酶實驗的三種方法

重慶 敖永權

酶實驗的三種方法

重慶 敖永權

一、試劑檢測法——鑒定酶的本質(zhì)

1.設計思路

從酶的化學本質(zhì)上來講，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。在高中教材中常見的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本質(zhì)都是蛋白質(zhì)，所以對酶本質(zhì)的鑒定常常是變相地考查蛋白質(zhì)的鑒定方法。因此，使用雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應的鑒定方案即可。

2.設計方案

項目 實驗組 對照組材料 __________待測酶溶液 已知蛋白液（等量）試劑 分別加入等量的雙縮脲試劑現(xiàn)象 是否呈現(xiàn)紫色 呈現(xiàn)紫色結(jié)論 呈現(xiàn)紫色說明該酶為蛋白質(zhì)類；否則該酶的化學本質(zhì)不是蛋白質(zhì)__________________________________________

二、對比法——探究或驗證酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素

1.驗證酶的高效性

（1）設計思路：驗證酶高效性的方法是“對比法”，即通過對不同類型催化劑（主要是與無機催化劑作比較）催化底物反應速率進行比較，得出結(jié)論。

（2）設計方案：

項目 _________________________________________________________________________________實驗組_對照組材料 ______________________________________等量的同一種底物_________________試劑 __與底物相對應的酶溶_______液_____________________________等量的無機催化劑現(xiàn)象 反應速率很快或反應用時短 反應速率緩慢或反應用時長結(jié)論 _________________________________________酶具有高效性___________________

2.驗證酶的專一性

（1）設計思路：驗證酶專一性的方法也是“對比法”，常見的有兩種方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應能否進行得出結(jié)論。

（2）設計方案：

項目 方案一 方案二___實_________驗組__________________對照組_實驗組 _______________對照組材料 底物相同（等量） 與酶相對應的底物__另外一種底物試劑 與底物相對應的酶等量的另外一種酶 同一種酶（等量）現(xiàn)象 __發(fā)生反應 不發(fā)生反應___發(fā)生反應 不發(fā)生反應___結(jié)論 _______________酶具有專一性___________________________酶具有專一性_______

3.探究不同環(huán)境因素對酶活性的影響

（1）設計思路：采取對比的手段，將待探究的環(huán)境因素施加到實驗組上，將其與對照組比較，觀察酶促反應速率的變化，就可確定該環(huán)境因素對酶活性的影響。

（2）設計方案：

_項目 _________實驗組 ________對照組_材料 __________等量的同一種底物和等量的同種酶___________試劑 ______待測的自變量 __蒸餾水或其他無關變量_現(xiàn)象 _____反應速率快或慢 ____為正常的反應速率結(jié)論 反應速率快→對酶活性有促進作用；反應速率慢→對酶_______活性有抑制作用；反應速率沒有變化→無影響_________

三、梯度法——確定酶的最適溫度和最適pH

1.設計思路

常用“梯度法”來探究酶的最適溫度（或最適pH），設計實驗時需設置一系列不同溫度（或pH）的實驗組進行相互對照，最后根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論：酶促反應時間最短的一組所處的溫度（或pH）即最適溫度（或最適pH）。相鄰組間的差值（即梯度值）越小，測定的最適溫度（或最適pH）就越精確。特別注意：在設計實驗過程中，根據(jù)“單一變量原則”，除自變量（如溫度或pH等）成等差數(shù)列相互對照外，其他所有無關變量都必須相同（包括材料的大小、質(zhì)量、生長狀況等）。

2.一般步驟

_組別編號 ________________1 _2 … n _實驗材料 _______________等量的同種底物____pH _______________a1_a2__… an___溫度 _______________T1T2… Tn衡量指標 相同時間內(nèi)，各組酶促反應中生成___________物量的多少，或底物剩余的多少_______________實驗結(jié)論生成物量最多的一組，或底物剩余最少的一組所處溫度（或pH）為最___________適溫度（或最適pH）_________________________

四、針對訓練

【例1】（2011·全國新課標卷）甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關系如圖1所示。下列分析錯誤的是 （ ）

圖1

A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解

B.甲酶不可能是具有催化功能的RNA

C.乙酶的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)

D.乙酶活性的改變是因為其分子結(jié)構(gòu)的改變

【解析】酶具有專一性，蛋白酶能催化蛋白質(zhì)降解。因在蛋白酶的作用下，甲酶活性沒有變化而乙酶活性逐漸下降，故甲酶的本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，有可能是RNA；而乙酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，在蛋白酶的作用下其空間結(jié)構(gòu)被改變。

【答案】B

【例2】為驗證酶的專一性，采用的最佳實驗方案是 （ ）

選項 ________等量的底物___分別加入等量的酶 分別加入等量的試劑a組 b組_A.麥芽糖 _葡萄糖 ____麥芽糖酶 ___斐林試劑__B.________蔗糖__麥芽糖_____________________蔗糖酶____________________________斐林試劑__C.__________淀粉___蔗___糖_____________________淀粉酶____________________________斐林試劑__D.___淀粉_________ _蔗糖_______________________淀_________________________粉酶_碘液

【解析】由于麥芽糖和葡萄糖都是還原糖，因此使用斐林試劑鑒定，a、b兩組都會有磚紅色沉淀生成，故A項不合理。蔗糖雖然沒有還原性，但是被蔗糖酶水解后會有還原糖生成，因此B項也不合理。淀粉可被淀粉酶催化水解，因此，反應完成后，a、b兩組都沒有淀粉存在，用碘液檢測也不合理，故D項不行。淀粉和蔗糖都不具有還原性，在淀粉酶的催化下，淀粉水解生成麥芽糖和葡萄糖，因此可用斐林試劑進行檢測，故選C。

【答案】C

【例3】下列是有關某種淀粉酶的實驗，處理方式及結(jié)果如下表及圖2所示。根據(jù)結(jié)果判斷，敘述正確的是 （ ）

___試管編號 ___試管Ⅰ ____試管Ⅱ ___試管Ⅲ______pH 8 8 7 _____溫度 ____60℃ _____40℃ ____40℃____淀粉酶 ____1 mL _____1 mL ____1 mL ____________________淀粉______________________________1_mL_____________________1_mL__________________1_mL

圖2

A.該淀粉酶在作用40 min后便會失去活性

B.在60℃的環(huán)境中此種淀粉酶已失去活性

C.此種淀粉酶在中性環(huán)境中的催化效率比偏堿性中的高

D.物質(zhì)甲對試管Ⅲ中淀粉酶活性的促進作用大于試管Ⅱ

【解析】由圖中試管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相應處理及其淀粉含量的改變情況可知：試管Ⅱ與試管Ⅰ僅有溫度不同，導致試管Ⅰ中淀粉含量不下降的原因可能是溫度過高導致酶變性失活，故B對；試管Ⅱ（pH＝8）、試管Ⅲ（pH＝7）內(nèi)的淀粉都減少了，但是試管Ⅱ減少得更快，說明此淀粉酶在堿性環(huán)境中的催化效率比在中性環(huán)境中高，故C、D錯。

【答案】B

【例4】甲、乙、丙三位同學圍繞酶的特性進行了如下探究實驗，請你運用所學知識，指出三位同學實驗中存在的問題，并提出修正方案。

（1）甲同學探究酶具有催化作用：取一支試管，加入2 mL H2O2溶液，再加2滴新鮮土豆研磨液（研磨液中含過氧化氫酶），觀察到大量氣泡產(chǎn)生，用帶火星的衛(wèi)生香檢測，衛(wèi)生香猛烈燃燒，說明酶具有催化作用。

存在問題： __________________________________。

修正方案： __________________________________。

（2）乙同學探究pH對酶活性的影響：①取12支試管并編號為1～12，各加入0.3 cm3蛋白塊，調(diào)節(jié)各試管的pH分別為1～12；②同時向12支試管內(nèi)各加入等量的胰蛋白酶；③均放入盛有冰水的大燒杯內(nèi)一段時間；④觀察并記錄各試管中蛋白塊消失的時間。

存在問題： __________________________________。

修正方案： __________________________________。

（3）丙同學探究溫度對酶活性的影響：①取6支試管并編號為A、A1、B、B1、C、C1。在試管A、B、C中都加入等量的淀粉溶液，在試管A1、B1、C1中都加入等量淀粉酶溶液。②將試管A、A1放入60℃水中，試管B、B1，放入100℃水中，試管C、C1放入冰水中，維持5 min。③分別將等量的淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中，搖勻后，維持5 min。④取出試管，用斐林試劑檢測實驗結(jié)果。

存在問題： __________________________________。

修正方案： __________________________________。

【解析】（1）從“實驗目的”中找出“自變量”，然后根據(jù)自變量設置分組進行探究，是解答本小題的突破口?！疤骄棵妇叽呋饔谩笔菍嶒災康模渥宰兞渴怯袩o酶。由于新鮮土豆研磨液中含有過氧化氫酶，因此，應設置一個空白對照組——添加等量的蒸餾水。（2）“探究pH對酶活性的影響”是實驗目的，但是必須要保證其他無關變量適宜，不能影響酶的活性。本題中將各組置于冰水中不合理。（3）對于實驗結(jié)果的觀察，有些可以不借助試劑，如第（2）小題，有些需要借助試劑，如本小題。使用斐林試劑檢測時要用熱水浴加熱處理，放入冰水中的那組在加熱過程中，可能仍會有酶促反應進行，因此可改用碘液檢測，再根據(jù)顏色深淺，判定酶促反應進行的程度。

【答案】（1）缺少對照組 應再取一支試管，滴加2滴蒸餾水，其余條件都相同，觀察不到氣泡產(chǎn)生 （2）無關變量（或溫度）不適宜 應把12支試管放入37℃的水浴中保溫相同時間 （3）檢測結(jié)果的試劑不合適 應該是取出試管恢復至室溫后各加入等量的碘液

（作者單位：重慶市第十一中學）