1、第第 6 课时课时 酶活力的测定酶活力的测定 学习导航 1.阅读教材 P33、P35内容，了解酶活力和酶反应速度的关系。2.结合教材 P3233 内容，检测果胶酶的活力。3.结合教材 P34内容，探究果胶酶作用的最佳条件。 重难点击 1.解释果胶酶活力测定原理及方法。2.探究果胶酶作用的最佳条件。 一一、检测果胶酶的活力检测果胶酶的活力 不同条件下，酶的活性是不同的，要定量地比较酶活力的差别就要进行酶活力的测定。结合 教材实验，完成下面的探究内容。 1酶活力单位及其测定方法 (1)酶活力单位是指在一定条件下，1 min 内能转化 1_mol 底物的酶量。测定过程中温度保持 在 25 ，其他条件
2、如 pH 和底物浓度等均应采用最适条件。 (2)测定方法 一是测定完成一定量反应所需的时间，所需时间越短，说明酶活力越高；反之，酶活力越 低。 二是测定在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度，酶催化的反应速度越大，说明 酶活力越高；反之，酶活力越低。 2果胶酶活力的测定 (1)实验原理 果胶酶可将果胶水解生成 半乳糖醛酸，产物可用次碘酸钠法进行定量测定，从而计算出果 胶酶的活力。 (2)方法步骤 步骤 操作 提示 保温 两个锥形瓶，1 号瓶内加入果胶、果胶 酶；2 号瓶内加入等量的果胶和蒸馏水， 均用冰乙酸将 pH 调至 3.5，放在恒温水 浴锅中 50 保温 2 h 保温的目的是使酶对底
3、物很好地发挥 作用，温度和 pH 都应是最适宜的 加碘 氧化 分别从 1、2 号瓶中取 5 mL 反应液加入 两个碘量瓶中，加热煮沸，冷却后分别 加入 1 mL 1mol/L 的碳酸钠溶液和 5 mL0.1 mol/L 的碘液，混匀 这一步的目的是使碘在碱性条件下 (碳酸钠提供碱性条件)， 和果胶酶的水 解产物 半乳糖醛酸作用，生成糖酸 盐 滴定 分别加入 2 mL1 mol/L 的硫酸， 用 0.05 mol/L 硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄 色，再加入质量分数为 0.5%的淀粉指示 剂，继续滴定至蓝色消失为止，记录所 用硫代硫酸钠的体积，分别用 A 和 B 表 示 滴定时加入硫酸的目的是使酶
4、促反应 终止，然后用硫代硫酸钠滴定剩余的 碘，根据化学反应中的定量关系即可 求出半乳糖醛酸的量 计算 酶活力(单位)(BA)M1 2 20 5 B 表示空白滴定所消耗的硫代硫酸钠 毫升数；A 表示样品滴定消耗的硫代 硫酸钠毫升数； M 表示硫代硫酸钠的 摩尔浓度； 1 表示 1 mol 硫代硫酸钠相 当于 1 mol _- 半乳糖醛酸；2 表示作 用时间；20 表示反应液总体积；5 表 示检测时所取反应液的毫升数 1影响酶促反应速度的外界因素有哪些？它们是否都影响酶活力？请举例说明。 答案 (1)影响酶促反应速度的外界因素有温度、pH、酶抑制剂、酶的用量、底物浓度等。 (2)不一定。例如，温度
5、、pH 和酶抑制剂能通过改变酶的结构而影响酶活力，但酶的用量和 底物浓度只影响反应速度，并不影响酶活力。 2甲、乙两图是温度、pH 对酶活力的影响的数学模型。 (1)甲、乙两图中 B 点代表的含义分别是什么？ 答案 甲、乙两图中 B 点所对应的温度和 pH 分别是酶的最适温度和最适 pH。 (2)甲、乙两图中 A 点对应的值对酶活力的影响相同吗？ 答案 不相同。甲图中 A 点对应的酶活力较低，乙图中 A 点对应的酶已失活。 (3)甲、乙两图中 C 点对应的值对酶活力的影响相同吗？ 答案 相同。两图中 C 点所对应的酶均已失活。 归纳总结 (1)为了得到一种高纯度、高活力的酶制剂，往往要经过一系
6、列复杂的分离纯化 过程，而各个过程中采取的手段可能很温和，也可能很激烈，这些手段都或多或少地影响到 酶的活性。为了掌握了解每一个过程中的酶活力的损失程度以及所采取的手段是否合适，以 决定是否进行下一步操作，就必须在完成了每一步操作后都要对酶活力进行测定。 (2)果胶酶可以将果胶水解成 半乳糖醛酸，而半乳糖醛酸具有还原性糖醛基，可用次碘酸钠 法定量测量，其原理如下：碘在碱性溶液中可以生成具有强氧化性的次碘酸盐，次碘酸盐能 与醛糖反应，从而使醛糖氧化成糖酸盐。 RCHOI23NaOHRCOONa2NaI2H2O 醛糖 糖酸盐 利用过量的碘在碱性条件下氧化醛糖形成糖酸盐，然后用硫代硫酸钠滴定剩余的碘
7、，即可求 出半乳糖醛酸的量，以此来表示果胶酶的活性。 1下列关于酶活力与酶促反应速率的叙述中，错误的是( ) A酶活力是指酶催化某一化学反应的能力 B酶活力大小可以用在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度来表示 C酶催化的反应速度越大，酶的活力越高 D酶催化的反应速度越大，酶的活力越低 答案 D 解析 酶活力又叫酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力，酶活力大小可以用在一定条件 下所催化的某一化学反应的反应速度来表示，酶催化的反应速度越大，酶的活力越高；反之， 酶的活力越低。 2果胶酶的反应速度可用哪一项来表示( ) A单位时间内果胶的减少量 B单位体积内半乳糖醛酸的增加量 C单位时间内半乳
8、糖醛酸的增加量 D单位时间内、单位体积中果胶的减少量或半乳糖醛酸的增加量 答案 D 技巧提炼 (1)酶促反应速率：是用酶做催化剂分解底物的快慢程度。 (2)酶活力：是在一定条件(温度、pH)下，酶分解底物的能力高低，可以用酶促反应速率的大 小来判断酶活性的大小。 二二、探究果胶酶作用的最佳条件探究果胶酶作用的最佳条件 酶的活性受多种因素的影响，实际应用中为了最大限度地利用酶，就要先确定酶的最佳作用 条件，结合下列实验体会探究酶最佳作用条件的方法。 1探究温度对果胶酶活性的影响 (1)果胶酶的最适温度为 4550 。设置温度梯度时，要以这个范围为中心设置，如图实验 中的温度梯度为 5 。 (2)
9、该实验的自变量是温度，根据单一变量原则，应确保各实验组相同的变量有果泥量、果胶 酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的 pH 等。 (3)果胶酶的活性是通过相同反应时间内产生的果汁的体积来体现的。 2探究 pH 对果胶酶活性的影响 (1)果胶酶的最适 pH 范围为 34。因此设置 pH 时要以此为中心设置 pH 梯度。 (2)本实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥(假定 pH 的改变对苹果泥成分无影响)， 试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作： 方法一： 将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合， 再把混合液分别调至实验预设的pH。 方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹
10、果泥分别调至实验预设的 pH，再把 pH 相等的果胶 酶溶液和苹果泥相混合。 请问哪一种方法更为科学： _， 并说明理由： _ _。 答案 方法二。方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始就达到实验预设的 pH(或“方 法一的操作会在达到预定 pH 之前就发生了酶的催化反应”) 3探究果胶酶浓度的影响 (1)此探究实验是建立在温度和 pH 对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是果 胶酶的用量，温度和 pH 都应保持相同并适宜。 (2)实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用 不同的体积即可，但必须保证反应液的用量相同，否则影响实验结果的准确性。
11、1实验方案 (1)当探究温度(或 pH)对果胶酶活力的影响时，自变量是什么？无关变量有哪些？ 答案 温度(或 pH)是自变量。果泥量、果胶酶的用量、水浴时间和 pH(或温度)等属于无关变 量。 (2)在探究温度或 pH 对酶活力的影响时，如何设置对照实验？ 答案 不同的温度梯度之间或不同的 pH 梯度之间可以作为对照，这种对照称为相互对照。 2实验操作 在苹果泥和果胶酶混合之前，为什么要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中用同一恒温处 理？ 答案 使酶与反应物混合前就分别达到预设的温度， 避免混合时改变温度进而导致实验误差。 3结果分析 (1)为什么可以根据滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活力
12、的高低？ 答案 果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此可以根据滤出的苹 果汁的体积判断果胶酶的活力。 (2)除果汁的体积外，根据哪个因变量也能判断果胶酶活力的高低？该因变量与果胶酶活力有 何对应关系？ 答案 果汁的澄清度。果汁越澄清，表明果胶酶的活力越高。 4绘制曲线 (1)请绘制温度和 pH 对果胶酶活力的影响曲线图。 答案 (2)请绘制不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图(在浓度和体积相同的条件下)。 答案 归纳总结 (1)酶相关实验的变量控制 探究温度对酶活力的影响：可以选用 10 作为梯度差，设置的具体温度为 10 、20 、 30 、40 、50 和 60 等，也可
13、以尝试以 5 作为梯度差。 探究 pH 对酶活力的影响： 只需将温度梯度改成 pH 梯度， 并选定一个适宜的温度进行水浴 加热。反应液的 pH 可以用体积分数为 0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸溶液进行调节。 探究酶的用量：该实验是建立在探究最适温度和 pH 对酶活性影响的基础之上的，此时， 研究的变量是酶的用量，其他因素都应保持不变。 (2)极端条件对酶活性的影响区别 影响因素 酶的活性 酶的结构 活性恢复情况 低温 降低 未破坏 可恢复 高温 降低或失活 破坏 不可恢复 过酸 失活 破坏 不可恢复 过碱 失活 破坏 不可恢复 3探究温度对果胶酶活力的影响、pH 对酶活力的影响、果胶酶的用量三个
14、实验中，实验变 量依次为( ) A温度、酶活性、酶用量 B苹果泥用量、pH、果汁量 C反应时间、酶活性、酶用量 D温度、pH、酶用量 答案 D 解析 实验变量又称自变量，指实验中由实验者所操纵的因素和条件，例如探究温度对酶活 力的影响时，需要设置不同的温度梯度作为对照，所以温度就是实验变量；同理，探究 pH 对酶活力影响的自变量为 pH，研究果胶酶的用量实验，实验变量为酶用量。 4下表是某同学探究温度对果胶酶活力影响的实验结果。该结果不能说明( ) 温度/ 10 20 30 40 50 60 果汁量/mL 2 3 4 5 6 5 A.温度影响果胶酶的活性 B40 与 60 时酶活力相等 C50
15、 是该酶的最适温度 D若温度从 10 升高到 40 ，酶的活性将逐渐增强 答案 C 解析 分析题表， 该实验结果能说明温度影响果胶酶的活性、 果胶酶的最适温度在 4060 之间、40 与 60 时酶的催化效率相同，但不能说明 50 就是酶的最适温度。 一题多变 (1)请根据本题中表格的实验结果及必修 1 中的相关知识，描述温度对酶活力的影响。 答案 在一定范围内，随着温度的升高，酶活力逐渐升高；当达到最适温度时，酶活力最高； 超过最适温度后，随着温度的升高，酶活力逐渐降低。 (2)本题中的实验及其结果无法确定果胶酶的最适温度，如何通过实验进一步探究？ 答案 可以在 4060 再设置多组实验，
16、将相邻两组的温差缩小， 然后通过比较果汁量确定 比较适合的温度，再以同样的思路进一步探究，可以探究出酶的最适温度。 1如图表示酶活力与温度的关系。下列叙述正确的是( ) A当反应温度由 t2调到最适温度时，酶活力下降 B当反应温度由 t1调到最适温度时，酶活力上升 C酶活力在 t2时比 t1高，故 t2时更适合酶的保存 D酶活力在 t1时比 t2低，表明 t1时酶的空间结构破坏更严重 答案 B 解析 在最适宜的温度下，酶活力最高。温度偏高或偏低，酶活力都会明显降低。当反应温 度由 t1调到最适温度时，酶活力上升。温度过高，还会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久 失活，0 左右的低温虽然使酶的活性
17、明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的 温度下酶的活性可以恢复，所以酶适于在低温下保存。故 A、C、D 错误。 2下列与酶活力有关的说法，不正确的是( ) A酶活力是由蛋白质结构决定的，不受外界条件的影响 B酶活力是指酶催化一定化学反应的能力 C酶活力受温度、pH 等因素的影响 D酶活力高低与反应物浓度无关 答案 A 解析 酶活力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、pH 等对酶的催化作用 都有较大影响，反应物浓度与酶活力高低无关。 3下图为某同学根据实验作出的、四种常见酶的催化效率曲线图，不
18、正确的是 ( ) A B C D 答案 D 解析 酶反应条件温和，有最适温度，在一定温度范围内，随温度升高酶的活性升高，直至 最适温度达到最大值，超过最适温度后，随温度的升高而降低。 4工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为研究温度对果胶酶活 性的影响，某学生设计了如下实验。 将果胶酶与苹果泥分装于不同试管中，在 10 水浴中恒温处理 10 min(如图 A)。 将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在 10 水浴中恒温处理 10 min(如图 B)。 将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图 C)。 在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表
19、： 温度/ 10 20 30 40 50 60 70 80 果汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10 根据上述实验，请分析回答下面的问题： (1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是 _。 (2)实验结果表明，当温度在_附近时，果汁量最多，此时果胶酶活力_。 (3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活力的高低？ _ _。 (4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH 在最适值，生成物量与反应时间的 关系如图。 在 35 min 后曲线变成水平是因为_。 若增加果胶酶浓度， 其他条件不变，请在图中画出生成物量变化的示意曲线。 答案 (1)半乳糖醛酸 (2)40 最高 (3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映 了果胶酶催化分解果胶的能力 (4)底物消耗完毕 如图(虚线所示) 解析 从实验数据分析可知， 在 40 附近时， 果汁量最多， 说明此时的果胶酶催化活性最高。 因为底物的量是一定的，所以底物消耗完时，生成物的量达到最大值，其后不再发生变化； 增加酶的浓度可以使反应更快 地达到平衡点，会更早结束反应，但生成物的总量不会发生变化。