一、实验目的

　　（1）初步学会探索酶的催化效率的方法。

　　（2）探索过氧化氢酶和Fe3＋催化效率的高低。

　　（3）理解酶的高效性。

　　（4）初步学会探索酶催化特定化学反应的方法。

　　（5）探索淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。

二、实验原理

实验四：氯化铁溶液中的Fe3＋是一种无机催化剂，其中的Fe3＋可以催化过氧化氢分解成水和氧。新鲜肝脏中含有过氧化氢酶，和Fe3＋一样，也能催化过氧化氢分解成水和氧，但二者的催化效率不同，一般过氧化氢酶的催化效率比Fe3＋高107～1012倍。

　　由于该过程放出的氧以气泡的形式逸出，所以可以通过比较产生气泡的多少、相同时间内积累的氧气的多少（可用卫生香的燃烧程度证明），来比较二者的催化效率。

实验五：淀粉和蔗糖都没有还原性，也就是都不能使斐林试剂还原，所以都不能与斐林试剂发生反应。唾液淀粉酶将淀粉水解成的麦芽糖则具有还原性，能够使斐林试剂还原，生成砖红色的沉淀。蔗糖水解产生的葡萄糖和果糖都具有还原性，但唾液淀粉酶不能将蔗糖水解。

　　试验中可以用菊糖代替蔗糖。这是因为菊糖是由多个果糖分子缩合而成的，与淀粉同属于多糖，用菊糖与淀粉进行对比实验，更具有说服力。

三、实验材料

实验四：用家用搅拌机将新鲜的（从活体取下的）猪、羊、鸡等肝脏按肝脏1份、水4份的比例，先少加些水，将剩余的水冲洗后再全部加入，制成质量分数为20％的猪、羊、鸡等肝脏的研磨液（若没有搅拌机，可用剪刀将肝脏反复、迅速剪碎）。研磨成液体的目的，是因为酶存在于细胞中，必须破坏细胞结构，使其中的酶释放出来。

　　若实在找不到新鲜肝脏用鱼的新鲜肝胰脏效果也不错。使用植物性材料如马铃薯块茎时，效果将差一些。

实验五：质量分数分别为3％的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液；质量分数为2％的新鲜淀粉酶（化学试剂商店有售）溶液。

四、试剂与仪器

实验四：体积分数为3％的过氧化氢溶液，质量分数为3.5％的氯化铁溶液。量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴等。

实验五：斐林试剂（配制方法见实验一，也可以用班氏试剂）试管，大烧杯，量筒，滴管，温度计，试管夹，三脚架，石棉网，酒精灯，火柴。

五、实验方法与步骤

实验四操作步骤：

　　（1）取两支洁净的试管，编号，并且各注入2mL过氧化氢溶液。

　　（2）向1号试管内滴人2滴肝脏研磨液。向2号对照试管内滴人2滴氯化铁溶液。

　　（3）堵住试管口，轻轻地振荡这两支试管，使试管内的物质混合均匀。仔细观察并记录哪支试管产生的气泡多。

　　（4）将点燃但无火焰的卫生香分别放人1、2试管内液面的上方，观察并记录哪支卫生香燃烧猛烈。

实验五操作步骤：

　　（1）取两支洁净的试管，编上号，然后向1号注入2mL可溶性淀粉溶液和2mL新鲜淀粉酶溶液。向2号注入2mL蔗糖溶液和2mL新鲜淀粉酶溶液。

　　（2）轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min。（也可把试管底部擦拭干净，然后置于酒精灯上直接加热，注意加热试管的操作方法。）

　　（3）取出试管，各加入2mL斐林试剂（边加入斐林试剂，边轻轻振荡这两支试管，以便使试管内的物质混合均匀）。

　　（4）将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸并保持1min。

　　　　注：也可以直接把试管放在酒精灯上加热，注意加热的方法。

　　（5）观察并记录两支试管内的变化。

六、注意事项

实验四注意事项

　　（1）实验时，必须用新鲜的刚从活体动物体取出的肝脏做实验材料。肝脏如果不新鲜，因为酶是蛋白质，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子数量减少且活性降低。

　　（2）实验使用的是肝脏的研磨液，这样可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。

　　（3）滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液不能合用一支滴管，否则，由于酶的催化效率的高效性，少量酶带入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，做出错误的判断。

　　（4）实验时要特别注意比较产生气泡多少、卫生香燃烧情况、冒气泡时间长短的比较（时间短的是因为酶很快将过氧化氢分解完了）等。

　　（5）过氧化氢有一定的腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。

　　（6）加入催化剂后，要用棉花塞紧试管口，以免逸出。轻轻振荡，使试管中物质混合均匀，为下一步使用卫生香验证做准备。

　　（7）将点燃的卫生香插入试管口处，不要插入太深，拔棉花塞和插入卫生香要快。

实验五注意事项

　　（1）做好本实验的关键是蔗糖的纯度和新鲜程度。这是因为蔗糖是非还原性糖，如果其中混有少量的葡萄糖或果糖，或蔗糖放置久了受细菌作用部分分解成单糖，则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀，使人产生错觉。为了确保实验的成功，实验之前应先检验一下蔗糖的纯度。普通的细粒蔗糖往往由于部分水解而具有一些还原糖。可用市售大块冰糖，水洗去其表面葡萄糖得到纯净的蔗糖。

　　（2）实验中要将试管的下半部浸到60℃的温水中，因为淀粉酶在适宜的温度条件下催化能力最强。

　　（3）在实验中，质量分数为3％的蔗糖溶液要现配现用（以免被细菌污染变质），取唾液时一定要用清水漱口，以免食物残渣进入唾液中。

　　（4）制备的可溶性淀粉溶液，一定要完全冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低，甚至失去催化能力。

　　（5）实验中如果2号试管也产生了砖红色沉淀，可能的原因是：蔗糖溶液放置的时间过长，蔗糖被溶液中的微生物分解成还原性的糖，从而影响实验效果。这时应临时配制蔗糖溶液。另一个可能的原因是试管不干净，所以实验之前应将试管用清水再清洗一次，试管编号要醒目。

　　（6）实验步骤一定要按要求的程序进行，不可随意改变。

　　（7）如果实验中，自己的实验结果与理论上的预期结果不一致，应再设计实验，进行进一步的验证或找出问题所在。

七、实验结果

实验四实验结果

　　两支试管均产生气泡，但1号试管产生得快而且多，两支卫生香均燃烧，但1号试管口的更猛烈。通过以上的一组对比实验可以证明酶的高效性，但是这里要指出的是酶只能加快达到反应平衡的速度，却不能改变反应的平衡。

实验五实验结果

　　l号管中出现砖红色沉淀，2号管无颜色变化。

八、实验例题讲解

例1、验证酶的高效性实验成功的关键是（　）

A．试管是否干净　　　　　　　　　　B．肝脏是否新鲜

C．卫生香（或火柴梗）是否点燃　　　D．是否有对比实验

解析：

　　该题必须结合测试要点加以分析，抓住矛盾的主要方面。因为只有新鲜肝脏中含较多的过氧化氢酶，才能使实验现象明显，而A、C、D项都不起决定性作用。

答案：B

总结：衡量各种因素在实验中能产生的影响，了解各因素变化对实验产生什么影响。

例2、下列关于过氧化氢的叙述中，正确的是（　）

A．在无催化剂时，不会分解成水和氧气

B．过氧化氢和水一样五色无味，对皮肤无害

C．过氧化氢酶能加速过氧化氢的分解反应

D．在有催化剂存在时，过氧化氢分解反应的平衡点会向分解一侧移动

解析：

　　酶和无机催化剂都只能催化可以进行的化学反应，在正常情况下，过氧化氢可以分解成水和氧气，但由于进行得十分缓慢，肉眼难以察觉。在有Fe3＋和过氧化氢酶存在的情况下，反应物被活化时需要的能量降低，因此反应速度加快，但催化剂的存在并不能改变反应的平衡点，另外，过氧化氢像水一样五色无味，但有一定的腐蚀性。

答案：C

总结：实验中应注意过氧化氢的特性，以及催化剂在反应中的作用。

例3、分别向4支各盛有5ml过氧化氢溶液的试管内加入肝或沙子。其中A中加入一块1g重的肝脏，B中加入1 g碾碎的肝脏，C中加入1 g煮沸并冷却的碾碎的肝脏，D中只放等量沙子。在这个实验中，试管A放氧相对缓慢，试管C和D不放氧。请回答：

　　（1）肝脏中有什么物质能引起过氧化氢释放氧气?理由是什么?

　　（2）为什么用煮沸冷却的肝做对照要比用沙子做对照更好些?

　　（3）为什么试管B放氧速度比试管A快?

解析：

　　（1）在肝脏中含过氧化氢酶，它能催化过氧化氢分解成H20和O2。（2）因煮沸冷却的肝中同样含有过氧化氢酶，只是因煮沸后，酶失活，所以该对照实验还能说明温度过高，酶将丧失活性。（3）试管B碾碎的肝中，酶容易释放出来。

答案：见“解析”。

总结：了解实验中选用不同材料对实验结果的不同影响，同时要能加以推广。

例4、下列关于探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用实验原理的叙述中，不正确的是（　）

A．淀粉和蔗糖都是非还原糖，在加热条件下与斐林试剂作用不产生砖红色沉淀

B．淀粉能在淀粉酶的催化下水解成还原糖

C．蔗糖能在淀粉酶作用下水解成还原性葡萄糖和果糖

D．淀粉酶能否催化淀粉和蔗糖的水解，是通过有无还原糖特定的颜色反应而证明的

解析：

　　在前面实验“可溶性还原糖的鉴定”中，我们知道，还原糖在加热条件下与斐林试剂作用，能产生砖红色的氧化亚铜沉淀。非还原糖——淀粉、蔗糖，不论哪种在淀粉酶的作用催化下分解，如果能产生还原糖，从而就会产生特定的颜色反应，根据实验的最终结果，可以证明酶是否具有专一性，淀粉酶能水解淀粉，蔗糖不是淀粉，不能被淀粉酶分解。

答案：C

总结：本实验到底目的何在，如何达到，这是我们做之前必须了解的。

例5、下列有关酶的正确叙述是（　）

A．活细胞产生的，在细胞内起作用　　B．酶和激素的作用相同

C．酶的产生受遗传物质控制　　　　　D．在催化过程中不断被消耗

解析：

　　酶是活细胞产生的，在细胞内外都起作用，如消化酶就是在细胞外的消化道内起作用的；酶对生物体内的化学反应起催化作用，与调节人体新陈代谢的激素不同；虽然酶的催化效率很高，但它并不被消耗，催化前后化学性质不变；酶大都是蛋白质，它的合成受到遗传物质的控制。

答案：C

总结：熟悉酶的特性是本实验进行的基础。

例6、唾液淀粉酶只能将淀粉分解为麦芽糖，这属于酶的（　）

A．高效性　　　B．多样性　　　C．催化作用　　　D．专一性

解析：

　　唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，这正反映了酶的专一性。

答案：D

总结：对酶的作用特定分析得出结论，这种分析能力是实验能力的一种形式。

例7、在1、2号试管加入相应的物质后，将试管的下部浸在60℃的温水中，是为了_________，保温5min是为了__________，加入斐林试剂摇匀后，放入热水中水浴煮沸，这时用热水比用冷水的好处是______________，要用水浴煮沸而不直接用酒精灯加热试管是因为____________。

解析：

　　酶的催化作用都需一定的适宜温度。淀粉酶的最适温度为50～75℃，60℃是淀粉酶催化作用的最适温度的平均值，此温度下酶活性最强，催化效率最高，所以将两试管的下部浸60℃温水中，不仅可以保证淀粉酶催化作用的最适温度，而且可以使试管内容物均匀受热。在热水中保温5min，是为了使淀粉酶有足够的催化作用时间，在水浴煮沸时使用热水比使用冷水更能节省加热时间，为实验的进行留下更多的时间。在加热煮沸时如果直接加热试管，要想加热均匀必须使手不停地转动，况且一起加热两支试管有一定的困难，并且煮沸后，内容物易冲出试管伤手，而用水浴煮沸既可保证两支试管同时均匀受热，又能保证煮沸时内容物温度逐渐上升，内容物不会冲出试管。

答案：保证淀粉酶作用的最适温度；使淀粉酶有一定的催化作用时间；可以缩短加热时间；保证两支试管各部分均匀加热，防止内容物冲出伤人。

总结：实验中各种处理的原因，也是我们体会一个实验的重要方面，这里往往透出设计者的严谨作风和周密的思维，对实验的每个步骤都要经过严密的思考。

九、实验练习题

1、在1、2号试管中各加入2mL过氧化氢溶液，分别各滴人2滴FeCl3溶液和含过氧化氢酶的研磨液，混合均匀之后，产生气泡的情况是（ ）

A．1号管先产生气泡，但气泡少　　　 B．2号管先产生气泡，但气泡少

C．1号管先产生气泡，气泡也多　　　 D．2号管先产生气泡，气泡也多

2、能正确说明酶特征的是（ ）

A．酶都是蛋白质

B．酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥催化作用

C．酶的活性随着温度升高而不断提高

D．每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应

3、下列有关酶的叙述中，错误的是（ ）

A．酶都是在活细胞内合成的　　　　　B．消化酶只能分泌到细胞外，才能起作用

C．酶的催化效率都很高　　　　　　　D．每种酶只能催化一种或—类物质的化学反应

4、下列有关酶的说明，哪一项不正确（ ）

A．酶本身被水解后，能得到氨基酸

B．酶的化学本质是氨基酸

C．酶有多样性、专一性和很强的催化能力

D．大部分酶的化学本质是蛋白质

5、酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（ ）

A．酶是由活细胞产生的　　　　　　　B．酶是生物催化剂

C．多数酶的化学本质是蛋白质　　　　D．酶的基本组成单位是多肽

6、下列与酶有关的叙述中，正确的是（ ）

A．酶的来源是腺体

B．酶是代谢产物

C．酶与激素、抗体具有相同本质

D．人体内大多数酶需要在近中性的环境中催化效率才最高。

7、就跟物质代谢有关的酶，做了下列的实验。

（1）把混有基质的液体，加到捣碎的土豆汁液中（酶液），在37℃下观察反应的进行。在这种情况下，做对照实验，即使在酶液中加入不含基质的蒸馏水，也可进行某些反应。下列①～⑤中你认为作为后者的理由，最大可能性的是哪一个?选择一个。（ ）

　　①酶反应即使完全没有基质，也可缓慢进行。

　　②酶由于被蒸馏水溶解出来，因而能进行反应。

　　③由于酶液中含有与基质相同的物质。

　　④由于酶液中混有与催化类似反应的其他的酶。

　　⑤虽然蒸馏水中含微量离子，但能使其发生反应。

（2）由反应生成物的量可知酶反应的速度（酶作用的强度），从下列①～⑤的实验中哪个是最必要的?选出一个。（ ）

　　①设其他条件最适，改变温度，观察反应生成物的量。

　　②设其他条件最适，改变反应时间，观察反应生成物的量。

　　③设其他条件最适，改变酶的浓度，观察反应生成物的量o

　　④设其他条件最适，改变基质浓度，观察反应生成物的量o

　　⑤设其他条件最适，改变酶的浓度，观察反应物的量o

8、第一次从胃液中提取出胃蛋白酶的科学家是（ ）

A．斯巴兰让尼　　　　　　　　　　　B．施旺

C．孟德尔　　　　　　　　　　　　　D．施莱登

9、对细胞的各项生命活动有重要作用的酶主要产生于（ ）

A．细胞核内　　　　　　　　　　　　B．细胞质基质中

C．线粒体和叶绿体内　　　　　　　　D．核糖体上

10、在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适用于除去细胞壁（ ）

A．蛋白酶　　　　　　　　　　　　　B．盐酸

C．纤维素酶　　　　　　　　　　　　D．淀粉酶

11、在验证酶的专一性实验中，下列操作符合要求的是（ ）

A．隔水煮沸用的开水，可提前煮至沸腾状态备用

B．实验用的斐林试剂，需提前配制并充分混合均匀

C．用作对比实验的蔗糖液，最好提前配制好备用

D．实验前最好用斐林试剂检验一下蔗糖和淀粉的纯度

12、实验五的最终结果及其原因是（ ）

　①1号管变砖红色，2号管不变色　　　　②2号管变砖红色，l号管不变色

　③1、2号管均变砖红色　　　　　　　　④1、2号管均不变色

　⑤淀粉酶能催化淀粉和蔗糖水解

　⑥淀粉酶只能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解

　⑦淀粉酶不能催化淀粉和蔗糖水解

　⑧淀粉酶只能催化蔗糖水解而不能催化淀粉水解

A．③⑤　　　　　　　　　　　　　　B．②⑧

C．①⑥　　　　　　　　　　　　　　D．②⑥

13、种子萌发时，贮藏物质发生水解作用过程中，活性最高的酶应该是（ ）

　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．①、②、③　　　　　　　　　　　B．②、④、⑤

C．④、⑤、⑥　　　　　　　　　　　D．①、③、⑤

14、下表是为了认识酶作用的特性，以20%的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验方法及结果，通过分析实验可以得出的结论是（ ）

　①酶的催化条件具有温和性　　　　②酶的催化效率具有高效性

　③酶的催化对象具有专一性　　　　④高温会使酶失去活性

A．①②　　　　　　　　　　　　　　B．②③

C．③④　　　　　　　　　　　　　　D．②④

[提示]

15、请根据下列材料设计一个证明酶是蛋白质的实验：

　　实验材料：5%的NaOH溶液、3%的CuSO4溶液、鸡蛋、人的口腔唾液（酶）、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶、镊子、脱脂棉。

[答案]

16、彭佳同学在验证酶的专—性实验中，为节省开支，从家中带一小纸包食用糖（蔗糖）；当按课本要求的方法步骤做实验，验证结果时，发现2支试管中的均有砖红色沉淀出现，请分析她实验失败的原因。

[答案]

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