段煜辰

摘要：在日常生活中，过氧化氢酶普遍存在于各种原核和真核生物中，如：马铃薯的块茎、动物的肝脏等。本实验通过比较马铃薯块在不同条件下催化过氧化氢溶液的分解，来了解酶的特性。

关键词：过氧化氢酶（CAT）;pH值;温度;苏威尔数字化实验系统;压强曲线图

1.1课题的研究背景及意义

“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是高中生物必修一《分子与细胞》中第五章“细胞的能量供应和利用”第一节“降低化学反应活化能的酶”中重要的探究实验中的研究课题[1]，要求学生运用“控制变量法”来完成实验探究。本实验旨在让学生感受过氧化氢酶在不同条件下分解的快慢、明白酶催化化学反应的高效性、明白过氧化氢酶在生活中的现实意义。而通过数字化实验系统，我们更能直观地观察到现象，得出结论。

1.2本文的研究目的及主要内容

本实验从探究底物浓度、酶浓度、温度三个不同变量来研究过氧化氢在不同条件下的分解。第一组，马铃薯块大小一样，但份数不同，其余条件相同;第二组，过氧化氢溶液计量相同，但浓度不同，其他条件相同;第三组，实验温度不同，其他条件相同。用苏威尔数字化实验系统，测出反应速率，从而研究反应速率与自变量之间的关系。

2.1实验材料及仪器

本实验所需器材有：计算机，数据采集器，数据线，压强传感器，铁架台，长尾夹，多向转接器，锥形瓶，带孔橡胶塞。

本实验所需材料有：1立方厘米的马铃薯块若干块、体积分数为2%双氧水100ml、体积分数为4%双氧水100ml、体积分数为6%双氧水100ml、温度为35℃的水若干。

2.2实验方法

1.在探究酶浓度对反应速率的影响中，在温度为20℃和pH为7的条件下，保证反应底物数量相同的前提下，向2个容积为250ml的锥形瓶中加入体积分数为4%双氧水200ml，再分别加入4块和8块1cm³的马铃薯块，塞上沾水的活塞，密封体系，开始采集，观察瓶内压强变化，获得压强曲线图。

2.在探究底物浓度对反应速率的影响中，在温度为20℃和pH为7的条件下，保证酶浓度相同的前提下，先向2个锥形瓶中加入1cm³的马铃薯6块，分别加入体积分数为2%双氧水100ml和体积分数为6%双氧水100ml，塞上沾水的活塞，密封体系，开始采集，观察瓶内压强变化，获得压强曲线图。

3.在探究温度对反应速率的影响中，在pH为7的条件下，保证反应底物数量和酶浓度相同的前提下，先向2个锥形瓶中加入体积分数为4%双氧水200ml，分别在温度为20℃和35℃水浴加热的条件下，塞上沾水的活塞，密封体系，开始采集，观察瓶内压强变化，获得压强曲线图。

3.1不同条件下分解过氧化氢速率的结果及分析

1.在探究酶浓度对反应速率影响的实验中，我们得到如下两组曲线

图1是在温度为20℃、pH值为7、放了4块马铃薯块条件下过氧化氢分解速率，图2是在温度为20℃、pH值为7、放了8块马铃薯块过氧化氢分解速率。比较两组曲线的斜率，我们得出如下结论：在一定的温度和pH条件下，反应底物数量一致的前提下，酶浓度越高，过氧化氢分解速率越快。

2.在探究底物浓度对反应速率影响的实验中，我们得到如下两组曲线

图3是2%过氧化氢条件下过氧化氢分解速率，图4是6%过氧化氢条件下过氧化氢分解速率。比较两组曲线的斜率，我们得出如下结论：在一定的温度和pH条件下，酶浓度一致的前提下，反应底物数量越多，过氧化氢分解速率越快。

3.在探究温度对反应速率影响的实验中，我们得到如下两组曲线

图5是20℃条件下过氧化氢分解速率，图6是35℃水浴加热条件下过氧化氢分解速率。

结合酶促反应速率与温度关系的曲线图可知，温度越靠近最适温度，酶促反应速率越高。人体的过氧化氢酶的最适温度约在37℃左右，故20℃与35℃都在过氧化氢酶最适温度左侧。

比较两组曲线的斜率，我们得出如下结论：在pH为7、酶浓度和反应底物数量一致的前提下，在一定的温度范围内，随温度升高，过氧化氢分解速率加快。

4.1结论

本次实验得出一下重要结论：

1.在20℃、pH為7、反应底物数量一致的前提下，酶浓度越高，过氧化氢分解速率越快。

2.在20℃、pH为7、酶浓度一致的前提下，反应底物数量越多，过氧化氢分解速率越快。

3.在pH为7、酶浓度和反应底物数量一致的前提下，在一定的适宜温度范围内，温度越高，过氧化氢分解速率越快。

1.通过本次实验，我们了解了影响酶催化化学反应速率的不同因素，通过曲线图直观对比得出了重要结论。过氧化氢酶（CAT）能够催化过氧化氢分解成水和氧，它不仅存在于动物的肝脏中，也广泛存在于自然界各种原核和真核生物中，特别在根茎植物中以高浓度存在[2]。由于马铃薯块根中过氧化氢酶含量很高[3][4]，故本实验采用马铃薯切块作为本实验酶的来源。它被广泛运用于制造食品的过程中，用来除去用于制造奶酪的牛奶中的过氧化氢，也用于食品包装，防止食物被氧化[5][6]。我们对过氧化氢的研究更不能仅止步于此，我们未来可期！

参考文献：

[1]生物分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2019：78-83.

[2]董亮，何永志，王远亮，等.超氧化物歧化酶（SOD）的应用研究进展[J].中国农业科技导报，2013（5）：53-58.

[3]权永妮.以马铃薯为材料比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率[J].考试周刊，2014（54）：145.

指导老师：金燕