“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗材料的改進

朱 慧 林金哲 陳立宣

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

“比較過氧化氫在不同條件下的分解”是一個重要的分組實驗，旨在讓學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，體會酶的高效性[1]。人教版高中生物學教材中的實驗方案建議以動物肝臟作為過氧化氫酶的供體，雖然富含過氧化氫酶的動物肝臟使得實驗現(xiàn)象較為明顯，但該材料不易保存，易變質；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]，通過實驗，擬對本實驗中的動物肝臟材料進行改進和替換，篩選出較理想的實驗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個小燒杯、5支滴管、研缽、研杵、15支玻璃試管、標簽、衛(wèi)生香、打火機、2支移液管(分別為20、2 mL)或移液槍、2個試管架、玻璃棒及吸水紙；蒸餾水與質量分數(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，最終配制出質量分數(shù)分別為20%、30%、40%、50%的研磨液，儲存在燒杯中備用；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，觀察氣泡產生的情況并記錄拍照；2 min后，將點燃的衛(wèi)生香分別放入各試管內液面的上方，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行，每組實驗重復3次。根據(jù)觀察到的現(xiàn)象進行比較分析，最終篩選出較為理想的實驗替代材料。

表1 6種不同過氧化氫酶供體材料的實驗現(xiàn)象(氣泡產生與衛(wèi)生香復燃情況)

2 實驗結果

選擇6種過氧化氫酶供體材料進行實驗，實驗現(xiàn)象即氣泡產生、衛(wèi)生香復燃情況統(tǒng)計見表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生速度呈正相關關系；而往過氧化氫溶液中滴加FeCl3溶液，只產生少量氣泡且現(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液面上方，2～4號試管(不同質量分數(shù)的供體材料研磨液)內的衛(wèi)生香馬上復燃，且燃燒劇烈程度也與研磨液濃度呈正相關關系。而1號試管(FeCl3溶液)內的衛(wèi)生香無明顯變化。結果表明菠菜、韭菜及土豆均適合替代動物肝臟作為本實驗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)生香放置于試管內液面上方，發(fā)現(xiàn)1～4號試管內的衛(wèi)生香無明顯變化，而5號試管內的衛(wèi)生香火星變亮，但不復燃。黃瓜研磨液實驗組雖然能產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。綜上所述，胡蘿卜與黃瓜兩種材料不適合作為本實驗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，氣泡產生現(xiàn)象明顯，表明過氧化氫分解速度加快，從而產生大量的氧氣，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，導致試驗時吸管較難吸取且不易清洗。因此，香蕉研磨液不適合本實驗。

3 結論

通過實驗現(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”實驗中動物肝臟的替代材料，尤其是滴加菠菜與韭菜兩種研磨液后，實驗現(xiàn)象明顯，且氣泡產生速度、衛(wèi)生香的復燃程度與其研磨液濃度呈正相關，在過氧化氫溶液中滴加20%的研磨液即能加速其分解反應。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。