驗(yàn)桌面上嚴(yán)重積水，造成“水漫金山”現(xiàn)象。這一切都會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。而新實(shí)驗(yàn)裝置則完全可以避免出現(xiàn)此類現(xiàn)象。

新實(shí)驗(yàn)裝置還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

4注意事項(xiàng)

本裝置中的具體試管規(guī)格以直徑為15mm×150mm最合適。

本裝置中的一次性醫(yī)用注射器規(guī)格以10mL最佳。

在每次實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)將注射器的活塞推到針筒的底部。

在試管的橫端口不要忘記塞上少許棉花，以防反應(yīng)劇烈時(shí)水泡沖入橡皮管，影響通氣。