對酶的特性的進一步探究

張俊

摘 要 針對人教版高中生物教材中“酶的特性”的實驗，從實驗裝置、實驗過程等方面進行了改進和創(chuàng)新，進一步探究了酶作為生物催化劑在化學反應(yīng)中只改變化學反應(yīng)速度，不改變化學反應(yīng)的平衡點及其在參加化學反應(yīng)后，酶的數(shù)量與化學性質(zhì)不改變的兩個特點，既對教材實驗內(nèi)容作了補充，又培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞 酶的特性 實驗改進 創(chuàng)新思維

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

新課標人教版高中生物必修1《分子與細胞》第5章第1節(jié)“降低化學反應(yīng)活化能的酶”在知識介紹的基礎(chǔ)上，還安排了探究酶的高效性、專一性及溫度、pH對酶活性影響的實驗，但對酶作為生物催化劑在化學反應(yīng)中只改變化學反應(yīng)速度，不改變化學反應(yīng)的平衡點及其在參加化學反應(yīng)后，酶的數(shù)量與化學性質(zhì)不改變的特點卻沒有相關(guān)的實驗介紹。筆者在教學過程中設(shè)計了過氧化氫酶催化過氧化氫分解的定量實驗就能很好地探究酶的這兩個特點。

1 實驗原理及設(shè)計思路

（1） 酶作為生物催化劑在化學反應(yīng)中只改變化學反應(yīng)速度，不改變化學平衡點。用一定量的無機催化劑（FeCl3）和過氧化氫酶（新鮮的肝臟研磨液）分別催化等量的過氧化氫，反應(yīng)結(jié)束后應(yīng)該產(chǎn)生相等量的氧氣（氣體的量用排水法排出的水量來表示）。

（2） 酶在反應(yīng)前后其數(shù)量與化學性質(zhì)是不改變的。當用過氧化氫酶催化一定量的過氧化氫分解后，再往原反應(yīng)裝置中加入跟前一次等量的底物（過氧化氫溶液），兩次反應(yīng)在一定時間內(nèi)氧氣的產(chǎn)生量應(yīng)該相等。

2 實驗材料與器具

新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟（如豬肝、雞肝）研磨液，質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液，新配制的體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液，清水。

1 mL注射器，5 mL注射器，試管，50 mL燒杯，25 mL量筒，250 mL平底燒瓶，雙孔橡皮塞，單孔橡皮塞，膠皮管，導氣管等。

3 實驗步驟

（1） 按圖1所示將材料用具組裝成實驗裝置（A、B兩組），并檢查其氣密性。（試管為反應(yīng)裝置，平底燒瓶中盛有250 mL清水為排水裝置，要求進氣管只要超出橡皮塞少許，出氣管要插入到液面下，量筒為收集排水量的裝置。平底燒瓶內(nèi)清水中滴加少許紅墨水便于觀察實驗現(xiàn)象）。

（2） 用兩支1 mL注射器，分別向A、B裝置的試管中注入0.1 mL FeCl3溶液、0.1 mL新鮮的肝研磨液（注射完成后，針筒從針頭上拔出，但針頭不能從橡皮塞上拔出）。

（3） 用兩支5 mL注射器，分別向A、B裝置的試管中注入2 mL H2O2溶液（注射器及針頭留在橡皮塞上不要拔出）。輕輕震蕩試管，每隔1 min記錄一次量筒中的排水量，當反應(yīng)完全（試管中不再有氣泡產(chǎn)生）時，記錄總排水量。

（4） 記錄實驗結(jié)果（表1、表2）。

4 結(jié)果與討論

由于酶具有高效性，單位時間內(nèi)B裝置的排水量大于A裝置的排水量，且B裝置先完成化學反應(yīng)，但當兩裝置都完成反應(yīng)后，量筒中收集到的總排水量是相同的，由此說明：酶作為生物催化劑在化學反應(yīng)中只改變化學反應(yīng)速度，不改變化學平衡點。

5 進一步探究

（1） 當上述B裝置反應(yīng)結(jié)束后，把量筒中收集到的水再倒回平底燒瓶，然后塞好瓶塞，注意試管中原反應(yīng)后的液體不要棄去，檢查裝置氣密性。

（2） 用5 mL注射器，向B裝置的試管中再注入2 mLH2O2（注射器及針頭留在橡皮塞上不要拔出）。輕輕震蕩試管，每隔1 min記錄一次量筒中的排水量，當反應(yīng)完全（試管中不再有氣泡產(chǎn)生）時，結(jié)束實驗（表3）。

6 結(jié)果與討論

本次實驗量筒中每隔1 min記錄的排水量與上次實驗相同。由此說明：酶在反應(yīng)前后其數(shù)量與化學性質(zhì)是不改變的。