酶的特性实验与试剂选择

孙水侠

摘 要：对酶的特性有关实验，就试剂的选择进行了归纳分析。

关键词：酶;特性;实验;试剂

酶的特性包括专一性、高效性及酶的作用条件较温和。课本在实验探究“影响酶活性的条件”材料用具中指出，建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，但是具体的原因没有做任何说明。很多学生会问到能不能用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响？用淀粉酶探究pH对酶活性的影响？在2010年四川高考生物试题中，考查了酶专一性实验试剂选用问题;同样2013年江苏高考生物试题又考查了温度、pH对酶活性影响实验材料与试剂的选用。针对以上问题和考题，笔者就酶的特性有关实验试剂的选择及原因进行归纳分析说明。

一、酶的专一性实验

酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。

酶的专一性实验通常用淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用来验证。淀粉和蔗糖都是非还原性糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原性糖，还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖溶液，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原性糖，就可以看出淀粉酶是否催化了这两种化学反应。该实验的指示剂用斐林试剂，而不能用碘液。因为淀粉遇碘液变蓝，其水解产物遇碘不变蓝;蔗糖与碘液不变蓝，蔗糖水解产物葡萄糖和果糖遇碘液也都不变蓝，因此，碘液不能判断淀粉酶能否催化蔗糖水解;若用碘液作指示剂，能证明淀粉酶催化淀粉水解，不能证明淀粉酶对蔗糖是否起了催化作用，故不能证明酶的专一性。

二、酶的高效性实验

酶的高效性是指酶比无机催化剂的催化效率高很多倍（通常为107～1013倍）。酶的高效性实验所用实验材料是：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、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。实验原理是新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，Fe3+是一种无机催化剂，它们都可以催化过氧化氢分解成水和氧气。分别用一定数量的过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解成水和氧，观察氧气的释放速度（用点燃但无火焰的卫生香测试，观察哪个卫生香燃烧更猛烈）可以比较两者的催化效率。

在酶的高效性实验中一定要用酶与无机催化剂进行比较，因为无机催化剂能够催化化学反应，但不具有高效性。用过氧化氢酶与Fe3+催化H2O2的水解实验中，过氧化氢酶催化H2O2水解产生氧气的速度极快，Fe3+催化H2O2水解产生氧气的速度较慢，用点燃但无火焰的卫生香测试，过氧化氢酶那支试管卫生香燃烧更猛烈，从而证明过氧化氢酶具有高效性。

三、温度影响酶活性的实验

酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快，在最适温度下酶的活性最大，当温度超过最适温度时，酶促反应速率随温度的升高而下降。

在探究温度对酶活性的影响实验中，不能选用过氧化氢酶来进行实验，过氧化氢酶催化的底物是H2O2，温度和酶活性都可能改变H2O2的分解速度，不符合实验的单一变量原则，不能真实反映温度对酶活性的影响。

探究温度对酶活性的影响实验应选用淀粉酶进行实验。在不同温度下淀粉酶的活性不同，溶液中淀粉的分解量不同，剩余淀粉的量也就不同;而且淀粉酶使淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖遇碘不变色;因此，根据溶液是否变蓝及变蓝的颜色深浅来反映淀粉酶的活性。在该实验中反映酶的活性，不能用斐林试剂判定产物中还原性糖的生成情况来反映酶活性大小。因为本实验的目的是探究不同温度对酶活性的影响，如果选用斐林试剂作指示剂，斐林试剂与还原性糖的反应需要水浴加热到50～60℃，加热改变了本实验酶原来所处的温度条件，这样就无法保证是原来温度下真实的实验结果。

四、pH值影响酶活性的实验

每一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现出活性，超过这个范围酶就失去活性。

在探究pH值对酶活性的影响实验中，我们选择的酶应该是过氧化氢酶（新鲜肝脏研磨液中含有过氧化氢酶），在强酸或强碱的环境下，过氧化氢酶就会失去活性，不能催化H2O2的分解;而在中性环境下，过氧化氢酶活性较高，可催化H2O2的快速分解，从而证明pH值对酶活性有影响。

探究pH值对酶活性的影响实验不宜选用淀粉酶。淀粉酶催化淀粉的水解实验，在强酸或强碱环境下因无合适的指示剂而无法反映出淀粉酶的催化结果。若该实验用碘作指示剂，在碱性条件下，碘分子可与NaOH发生反应，生成NaI和NaIO，不会使淀粉变蓝;若用斐林试剂作指示剂，因斐林试剂有效成分是新配制的Cu（OH）2，只能在碱性环境下起作用，而在酸性条件下，斐林试剂与盐酸发生化学反应，失去了对还原性糖的鉴定作用。

综上所述，在酶的特性实验及有关考题中，如何选用试剂？必须考虑实验的原理，实验的原则及实验的条件等综合因素。