温度与ph条件对两种酶活性的影响

温度与ph条件对两种酶活性的影响

人类教育版高中生物教材中的“影响酶活性的条件”要求学生根据教材中列出的材料和试剂进行独立设计和试验，并研究温度和ph条件对两种酶活性的影响。该实验设计是培养学生设计对照实验的能力。在教学实践中,部分学生由于对单一变量原则和对照实验设计方法理解不透彻,加上相应的化学知识不足,在做实验时常会出现错误设计、错误推断,最终得出错误的结论。本文将例举常见的错误结论,结合单一变量原则与对照实验设计法进行探讨分析,并针对性地提出改进方案。11.1学生的实验过程①分别用5%HCl、蒸馏水、5%NaOH处理猪肝研磨液;②将处理后的猪肝研磨液等量加入2mLH1.2增加oh实验设计时自然酶法该实验设计违反了单一变量原则,存在未被控制的无关变量:酸碱处理液。由于H如果HCl与NaOH也能分解H事实上,HHH由于第一步是可逆反应,增加OH实验设计稍作处理,也可证伪:若增设弱碱处理组和强碱处理组,按前有的思路,会得出更明显的错误结论:过氧化氢酶在强碱环境下活性更高。这显然与事实不符。由于存在无关变量,不可草率地将气泡量的大小等同于过氧化氢酶的活性。要解决这一设计缺陷,应采用交叉均衡法,在三个不同pH条件的处理组内增设试剂对照(蒸馏水+HCl或蒸馏水+NaOH),对酸碱处理液这一无关变量作平衡处理,真正贯彻单一变量原则。1.3催化剂活性的比较将实验从3组增加至6组,如下表:这一交叉均衡设计在分析实验现象时,首先应进行组内比较。即在①②号试管,③④号试管,⑤⑥号试管间作两两比较,抵消酸碱本身对H若过氧化氢酶处理组(①③⑤号试管)产生的气泡量与它所对应的平衡组(②④⑥号试管)相仿,则说明催化分解的主效应是酸碱试剂的催化作用,过氧化氢酶几乎没起作用。若过氧化氢酶处理组产生的气泡量大于其对应平衡组,气泡的差异量可归因于过氧化氢酶的作用。其次,比较三组的组内差异。比较①②号试管、③④号试管、⑤⑥号试管气泡差异量的大小,差异量大则表示过氧化氢酶的活性更大。若出现②④⑥试管比①③⑤气泡量大,则表示酸碱试剂的催化作用强于过氧化氢酶,可记负号,以方便比较。根据实验记录,Ⅰ组内①号试管产生大量气泡;②号试管仅有少数气泡。即Ⅰ组气泡量差异非常显著,过氧化氢酶有活性。Ⅱ组内③号试管没有气泡,④号试管没有气泡产生,即气泡量相仿,说明Ⅱ组过氧化氢酶失去活性。Ⅲ组⑤号试管产生中量气泡;⑥号试管也产生中量气泡,即气泡量相仿,说明Ⅲ组的过氧化氢酶失去活性。由此可得出结论:过氧化氢酶在中性环境下活性最高,在酸碱环境下活性下降,甚至完全失活。1.4关于这种情况的讨论交叉均衡法试验设计增设3组对照,可使学生更深刻地理解什么是无关变量,以及掌握控制无关变量的常用方法:交叉均衡。22.1可溶性淀粉中zh-1和3.4h-h①分别以5%HCl、蒸馏水和5%NaOH处理淀粉酶;②将处理后的淀粉酶加入2mL可溶性淀粉中,60℃加热5min;③滴加碘液检验;④观察结果:5%HCl处理组显蓝色,蒸馏水处理组和5%NaOH处理组保持原色;⑤得出结论:淀粉酶在碱性环境中仍保持活性,但在酸性环境中则失活。2.2检测试剂的反应该实验设计同样违反了单一变量原则,缺乏抵消无关变量的对照组。没有观察处理试剂与检测试剂的反应情况,就鲁莽地推断实验现象仅由产物与检测试剂反应所得。事实上,碘液可与氢氧化钠发生歧化反应,生成次碘酸钠、碘化钠和水。该反应消耗掉碘液中的碘,从而无法与淀粉生成蓝色络合物。因而碱处理组的碘液不变蓝,并不能说明淀粉不存在。2.3小培养和活性的影响结合其他研究者的改进方案,现进一步对该实验步骤作出改进。①制作含可溶性淀粉的培养基;②用滤纸制作大小相同的正方形3个,分别浸泡在经过酸碱和蒸馏水处理的淀粉酶中1min,将3个正方形小滤纸片平放在培养基表面,注意拉开一定距离;③将放有滤纸片的培养基放进60℃培养箱5min;④取出滤纸片,加入与5%HCl混合的碘液,没过整个培养基;⑤观察结果:蒸馏水处理组的小纸片覆盖区呈白色,培养基的其他部分均呈蓝色,包括酸和碱处理组小制片覆盖的区域;⑥推断:蒸馏水处理组小制片覆盖的区域不含淀粉,也就是说,滤纸片上淀粉酶保持活性将淀粉分解。而酸、碱处理组滤纸片上的淀粉酶已失活,无法分解淀粉;⑦结论:酸、碱环境对淀粉酶活性都有影响,使淀粉