过氧化氢溶液在高中生物酶相关实验中的应用分析

过氧化氢溶液在高中生物酶相关实验中的应用分析人教版高中生物《必修1分子与细胞》第5章第1节是“降低化学反应活化能的酶”，教材中的许多知识原理大都以“探究实验”的形式进行呈现。因此，本节课的教学活动对于帮助学生发展“科学探究”这一学科素养至关重要。这其中，因地制宜，借助实验材料种类、使用方法等方面的创新研究，可以极大激发学生学习兴趣、完善科学思维、提高实践能力。下边本人就主要围绕“比较过氧化氢在不同条件下的分解”这一实验教学活动，分享一下自己和学科老师在实验材料的科学及合理应用方面的创新研究及其成果。1目前“比较过氧化氢在不同条件下的分解”探究实验的开展情况1.1开展现状本实验按课程要求是以学生分组实验进行教学的。但在过去，理科班学生才有可能开展分组实验，文科班经常借助视频课件、老师演示讲解进行等形式学习。不能在保证所有教学班级全员开设，严重阻碍了学生实验技能的提升。今后新课程要在所有高一授课班开设，也同样面临许多困难。1.2原因分析新鲜的肝脏中有较多的过氧化氢酶，这是肝脏研磨液成为该实验材料的重要原因。实验过程中，肝脏研磨液的新鲜度是很难保证的，一其来源是在市场上购买，保证不了现宰现摘；二是实验进行时，实验室少，班级多，不能保证所有班级同时实验，导致总的实验时间长，肝脏易被污染，酶活性降低，前后班级实验结果就会出现很大的差异，这是制约该实验开展的关键。其次肝脏的颜色、气味、触感会使部分学生产生不适感，也是制约因素之一。1.3过氧化氢溶液作为实验试剂的原因及优点首先，细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，幸而细胞中还有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水，使细胞免受过氧化氢的危害，这是过氧化氢被选为生物实验试剂的基本原理。其次，过氧化氢作为生物实验试剂具有其特有的优点，一是易于购买，各药房医院都可以购买到；二是其分解产物有氧气，利于实验现象的观察对比分析。1.4实验创新思路本实验中过氧化氢酶（即肝脏研磨液的新鲜度）活性难以保持是影响实验不能有效开展的障碍因素，但过氧化氢却是很好的实验材料，如何充分利用过氧化氢作为实验材料进行实验，将是我们培养学生实验创新探究的突破点。2过氧化氢溶液在不同实验中的创新应用及分析2.1改进“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验材料2.1.1改进思路过氧化氢酶分布具有普遍性，在肝脏中较多，还有什么材料中含量多且易获取和制备呢？本人结合一道题中的信息，得知马铃薯研磨液中也含有过氧化氢酶，选择马铃薯研磨液和新鲜的肝脏研磨液进行实验，通过观察气泡产生情况和带火星卫生香复燃情况，可初步获得两种材料中过氧化氢酶的含量及活性，以确定可否用马铃薯研磨液替代肝脏研磨液进行实验。2.1.2实验过程步骤一：分别制备新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液和马铃薯研磨液。步骤二：取2支试管编号为1号和2号，分别给1号和2号试管中加入2ml等质量浓度的过氧化氢溶液，再给1号试管滴入2滴肝脏研磨液，给2号试管滴入2滴马铃薯研磨液。步骤三：观察记录气泡产生情况及带火星卫生复燃情况。2.1.3实验结果与分析1号试管中产生大量气泡，卫生香复燃剧烈，且反应过快，不利于观察；2号试管中气泡产生较多，卫生香复燃明显。实验结论：过氧化氢酶在生物组织中普遍分布，在肝脏中较多；马铃薯研磨液作为实验材料，实验现象明显且易于观察比较，可作为肝脏研磨液较为理想的替代材料。2.2验证酶的高效性酶的高效性是指酶的催化效率是无机催化剂的107至1013倍。在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，3号和4号试管各加入2ml的过氧化氢溶液，然后给3号试管滴入2滴FeCl3溶液，给4号试管滴入2滴能够替代肝脏研磨液的马铃薯研磨液，然后观察3、4号试管中气泡的产生情况和带火星卫生复燃情况，两组实验结果对照得出酶具有高效性的结论。过氧化氢分解产物的可检测性以及马铃薯研磨液中含有较多过氧化氢酶，使该实验得以了有效开展。2.3探究影响过氧化氢酶活性的因素在探究“酶起作用需要怎样的条件”时，课本安排了“开放性”的探究实践内容，要求学生自选材料和方法，拟定实验方案来探究温度和PH对酶活性的影响。教材编者建议：用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响。原因是酸性条件会使淀粉分解，高温会加速过氧化氢分解，从而干扰实验结果的准确性。故此，过氧化氢是作为探究PH对酶活性影响的理想材料。在老师的点拨下，学生使用新材料的实验思路基本如下：用不同PH的溶液分别处理等量马铃薯研磨液（过氧化氢酶）后，再分别与等量的过氧化氢溶液混合，其他因素相同且适宜，然后各组分别在单位时间内观测产生气泡的速度和数量，进而推测出PH对过氧化氢酶活性的影响情况。3结束语通过针对制约本实验开设现状的研究分析，我们找到了制约实验全员开设的基本原因，进而尝试使用马铃薯研磨液替代肝脏研磨液，组织实施“比较过氧化氢