耿旭珂 岳建明

（北京市顺义牛栏山第一中学 北京 101301）

1 教学内容分析

“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验是人教版普通高中课程标准实验教材生物学必修1《分子与细胞》第5 章第1 节的一个重要的分组实验， 旨在让学生通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义，体会酶的高效性［1］。 其中主要实验材料有：新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%的FeCl3溶液， 新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液。 本实验在2 支装有2 mL 过氧化氢溶液的试管中分别加入2 滴FeCl3溶液和肝脏研磨液， 滴加FeCl3溶液的试管内气泡产生缓慢且使带火星的卫生香变得更为明亮， 而加入肝脏研磨液的试管内气泡产生迅速，且使带火星的卫生香复燃。 此实验证明了Fe3+和过氧化氢酶都可以催化过氧化氢分解产生氧气，而过氧化氢酶的催化效率更高。

本实验操作简单， 通过比较卫生香的燃烧程度来比较不同催化剂的催化效率，现象较为明显。而在实际操作中，该实验产生大量氧气时，卫生香爆鸣复燃、剧烈燃烧，对实验者存在一定的安全隐患。 教材中的实验方案建议以动物肝脏作为过氧化氢酶的供体，而肝脏不易保存，长时间冷藏也会影响肝脏中过氧化氢酶的活性， 提高了实验准备工作的难度。部分学生出于宗教信仰原因，拒绝使用猪肝作为实验材料，而新鲜的牛、羊肝等动物肝脏难以购买，且成本较高。生物学是建立在实验基础上的一门自然科学， 动手操作不仅能激发学生的学习兴趣，更能促进学生掌握生物学知识，提高生物学素养。为了加强实验的安全性，降低实验准备工作难度，提高学生对实验的参与度，必须寻找更好的实验材料替代猪肝。

2 实验改进

过氧化氢酶普遍存在于原核和真核生物，成蕴秀等［2］曾用马铃薯块茎代替动物肝脏进行该实验，取得了较好的实验效果，但实验中需要引入消泡剂，该实验材料难以购买，同时也增加了实验操作的难度。 本实验中新鲜的马铃薯、韭菜、菠菜等植物材料和新鲜的香菇、花菇、茶树菇、杏鲍菇等真菌材料较易购得， 通过对这些植物材料和真菌材料进行定性实验，发现质量分数为50%的香菇提取液较其他材料的提取液催化过氧化氢分解的效果更加明显。 实验结果如表1 所示。

表1 不同材料提取液催化过氧化氢分解效果

分别用质量分数为10%、20%、30%、40%、50%的香菇提取液做定量实验， 通过与质量分数为3.5%的FeCl3溶液定量实验结果比较， 发现质量分数为40%的香菇提取液可取得较好的实验效果。 进行定量实验的装置如图1 所示。

图1 定量实验装置

⑧8 号和9 号装置分别重复上述步骤⑦。

2.2 实验结果和结论 改进后的实验用排水法进行定量实验， 通过比较量筒中收集到相同体积水所需要的时间长短即可区分不同种类催化剂对过氧化氢分解速率的影响，所需时间越短，则催化效率越高。 实验结果如表2 所示， 该结果表明，Fe3+和过氧化氢酶都可以催化过氧化氢分解，但过氧化氢酶的催化效率更高。

表2 不同种类催化剂下排出相同量水所用的时间

2.1 改进后的实验操作

①用榨汁机制备质量分数为40%的香菇提取液（用刀将新鲜的香菇切碎，然后用托盘天平称取40 g，连同60 mL 蒸馏水一起倒入榨汁机中，快速而充分研磨得到匀浆， 研磨时间大约2 min），之后用2 层纱布过滤，获取滤液备用。

②准备9 套上述装置， 每套装置的锥形瓶A中均加入50 mL 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 （将市售30%的过氧化氢溶液稀释至3%），锥形瓶B 中均加入310 mL 清水，检查完气密性后分别为9 套装置编上序号备用。

③将注射器D 中2 mL 质量分数为3.5%的FeCl3溶液注入1 号装置的锥形瓶A 中，观察并记录量筒C 中收集到的水的体积分别达到20 mL、40 mL、60 mL 所需的时间，时间单位为秒（s）。

④2 号和3 号装置分别重复上述步骤③。

⑤将注射器D 中2 mL 质量分数为40%的重菇提取液注入4 号装置的锥形瓶A 中，观察并记录量筒C 中收集到的水的体积分别达到20 mL、40 mL、60 mL 所需的时间，时间单位为秒（s）。

⑥5 号和6 号装置分别重复上述步骤⑤。

⑦将注射器D 中2 mL 蒸馏水注入7 号装置的锥形瓶中，观察并记录量筒C 中收集到的水的体积分别达到20 mL、40 mL、60 mL 所需的时间，时间单位为秒（s）。

3 改进后的优点

通过实验证实， 生活中常见的一些植物细胞和真菌细胞中普遍存在过氧化氢酶， 可以让学生认识到过氧化氢酶普遍存在于生物中。 本实验首次发现真菌材料——香菇可替代动物肝脏进行“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，香菇方便易得，便于保存，且含有大量过氧化氢酶，代替动物肝脏进行该实验可以避免肝脏易腐败等诸多弊端，对于不便购得新鲜肝脏的学校来说，可以减轻教师准备实验的工作量， 具有一定的推广价值，可看作是对教材内容的有益补充。改进后的实验变定性为定量，效果更好，而且排除了卫生香燃烧剧烈时对实验者带来的安全隐患。