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实验报告-不同因素对酶的影响

实验报告

课程名称: 指导老师: 成绩:

实验名称:

实验类型: 分离鉴定实验 同组学生姓名:

一、实验目的和要求(必填)

二、实验内容和原理(必填)

三、主要仪器设备(必填)

四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理

六、实验结果与分析(必填)

七、讨论、心得Ⅰ.酶的基本性质——底物专一性一、实验目的和要求

1. 了解酶的专一性。2. 掌握验证酶的专一性的基本原理及方法。3. 学会排除干扰因素,设计酶学实验。二、实验基本原理

酶是一种具有催化功能的蛋白质。酶蛋白结构决定了酶的功能——酶的高效性,酶催化的反应(酶促反应)要比相应的没有催化剂的反应快103-1017 倍。 酶催化作用的一个重要特点是具有高度的底物专一性,即一种酶只能对某一种底物或一类底物起催化作用,对其他底物无催化反应。根据各种酶对底物的选择程度不同,它们的专一性可以分为下列几种:

1.相对专一性 一种酶能够催化一类具有相同化学键或基团的物质进行某种类型的反应。2.绝对专一性: 有些酶对底物的要求非常严格只作用于一种底物,而不作用于任何其他物质。如脲酶只能催化尿素进行水解而生成二氧化碳和氨。如麦芽糖酶只作用于麦芽糖而不作用其它双糖,淀粉酶只作用于淀粉,而不作用于纤维素。3.立体异构专一性 有些酶只有作用于底物的立体异构物中的一种,而对另一种则全无作用。如酵母中的糖酶类只作用于D-型糖而不能作用于L-型的糖。 本实验以唾液淀粉酶、蔗糖酶对淀粉、蔗糖水解反应的催化作用来观察酶的专一性。采用Benedict试剂检测反应产物。

Benedict试剂是碱性硫酸铜溶液,具有一定的氧化能力,能与还原性糖的半缩醛羟基发生氧化还原反应,生成砖红色氧化亚铜沉淀。 Na2CO3+ 2H2O 2NaOH + H2CO3 CuSO4+ 2NaOH Cu(OH)2+ Na2SO4 还原糖(—CHO or —C=O)+ 2Cu(OH)2 Cu2O (砖红色或黄色) + 2H2O + 糖的氧化产物

在分子结构上,淀粉几乎没有,而蔗糖、棉子糖全无半缩醛基,它们均无还原性,因此它们与Benedict试剂无呈色反应。 淀粉被淀粉酶水解,产物为葡萄糖;蔗糖和棉子糖被蔗糖酶水解,其产物为果糖和葡萄糖,它们都为具有自由半缩醛羟基的还原糖,与Benedict试剂共热,即产生红棕色Cu2O沉淀。本实验以此颜色反应观察淀粉酶、蔗糖酶对淀粉和蔗糖的水解作用。三、实验材料与试剂

1、实验材料⑴ 蔗糖酶(样品Ⅳ);⑵ 新鲜唾液(含唾液淀粉酶);2、实验试剂⑴ 蔗糖酶液 蔗糖酶液(样品Ⅳ)加蒸馏水适当稀释,备用;⑵ 唾液淀粉酶液(学生自制) 取0.5mL唾液至25ml量筒中,用蒸馏水(稀释)到25ml,用棉花过滤备用。唾液稀倍数因人而异,可稀释50~400倍,甚至更高;⑶ 5%蔗糖(A.R.)溶液;⑷ 0.5%淀粉溶液(含0.3%NaCl);⑸ Benedict试剂 ;四、实验器材与仪器

1.漏斗, 2.脱脂棉花; 3.恒温水浴(37℃,100℃); 4.量筒;5.试管;6.烧杯;7.吸量管。 五、实验操作方法和步骤

㈠ 检查试剂 取3支试管,按下表操作:

注:1、检查目的:试剂是否有干扰因素存在。2、也可对蔗糖酶液、唾液淀粉酶液进行检查是否也有干扰因素存在,请自己设计。㈡淀粉酶的专一性

取三支试管,按下表操作:

注:可增加一组唾液淀粉酶液 经100℃加热3min处理后的样品对照组。㈢蔗糖酶的专一性取三支试管,按下表操作:

注:可增加一组蔗糖酶液 经100℃加热3min处理后的样品对照组。

六、结果分析讨论

各试管观察结果依次是:

(一):1号蓝绿色,2号蓝色, 3号蓝色

Benedict试剂是碱性硫酸铜溶液,具有一定的氧化能力,能与还原性糖的半缩醛羟基发生氧化还原反应,生成砖红色氧化亚铜沉淀。3只试管都为蓝色说明几只试管中都没有果糖和葡萄糖,说明在不加酶时,淀粉和蔗糖不易水解。试剂无干扰因素的存在。(1号试管是蓝绿色可能是因为有少部分的淀粉水解)

(二):1号土黄色,2号黄绿色,3号蓝色

加入唾液淀粉酶,1号试管底物是淀粉,所以很容易水解成葡萄糖,与Benedict试剂共热,即产生红棕色Cu2O沉淀。所以1号颜色变化比较大。(2号可能是因为蔗糖在37℃恒温水浴中也有少部分水解,所以颜色变化,但变化不明显。)总的来看可以看出唾液淀粉酶只对淀粉有催化活性,不能催化蔗糖水解,具有对淀粉的底物专一性。3号是对照。

(三):1号蓝色, 2号红棕色,3号蓝色

加入蔗糖酶,2号试管底物是蔗糖,所以很容易水解成果糖和葡萄糖,与Benedict试剂共热,即产生红棕色Cu2O沉淀。所以2号颜色变化比较大。(1号可能是因为淀粉在37℃恒温水浴中也有部分水解,所以有颜色变化,但变化不明显。)从这三支试管看出蔗糖酶只对蔗糖的水解 有催化作用,对淀粉无催化作用,具有对蔗糖的底物专一性。3号是对照。

七、思考题1.观察酶专一性实验为什么要设计这3组实验?每组各有何意义?蒸馏水有何用?

第一组作为整个实验的空白对照组,检测 Benedict 试剂对实验结果的颜色有何影响,排除干扰因素的存在。第二组作为检测淀粉酶的专一性实验组,第三组作为检测蔗糖酶的专一性的实验组。蒸 馏水作为每一个组中的空白对照,与组内其余两组进行对照。

2.将酶液煮沸10min后,重做二、三的操作,观察有何结果?

各试管都为蓝色,因为酶在煮沸过程中 已经变性,失去催化活性,故不能催化各自对应底物的水解反应。

3.在此实验中,为什么要用0.5%淀粉(0.3%NaCl)溶液?0.3%NaCl的作用是什么?

0.3%NaCl 中的Cl- 是作为激活剂激活唾液淀粉酶的活性,使实验结果不至于因为唾液淀 粉酶的活性不足而导致不同。

八、注意事项1.试管要干净,所有试剂加量准确,加好试剂后要摇匀。2.使用试剂时不要人为造成试剂间的互相污染;试剂用好瓶盖要立即盖好,防止试剂间的互相污染。以免实验结果的错误。Ⅱ. 影响酶活性的因素——激活剂和抑制剂一、实验目的和要求

1. 了解激活剂和抑制剂对酶促反应速度的影响。2. 学习检定激活剂和抑制剂影响酶促反应速度的原理和方法。二、实验基本原理

在酶促反应过程中,酶的活性常受某些物质的影响,有些物质能使酶的活性增加,称为激活剂;某些物质它们并不引起酶蛋白变性,但能使酶分子上的某些必需基团(主要是指酶活性中心上的一些基团)发生变化,因而引起酶活力下降,甚至丧失,致使酶反应速度降低,称为酶的抑制剂。

酶的激活剂种类: 1、一些简单的无机离子,如Mg2+、Cl-等; 2、一些中等大小的有机分子,如抗坏血酸等也是激活剂,它们对某些含巯基的酶具有激活作用; 3、有些酶的催化作用易受某些抑制剂的影响,因而能除去抑制剂的物质也可称为激活剂,如EDTA能除去重金属,因而能解除重金属对酶的抑制作用。4、具有蛋白质性质的大分子物质,这些激活剂是指可对某些无活性的酶原起作用的酶。 酶的抑制剂有许多种: 如重金属离子(Ag+、Hg2+、Pb2+、Cu2+等)、CO、氯化物、H2S、砷化物、氟化物、生物碱、有机磷农药等都是抑制剂。 少量的激活剂或抑制剂就能影响酶的活性,而且常具有特异性。值得注意的是激活剂和抑制剂不是绝对的,各种激活剂对酶的作用是不同的。 本实验利用淀粉被水解的不同阶段产物与碘有不同颜色反应,定性观察唾液淀粉酶在酶促反应中激活或抑制现象。淀粉经酶促水解为葡萄糖的不同阶段的产物与碘作用的颜色反应如下:

本实验中,Cl-为唾液淀粉酶的激活剂; Cu2+为唾液淀粉酶的抑制剂。

利用淀粉被水解的不同阶段产物与碘有不同的呈色反应,定性观察唾液淀粉酶在酶促反应中激活和抑制现象。

淀粉 + 碘 蓝色

淀粉 + 淀粉酶 水解产物 + 碘 颜色变化

水解的程度是通过水解混合物遇碘溶液所呈现的颜色之变化来判断的。

三、实验材料与试剂

1、实验材料 新鲜唾液2、实验试剂⑴ 唾液淀粉酶(学生自制) 取唾液1ml至25ml量筒中,用蒸馏水稀释至25ml,用棉花过滤备用。唾液稀释倍数因人而异,可稀释50~400倍,甚至更高。⑵ 0.1% 淀粉溶液⑶ 1.0% 氯化钠溶液⑷ 1.0% 硫酸铜溶液⑸ 1.0% 硫酸钠溶液⑹ 碘化钾-碘液四、实验器材与仪器

1.试管及试管架2.量筒3.漏斗4.脱脂棉花5.点滴板6.吸量管7.恒温水浴(37℃) 五、实验操作方法和步骤

取试管4支,按下表操作:

注意: ⑴找出准确的保温时间,是本实验是实验能否成功的关键步骤之一,唾液淀粉酶液浓度可根据个人情况而定,通过37℃水浴溶保温计时,反应时间最好在8~15min以内,只有确定准确的保温时间才能进行实验。 (2) 加入酶液后,务必充分摇匀,保证酶与全部淀粉液接触的反应才能得到理想的颜色梯度变化结果。(3)碘化钾–碘液不要过早地加到点滴板上,以免碘液挥发,影响显色效果。

六、结果分析讨论1号试管为蓝紫色,2号为浅黄色,3号为褐色,4号为浅褐色。

试管 1 中颜色最深,说明 CuSO 4 可以抑制淀粉酶的活性;试管 2 中颜色最浅,基 本呈碘色,故淀粉酶活性最高,说明 NaCl 可以激活淀粉酶的活性;试管 3、4 中颜色基本 一致,且深浅居于试管1、2 之间,淀粉酶活性一般,说明Na+、SO 4 2- 对淀粉酶活性都没有 影响。故总体上看,可以得出Cl - 是唾液淀粉酶的激活剂,Cu 2+ 是唾液淀粉酶的抑制剂。

七、思考题1. 激活剂可分哪几类?本实验中NaCl、硫酸铜是属于哪种类型?

激活剂可分为:简单无机离子、中等大小有机分子、能除去抑制剂的物质、具有蛋白质性质的大分子物质等。NaCl 属于简单无机离子;CuSO4 属于重金属抑制剂。

2. 本实验中,1,2,3,4管各有何用意?为什么要设计第3管和第4管?

1 管可观察抑制剂对反应影响的现象,2管可观察激活剂对反应影响的现象,第3管可以将1管中的Na+ 和2 管中的SO42- 对反应的影响去除,4管作为空白对照。

3. 抑制剂与变性剂有何不同?试举例说明。

抑制剂只改变酶的催化活性,并不使蛋白质变性,其影响是可逆的;变性剂破坏了蛋白质的高级结构,使蛋白质变性,并且多数变性剂的影响是不可逆的。如:Cu2+ 是唾液淀粉酶的抑制剂,但如果将Cu2+ 去除淀粉酶的活性又可以变为正常水平。八、注意事项1.试管要干净,所有试剂加量准确,加好试剂后要摇匀。2.使用试剂时不要人为造成试剂间的互相污染,以免实验结果的错误。3.试剂用好瓶盖要立即盖好,防止试剂间的互相污染。4.两种淀粉不要弄错。5.激活剂抑制剂实验中,注意运用点滴板(显色板)来控制保温时间; 如1,2,3,4管颜色反应无明显差别,可能是唾流淀粉酶活力太高或太低,若酶活性太高可将酶稀释后重做;若酶活性太低,可延长保温时间或增加酶的浓度。Ⅲ. 影响酶活性的因素——温度,最适温度测定一、实验目的和要求

1. 了解温度对酶活力的影响;2. 学习测定最适温度的原理和方法;

二、实验基本原理

酶的催化反应受温度影响很大,每一种酶所催化的反应,在一定条件下,仅在某一温度范围内表现出最大的活力,即反应速度最大时的温度,这个温度称为该酶促反应的最适温度,高于或低于最适温度时,反应速度逐渐下降。因此,酶促反应与温度的关系,用酶活力对温度作图,通常具有钟罩形曲线特征。 温度与酶活力的关系测定是选择一定的条件,把底物浓度、酶浓度、反应时间、pH等固定在最适状态下,然后在一系列不同温度条件下,进行反应初速度测定,以酶反应初速度对温度作图,可以得一个钟罩形的曲线,即为温度—酶活性曲线,在某温度有一酶活力最大值,这个温度即为最适温度。

实验①利用唾液淀粉酶为试验对象,在0℃~65℃之间选择不同的温度,进行酶活力测定。根据淀粉被唾液淀粉酶水解的程度的不同,遇碘呈现颜色的变化来判断酶活力的大小及最适温度。 实验②采用蔗糖酶为试验对象,在室温至75℃之间选择不同温度进行酶活力测定。蔗糖酶的活力常以其反应产物还原糖(葡萄糖)的生成量来表示。测定还原糖的方法很多,本实验选择3,5–二硝基水扬酸法测定还原糖量。在碱性条件下,3,5–二硝水杨酸与还原糖溶液共热后被还原成红色氨基化合物,并在一定浓度范围内,还原糖的量与反应溶液所呈棕红色物质颜色的深浅程度成正比。因此,可以用分光光度法测定酶促反应后生成的还原糖量,从而测定蔗糖水解的速度和酶活力。三、实验材料与试剂

1、实验材料⑴ 蔗糖酶液(样品Ⅳ)加蒸馏水适当稀释,备用;⑵ 新鲜唾液。2、实验试剂⑴ 0.2mol/L醋酸缓冲液(pH4.6)⑵ 5%蔗糖(A.R.)溶液(W/V)⑶ 3,5—二硝基水扬酸(简称DNS)试剂⑷ 0.5%淀粉溶液(含0.3%NaCl)⑸ KI-I2溶液

四、实验器材与仪器

1.试管及试管架, 2.恒温水浴, 3.吸量管, 4.滴管, 5.点滴板,6.分光光度计, 7.制冰机。五、实验操作方法和步骤

一、温度对唾液淀粉酶活力的影响1.观察温度对酶活动的影响: 取5支试管,按下表操作。

注意: ⑴找出准确的保温时间,是本实验是实验能否成功的关键步骤之一,唾液淀粉酶液浓度可根据个人情况而定,通过37℃水浴溶保温计时,反应时间最好在8~15min以内,只有确定准确的保温时间才能进行实验。(2)加入酶液后,务必充分摇匀,保证酶与全部淀粉液接触的反应才能得到理想的颜色梯度变化结果。(3)碘化钾–碘液不要过早地加到点滴板上,以免碘液挥发,影响显色效果。⑷各管保温时间要相同。2、绘制温度-酶活力曲线图,以反应温度为横坐标,反应液颜色的深浅程度(代表酶活力的大小)为纵坐标。绘制温度——酶活力曲线(钟罩形),确定唾液淀粉酶的最适温度。二、温度对蔗糖酶活力的影响1、蔗糖酶最适温度的测定 取试管7支进行编号,0号管为空白对照,以蒸馏水代替酶液,1—7号顺序为测定管,向各管加入0.2mol/L醋酸缓冲液(pH4.6)1ml, 2%蔗糖溶液0.5ml,然后将各编号管依次放入相应温度(见下表)的恒温水浴或恒温箱中,预热2min,再逐管准确计时加入0.5ml经适当稀释的蔗糖酶液,迅速混匀;精确反应10min后,加入1ml 3,5–二硝基水杨酸(DNS)试剂,立即混匀,放入沸水浴中加热5min。取出用流水冷却至室温后,向各管加入5ml蒸馏水,充分混匀。以0号管作空白对照A520值为零,在分光光度计上于520nm波长处测定各管的A520值,并作好记录。2、绘制温度——酶的活力曲线图 以反应温度为横坐标,相应的A520(表示反应初速度)为纵坐标,绘制出温度—酶活力(A520值)曲线图,从而可以测出蔗糖酶在本实验条件下的最适温度。

六、结果分析讨论

(一)温度对唾液淀粉酶活力的影响

1至5号试管颜色依次为蓝紫色、浅黄色、黄色、浅黄色、红棕色

当温度为 37℃时淀粉水解最完全,唾液淀粉酶的活性最高;在 37℃两边唾液淀粉酶的活性都随着温度的改变而降低, 故本组实验的唾液淀粉酶的最适温度在37℃左右。 唾液淀粉酶的活性应该是在正常的人体体温 37℃时最适。(二)温度对蔗糖酶活力的影响

0至5号试管分光度依次为0, 0.726, 1.155, 1.388, 0.501, 0.218

最佳温度在48℃左右。

由试剂在520nm波长的吸光度对温度作图得到如上图的A 520 -T 曲线。由图线看出蔗糖酶在48℃时活性最高,故蔗糖酶的最适温度为48℃。同时由曲线看出温度高于65℃后酶活性显著下降,这是因为此时酶已经因为高温发生了变性,失去了大部分的催化活性,故催化能力大大减弱。

七、思考题1.什么是酶的最适温度?有何用途?

答:酶的最适温度是酶促反应在速率最大时的温度。在最适温度下,酶的催化活性最高,此时酶促反应的效率最高,可由此最快的获得产物。2.酶反应的最适温度是酶特性的物理常数吗?它与哪些因素有关?

答:不是特征常数。它和pH、抑制剂和激活剂存在与否、底物浓度等因素都有关。 3.通过以上几个酶学实验,总结酶有哪些特性?影响酶活性的因素有哪些?在实际应用中应注意哪些问题?

答:酶有底物专一性、高效性、有最适温度等特性。影响酶活性的因素有 pH、温度、底物浓度、激活剂和抑制剂。在实际应用中应该注意多种不同的因素对酶活性的总体影响,而不能只看一种或某几种因素的单独影响。

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