第三章 第三节 第2课时

第2课时酶的作用特性、影响因素及相关实验探究

一、酶的专一性

1.概念

一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应，就是酶的专一性。

2.实验探究

(1)实验原理

①还原糖(如麦芽糖、葡萄糖)遇本尼迪特试剂在热水浴后会出现红黄色沉淀。

②淀粉水解得到麦芽糖，而蔗糖水解后可得到葡萄糖；淀粉与蔗糖都不是还原糖。

(2)实验步骤及结果

(3)结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化分解蔗糖；而蔗糖酶只能催化蔗糖水解，而不能催化分解淀粉，说明酶具有专一性。

实验点拨

(1)本实验设计了1号和2号试管作为对照，用以证明淀粉和蔗糖是非还原糖。

(2)3、4号是一组实验，说明淀粉酶只能分解淀粉，不能分解蔗糖，淀粉酶具有专一性。

(3)5、6号是一组实验，说明蔗糖酶只能分解蔗糖，不能分解淀粉，蔗糖酶具有专一性。

(4)两组实验都证明了酶具有专一性。

(5)酶的专一性是指每一种酶只能催化一种底物或几种相似的底物，肽酶催化的是多肽类物质的反应，也说明其具有专一性。

例

1(2017·浙江11月学考)为验证酶的特性，进行了实验。基本过程如下表所示。

单位：mL

据此分析，下列叙述正确的是()

A.试管1和试管2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖

B.试管3～6需在沸水浴中保温2～3 min以利于酶的催化作用

C.试管3和6的实验结果说明酶的作用具有专一性

D.若试管5中出现阳性反应说明蔗糖酶也能分解淀粉

答案 A

解析试管1和试管2作为对照组，是为了检测淀粉和蔗糖中是否含有能与本尼迪特试剂反应的还原糖，A正确；在沸水浴中保温2～3 min是为了使本尼迪特试剂与还原糖进行反应，且在沸水中酶已失活，B错误；试管3和试管4对比(或试管5和试管6)对比，说明酶具有专一性，C错误；试管5中出现阳性反应还需与对照组1进行对照，若1也出现阳性反应，可能是实验误差导致的，D错误。

拓展提升

酶具有专一性的理论假说

酶具有专一性的主要理论假说有“锁钥学说”和“诱导契合学说”，都强调的是酶空间结构和底物空间结构的相互吻合，因此酶的空间结构一旦发生改变或丧失，酶的专一性也就没有了，如图是锁钥学说示意图。

例

2某生物兴趣小组要设计实验验证酶的专一性。请根据题意回答问题：

备选实验材料和用具：蛋白质块、牛胰蛋白酶溶液、牛胰淀粉酶溶液、蒸馏水、双缩脲试剂、试管若干、恒温水浴锅、时钟等。

(1)该实验的自变量是___________________________________________________________。

(2)实验步骤：

①取两支洁净的相同试管，编号为甲、乙。

②取5 mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中，再取牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。

③将两支试管置于恒温水浴锅中，保温(37 ℃)5分钟。

④分别加入等体积等质量的蛋白质块，其他条件相同且适宜。

⑤一段时间后，分别加入等量的双缩脲试剂进行检测，记录实验结果。

上述实验步骤中，有两处明显错误，请找出这二处错误并更正。

________________________________________________________________________；

________________________________________________________________________。

(3)如果想验证过氧化氢酶具有高效性的特点，应该用过氧化氢酶和________对________进行催化效率比较。

答案(1)酶的有无及种类

(2)步骤②不符合单一变量原则(或不符合等量原则)，应再取5 mL牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中

步骤⑤不能用双缩脲试剂检测，应直接观察蛋白质块体积的变化

(3)Fe3＋(或MnO2)H2O2

解析(1)探究酶的专一性，需要设计对照实验，其实验变量是酶的有无及种类。(2)实验步骤中加入到乙试管中的牛胰淀粉酶溶液没有注明用量，不符合单一变量原则；两支试管中都有蛋白质类酶，遇双缩脲试剂均呈紫色，因而不能用双缩脲试剂检测，应直接观察蛋白质块体积的变化。(3)验证过氧化氢酶具有高效性的特点，应该用过氧化氢酶和Fe3＋(或MnO2)对H2O2进行催化效率比较。

二、影响酶催化作用的因素

1.pH对酶作用的影响

(1)在一定条件下，酶作用最强时的pH值称为该酶的最适pH。偏离该pH，不论升高还是降低，酶的作用都会下降。

(2)过酸、过碱都会使酶变性，使酶永久失活。

2.温度对酶作用的影响

(1)在一定条件下，酶促反应最快时的温度称为该酶的最适温度。在此温度以上或以下酶活性均要下降。

(2)低温影响酶的活性，但不会使酶的空间结构遭到破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会导致酶发生热变性，使其永久失活。

3.探究pH对H2O2酶的影响(选考)

(1)实验原理

肝脏中的H2O2酶能将H2O2催化分解成H2O和O2。用不同的pH缓冲液处理H2O2酶和H2O2，收集O2的产生量，比较在不同pH下H2O2酶的催化活性。

(2)实验步骤

①取上图装置，向反应小室加入适量的过氧化氢溶液和pH5.0的缓冲液。

②将大小相同的8片滤纸片放在新鲜肝匀浆中浸泡1 min，然后取其中2片贴到反应小室一侧内壁上。

③翻转反应小室，适宜时间后，读取量筒中水平面的刻度并作好标记，然后记录。

④反复冲洗反应小室，重复上述实验，测量在pH6.0、pH7.0、pH8.0下过氧化氢在酶催化下释放的气体量。

归纳总结1.反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。