生物教案－新陈代谢与酶
或者问：“当人误食了含有重金属的食物或农药后，有一种应急措施，就是赶紧给病人大量喝牛奶或豆浆，学生知道这是为什么吗？”
酶活性除了与温度、pH有关外，还受有机溶剂、重金属离子等的影响。有机溶剂与重金属离子影响酶活性的主要原因是有机溶剂和重金属离子与酶蛋白上的某些化学基团结合，使酶的活性完全丧失，这也是人误食了有机磷农药、有机氯农药或含重金属离子的食物中毒甚至死亡的原因。
牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质，这些蛋白质可以和重金属或有机物结合，而使这些金属离子和有机物发生沉淀。当人误食了含重金属的食品或农药后，大量饮用牛奶或豆浆可使这些有毒物质沉淀下来不被消化道吸收，从而也就避免了这些有毒物质与人体中正常的酶接触的机会，而保护了这些酶的活性。当然，这只是应急措施，还要去医院探究活动
探究pH值对酶活性影响
【探究目的】
了解pH对酶活性的影响、学习测定酶的最适pH的方法
【探究原理】
酶的活性受环境pH的影响极为显著。通常各种酶只有在一定的pH范围内才表现它的活性。一种酶表现其催化活性最高时的pH值称为该酶的最适pH。低于或高于最适pH时，酶的活性逐渐降低。不同酶的最适pH值不同，例如，胃蛋白酶的最适pH为1.5一2.5，胰蛋白酶的最适pH为8等。
应当指出酶的最适pH受反应物性质和缓冲液性质的影响。例如，唾液淀粉酶的最适PH约为6.8，但在磷酸缓冲液中，其最适pH为6.4一6.6，在醋酸缓冲液中则为5.6。
【材料和用具】
1、0.3%氯化钠的0.5%淀粉溶液（新鲜配制）
2、稀释200倍的新鲜唾液。
3、0.1M柠檬酸溶液。
4、0.2M磷酸氢二钠溶液
5、碘化钾-碘溶液：将碘化钾20克和碘10克溶解在100ml水中，使用前稀释10倍。
【探究步骤】
取8个50毫升锥形瓶，编号。按下表中的比例，用吸量管添加0.2M磷酸氢二钠溶液和0.lM柠檬酸溶液，制备pH5.0一8.0的8种缓冲溶液。
锥形瓶号
0.2M磷酸氢二钠溶液（ml）
0.lM柠檬酸溶液(ml)
缓冲溶液pH值
1
5.15
4.85
5.0
2
5.80
4.20
5.6
3
6.31
3.69
6.0
4
6.92
3.08
6.4
5
7.72
2.28
6.8
6
8.69
1.33
7.2
7
9.36
0.64
7.6
8
9.72
0.28
8.0
取9支干燥的试管，编号。将8个锥形瓶中不同pH的缓冲液各取3毫升，分别加入相应(l一8号)的试管中。然后，再向每个试管中添加0.5%淀扮溶液2毫升。第9号试管与第5试管的内容物相同。
向第9号试管中加入稀释200倍的唾液2毫升，摇匀后放入37℃恒温水浴中保温。每隔1分钟由第9号试管中取出一滴混合液，置于白瓷板上，加一滴碘化钾-碘溶液，检验淀粉的水解度，待结果呈橙黄色时，取出试管，记录保温时间。注意，掌握第9号试管的水解程度是本实验成败的关键之一。
以l分钟的间隔，依次向第l至第8号试管中加入稀释200倍的唾液2毫升，摇匀，并以1分钟的间隔依次将8支试管放入37℃恒温水浴中保温。然后，按照第9号试管的保温时间，依次将各管迅速取出，并立即加入碘化钾-碘溶液2滴，充分摇匀。观察各管呈现的颜色，判断在不同pH值下淀粉被水解的程度，可以看出pH对唾液淀粉酶活性的影响，并确定其最适pH。
探究酶的激活剂及抑制剂
【探究目的】
学习检定激活剂和抑制剂影晌酶反应的方法和原理
【探究原理】
酶的活性常受某些物质的影响，有些物质能使酶的活性增加，称为酶的激活剂；有些物质能使酶的活性降低，称为酶的抑制剂。例如，氯化钠为唾液淀粉酶的激活剂，硫酸铜为其抑制剂。
很少量的激活剂或抑制剂就会影响酶的活性，而且常有特异性。值得注意的是激活剂和抑制剂不是绝对的，有些物质在低浓度度时为某种酶的激活剂，而在高浓度时则为该酶的抑制剂。例如，氯化钠达到1/3饱和度时就可抑制唾液淀粉酶的活性。
【材料及用具】
1、l%淀粉溶液。
2、1%氯化钠溶液。
3、碘化钾-碘溶液：将碘化钾20克和碘10克溶解在100ml水中，使用前稀释10倍。
4、稀释100一200倍的新鲜唾液。
5、0.1%硫酸铜溶液。
【探究步骤】
取3支试管，编号。向第l支试管中加入l%氯化钠溶液l毫升，向第2支试管中加入0.1%的硫酸铜溶液l毫升，向第3支试管中加入蒸馏水l毫升作对照。再向每支试管各加入0.l%淀粉溶液3毫升和稀释的唾液l毫升。摇匀各管内容物，一齐放入37℃恒温水浴中保温，10一15分钟后取出。冷后，各滴入2一3滴碘化钾-碘溶液，混匀。观察比较3支试管颜色的深浅。
如果激活剂或抑制剂的作用不明显，主要原因可能是唾液淀粉酶活性不够高，可以适当延长反应时间或者降低唾液稀释倍数，然后再继续实验。
探究酶的专一性
【探究目的】
本实验以唾液淀粉酶和蔗糖酶对淀粉和蔗糖的作用为例，说明酶的特异性。
【材料用具】
1、2%蔗糖溶液：蔗糖是典型的非还原糖，若商品蔗糖中还原糖含量超过一定标准，则呈现还原性，这种蔗糖不能使用。所以，实验前必须进行检查。本实验用的蔗糖至少应是分析纯的试剂。
2、0.3%氯化钠的l%淀粉溶液（新鲜配制）
3、稀释200倍的新鲜唾液。
4、蔗糖酶溶液：取干酵母100克，置于乳钵内，添加适量蒸馏水及少量石英砂。用力研磨提取约l小时，再加蒸馏水，使总体积约为500毫升，过滤。将滤液保存于冰箱内备用。
5、本尼迪克特(Benedict)试剂： 将硫酸铜17.3克溶解于100毫升热蒸馏水中。冷却后，稀释至150毫升。取柠檬酸钠173克及碳酸钠(Na2CO3.H2O)100克，加水600毫升，加热使之溶解，冷后，稀释至850毫升。最后，把硫酸铜溶液缓缓倾入柠檬酸钠-碳酸钠溶液中。混匀后，用细口瓶贮存。此试剂可长时间保存。
【探究步骤】
1、淀粉酶的特异性实验
取2支试管，各加入本尼迪克特(Benedict)试剂2毫升，再分别加入l%淀粉溶液或2%蔗糖溶液各4滴。混合均匀后，放在沸水浴中煮2一3分钟。观察有无红黄色沉淀产生，纯净的淀粉和蔗糖不呈阳性反应。
再取3支试管，每管各加入稀释200倍的新鲜唾液l毫升。再分别加入l%淀粉溶液或2%蔗糖溶液各3毫升。混匀，放入37℃恒温水浴中保温，15分钟后取出。各加本尼迪克特试剂2毫升，摇匀，放在沸水浴中煮2一3分钟。观察有无红黄色沉淀产生。
新鲜唾液的稀释倍数，一般为200倍。但是，由于不同人或同一人不同时间采收的唾液内淀粉酶的活性并不相同，有时差别很大，稀释倍数可以是50一300倍，甚至超出此范围。因此，应事先确定稀释倍数。另外，要注意除去唾液里的气泡，避免稀释倍数不准确面影响实验结果。稀释好的新鲜唾液用滤纸过滤后待用。
2、蔗糖酶的特异性实验
取2支试管，各加入蔗糖酶溶液l毫升，再分别加入l%淀粉溶液3毫升或2%蔗糖溶液3毫升。摇匀，放入37℃恒温水浴中保温，10分钟后取出，各加入本尼迪克特试剂2毫升，混匀后放入沸水浴中煮2一3分钟。观察有无红黄色沉淀产生。
再取l支试管，加入蔗糖酶l毫升和蒸馏水3毫升，混匀，加入本尼迪克特试剂2毫升，摇匀，在沸水浴中煮2一3分钟。可以观察到试管内溶液呈现轻度阳性反应，这是由于蔗糖酶溶液本身含有少量还原性杂质的缘故。因此，用此管作为对照，即可解释上述用淀粉作底物的试管内呈现轻度阳性反应的原因。
探究温度对酶活性的影响
【探究目的】
通过检验不同温度下唾液淀粉酶和脲酶的活性，了解温度对酶活性的影响。
【探究原理】
酶的催化作用受温度的影响很大，一方面与一般化学反应一样，提高温度可以增加酶促反应的速度。通常温度每升高10℃，反应速度加快一倍左右，最后反应速度达到最大值。另一方面酶的化学本质是蛋白质，温度过高可引起蛋白质变性，导致酶的失活。因此，反应速度达到最大值以后，随着温度的升高，反应速度反而逐渐下降，以至完全停止反应。反应速度达到最大值时的温度称为某种酶作用的最适温度。高于或低于最适温度时，反应速度逐渐降低。大多数动物酶的最通温度为37℃一40℃，植物酶的最适温度为50℃一60℃。但是，一种酶的最适温度不是完全固定的，它与作用的时间长短有关，反应时间增长时，最适温度向数值较低的方向移动。通常测定酶的活性时，在酶反应的最适温度下进行。为了维持反应过程中温度的恒定，一般利用恒温水浴等恒温装置。
酶对温度的稳定性与其存在形式有关。已经证明大多数酶在干燥的固体状态下比较稳定，能在室温下保存数月以至一年。溶液中的酶，一般不如固体的酶稳定，而且容易为微生物污染，通常很难长期保存而不夹失其活性，在高温的情况下，更不稳定。
【材料和用具】
1、0.3%氯化钠的0.2%的淀粉溶液。
2、稀释200倍的唾液。
3、碘化钾-碘溶液：将碘化钾20克和碘10克溶解在100ml水中，使用前稀释10倍。
4、1%尿素溶液。
5、脲酶提取液：取黄豆粉6克，加30%乙醇250毫升，振荡10分钟，过滤。可保存l一2星期。
6、奈斯勒(Nessler)试剂：称取5克碘化钾，溶于5毫升蒸馏水中，加人饱和氯化汞溶液(100毫升约溶解5.7克氯化汞)，并不断搅拌。直至产生的朱红沉淀不再溶解时，再加40毫升50%氢氧化钠溶液，稀释至100毫升，混匀，静置过夜，倾出清液存于棕色瓶中。
奈斯勒试剂是含有大量汞盐的强碱性溶液，所以，它是具有腐蚀性的剧毒试剂。实验时必须严格遵守操作规程，谨防中毒。此外，实验时所用的玻璃仪器等一切器皿必须洁净，以除去能抑制酶活性的杂质。因此，用奈斯勒试剂作完实验后，必须将它所污染的试管等一切器
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