一、鑒定酶的本質(zhì)

人的唾液中含有唾液淀粉酶，有人說(shuō)：“唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)”。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以探究該酶的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)。

(1)實(shí)驗(yàn)材料：質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液、質(zhì)量濃度為0.01 g/mL的CuSO₄溶液、雞蛋、人的口腔唾液(含有酶)、清水、小燒杯、玻璃棒、試管和滴管。

(2)實(shí)驗(yàn)原理：雞蛋的蛋清的主要成分是蛋白質(zhì)，在堿性溶液中，蛋白質(zhì)與CuSO₄反應(yīng)能產(chǎn)生紫色物質(zhì)，即蛋白質(zhì)的雙縮脲反應(yīng)。如果能通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，酶能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，即可證明酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

(3)實(shí)驗(yàn)步驟：

①制備蛋清液：取生雞蛋一個(gè)，打破蛋殼(不要破壞蛋黃)。取少許蛋清注入小燒杯中，加入30 mL的清水，用玻璃棒調(diào)勻。

②取兩支試管，編號(hào)，在1號(hào)試管中注入第一步得到的________2 mL,2號(hào)試管中注入________________。

③向1號(hào)和2號(hào)試管中各加入1mL__________________________________，搖勻。

④分別向兩試管中注入________________________________，搖勻。

⑤振蕩搖勻后，靜置一會(huì)，觀察其顏色變化。

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論預(yù)測(cè)：

①若____________________，則________________________________；

②若_____________________________，則唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)。

【審題關(guān)鍵】

(1)據(jù)題可知該實(shí)驗(yàn)的目的是探究唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)。

(2)確定本實(shí)驗(yàn)的自變量為蛋白質(zhì)和酶，因變量為是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。

(3)找出本實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有：蛋清液和唾液的注入量、雙縮脲試劑的使用量和方法等。

(4)聯(lián)想到鑒定蛋白質(zhì)的方法：雙縮脲試劑使用時(shí)，先加入NaOH溶液(1 mL)，振蕩搖勻，造成堿性的反應(yīng)環(huán)境，然后再加入4滴CuSO₄溶液，振蕩搖勻后觀察現(xiàn)象。

(5)由題干信息可知本實(shí)驗(yàn)屬于探究類實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果與結(jié)論預(yù)測(cè)的一般語(yǔ)言表述模型是：若××××××，則××××××；若××××××，則××××××。

【答案】　

(3)②蛋清液　等量的口腔唾液?、圪|(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液　④質(zhì)量濃度為0.01g/mL的CuSO₄溶液4滴

(4)①兩支試管中都呈現(xiàn)紫色　唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)?、?號(hào)試管中呈現(xiàn)紫色，2號(hào)試管沒(méi)有呈現(xiàn)紫色

【方法歸納】

鑒定酶本質(zhì)的“試劑檢測(cè)法”模型

“試劑檢測(cè)法”——從酶的化學(xué)本質(zhì)上來(lái)講，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。因此可利用雙縮脲試劑與蛋白質(zhì)作用產(chǎn)生紫色反應(yīng)，RNA與吡羅紅染液作用顯紅色的原理設(shè)計(jì)鑒定方案：

鑒定酶本質(zhì)的“酶解法”模型

從酶的化學(xué)本質(zhì)上來(lái)講，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。其必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，因此可以分別利用蛋白酶和RNA酶處理某酶，再觀察其功能是否受影響來(lái)確定該酶的本質(zhì)。設(shè)計(jì)方案：

【例題】

某科研小組經(jīng)研究得知X酶存在于人的肝細(xì)胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，請(qǐng)利用這一原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究X酶的化學(xué)本質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是RNA。簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路，并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論(要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組)。

【審題關(guān)鍵】

(1)據(jù)題干可知，X酶的功能是X酶能將糖原分解為還原糖。

(2)聯(lián)想到蛋白酶可以改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)從而使其失去功能。

(3)RNA酶可以催化RNA發(fā)生水解而失去功能。

(4)若X酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，被蛋白酶處理后，則不能將糖原分解為還原糖。

(5)若X酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA，被RNA酶處理后，則不能將糖原分解為還原糖。

(6)題干中要求要設(shè)計(jì)甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)，二者之間要能相互印證，因此聯(lián)想相互對(duì)照。

【答案】　

(1)實(shí)驗(yàn)思路：甲組：將X酶用蛋白酶處理，再與糖原溶液混合，在適宜條件下保持一段時(shí)間后，檢測(cè)是否有還原糖的產(chǎn)生。乙組：將X酶用RNA酶處理，再與糖原溶液混合，在適宜條件下保持一段時(shí)間后，檢測(cè)是否有還原糖的產(chǎn)生。

(2)預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：①若甲組有還原糖生成，乙組沒(méi)有還原糖生成，則說(shuō)明X酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA；②若甲組沒(méi)有還原糖生成，乙組有還原糖生成，則說(shuō)明X酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

驗(yàn)證酶的高效性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模型

(1)設(shè)計(jì)思路：通過(guò)將不同類型催化劑(主要是酶與無(wú)機(jī)催化劑)催化底物的反應(yīng)速率進(jìn)行比較，得出結(jié)論。

(2)設(shè)計(jì)方案

驗(yàn)證酶的專一性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模型

(1)設(shè)計(jì)思路：常見的方案有兩種，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過(guò)觀察酶促反應(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論。

(2)設(shè)計(jì)方案

(2018·南京金陵中學(xué)調(diào)研)

研究小組利用下列實(shí)驗(yàn)材料、試劑及實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“驗(yàn)證酶具有專一性”的實(shí)驗(yàn)。

材料與試劑：豬小腸蔗糖酶(最適溫度50 ℃)、唾液淀粉酶(最適溫度37℃)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%麥芽糖溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%蔗糖溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%淀粉溶液等。

實(shí)驗(yàn)裝置：

注：二糖、單糖不能透過(guò)所用半透膜，水可以透過(guò)。

(1)實(shí)驗(yàn)步驟：①U形管A側(cè)加入20mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%麥芽糖溶液，B側(cè)加入20mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%________溶液，一段時(shí)間后觀察到A、B兩側(cè)液面齊平。

②A、B兩側(cè)均加入等量且適量的豬小腸蔗糖酶，水浴鍋設(shè)為________℃，一段時(shí)間后觀察A、B兩側(cè)液面變化。

(2)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：A側(cè)液面____，B側(cè)液面________。

(3)實(shí)驗(yàn)步驟②中，一段時(shí)間后分別取U形管A、B側(cè)溶液，加入斐林試劑水浴加熱，則A側(cè)溶液呈__________色，B側(cè)溶液呈________色；該結(jié)果________(填“能”或“不能”)驗(yàn)證酶具有專一性。

【答案】　

(1)①蔗糖?、?0　(2)下降　上升　(3)磚紅　磚紅　不能

“梯度法”探究酶的最適pH

(1)設(shè)計(jì)思路

(2)設(shè)計(jì)方案

【特別提醒】　此方法中的單一變量是pH，即自變量是pH，因變量是反應(yīng)物分解的速率或剩余量，也可以是產(chǎn)生生成物的速率或生成物的產(chǎn)生量。

“梯度法”探究酶的最適溫度

(1)設(shè)計(jì)思路

(2)設(shè)計(jì)方案

【特別提醒】　此方法中的單一變量是溫度，即自變量是溫度，因變量是反應(yīng)物分解的速率或剩余量，也可以是產(chǎn)生生成物的速率或生成物的產(chǎn)生量。

在此方法中要注意：①在酶溶液和反應(yīng)物混合之前，需要把兩者先分別放在各自所需溫度下保溫一段時(shí)間。②若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的試劑宜選用碘液，不應(yīng)該選用斐林試劑，因斐林試劑需水浴加熱，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。