本發(fā)明涉及一種生物教學(xué)試驗(yàn)方法，特別涉及一種適用于進(jìn)行PH影響酶活性的實(shí)驗(yàn)演示的可視化酶活性測(cè)定方法及其測(cè)定儀。

技術(shù)背景

“PH對(duì)酶活性的影響”是人教版教材《生物·必修1·分子與細(xì)胞》第5章第1節(jié)“酶的特征”一節(jié)中的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)好本實(shí)驗(yàn)，不僅能更好的理解酶的三大特性，也為以后學(xué)習(xí)ATP、光合作用、細(xì)胞呼吸等重要內(nèi)容奠定了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，人教版教材對(duì)于本實(shí)驗(yàn)只有酶活性受PH影響示意圖，沒(méi)有具體的實(shí)驗(yàn)裝置和操作步驟，有些版本的教材雖然給了實(shí)驗(yàn)裝置和操作步驟，但是太復(fù)雜，既不好操作，成功率也極低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題與缺陷，本發(fā)明的目的在于提供可視化酶活性測(cè)定方法，該測(cè)定方法不僅操作簡(jiǎn)單，而且能直接、生動(dòng)地體現(xiàn)出酶活性受PH影響的曲線。

實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是：一種可視化酶活性測(cè)定方，具體包括下列步驟：

1)取7個(gè)干凈的小燒杯，分別加入等量的過(guò)氧化氫酶溶液，用Hcl溶液和NaOH溶液分別將其PH調(diào)節(jié)為4、5、6、7、8、9、10；

2)取7支干凈的試管，分別編號(hào)4、5、6、7、8、9、10，按順序放在試 管架的下層支架上，向其分別加入10ml30％的H₂O₂溶液，用橡皮塞把管口密封；

3)取7支干凈的注射器，分別吸取10ml配置好的PH為5、6、7、8、9的過(guò)氧化氫酶溶液，放在試管架的上層支架上；

4)分別把注射器的針頭插入其下方試管的橡皮塞中，然后將加料支架搭上去；

5)用力將加料支架向下方壓，把注射器里的試劑全部注入試管內(nèi)，松開手，加料支架被彈簧彈起來(lái)；

6)反應(yīng)開始，注射器由于反應(yīng)所造成的氣體的擠壓作用開始緩慢抬起，由于反應(yīng)不同，抬起的高度也不同，從而形成一個(gè)直觀的反應(yīng)數(shù)學(xué)曲線。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種酶活性測(cè)定儀，包括試管支架、注射器、試管，所述試管插在試管支架的下層支架上；所述注射器插在試管支架的上層支架上，其針頭插入塞在試管管口處的活塞上，所述試管支架的兩邊側(cè)臂的上端開設(shè)有圓柱形孔，加料支架兩邊的側(cè)臂恰好伸入安裝有彈簧的孔內(nèi)。

所述注射器和試管上下對(duì)稱一排設(shè)有若干個(gè)。

本發(fā)明的可視化酶活性測(cè)定方法的工作原理：過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶的催化下會(huì)快速產(chǎn)生大量氧氣，而絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，因此酶的活性受環(huán)境PH的影響極為顯著。通常各種酶只有在一定的PH范圍內(nèi)才表現(xiàn)它的活性。表現(xiàn)其催化活性最高時(shí)的PH值稱為該酶的最適PH，低于或高于最適PH時(shí)，酶的活性逐漸降低。因而可以根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氧氣的多少判 斷過(guò)氧化氫酶活性的大小。如下裝置氧氣產(chǎn)生越多，氣壓越大，注射器上升幅度越大，直接可以反映出如“酶活性受PH影響示意圖”曲線。

本發(fā)明可視化酶活性測(cè)定方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)極大的節(jié)約傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并且降低實(shí)驗(yàn)操作難度，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作步驟；

(2)解決了將不同PH處理的酶同時(shí)注入到反應(yīng)中。

(3)可以直截了當(dāng)?shù)脑谘b置中觀察到數(shù)學(xué)坐標(biāo)中的拋物線。將抽象的數(shù)學(xué)思維形象的呈現(xiàn)為可以觀察到的具體模型；

(4)多功能：安裝、拆卸簡(jiǎn)單，不做本實(shí)驗(yàn)時(shí)可以分成兩個(gè)普通試管架用該酶活性測(cè)定儀；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能豐富，便于推廣。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明一種酶活性測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種酶活性測(cè)定儀的工作圖；

圖3是本發(fā)明一種酶活性測(cè)定儀的結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施實(shí)例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1一種可視化酶活性測(cè)定方，具體包括下列步驟：

1)取7個(gè)干凈的小燒杯，分別加入等量的過(guò)氧化氫酶溶液，用Hcl溶液和NaOH溶液分別將其PH調(diào)節(jié)為4、5、6、7、8、9、10；

2)取7支干凈的試管，分別編號(hào)4、5、6、7、8、9、10，按順序放在試管架的下層支架上，向其分別加入10ml30％的H₂O₂溶液，用橡皮塞把管口密封；

3)取7支干凈的注射器，分別吸取10ml配置好的PH為5、6、7、8、9的過(guò)氧化氫酶溶液，放在試管架的上層支架上；

4)分別把注射器的針頭插入其下方試管的橡皮塞中，然后將加料支架搭上去；

5)用力將加料支架向下方壓，把注射器里的試劑全部注入試管內(nèi)，松開手，加料支架被彈簧彈起來(lái)；

6)反應(yīng)開始，注射器由于反應(yīng)所造成的氣體的擠壓作用開始緩慢抬起，由于反應(yīng)不同，抬起的高度也不同，從而形成一個(gè)直觀的反應(yīng)數(shù)學(xué)曲線。

實(shí)施例2一種酶活性測(cè)定儀

圖1本發(fā)明酶活性測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)示意圖，包括試管支架1、注射器7、試管8，所述試管8插在試管支架1的下層支架2上；所述注射器7插在試管支架1的上層支架5上，其針頭插入塞在試管8管口處的活塞上，所述試管支架1的兩邊側(cè)臂3的上端開設(shè)有圓柱形孔，加料支架6兩邊的側(cè)臂恰好伸入安裝有彈簧4的孔內(nèi)，所述注射器7和試管8上下對(duì)稱一排設(shè)有若干個(gè)。

先將添加好反應(yīng)底物30％過(guò)氧化氫溶液的試管8放置在反應(yīng)物固定支架1，然后將加入不同PH處理過(guò)氧化氫酶溶液的注射器7插入對(duì)應(yīng)的試管8(管口塞有橡皮塞)，與試管連接成為整體，方便將酶溶液加入試管。

安裝上加料支架6，擠壓加料支架(如圖2)，使得注射器7中的酶溶液同時(shí)加入試管8，發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣，氧氣氣體增加，試管8內(nèi)壓強(qiáng)增大，氣體推動(dòng)注射器7活塞上移，由于不同PH處理的酶活性不同，氣體產(chǎn) 生速率不同，所以單位時(shí)間內(nèi)，活塞上移速度不同。使得注射器活塞呈現(xiàn)一個(gè)拋物線(如圖3)。

試驗(yàn)例1本發(fā)明可視化酶活性測(cè)定方法的實(shí)驗(yàn)原理及裝置

1.1實(shí)驗(yàn)原理

過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶的催化下會(huì)快速產(chǎn)生大量氧氣，而絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，因此酶的活性受環(huán)境PH的影響極為顯著。通常各種酶只有在一定的PH范圍內(nèi)才表現(xiàn)它的活性。表現(xiàn)其催化活性最高時(shí)的PH值稱為該酶的最適PH，低于或高于最適PH時(shí)，酶的活性逐漸降低。因而可以根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氧氣的多少判斷過(guò)氧化氫酶活性的大小。如下裝置氧氣產(chǎn)生越多，氣壓越大，注射器上升幅度越大，直接可以反映出如“酶活性受PH影響示意圖”曲線。

1.2實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。

2實(shí)驗(yàn)用品及準(zhǔn)備

2.1實(shí)驗(yàn)用品

2.1.1實(shí)驗(yàn)材料及用具：

新鮮土豆(含過(guò)氧化氫酶)、試管、試管塞、試管架、小燒杯、量筒、滴管、PH試紙、水果刀、榨汁機(jī)、注射器

2.1.2實(shí)驗(yàn)試劑：

30％的H2O2溶液、Hcl溶液、NaOH溶液

2.2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.2.1制備過(guò)氧化氫酶溶液

將一顆新鮮土豆(大約200g)去皮后切成小塊，放入榨汁機(jī)，加入大約 800ml的清水，榨汁即可。

2.2.2配置不同ph值下的過(guò)氧化氫酶溶液

取7個(gè)干凈的小燒杯，分別加入等量的過(guò)氧化氫酶溶液，用Hcl溶液和NaOH溶液分別將其PH調(diào)節(jié)為4、5、6、7(原過(guò)氧化氫酶溶液的PH值基本接近7)、8、9、10。

3實(shí)驗(yàn)步驟

3.1取7支干凈的試管，分別編號(hào)4、5、6、7、8、9、10，按順序放在試管架上，向其分別加入10ml30％的H2O2溶液。

取7支干凈的注射器，分別吸取10ml配置好的PH為5、6、7、8、9的過(guò)氧化氫酶溶液，將注射器針頭塞上試管塞，插入對(duì)應(yīng)的填料器插孔，試管塞塞緊試管，這樣注射器與試管連接成為整體(如圖2)，方便將酶溶液加入到對(duì)應(yīng)試管中。

安裝上加料支架，擠壓加料支架，到底后立即松開，使得注射器中的酶溶液同時(shí)加入試管，觀察注射器中氣體上升變化趨勢(shì)。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)不同PH值處理后的過(guò)氧化氫酶與過(guò)氧化氫反應(yīng)的激烈程度明顯不同，PH值4-7的反應(yīng)強(qiáng)度是逐漸增大的，而PH值7-10的反應(yīng)強(qiáng)度是逐漸降低的，表明隨著酸性增強(qiáng)或者堿性增強(qiáng)，過(guò)氧化氫酶活性會(huì)逐漸的降低，中間有一個(gè)最適PH值，即過(guò)氧化氫酶活性最大。根據(jù)氣體產(chǎn)生的不同注射器上升的幅度不同，自然而然的反映出酶活性受PH影響的曲線(見(jiàn)圖3上曲線所示)。

5本裝置優(yōu)點(diǎn)：

5.1實(shí)驗(yàn)操作方便簡(jiǎn)單

現(xiàn)在高中階段，大部分學(xué)校都不進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，如果能夠從簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明問(wèn)題，能夠用較少的時(shí)間給學(xué)生一種感性的認(rèn)識(shí)，那么這樣的實(shí)驗(yàn)對(duì)于高中教學(xué)來(lái)說(shuō)，是一種好的資源。只要用量適當(dāng)，一分鐘之內(nèi)就能觀察到很明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，每個(gè)人都能做成功。

5.2能很好的控制酶的用量及加入酶的時(shí)間

酶的用量是影響本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)關(guān)鍵因素，而注射器能很好的控制用量，從而成功排除酶的用量對(duì)本實(shí)驗(yàn)的干擾。且還可以控制酶同時(shí)加入試管。

5.3讀取數(shù)據(jù)很方便，曲線生動(dòng)直觀

本裝置還可以簡(jiǎn)單的測(cè)量出產(chǎn)生氧氣的體積，有刻度的注射器，看其上升距離就是。

5.4實(shí)驗(yàn)成本低

實(shí)驗(yàn)用品在普通實(shí)驗(yàn)室都有，即便沒(méi)有注射器，各大藥房也都

能買到，非常便宜，且可以重復(fù)利用。如果可以，也可以收集廢棄的，廢物利用，但一定要消毒。