定量测定pH对酶活性影响的实验设计

王江源 张玉芳

(江苏省金坛市第一中学 213200)

1 实验材料选择和条件设定

1.1 底物和酶的选择 在“影响酶活性的条件”探究实验中，常用的底物和酶有可溶性淀粉溶液和淀粉酶，以及过氧化氢溶液和过氧化氢酶。其中，淀粉和淀粉酶作为该实验的底物和酶存在明显缺陷：①淀粉在酸的催化作用下可以发生水解反应；②反应结束后如果用碘液检测时，由于碘液会与碱性缓冲液反应生成次碘化钠(NaIO)和碘化钠(NaI)，使之丧失作为检测试剂的功用[1～3]。所以本实验选用过氧化氢溶液和过氧化氢酶。考虑到缓冲溶液和酶溶液的稀释作用，本试验采用质量分数为3%的过氧化氢溶液。

1.2 pH梯度设定 由于过氧化氢在强酸性条件下(pH<3)的稳定性较差，其分解速率很快，过氧化氢在弱酸性条件下比较稳定，一般商品的过氧化氢溶液里都加有酸作为稳定剂。而过氧化氢在碱性介质中的分解速率远比在酸性介质中快。所以，本实验设计的pH梯度为5.0、6.0、7.0、8.0和9.0的缓冲溶液。且经过多次测定发现，相应pH溶液中加入等量过氧化氢酶溶液后，pH增减小于1%。所以，缓冲溶液在反应中的pH变化完全可以忽略不计。

2 实验装置设计

2.1 反应装置 本试验要求定量测定，因此对实验步骤的可操控性和气密性要求都非常高。经过多次实验比较，本实验可采用图1所示装置。

圆底烧瓶(可用锥形瓶替代)作为酶和pH缓冲溶液的处理装置，分液漏斗中装入适量过氧化氢溶液。待酶和pH缓冲溶液处理结束后，打开分液漏斗盖，再打开阀门，将过氧化氢溶液放入烧杯中并迅速关闭阀门。

2.2 集气装置 在化学实验当中，根据氧气的性质，可以采用排水法进行收集。本实验采用20 mL注射器来进行气体收集和测量(图2)。

3 实验材料和方法

3.1 实验材料 质量分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为20%的猪肝研磨液，pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0缓冲溶液；烧瓶(锥形瓶)，分液漏斗，20 mL注射器，铁架台，玻璃导管，橡胶管等。

图1 反应装置

图2 集气装置