探究pH和溫度對(duì)多酚氧化酶活性的影響

沈唯軍

(江蘇省無錫市輔仁高級(jí)中學(xué) 214123)

在人教版高中生物學(xué)教材必修一“探究影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)中，探究了pH和溫度對(duì)酶活性的影響。但由于反應(yīng)底物H2O2和淀粉在高溫或強(qiáng)酸的條件下會(huì)發(fā)生分解，要求教師引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料。

在日常生活中，削了皮的蘋果和土豆塊的切口經(jīng)一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生褐變的現(xiàn)象。這是存在于果蔬中的多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)通過氧化兒茶酚等多酚物質(zhì)而引起了這種褐變現(xiàn)象。當(dāng)多酚氧化酶活性越大時(shí)，果蔬褐變就越明顯[1]。本實(shí)驗(yàn)采用常見的土豆(含有多酚氧化酶)和茶多酚進(jìn)行設(shè)計(jì)[1，2]，能更好地適應(yīng)高溫和強(qiáng)酸堿的實(shí)驗(yàn)條件并且貼近學(xué)生的生活實(shí)踐。通過對(duì)褐變程度的量化，幫助學(xué)生更好地運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行建模，以探索酶活性伴隨溫度﹑pH的變化趨勢。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

約1 cm 見方的土豆塊(含有多酚氧化酶)、1%兒茶酚溶液、5% NaOH溶液、5% HCl溶液、蒸餾水、冰塊、恒溫水浴鍋、試管、量筒、燒杯、pH試紙等。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

(1)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行變量分析，完成表1。

表1 變量分析

(2)為了方便學(xué)生進(jìn)行定量的檢測和記錄，按圖1規(guī)定褐變程度的不同等級(jí)：

圖1 褐變程度的不同等級(jí)

(3)實(shí)驗(yàn)步驟:分兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，分別進(jìn)行溫度、pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)(表1、2)。

表1 實(shí)驗(yàn)小組1：溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)

表2 實(shí)驗(yàn)小組2：pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)

3 分析結(jié)果，得出結(jié)論

學(xué)生拍攝照片，并按照?qǐng)D2以pH或溫度為橫坐標(biāo)﹑以褐變等級(jí)為縱坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，用數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)曲線的變化趨勢進(jìn)行描述。最后，通過“剛采摘的茶葉經(jīng)過高溫殺青可以制成的綠茶，而不殺青則變?yōu)榧t茶[3]”的問題，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐升華學(xué)生的知識(shí)。

圖2 pH和溫度對(duì)于多酚氧化酶活性影響的數(shù)學(xué)建模