【归纳】酶的相关实验

一、鉴定酶的本质

人的唾液中含有唾液淀粉酶，有人说：“唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质”。请设计一个实验以探究该酶的化学本质是否是蛋白质。

(1)实验材料：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO₄溶液、鸡蛋、人的口腔唾液(含有酶)、清水、小烧杯、玻璃棒、试管和滴管。

(2)实验原理：鸡蛋的蛋清的主要成分是蛋白质，在碱性溶液中，蛋白质与CuSO₄反应能产生紫色物质，即蛋白质的双缩脲反应。如果能通过实验证明，酶能发生双缩脲反应，即可证明酶的化学本质是蛋白质。

(3)实验步骤：

①制备蛋清液：取生鸡蛋一个，打破蛋壳(不要破坏蛋黄)。取少许蛋清注入小烧杯中，加入30 mL的清水，用玻璃棒调匀。

②取两支试管，编号，在1号试管中注入第一步得到的________2 mL,2号试管中注入________________。

③向1号和2号试管中各加入1mL__________________________________，摇匀。

④分别向两试管中注入________________________________，摇匀。

⑤振荡摇匀后，静置一会，观察其颜色变化。

(4)实验结果与结论预测：

①若____________________，则________________________________；

②若_____________________________，则唾液淀粉酶的化学本质不是蛋白质。

【审题关键】

(1)据题可知该实验的目的是探究唾液淀粉酶的化学本质是否是蛋白质。

(2)确定本实验的自变量为蛋白质和酶，因变量为是否出现紫色反应。

(3)找出本实验的无关变量有：蛋清液和唾液的注入量、双缩脲试剂的使用量和方法等。

(4)联想到鉴定蛋白质的方法：双缩脲试剂使用时，先加入NaOH溶液(1 mL)，振荡摇匀，造成碱性的反应环境，然后再加入4滴CuSO₄溶液，振荡摇匀后观察现象。

(5)由题干信息可知本实验属于探究类实验，其结果与结论预测的一般语言表述模型是：若××××××，则××××××；若××××××，则××××××。

【答案】　

(3)②蛋清液　等量的口腔唾液　③质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液　④质量浓度为0.01g/mL的CuSO₄溶液4滴

(4)①两支试管中都呈现紫色　唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质　②1号试管中呈现紫色，2号试管没有呈现紫色

【方法归纳】

鉴定酶本质的“试剂检测法”模型

“试剂检测法”——从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。因此可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应，RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案：

鉴定酶本质的“酶解法”模型

从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。其必须保持正常的结构才能发挥催化作用，因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理某酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。设计方案：

【例题】

某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。

【审题关键】

(1)据题干可知，X酶的功能是X酶能将糖原分解为还原糖。

(2)联想到蛋白酶可以改变蛋白质的空间结构从而使其失去功能。

(3)RNA酶可以催化RNA发生水解而失去功能。

(4)若X酶的化学本质是蛋白质，被蛋白酶处理后，则不能将糖原分解为还原糖。

(5)若X酶的化学本质是RNA，被RNA酶处理后，则不能将糖原分解为还原糖。

(6)题干中要求要设计甲、乙两组实验，二者之间要能相互印证，因此联想相互对照。

【答案】　

(1)实验思路：甲组：将X酶用蛋白酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下保持一段时间后，检测是否有还原糖的产生。乙组：将X酶用RNA酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下保持一段时间后，检测是否有还原糖的产生。

(2)预期结果及结论：①若甲组有还原糖生成，乙组没有还原糖生成，则说明X酶的化学本质是RNA；②若甲组没有还原糖生成，乙组有还原糖生成，则说明X酶的化学本质是蛋白质。

验证酶的高效性的实验设计模型

(1)设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较，得出结论。

(2)设计方案

项目	实验组	对照组
材料	等量的同一种底物
试剂	与底物相对应的酶溶液	等量的无机催化剂
现象	反应速率很快，或反应用时短	反应速率缓慢，或反应用时长
结论	酶具有高效性

验证酶的专一性的实验设计模型

(1)设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。

(2)设计方案

项目	方案一		方案二
	实验组	对照组	实验组	对照组
材料	同种底物(等量)		与酶相对应的底物	另外一种底物
试剂	与底物相 对应的酶	另外一种酶	同一种酶(等量)
现象	发生反应	不发生反应	发生反应	不发生反应
结论	酶具有专一性		酶具有专一性

(2018·南京金陵中学调研)

研究小组利用下列实验材料、试剂及实验装置进行“验证酶具有专一性”的实验。

材料与试剂：猪小肠蔗糖酶(最适温度50 ℃)、唾液淀粉酶(最适温度37℃)、质量分数为5%麦芽糖溶液、质量分数5%蔗糖溶液、质量分数5%淀粉溶液等。

实验装置：

注：二糖、单糖不能透过所用半透膜，水可以透过。

(1)实验步骤：①U形管A侧加入20mL质量分数5%麦芽糖溶液，B侧加入20mL质量分数5%________溶液，一段时间后观察到A、B两侧液面齐平。

②A、B两侧均加入等量且适量的猪小肠蔗糖酶，水浴锅设为________℃，一段时间后观察A、B两侧液面变化。

(2)预测实验结果：A侧液面____，B侧液面________。

(3)实验步骤②中，一段时间后分别取U形管A、B侧溶液，加入斐林试剂水浴加热，则A侧溶液呈__________色，B侧溶液呈________色；该结果________(填“能”或“不能”)验证酶具有专一性。

【答案】　

(1)①蔗糖　②50　(2)下降　上升　(3)砖红　砖红　不能

“梯度法”探究酶的最适pH

(1)设计思路

(2)设计方案

【特别提醒】　此方法中的单一变量是pH，即自变量是pH，因变量是反应物分解的速率或剩余量，也可以是产生生成物的速率或生成物的产生量。

“梯度法”探究酶的最适温度

(1)设计思路

(2)设计方案

【特别提醒】　此方法中的单一变量是温度，即自变量是温度，因变量是反应物分解的速率或剩余量，也可以是产生生成物的速率或生成物的产生量。

在此方法中要注意：①在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。②若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测实验结果的试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。