第30讲 与酶的特性有关的实验探究

第30讲与酶的特性有关的实验探究

1.探究影响酶活性的因素

(1)归纳对照实验设计的一般步骤 (2)指出本实验中的自变量和无关变量

(3)指出本实验中的因变量及其检测指标 (4)归纳实验设计应遵循的原则

1.酶的高效性的实验探究

酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶的催化效应更高。

以Fe3+和过氧化氢酶催化H2O2分解为例：

变量分析：

实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量称为自变量。随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。

对于自变量，要操纵其变化，对于因变量要观察或测量其变化，对于无关变量要加以控制，做到相同且适宜。

根据这一实验，我们可以总结和理解实验设计的原则：

1、科学性原则：所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。

科学性原则：包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。

①实验原理的科学性

实验原理是实验设计的依据，也是用来检验和修正实验过程中失误的依据，因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。

②实验材料选择的科学性

根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。如孟德尔选择豌豆为实验材料，“还原性糖鉴定实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材料，以及“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫色洋葱为实验材料等实验都是一些经典的成功选材的范例。

③实验方法的科学性

只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果。如在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件，在鉴定光合作用产物实验中，要对植物进行饥饿处理。

④实验结果处理的科学性

对于实验过程中得到的一些数据，现象或其它信息，不能简单处理，应首先整理后仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。

2.对照性原则：科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。实验中的无关变量很多（同一种实验结果可能会被多种不同的实验因素所引起），必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。

（1）如何设置对照实验：所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：①所有用生物材料要相同：所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。

②所用实验器具要相同：试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。

③所用实验试剂要相同：试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。

④所用处理方法要相同如：保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。

有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。

（2）设置对照组有4种方法：

①空白对照：即不给对照组做任何处理。例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉水解”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。

②条件对照：即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素。这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。

③自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组，例如“质壁分离与复原”实验。自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。

④相互对照（对比）：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。即实验与对照在同一对象上进行。这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。

本实验用的就是相互对照，也称对比实验。

3.单因素变量原则

单因素变量原则，强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量，只有这样当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验组所给实验因素的作用，因此在设计对照组实验时首先要确定变量并加以正确设置，所要验证的中心条件即为变量。如要验证光合作用需要光则应将光作为变量；要验证光合作用需二氧化碳则把二氧化碳作为变量等等。

4. 等量性原则

等量性原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即相同，以平衡和消除无关变量对结果的影响，需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时，不但要等量，而且是在适宜条件下的等量，常态条件下的等量。如在探索PH对酶活性影响的实验中，单一变量是PH，除PH之

外的其他一切对酶活性有影响的无关变量不但要严格控制等量，而且要适宜的量，如对温度的控制不但要相同，而且要适宜，即要给予酶活性所需的适宜的温度，而不能控制在低温或高温条件下的等量。

2.酶的专一性的实验探究

①设计方案

3.温度对酶活性的影响的实验探究

步骤项目试管1 试管1′试管2 试管2′试管3 试管3′

1 加入可溶性淀粉溶液

2 mL 2 mL 2 mL

2 加入新配制的α-淀粉

酶溶液

1 mL 1 mL 1 mL

3 放置在不同温度环境中0 ℃0℃100℃100℃60℃60℃

4 淀粉溶液与α-淀粉酶

溶液混合

混合混合混合

5 完成反应 5 min 5 min 5 min

6 滴入碘液2滴2滴2滴

7 观察结果变蓝变蓝不变蓝

思考：（1）为什么不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解?

（2）为什么不选用斐林试剂进行检测?

4.pH对酶活性的影响的实验探究

步骤项目试管1 试管2 试管3

1 注入等量过氧化氢酶溶液2滴2滴

2 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mLNaOH溶液

3 注入等量的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL

4 观察现象有大量气泡产生几乎无气泡产生几乎无气泡产生思考：（1）为什么不选用淀粉酶催化淀粉的水解

1.酸会使淀粉水解，影响实验结果。

2.碘会和NAOH反应，Cu(OH)2会和HCl反应影响实验结果的检测。

（2）步骤2和步骤3能不能颠倒顺序?

根据上述两个实验总结这类实验的操作步骤。

第一，分组、编号，加底物；

第二，自变量处理；