探究pH和温度对多酚氧化酶活性的影响

沈唯军

(江苏省无锡市辅仁高级中学 214123)

在人教版高中生物学教材必修一“探究影响酶活性的条件”实验中，探究了pH和温度对酶活性的影响。但由于反应底物H2O2和淀粉在高温或强酸的条件下会发生分解，要求教师引导学生选择合适的实验材料。

在日常生活中，削了皮的苹果和土豆块的切口经一段时间后会发生褐变的现象。这是存在于果蔬中的多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)通过氧化儿茶酚等多酚物质而引起了这种褐变现象。当多酚氧化酶活性越大时，果蔬褐变就越明显[1]。本实验采用常见的土豆(含有多酚氧化酶)和茶多酚进行设计[1，2]，能更好地适应高温和强酸碱的实验条件并且贴近学生的生活实践。通过对褐变程度的量化，帮助学生更好地运用数学知识进行建模，以探索酶活性伴随温度﹑pH的变化趋势。

1 实验准备

约1 cm 见方的土豆块(含有多酚氧化酶)、1%儿茶酚溶液、5% NaOH溶液、5% HCl溶液、蒸馏水、冰块、恒温水浴锅、试管、量筒、烧杯、pH试纸等。

2 实验设计与实施

(1)指导学生进行变量分析，完成表1。

表1 变量分析

(2)为了方便学生进行定量的检测和记录，按图1规定褐变程度的不同等级：

图1 褐变程度的不同等级

(3)实验步骤:分两个实验小组，分别进行温度、pH对酶活性影响的实验(表1、2)。

表1 实验小组1：温度对酶活性影响的实验

表2 实验小组2：pH对酶活性影响的实验

3 分析结果，得出结论

学生拍摄照片，并按照图2以pH或温度为横坐标﹑以褐变等级为纵坐标进行数学建模，用数学知识对曲线的变化趋势进行描述。最后，通过“刚采摘的茶叶经过高温杀青可以制成的绿茶，而不杀青则变为红茶[3]”的问题，联系生产实践升华学生的知识。

图2 pH和温度对于多酚氧化酶活性影响的数学建模