2016-2017学年高中生物第3章第1节酶的制备及活力测定检测

第一节酶的制备及活力测定
一、酶的存在及提取
1．酶是在生物体活细胞中合成的。

其参与反应部位可以在细胞内，也可以在细胞外。

2．在酶的提取过程中，温度、酸碱性等多种环境条件都可能影响酶的空间结构，导致酶变性，甚至丧失活力。

因而提取出的酶首先需要检测酶的活力。

3．酶的活力通常以单位时间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。

在测定单位时间内麦芽糖的生成量来检测淀粉酶的活力的实验中，测麦芽糖的产量可用分光光度法。

二、酶活力的测定方法和原理
1．提取酶液：研磨水稻种子时需加石英砂，目的是充分研磨。

制取匀浆并离心后，取上清液，其中一份要在水浴中加热，目的是使酶失活。

2．滴加酶液。

3．恒温处理。

4．钝化处理：酶促反应进行一段时间后要向反应液中加物质的量浓度为0.4 mol/L的NaOH溶液，目的是钝化酶的活性，使反应终止。

5．测定吸光值：测定吸光值时要把反应液与2_mL3,5—二硝基水杨酸试剂混匀，并沸水浴5 min，才能产生麦芽糖产物。

然后分别移入四支比色杯，用分光光度计在波长520 nm 处进行比色。

6．绘制标准曲线。

预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中
一、植物淀粉酶活力的测定
原理：淀粉酶将淀粉水解成麦芽糖。

在NaOH和丙三醇存在下，二硝基水杨酸(DNS)与还原糖共热后被还原生成氨基化合物。

在过量的NaOH碱性溶液中此化合物呈橘红色，在520 nm波长处有最大吸收峰，在一定的浓度范围内，还原糖的量与光吸收值呈线性关系，利用比色法可测定样品中的含糖量。

如果在反应系统中加入适当过量的过氧化氢溶液，经酶促反应后，在酸性条件下，用标准高锰酸钾溶液滴定多余的H2O2，反应如下：
5H2O2＋2KMnO4＋4H2SO4―→5O2＋2KHSO4＋8H2O＋2MnSO4
根据消耗的H2O2的量计算出过氧化氢酶的活力。

酶活力用每克鲜重样品1 min内分解H2O2的毫克数表示。

过氧化氢酶活力[mg/(g·min)]＝(A－B)×(V T/V S)×1.7/W×t
式中：A 为对照KMnO 4滴定毫升数(mL)；B 为酶反应后KMnO 4滴定毫升数(mL)；V T 为提取酶液总量(mL)，V S 为反应时所用酶液量(mL)，W 为样品鲜重(g)；t 为反应时间(min)；1.7为换算系数，即每消耗1 mL 物质的量浓度为0.1 mol/L 的高锰酸钾溶液，相当于样品中含有1.7 mgH 2O 2。

用分光光度法也可测定过氧化氢酶的活力。

在有过氧化氢存在时，H 2O 2将愈创木酚氧化生成茶褐色物质，后者在波长为470 nm 处有最大吸收峰，再用721型分光光度计进行测定。

(2016·全国甲卷)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验
组：A 组(20 ℃)、B 组(40 ℃)和C 组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。

回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。

(2)在时间t 1之前，如果A 组温度提高10 ℃，那么A 组酶催化反应的速度会________。

(3)如果在时间t 2时，向C 组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t 3时，C 组产物总量________，原因是_________________________。

(4)生物体内酶的化学本质是____________，其特性有____________(答出两点即可)。

【审题导析】 胰蛋白酶—⎪⎪⎪
—酶的特性—酶的作用特点
—影响酶活力的因素
【精讲精析】 (1)在60 ℃条件下，反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多，说明酶在60 ℃条件下最终失活。

20 ℃与40 ℃条件下相比，40 ℃时酶促反应到达反应平衡的时间短，说明40 ℃条件下酶活性较高。

(2)在时间t 1前，如果A 组温度提高10 ℃变成30 ℃，由该酶活性随温度的变化规律可知，30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的，那么A 组酶催化反应的速度会加快。

(3)t 2时C 组的产物浓度已不再增加，但由A 和B 组t 2时的产物浓度可知，t 2时C 组底物并未全部被分解，C 组产物浓度不再增加是由于C 组
温度条件下t2时酶已经变性失活。

因此如果在时间t2时，向C组增加2倍量的底物，在其他条件不变的情况下，t3时产物的总量也不会再增加。

(4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。

酶具有高效性、专一性等特性，并且需要适宜的温度和pH等。

【答案】(1)B (2)加快(3)不变60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA 高效性和专一性(其他合理答案可酌情给分)
将实验数据转换成曲线图的方法
(1)以自变量为横坐标，以因变量为纵坐标建立直角坐标系；
(2)注明坐标轴的名称、单位、坐标原点以及曲线名称；
(3)每个坐标轴上的取值单位要相等；
(4)将实验数据标到坐标系中，并用相应线型连接起来。

1．种子萌发时，贮藏物质发生水解作用过程中，活力最高的酶应该是( )
①脂肪酶②淀粉酶③蛋白酶④转氨酶⑤过氧化氢酶⑥蔗糖酶
A．①②③B．②④⑤
C．④⑤⑥ D．①③⑤
【解析】植物种子中贮存的是不能被细胞直接利用的大分子物质，如蛋白质、脂肪、淀粉等。

它们必须转化成溶于水的小分子物质才能被植物细胞所利用，在转化过程中，起作用的是各种水解酶。

如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等。

【答案】 A
酶的制备和应用
下列有关淀粉酶制备的描述错误的是( )
A．选材应选萌发的水稻种子(或其他含淀粉多的种子)
B．研磨时加入石英砂使研磨更加充分
C．用蒸馏水稀释的目的是让细胞吸水涨破
D．室温下放置及振荡的目的是让酶充分溶解
【审题导析】
【精讲精析】植物细胞有细胞壁不能用吸水涨破法。

【答案】 C
制备酶时应注意选材，具体有：
(1)所要制备的酶是什么酶
(2)它所存在的组织或细胞
(3)含量较多的时期
2．(2012·广东高考)食品种类多，酸碱度范围广。

生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：
(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。

据图可知，________更适宜作为食品添加剂，理由是___________________________________。

蛋白酶的活力可用____________________________的量来表示。

(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下：
兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。

结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。

他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。

请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。

【解析】(1)题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱度适应范围。

由图可知，木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变
化，所以可以选作食品添加剂。

酶的活力可用单位时间内、单位体积中底物的减少量(或产物的增加量)来表示。

(2)由题中信息已知酶保护剂的适宜浓度范围和提取液pH的适宜范围，故实验的自变量是酶保护剂的浓度和提取液的pH，需在适宜范围内确定较小的梯度进行实验。

实验结果记录表要包含自变量酶保护剂的浓度和提取液的pH以及因变量底物的减少量(或产物的产生量)。

【答案】(1)木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化单位时间内、单位体积中底物减少(或产物增加) (2)课题：探究酶保护剂的浓度和提取液的pH的最佳组合
1．下列与酶的活性有关的说法不正确的是( )
A．酶的活性是由蛋白质结构决定的，不受外界条件的影响
B．酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力
C．酶的活性受温度、酸碱性等因素的影响
D．酶活性高低与反应物浓度无关
【解析】酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，其高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。

酶的催化作用受外界条件影响，温度、酸碱性等对酶的催化能力都有较大影响，反应物浓度与酶的活性高低无关。

【答案】 A
2．下列关于酶的论述错误的是( )
A．酶的数量随化学反应的进行而减少
B．有的酶是蛋白质，有的是核酸
C．酶的活性与pH有关
D．细胞内、外都可能有酶存在
【解析】酶的特性之一就是反应前后保持不变。

【答案】 A
3．如图表示在不同条件下，酶促反应的速度变化曲线，试分析：
(1)酶促反应的速度可以用________来表示。

(2)Ⅱ和Ⅰ相比较，酶促反应速度慢，这是因为_________________。

(3)图中AB段和BC段影响酶促反应速度的主要限制因子分别是___和____。

(4)若想探究酶的最适pH，至少应设计__________种不同的pH。

(5)请在原图中绘出在酶浓度相对值为1个单位、温度为25 ℃条件下酶促反应速度曲线。

【解析】酶促反应速度可用底物利用速率或产物生成速率表示。

图中Ⅱ与Ⅰ的不同在于反应温度，AB段说明影响反应速度的是底物浓度，而BC段则是酶浓度。

在探究pH(或温度)对酶活性的影响时，常设置高、适、低三个条件。

【答案】(1)底物利用速率(或产物生成速率)
(2)温度低，酶活性降低
(3)底物浓度酶浓度(4)3
(5)如图(虚线所示)
学业达标测评(六)
一、选择题
1．科学家从细菌中分离得到了分解石油的酶，其活力的大小可表示为( )
A．单位时间、单位体积内反应物的总量
B．一段时间后生成物的总量
C．一段时间后，一定体积中消耗的反应物量
D．单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量
【解析】酶活力的大小可用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速度表示，
此速度是指单位时间内，单位体积中反应物的减少量或产物的增加量。

【答案】 D
2．在植物淀粉酶制备及活力测定实验中，淀粉水解反应一段时间后，加NaOH溶液的目的是( )
A．缓冲作用
B．与麦芽糖反应生成黄褐色产物
C．钝化酶的活性，使反应终止
D．以上都不对
【解析】淀粉酶的活力测定以单位时间内麦芽糖的生成量来表示，对照的试管要同时结束反应来计算时间，所以利用NaOH来钝化酶的活性，使反应终止。

【答案】 C
3．从水稻种子中提取酶液时，首先要研磨种子，在此过程中要加入石英砂，其原因是( )
A．防止酶失活
B．使研磨充分，有利于酶释放
C．有利于种子内淀粉酶的大量合成
D．使酶失活
【解析】提取酶液时，要将种子研磨成匀浆，加入石英砂目的是使研磨充分，提取到足够多的酶液。

【答案】 B
4．利用水稻种子制备植物淀粉酶要选用( )
A．晒干的种子B．萌发的种子
C．死种子D．刚成熟的种子
【解析】植物种子在萌发时，因需大量的物质和能量，此时淀粉酶含量升高，活力增强以促进淀粉的大量水解。

【答案】 B
5．某有机物加入酶后，置于0 ℃至80 ℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系如右图所示。

根据该图判断，如果把这些物质置于80 ℃至0 ℃的环境中处理，在A～D四图中，符合其关系的图是(注：纵坐标为有机物的分解总量)( )
【解析】高温使酶变性失活，降低温度后，酶的活性也不能恢复，因此分解物总量也就不再变化。

【答案】 B
6．有人测定了A、B、C、D四种植物体内多种酶的活性与温度的关系，结果如图所示。

根据上图中的信息，你认为在25 ℃条件下竞争能力最强的生物和对温度适应范围最广的生物分别是( )
A．B和D B．B和C
C．B和A D．A和C
【解析】酶活性具有一定的温度范围和适宜温度，温度过高，酶会失活；低温抑制酶的活性；最适温度下，酶活性最强，生物在此温度下生活得也最好，竞争力就强；酶的活性的范围越大，生物的生存温度范围就越广。

【答案】 B
7．某一有机物加酶后，先置于pH为2的环境中一段时间，然后把pH逐渐由2调到10，则此过程中，底物量的变化为( )
【解析】过酸、过碱都能使酶变性失活，当pH为2时酶已变性失活，即使再把酶所处环境的pH调到最适值，酶促反应也不再进行，底物量不再变化。

【答案】 B
8．根据下图依次指出每一图形最可能代表了什么因素对酶的作用的影响。

曲线中纵坐标表示反应速度，横坐标表示影响因素。

按甲、乙、丙、丁顺序组合正确的是( )
①酶浓度②底物的浓度
③温度④pH
A．①②③④ B．②③④①
C．③④①② D．④③②①
【解析】温度和pH都有一个最适值。

当底物浓度较低时，随底物浓度升高，酶催化作用增强，但当所用酶都参加催化之后，反应也达到最大值；而随着酶浓度增加，反应速率会明显增加。

【答案】 A
二、非选择题
9．将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。

取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如图所示，然后在每支试管中加入少许等量的玉米子粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验(提取液中还原性物质忽略不计)：
(1)若向A、C、E三支试管中分别加入适量的班氏试剂，沸水浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是______________；砖红色较深的试管是________，颜色较深的原因是__________；不变色的试管是________，不变色的原因是________。

(2)若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色都是蓝色，产生该颜色的原因是__________。

(3)以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。

你怎样设计实验才能确定最适温度？(只要求写出设计思路)
【解析】本题考查植物淀粉酶的制备、应用及影响因素。

发芽的玉米子粒中含有淀粉酶，在不同温度下，淀粉酶的活性不同，对淀粉液的催化程度也不相同。

40 ℃比20 ℃下酶的活性强，因此产生的麦芽糖多，加入班氏试剂后颜色比20 ℃的深，100 ℃下酶已失活，因此试管中没有颜色反应。

B、D试管中淀粉会被淀粉酶催化水解，加碘仍然变蓝，说明淀粉
有剩余。

要确定酶的最适温度，应增加试管数量，设置合适的温度梯度，重复上述实验。

【答案】(1)A和C C 淀粉酶在40 ℃时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原性糖多 E 酶失活
(2)剩余的淀粉遇碘变蓝
(3)在20 ℃和100 ℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件保持一致，以反应液和上述试剂(或答碘液或答班氏试剂)发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。