关于影响土壤酶活性因素的研究
摘要：本文对国内外土壤酶活性影响因素的研究进行了综述,总结了土壤微生物、团聚体、农药、重金属和有机物料等对土壤酶活性的影响,并对土壤纳米粒子与土壤酶活性关系的研究发展前景进行了展望。
关键词：土壤酶活性;微生物;团聚体;重金属;有机物料
Study progress on factors affecting soil enzyme activity Abstracts: In this article,the study on factors affecting soil enzyme activity in recent years was reviewed. Several aspects such as microbial,aggregation,heavy metals,organic manure and so on were included.At the same time,the effects of the soil inorganic nanometer particle (SINP) on soil enzyme activity inthe future research was forecasted.
Key words: soil enzyme activity;microbial;aggregation;heavy metals;organic manure 酶是土壤组分中最活跃的有机成分之一,土壤酶和土壤微生物一起共同推动土壤的代谢过程[1]。土壤酶来源于土壤中动物、植物和微生物细胞的分泌物及其残体的分解物,其中微生物细胞是其主要来源[1,2]。土壤中广泛存在的酶类是氧化还原酶类和水解酶类,其对土壤肥力起重要作用。土壤中各有机、无机营养物质的转化速度,主要取决于转化酶、蛋白酶磷酸酶、脲酶及其他水解酶类和多酚氧化酶、硫酸盐还原酶等氧化还原酶类的酶促作用[2]。土壤酶绝大多数为吸附态,极少数为游离态,主要以物理和化学的结合形式吸附在土壤有机质和矿质颗粒上,或与腐殖物质络合共存[3]。
土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方向[4],其活性是土壤肥力评价的重要指标之一,同时也是土壤自净能力[1]评价的一个重要指标。土壤酶的活性与土壤理化特性、肥力状况和农业措施有着显著的相关性[5]。因此,研究土壤酶活性的影响因素,提高土壤酶活性,对改善土壤生态环境,提高土壤肥力有重要意义。本文对土壤酶活性影响因子的研究进展进行了综述,以期为土壤酶活性的深入研究和土壤培肥理论及其应用提供研究思路和方向。
1土壤微生物
在土壤酶学研究中,一直关注的是土壤贮积酶,即存在于无微生物增殖土壤中的酶[1],其理论依据是:土壤生物释出的酶极易钝化和酶解,而贮积酶活性则能保持较长时间。但是,越来越多的研究[6,7]表明,在测得的土壤酶活性值中,活体微生物对土壤酶的影响相当大。有报道[8]指
出,脲酶、磷酸酶和纤维素酶的活性与微生物量有较密切的关系,3种酶的活性随着生物量的增加而不断增强,二者变化基本保持同步。脱氢酶活性与土壤微生物的关系不明显,其变化规律与生物量相比呈现不规则性。而蔗糖酶活性与土壤微生物数量、土壤呼吸强度有直接依赖性[1]。Naseby[9]通过向根际接种遗传改性微生物,使根际土壤的碱性磷酸酶、磷酸二酯酶及芳基硫酸酯酶的活性增强,同时使β-糖苷酶、β-半乳糖苷酶及N-乙酰基氨基葡糖酶的活性减弱,该结果说明,遗传改性微生物生成的酶,对土壤的碳、磷转化具有重要作用。还有研究[10]表明,玉米生长的中前期,土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性及速效养分的相关性均达到显著或极显著水平。鉴于酶与微生物之间显著的相关性,Mawdsley等[11]和Naseby等[12]曾通过测定胞表酶的活性来研究遗传改性微生物对土壤代谢的影响。对V A菌根真菌改善植物磷营养的机理研究[13- 15]表明,V A真菌分泌的磷酸酶能矿化土壤有机磷,同时,由V A真菌分泌的谷酰胺合成酶和谷酰胺脱氢酶酶促的对氨态氮和硝态氮的同化,也改善了植物的磷营养[16]。
因此,对不同土壤微生物与不同土壤酶关系的研究,将是土壤酶未来研究的热点。其重要意义在于,土壤微生物的生物多样性决定了其功能的多样性,而土壤微生物作为媒介,由其生成和释出的酶催化的诸多生物化学过程,是土壤功能多样性的前提和基础。
2土壤水气热条件
土壤水分、空气和热量状况对土壤酶活性的影响是明显的,一方面,其与土壤微生物的活性和类型有显著的相关性,因此,必然对土壤酶的活性产生巨大影响。另一方面,不同水分条件、空气组成和水分状况,也会直接影响土壤酶活性的存在状态与活性强弱。
一般情况下[1],土壤湿度较大时,酶活性较高,但土壤过湿时,酶活性减弱。Birch[3]研究了具有连续雨季和旱季地区的土壤酶活性,他指出当旱季结束雨季开始时,土壤酶活性显著增强[3]。土壤含水量减少时,酶活性也减弱。
土壤温度直接影响释放酶类的微生物种群及数量,因此,土壤温度是影响酶活性的因素之一[1]。有研究[17,18]表明,当温度由10℃上升到60或70℃时,土壤酶活性显著增加;但随着温度的进一步升高,脲酶迅速钝化;在150℃下加热24 h或115℃下加热15 h,土壤酶会完全失活。
因为土壤CO2和O2与土壤微生物的活动状态有关,所以土壤空气对土壤酶活性有直接影响。Overrein(1963)[1]指出,氧与脲酶活性有关;除半纤维素酶外,蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、脲酶、磷酸酶和硫酸酶同土壤氧的摄取量均呈正相关。
由此可见,土壤水气热对土壤酶活性的影响是非常显著的,如同对微生物的研究要注意水气热条件的合理设置一样,对某些土壤酶的研究,也必须考虑到其所适应的最佳水气热条件的
控制和选择。尤其对污染土壤酶的修复研究及有机肥料的生化处理与制造的研究,更要强调水气热条件的分析设定。
3土壤酸碱性
土壤酸碱性直接影响着土壤酶参与生化反应的速度。有些酶促反应对pH值变化很敏感,甚至只能在较窄的pH范围内进行[1]。和文祥等[18]、Franken-berger等[19]研究发现,土壤脲酶的两个最适pH值为pH=6.5～7.0或pH=8.8～9.0,土壤磷酸酶的最适pH值为 4.0～5.0,6.0～7.0,8.0～10.0,分别称为酸性、中性、碱性磷酸酶。当pH在5.0以下时,过氧化氢酶和脱氢酶的活性几乎完全丧失,而转化酶和脲酶受酸度的影响较小,但与土壤腐殖质含量呈正相关[20]。另有研究[21]表明,pH对脲酶的巯基、氨基、羧基等组成部分所处状态及蛋白质构型(三级结构)的影响,也会导致酶活性的改变。徐冬梅等[22]研究表明,低酸度先对脲酶、中性磷酸酶产生一定的激活效应,进而转化为抑制,而[H+]离子浓度为0～55 mmol/kg时,外源酸对转化酶与酸性磷酸酶的活性表现为明显的激活效应。
4土壤有机质、氮、磷及微量元素
土壤中有机质含量只有百分之零点几至百分之几,虽然数量比率不高,但其对土壤理化性质影响很大。土壤酶可以吸附在有机物质上,一系列的土壤酶,如脲酶、二酚氧化酶、蛋白酶以及水解酶等,都曾以“酶-腐殖物质复合物”的形式从土壤中提取出来,这些提取物中的酶仍可保留有活性,在某些情况下,还有较强的抗分解能力和热稳定性[23]。一般而言,土壤全氮、全磷含量与有机质含量是成比例的,所以土壤N,P含量与土壤酶活性有关[1]。土壤有机质、全氮、全磷通过直接和间接效应成为影响脲酶和酸性磷酸酶、转化酶活性的主要因素[24]。酶的活性与有机质分布剖面有关,而且随剖面加深而降低[25]。土壤转化酶、蛋白酶、磷酸酶和脲酶活性与土壤有机质(有机碳)呈极显著相关(P <0.01)或显著相关(P <0.05),与全氮显著相关;过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、磷酸酶、脲酶与速效氮、速效磷较显著相关、显著相关或极显著相关;脲酶与全磷呈极显著相关[26]。杨远平[27]对毕节地区土壤磷酸酶活性的研究也表明,土壤磷酸酶活性与全氮、有机质、速效磷、水解氮等关系密切。樊军等[28]研究表明,土壤脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性随土壤有机碳含量的增加而增加,蔗糖酶、过氧化氢酶活性与有机碳之间的关系因施肥种类及种植方式的不同而不同。汪远品等[29]较为系统全面地测了贵州省主要耕作土壤的脲酶活性,其回归分析表明,土壤脲酶活性主要受土壤有机质及氮、磷、钾等因素的影响,其中土壤基础铵量对耕作土壤脲酶活性影响最大。微量元素是植物、微生物和酶的激活剂和抑制剂,土壤的微量元素含量可能是决定土壤酶活性的一个重要生态学因素[30]。微量元素对土壤酶活性的影响,取决于土壤的性质及不同酶类对微量元素的专有特性,
对某些酶起激活作用的微量元素,对另一种酶则可能起抑制作用[31,32]。而且,同一微量元素的含量不同时,既可以起激活酶的作用,也可以起到抑制酶的作用[30]。李跃林等[32]研究表明,锌和锰对土壤蛋白酶活性影响的正效应最大,即促进作用较大。锌在一定程度上对脲酶和过氧化氢酶有负效应,即有一定的抑制作用,而锰对其有正效应,即促进作用。
5土壤团聚体和粘粒
土壤团聚体是反映土壤理化性质和养分状况的一个指标,是由微小矿物颗粒复合而成的稳定结构,一般可分为大团聚体(>250μm)和微团聚体(50～250μm),直径为0.5～3 mm的团聚体是决定土壤肥力水平的重要因素之一[33]。不同粒径团聚体的酶活性不一样,小团聚体的酶活性要比大团聚体中的高[3]。团聚体的稳定性也与酶活性有关,如脲酶活性与土壤团聚体的稳定性及土壤容重呈显著负相关,转化酶活性与土壤团聚体的稳定性呈显著的正相关[34]。周礼恺等[1]提出,黑土、棕壤脲酶活性主要集聚在微团聚体上,相当于土壤粒级的粘粒部分。随粒径增大,脲酶活性有下降趋势。糖酶主要吸附在粉砂粒上[3]。粘粒和粉砂对酶吸附量的多少,与这些土粒的矿物组成有关。
粘粒由于具有颗粒细、表面积大及某些矿物结构的特定特征,而使其成为土壤中最活跃的矿物组分。粘粒是土壤具有许多物理、化学性质的根源[35],其可与土壤腐殖质共同组成复合胶体。土壤酶只有一小部分存在于土壤溶液中,其大部分被土壤粘粒、腐殖质等物质吸附,其可通过阳离子交换反应的方式与粘粒矿物结合[23]。粘粒对酶的吸附量受酸度、温度等环境条件影响,土壤pH值越低(低于酶蛋白的等电点),粘粒吸附的酶越多[23]。由于脲酶为一弱酸性酶,所以脲酶在弱酸性介质中的吸附量大于弱碱性介质;在20～60℃时,各土壤粘粒的脲酶吸附量随温度升高而降低[36]。土壤中性磷酸酶和蛋白酶活性与脲酶的分布规律一致,主要吸附在土壤胶粒和粘粒部分;土壤硫酸酶活性与粘粒总表面积有关;磷酸酶活性绝大部分为粘粒吸附[1]。不同土壤粘粒对酶吸附量也不同,冯贵颖等[36]研究表明,土壤粘粒对脲酶均有吸附,且吸附数量不尽相同,同一土壤粘粒,表现为原样土壤粘粒的吸附量大于去有机质土壤粘粒;不同土壤粘粒对酶的吸附量,表现为原样土娄土>原样黑垆土>原样黄绵土>去有机质黑垆土>去有机质黄绵土>原样黄褐土>去有机质土娄土>去有机质黄褐土。
6农药及重金属污染物
6.1农药
近年来,化学农药在农业上的广泛应用,对农业生态及人类生存环境造成了严重污染。农药施入土壤,对土壤酶活性也产生了强大影响。沈标等[37]研究表明,农药中常含有的氯苯对脲酶活性具有轻微刺激作用;氯苯质量浓度在100,200,300 mg /kg时均可使脱氢酶活性提高,但
对脱氢酶活性的刺激促进作用随氯苯质量浓度的递增而下降;当氯苯质量浓度为200 mg /kg 时,其对蔗糖酶活性有较轻的抑制作用。农药“六六六”有降低自然土壤中过氧化氢酶活性的作用[38]。和文祥等[39]研究表明,杀虫双对土壤脲酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶具有明显的抑制作用,在低浓度时抑制幅度较大,高浓度时抑制幅度较小;和文祥[40]还指出,杀虫双对碱性和酸性磷酸酶活性的强烈抑制,达极显著负相关,而中性磷酸酶对杀虫双反应较为迟钝。
6.2重金属
重金属随工业三废的排放以及肥料的施用进入土壤,由于其的难降解性和难移动性而对土壤生态系统产生破坏,从而影响土壤酶活性。但土壤酶活性的降低主要是由于酶合成作用的下降以及由此引起的微生物生长受到抑制,而不是重金属对酶的直接抑制[41]。有研究[42]表明,Cd,Zn,Pb共存时,其对脲酶的影响表现出协同抑制负效应;对过氧化氢酶却表现出一定拮抗作用或屏蔽作用,尤其Pb浓度较高时,屏蔽作用较为明显;对转化酶和碱性磷酸酶的影响随Cd浓度增加而降低,其中以Cd的抑制作用最为显著。和文祥等[43]研究表明,不同状态(溶液态、粘粒态和土壤态)脲酶对Hg,Cd的反应表现出类似的规律性变化,即Hg,Cd抑制脲酶活性,其中Hg+ Cd复合污染的影响幅度最大,Hg的生态毒性最强。汞的加入降低了土壤脲酶活性,且随汞浓度增加,土壤脲酶活性减小。这主要是因为汞与酶活性部位——巯基和含咪唑基的配位体结合形成了非常稳定的化学键,因而对脲酶具有较强的抑制作用[44]。不同pH值下,汞镉对脲酶活性的抑制作用有明显差别,pH=6.0时,汞、镉对土壤脲酶活性抑制幅度最大,pH=7.5时则相反[45]。
7有机物料及培肥方式
不同培肥方式对土壤酶活性影响不同,有机肥料具有较强的酶活性[34,46-48]。与土壤有机质相比,土壤酶活性能够更迅速地反映管理与培肥措施对土壤肥力的影响[49]。和文祥等[50]对肥料长期定位试验的研究发现,培肥模式中厩肥处理可显著提高土壤总体酶活性;施用厩肥酶活性增幅最高,化肥则较小,无肥反而降低。有研究[51]表明,以牲畜粪作有机肥时,施用猪粪的土壤脲酶活性较高。而绿肥能提高脱氢酶的活性[3]。另有报道[34,52,53]指出,在黑钙土中分别添加5%的草木樨、玉米秸秆、麦秆3种有机物料,对蛋白酶活性的影响表现为玉米秸秆>麦秆>草木樨;对脲酶活性和磷酸酶活性的影响表现为草木樨>玉米秸秆>麦秸。对长期不同施肥水平,冬小麦连作旱地农田土壤脲酶与碱性磷酸酶动力学参数的测定[54]结果表明,动力学参数(Km,Vmax,Vmax/Km)从几个方面反映了不同施肥条件下土壤酶活性的特征及不同酶之间的差别,有机肥对脲酶的Vmax,Vmax/Km及碱性磷酸酶的Km,Vmax影响最大[54]。另外,化肥的施用与对照相比也提高了土壤酶活性,但幅度较小。而施用化肥提高土壤酶活性的原因,是由
于化肥能促进作物根系代谢,使根系分泌物增多,微生物繁殖加快,从而有利于土壤酶活性的提高[55]。
8结语
由上述分析可见,土壤酶活性的影响因素非常复杂,土壤中微生物种类、水气热状况、酸碱度、结构组成、养分丰缺、污染程度及培肥方式等都显著地影响着土壤酶活性。由于土壤酶活性是评价土壤肥力的重要指标之一,所以有关土壤生物活性影响因素的研究将一直是土壤培肥理论和应用研究的重要组成部分。从发展趋势看,未来如下几个方面的研究可能具有重要的意义:第一,通过对不同土壤酶活性与上述相应影响因素的相关性及影响程度的研究,筛选出反映不同土壤肥力因素变化的特征酶,最终确立土壤肥力诊断的酶学标准。第二,对土壤微生物酶与土壤贮积酶间的关系及其在土壤有机培肥和土壤污染修复中的作用进行研究,相关进展可能为有机培肥机理研究和土壤酶修复研究奠定理论基础。第三,土壤纳米粒子与土壤酶活性的关系研究,将是今后土壤生物学活性影响因素研究的一个发展方向。
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探究影响酶活性的因素 一、探究温度对酶活性的影响 （一）实验原理（注：市售a-淀粉酶的最适温度约600C）： 1．淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。 2．淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。 （二）方法步骤： 1、取3支试管，编上号（A、B、C），然后分别注入2mL可溶性淀粉溶液。 2、另取3支试管，编上号（a、b、c），然后分别注入1mL新鲜淀粉酶溶液。 3、将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成3组，A和a试管放入热水（约600C）、B和b放 入沸水，C和c放入冰块中，维持各自的温度5min。 思考题1、不能只用不同温度处理淀粉溶液或酶溶液，这是为什么？ 4、分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min。 5、在3支试管中各滴入1-2滴碘液，摇匀后观察这3支试管中溶液颜色变化并记录。 思考题2、在试管A、B、C中分别能观察到什么现象？ 思考题3、通过上述实验，你能得出什么结论？ 思考题4、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？ 思考题5、探究温度对酶活性的影响实验中是否可以用斐林试剂来检验实验结果？ 为什么？ 二、探究PH值对酶活性的影响 （一）实验原理：思考题6、请依据下面所列实验操作步骤，写出该实验的实验原理。
（二）操作步骤：用表格显示实验步骤：（注意操作顺序不能错） 思考题7、请在上表中填入你所观察到的实验现象。 思考题8、通过上述实验，你能得出什么结论？ 思考题9、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？ 思考题10、在设计“影响酶活性的条件”实验中最关键的一步是什么？ 附加实验：思考题11、能否用淀粉酶探究PH对酶活性的影响？ 课堂练习： 1.（多选）在证明酶的催化作用受温度影响的实验时，有学生取两支试管分别将淀粉溶液与唾
关于影响土壤酶活性因素的研究 摘要：本文对国内外土壤酶活性影响因素的研究进行了综述,总结了土壤微生物、团聚体、农药、重金属和有机物料等对土壤酶活性的影响,并对土壤纳米粒子与土壤酶活性关系的研究发展前景进行了展望。 关键词：土壤酶活性;微生物;团聚体;重金属;有机物料 Study progress on factors affecting soil enzyme activity Abstracts:In this article,the study on factors affecting soil enzyme activity in recent years was reviewed. Several aspects such as microbial,aggregation,heavy metals,organic manure and so on were included.At the same time,the effects of the soil inorganic nanometer particle (SINP) on soil enzyme activity inthe future research was forecasted. Key words:soil enzyme activity;microbial;aggregation;heavy metals;organic manure 酶是土壤组分中最活跃的有机成分之一,土壤酶和土壤微生物一起共同推动土壤的代谢过程[1]。土壤酶来源于土壤中动物、植物和微生物细胞的分泌物及其残体的分解物,其中微生物细胞是其主要来源[1,2]。土壤中广泛存在的酶类是氧化还原酶类和水解酶类,其对土壤肥力起重要作用。土壤中各有机、无机营养物质的转化速度,主要取决于转化酶、蛋白酶磷酸酶、脲酶及其他水解酶类和多酚氧化酶、硫酸盐还原酶等氧化还原酶类的酶促作用[2]。土壤酶绝大多数为吸附态,极少数为游离态,主要以物理和化学的结合形式吸附在土壤有机质和矿质颗粒上,或与腐殖物质络合共存[3]。 土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方向[4],其活性是土壤肥力评价的重要指标之一,同时也是土壤自净能力[1]评价的一个重要指标。土壤酶的活性与土壤理化特性、肥力状况和农业措施有着显著的相关性[5]。因此,研究土壤酶活性的影响因素,提高土壤酶活性,对改善土壤生态环境,提高土壤肥力有重要意义。本文对土壤酶活性影响因子的研究
影响酶活性的因素 a.温度： 温度（temperature）对酶促反应速度的影响很大，表现为双重作用：（1）与非酶的化学反应相同，当温度升高，活化分子数增多，酶促反应速度加快，对许多酶来说，温度系数（temperature coefficient）Q10多为1～2，也就是说每增高反应温度10℃，酶反应速度增加1～2倍。（2）由于酶是蛋白质，随着温度升高而使酶逐步变性，即通过酶活力的减少而降低酶的反应速度。以温度（T）为横坐标，酶促反应速度（V）为纵坐标作图,所得曲线为稍有倾斜的钟罩形。曲线顶峰处对应的温度，称为最适温度（optimum temperature）。最适温度是上述温度对酶反应的双重影响的结果，在低于最适温度时，前一种效应为主，在高于最适温度时，后一种效应为主，因而酶活性迅速丧失，反应速度很快下降。动物体内的酶最适温度一般在35～45℃，植物体内的酶最适温度为40～55℃。大部分酶在60℃以上即变性失活，少数酶能耐受较高的温度，如细菌淀粉酶在93℃下活力最高，又如牛胰核糖核酸酶加热到100℃仍不失活。 最适温度不是酶的特征性常数，它不是一个固定值，与酶作用时间的长短有关，酶可以在短时间内耐受较高的温度，然而当酶反应时间较长时，最适温度向温度降低的方向移动。因此，严格地讲，仅仅在酶反应时间已经规定了的情况下，才有最适温度。在实际应用中，将根据酶促反应作用时间的长短，选定不同的最适温度。如果反应时间比较短暂，反应温度可选定的略高一些，这样，反应可迅速完成；若反应进行的时间很长，反应温度就要略低一点，低温下，酶可长时间发挥作用。 各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度可以相应提高1～2倍。不同生物体内酶的最适温度不同。如，动物组织中各种酶的最适温度为37～40℃；微生物体内各种酶的最适温度为25～60℃，但也有例外，如黑曲糖化酶的最适温度为62～64℃；巨大芽孢杆菌、短乳酸杆菌、产气杆菌等体内的葡萄糖异构酶的最适温度为80℃；枯草杆菌的液化型淀粉酶的最适温度为85～94℃。可见，一些芽孢杆菌的酶的热稳定性较高。过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反应速度。 最适温度在60℃以下的酶，当温度达到60～80℃时，大部分酶被破坏，发生不可逆变性；当温度接近100℃时，酶的催化作用完全丧失。 一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这一最适温度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。 热对酶活性的影响对食品很重要，如，绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得，经过热处理，使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。红茶的情况正相反，是利用这些酶进行发酵来制备的。
影响酶活性的条件 1．实验原理 (1)探究温度对酶活性的影响 ①反应原理 ②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 (2)探究pH 对酶活性的影响 ①反应原理(用反应式表示)：2H 2O 2――――→过氧化氢酶 2H 2O ＋O 2。 ②鉴定原理：pH 影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O 2的生成速率。 2．实验步骤和结果 (1)探究温度对酶活性的影响
(2)探究pH对酶活性的影响 考点一：“梯度法”探究酶的最适pH (1)设计思路 (2)设计方案 例一、为了探究某种淀粉酶的最适温度，某同学进行了如图所示的实验操作。实验步骤如下：
步骤①：取10支试管，分为五组。每组两支试管中分别加入1 mL某种淀粉酶溶液和2 mL 质量分数为5%的淀粉溶液。 步骤②：将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。 步骤③：将装有混合溶液的五支试管(编号1、2、3、4、5)分别置于15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃水浴中。反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色。 回答下列问题： (1)实验原理：淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖；淀粉酶的活性受温度影响；用碘液可检测淀粉，因为淀粉遇碘液变蓝，根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。 (2)该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应__________________________ ________________________________________________________________________。(3)在本实验中，各组溶液的pH要保证______________，该实验能否选用斐林试剂检测实验结果？__________，理由是________________________________________________ ________________________________________________________________________。(4)纠正实验步骤后，进行操作。一段时间后，当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如下表所示(“＋”表示蓝色程度)： 分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度在____________之间。某同学在进行本实验的过程中，发现反应时间过长。为缩短反应时间，请你提出合理的改进措施：________________________________________________________________________。 考点二：“梯度法”探究酶的最适温度 (1)设计思路 (2)设计方案 例一、下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。据此回答下列问题：
探究影响酶活性的因素 」、探究温度对酶活性的影响 （一）实验原理（注：市售a-淀粉酶的最适温度约60 0C）： 1 ?淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。 2 ?淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。 （二）方法步骤： 1、取3支试管，编上号（A、B、C）,然后分别注入2mL可溶性淀粉溶液； 2、另取3支试管，编上号（a、b、c）,然后分别注入1mL新鲜淀粉酶溶液； 3、将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成3组，A和a试管放入热水（约60°C）、B和b放 入沸水，C和c放入冰块中，维持各自的温度5min ； 思考题1、不能只用不同温度处理淀粉溶液或酶溶液，这是为什么 4、分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min ； 5、在3支试管中各滴入1-2滴碘液，摇匀后观察这3支试管中溶液颜色变化并记录； 思考题2、在试管A、B、C中分别能观察到什么现象 思考题3、通过上述实验，你能得出什么结论 思考题4、在上述实验中，自变量是什么无关变量是什么 思考题5、探究温度对酶活性的影响实验中是否可以用斐林试剂来检验实验结果 为什么 二、探究PH值对酶活性的影响 （一）实验原理：思考题6、请依据下面所列实验操作步骤，写出该实验的实验原理。
思考题7、请在上表中填入你所观察到的实验现象。 思考题8、通过上述实验，你能得出什么结论 思考题9、在上述实验中，自变量是什么无关变量是什么 思考题10、在设计影响酶活性的条件”实验中最关键的一步是什么 1.（多选）在证明酶的催化作用受温度影响的实验时，有学生取两支试管分别将淀粉溶液与唾 液混合后，分别将试管放在冰水、沸水中5min后，待试管冷却后分别加入3滴碘液，结果两支试管都变蓝，证明酶的催化作用需要适宜的温度。此实验的不足之处是
影响淀粉酶酶活性的因素 一、目的 了解淀粉在水解过程中遇碘后溶液颜色的变化。观察温度、pH、激活剂与抑制剂对淀粉酶活性的影响。 二、原理 人唾液中淀粉酶为α—淀粉，在唾液腺细胞中合成。在唾液淀粉酶的作用下，淀粉水解，经过一系列被称为糊精的中间产物，最后生成麦芽糖和葡萄糖。 淀粉→紫色糊精→红色糊精→麦芽糖、葡萄糖 淀粉、紫色糊精、红色糊精遇碘后分别呈蓝色、紫色与红色，麦芽糖、葡萄糖遇碘不变色。 唾液淀粉酶的最适温度为37－40℃，最适pH为。偏离此最适环境时，酶的活性减弱。 低浓度的氯离子能增加淀粉酶的活性，是它的激活剂。铜离子等金属离子能降低该酶的活性，是它的抑制剂。 三、试剂和仪器 1．碘液：称取2g碘化钾溶于5ml蒸馏水中，再加1g碘。待碘完全溶解后，加蒸馏水295ml，混合均匀后贮存于棕色瓶内。 2．1％淀粉溶液：称取1克可溶性淀粉放入小烧杯中，加少量蒸馏水做成悬浮液。然后在搅拌下注入沸腾的蒸馏水中，继续煮沸1分钟，冷后再加蒸馏水定容至100ml。 3．％的盐酸溶液 4．％的乳酸溶液。 5．1％的碳酸钠溶液。 6．％的氯化钠溶液。 7．％的硫酸铜溶液。 8．仪器：试管试管架吸管玻璃棒白磁板烧杯漏斗恒温水浴量筒冰浴四、操作步骤 1．淀粉酶液的制备：实验者先用蒸馏水嗽口，然后含一口蒸馏水于口中，轻嗽一、二
分钟，吐入小烧杯中，用脱脂棉过滤，除去稀释液中可能含有的食物残渣。最后将数人的稀释液混合在一起，再进行过滤，以避免个体差异。 2．pH对酶活性的影响 取4支试管，分别加入%盐酸（pH＝1），％乳酸（pH＝5），蒸馏水（pH＝7），与1％碳酸钠（pH＝9）各2毫升，再向以上四支试管中各加入2毫升淀粉溶液及淀粉酶液。混合摇匀后置于37℃水浴中保温。2分钟后，从蒸馏水试管中取出一滴溶液，置于白磁板上，用碘液检查淀粉的水解程度，待蒸馏水试管内的溶液遇碘不再变色后，取出所有的试管，各加碘液2滴，观察溶液颜色的变化。根据观察结果说明pH对酶活性的影响。 3．温度对酶活性的影响 取3支试管各加入3毫升2％淀粉溶液，另取三支试管，各加入1毫升淀粉酶液。将6支试管分为三组，每组中盛放淀粉溶液与淀粉酶液的试管各1支。三组试管分别置于0℃、37℃、70℃的水浴中，5分钟后将各组中的淀粉溶液到入淀粉酶液中，继续保温。2分钟后从37℃试管中取出一滴溶液，置于白磁板上，用碘液检查淀粉的水解程度，待37℃试管内的溶液遇碘不再变色后，取出所有的试管，各加碘液2滴，观察溶液颜色的变化。根据观察结果说明温度对酶活性的影响。 4．激活剂与抑制剂对酶活性的影响 取3支试管按下表的规定加入各种试剂。混匀后置于37℃的水浴中保温，1分钟后从1号试管中取出一滴溶液，置于白磁板上，用碘液检查淀粉的水解程度，待一号试管内的溶液遇碘不再变色后，取出所有的试管，各加碘液2滴，观察溶液颜色的变化。根据观察结果说明激活剂与抑制剂对酶活性的影响。
教案精选：高一生物《影响酶活性的因素》 教学设计 教案精选：高一生物《影响酶活性的因素》教学设计 一、教学目标： 1、学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照组和实验组。 2、学会用准确的语言阐明实验探究的结果。 3、概述温度和pH影响酶的活性。 4、体验科学探究过程,领悟科学探究方法，体现团队合作精神。 二、教学重点： 1、学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照组和实验组。 2、学会用准确的语言阐明实验探究的结果。 三、教学难点： 确定和控制对照实验中的自变量和无关变量，观察和检测因变量的变化。 四、教学方法：实验探究法 五、实验原理：
六、材料用具： 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为2%的α—淀粉酶溶液，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，碘液，5%的盐酸溶液，5%的NaOH 溶液，蒸馏水，冰块。 试管若干，量筒，大、小烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，pH试纸，火柴。 七、教学过程： 教学内容教师组织与指导学生活动设计意图 新课导入拿出加酶洗衣粉一袋，请位同学阅读它使用的注意事项。 引导学生推测：温度对于洗衣粉里酶发挥它的作用是有影响的。 提问：唾液淀粉酶随食物进入胃内时，就不再发挥作用，如果它没有马上被胃蛋白酶分解掉，可能是什么条件变化导致它的活性降低？ 举例解释酶的活性就是酶的催化效率的高低。 温度和pH对酶的活性究竟有何影响呢今天我们就通过实验来探究一下。一同学阅读之后提出加酶洗衣粉的使用要控制好温度。 学生应答。 学生思考回答。
学生认真倾听并理解。从学生熟悉的生活情境入手，引导学生思考可能影响酶活性的条件，激发学生进行探究的兴趣。 探究过程 ①实验分组和实验材料的选择 ②实验方案的设计和讨论 ③实施实验 ④实验结果的分析和讨论 ⑤实验 结论 将学生分组，两小组探究温度对酶活性的影响，另两组探究pH对酶活性的影响。 引导学生对酶材料进行选择。向学生展示α—淀粉酶(工业用酶，适宜温度60℃)，还有新鲜的肝脏研磨液，提问：肝脏研磨液里主要包含那种酶？ 问：如果选用过氧化氢酶来探究温度对酶的影响，合适不合适？ 教师补充：如果我们在实验中设置高温条件，温度不仅会对酶的活性产生影响，还会对化学反应本身的速率产生影响。这样的实验设计就不够严密。建议用α—淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶来探究PH对酶活性的影响。
实验报告-不同因素对酶的影响
成绩： 酶的基本性质实验一一底物专一性剂、激活剂和抑制、最适温度 实验名称: 实验类型： 分离鉴定实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 I .酶的基本性质——底物专一性 一、实验目的和要求 1. 了解酶的专一性。 2.掌握验证酶的专一性的基本原理及方法。 3.学会排除干扰因素，设计 酶学实验。二、实验基本原理 酶是一种具有催化功能的蛋白质。酶蛋白结构决定了酶的功能——酶的高效性，酶催化的 反应（酶促反应）要比相应的没有催化剂的反应快 103-1017倍。 酶催化作用的一个重要特 点是具有高度的底物专一性，即一种酶只能对某一种底物或一类底物起催化作用，对其他底物 无催化反应。根据各种酶对底物的选择程度不同，它们的专一性可以分为下列几种： 1. 相对专一性 一种酶能够催化一类具有相同化学键或基团的物质进行某种类型的反应。 2. 绝对专一性： 有些酶对底物的要求非常严格只作用于一种底物，而不作用于任何其他 物质。如脲酶只能催化尿素进行水解而生成二氧化碳和氨。如麦芽糖酶只作用于麦芽糖而不作 用其它双糖，淀粉酶只作用于淀粉，而不作用于纤维素。 3.立体异构专一性 有些酶只有 作用于底物的立体异构物中的一种，而对另一种则全无作用。如酵母中的糖酶类只作用于 D-型 糖而不能作用于 L-型的糖。 本实验以唾液淀粉酶、蔗糖酶对淀粉、蔗糖水解反应的催化作 用来观察酶的专一性。采用 Benedict 试剂检测反应产物。 Ben edict 试剂是碱性硫酸铜溶液，具有一定的氧化能力，能与还原性糖的半缩醛羟基 发生氧化还原反应，生成砖红色氧化亚铜沉淀。 Na 2CO+ 2H 2O 2NaOH + fCO CuSO+ 2NaOH Cu （OH ） ■ 2 + Na z SO 还原糖（一CHO or — C=O ）+ 2Cu （OH ） 2 CU 2O （砖红色或黄色）+ 2H 2O +糖的氧化产物 在分子结构上，淀粉几乎没有，而蔗糖、棉子糖全无半俪基，它们均无还原性，因此它 们与Ben edict 试剂无呈色反应。 淀粉被淀粉酶水解，产物为葡萄糖；蔗糖和棉子糖被蔗糖 酶水解，其产物为果糖和葡萄糖，它们都为具有自由半缩醛羟基的还原糖，与 Ben edict 试剂共 热，即产生红棕色 Cu2 O 沉淀。本实验以此颜色反应观察淀粉酶、蔗糖酶对淀粉和蔗糖的水解作 用。三、实验材料与试剂 1、实验材料⑴ 蔗糖酶（样品W ）:⑵新鲜唾液（含唾液淀粉酶）；2、实验试剂⑴ 蔗糖酶液 沖门七穿实验报告 课 程名称：生物化学实验（甲） 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点： 指导老师：
探究“影响酶活性的条件” 高考频度：★★★☆☆难易程度：★★☆☆☆ 某研究小组做了探究影响过氧化氢分解的因素的两个实验。相应的实验结果如图所示（实验1、实验2均在适宜条件下进行），请分析并回答下列问题： （1）实验1和实验2中的自变量分别为 ______________________________________________________。 （2）实验2结果反映，bc段O2产生速率不再增大的原因最可能是 _________________________________。 （3）实验1中，若温度再升高10 ℃，加过氧化氢酶的催化反应曲线斜率将_______（填“增大”或“减小”）；加Fe3+的催化反应曲线斜率将_______（填“增大”或“减小”）。【参考答案】（1）催化剂的种类和过氧化氢的浓度 （2）酶的数量（浓度）有限 （3）减小增大 【试题解析】（1）观察题图可知实验1和实验2的自变量分别是催化剂的种类、过氧化氢的浓度。（2）实验2曲线中，bc段O2产生速率不再增大的原因最可能是酶的数量（浓度）有限。（3）已知实验都是在适宜条件下进行的，而酶的活性受温度等条件的影响，所以实验1中，若温度升高10 ℃，加过氧化氢酶的催化反应速率降低，曲线斜率将减小，加Fe3+的催化反应速率升高，曲线斜率将增大。
1．如图表示在某pH范围内酶A和酶B所催化的反应速率的变化情况，下列有关说法正确的是 A．酶B比酶A活跃 B．酶A存在于唾液中 C．酶B的最适pH是8 D．pH为5时，两种酶催化的反应速率相等 2．如图表示不同pH及温度对某反应产物生成量的影响，下列相关叙述正确的是 A．随着pH的升高，酶的活性先降低后增大 B．该酶的最适温度是35 ℃ C．酶的最适pH相对稳定，一般不随温度变化 D．随着温度的升高，酶的活性逐渐降低 3．如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 A．当反应温度由t1逐渐调到t2时，酶活性持续上升 B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升 C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存 D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
酶的特性 一、课程目标分析 本节课是在对酶的作用和本质已有较深理解，并且通过实验已对酶的催化效率有了感性认识的基础上实施的。通过本节课的学习，应了解酶的概念，理解酶的特性，领悟探究酶的特性的科学研究方法，比如变量的控制、定性说明基础上的定量探究等。由于新课程倡导探究性学习的理念，强调让学生具有较强的生物学实验的操作技能、收集和处理信息的能力、以及交流与合作的能力等，可以说对酶的特性的学习是感悟新课程理念的范例，因此在苏教版和人教版的教材中，都有探究酶的特性及活性受温度和酸碱度影响的实验。当然本节内容成为历年高考的重点也是情理之中，比如04年上海卷考查了胰蛋白酶对底物的分解速度和温度之间的关系、05年江苏卷考查了探究酶的高效性的实验、06年广东卷考查了探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验等。此外，同学们在学习本节内容的过程中，还可开展研究性学习，研究酶与人类生活的关系，开阔自己的眼界，更好地体会新课程理念。 二、学习方法建议 1、与无机催化剂比较认识酶的特性------高效性 同学们对酶的认识有限但对催化剂的特点、作用条件比较熟悉。催化剂是在化学反应中能增大反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后都没有发生变化的物质。无机催化剂催化反应时有时需加热、加压如工业合成氨。而生物体内的代谢主要是在细胞内进行的，细胞内的环境是一个常温、常压的状态，这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂。可见同样是催化剂但作用的特点是不同的。比如生物催化剂过氧化氢酶和无机催化剂Fe3+需都能催化H分解为H，但列表比较后会发现： 通过对表格中信息的分析，联系上节课中的实验 ------ 比较过氧化氢酶在不同条件下的分解，与无机催化剂比较，认识酶的高效性。 2、根据蛋白质结构和功能关系理解酶的特性------专一性 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。由于氨基酸种类、数目、排列顺序和肽链数目及空间结构的不同，就形成了分子结构不同、各具特定空间构型的蛋白质，蛋白质的分子结构是蛋白质功能的物质基础。同学们如何理解生物催化剂催化化学反应时的专一性，可借鉴蛋白质结构和功能的关系。特定空间构型的蛋白质具备特定的生理功能，那么便可推导出某种酶也应有特定的空间构型，特定的空间构型只能与特定的底物相结合，就象锁钥关系，这样也就比较容易理解酶在催化反应时，某种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，正由于酶空间结构上有特定的活性部位。酶的专一性保证了生命活动有条不紊地进行。 3、通过设计实验进行探究感知酶的特性-------酶作用的条件比较温和 在使用加酶洗衣粉时，温水的洗涤效果要比冷水好；人患感冒发烧时，常常不思饮食，其原因是什么？人体消化道的胃、小肠PH不同但胃肠内都有酶参与大分子物质的消化。同学们对这些事例能做出适当的解释吗？这些事例说明了酶与无机催化剂比较的又一特性，酶作用的条件比较温和。当然假设是否可靠，应设计实验检验。例如： 课题定量测定不同pH对酶活性的影响 [目的原理] （1）鲜肝提取液中含有过氧化氢酶，最适pH为7～7.3，不同pH影响酶的活性；
探究温度对酶活性影响的实验设计 龙岩长汀一中曾宪琰 1 实验设计理念 由于在第一课时学生已经学习了酶的发现和酶的概念以及酶的特性，在此基础上，教 师引导学生设计实验，提出预期，让学生分组进行实验探究，观察思考，进行讨论，由学生 自己总结出结论。这样的实验设计能体现学生自主、探究、合作的学习方式，有利于培养学生科学的思维方法和研究方法，提高学生的实验设计探究能力和科学素养。 2 实验目标 2.1 知识目标理解温度对酶影响的实质。 2.2 能力目标①通过探究温度对酶活性影响的因素，发展学生的科学探究能力；② 培养学生观察、分析问题，解决问题的能力；③培养学生实验操作能力；④提高学生收集资 料和语言表达能力。 2.3 情感目标①通过探究温度对酶活性影响的因素，培养学生的探索精神、创新精 神和合作精神；②培养学生实事求是和严谨的科学态度；③激发学生对生物科学的兴趣和热爱，培养学生理论联系实际。 3 课前准备 3.1 实验材料用具的准备①质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液；②质量分数为3%的可容性淀粉溶液；③热水，蒸馏水，冰块，碘液，菲林试剂。④试管，量筒，大烧杯，小 烧杯，滴管，试管架，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，火柴。 3.2 寻找资料请同学上网或上图书馆找资料，内容为：除温度外还有哪些条件影响 酶的活性？酶与社会的联系，酶与人类生活的关系，酶的活性与动物体内环境的相对稳定有 什么关系。 4 实验过程 4.1 设置探究情景，提出探究课题教师设置探究情景：生活中的加酶洗衣粉的包装 袋上，往往注明这种洗衣粉的适用温度范围，从而联想温度是否影响酶的活性，提出探究课题：设计一个探究温度影响淀粉酶活性的实验。 4.2 介绍科学探究的方法，引导学生设计探究实验方案因为我校学生的实验动手能 力差，平时课上又很少进行探究实验，所以教师明确地把科学探究的步骤告诉学生：提出问题→作出假设→设计实验→实验探究→阐述和交流实验结果与结论。有利于学生按照正确的 研究的思路去分析和解决问题，使学生更好地学习科学方法。教师引导学生根据课题进行思
高考生物复习 专题06 影响酶活性的条件 1．实验原理 (1)探究温度对酶活性的影响 ①反应原理 ②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 (2)探究pH 对酶活性的影响 ①反应原理(用反应式表示)：2H 2O 2――――→过氧化氢酶2H 2O ＋O 2。 ②鉴定原理：pH 影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O 2的生成速率。 2．实验步骤和结果 (1)探究温度对酶活性的影响
(2)探究pH对酶活性的影响 考点一：“梯度法”探究酶的最适pH (1)设计思路 (2)设计方案 例一、为了探究某种淀粉酶的最适温度，某同学进行了如图所示的实验操作。实验步骤如下：
步骤①：取10支试管，分为五组。每组两支试管中分别加入1 mL某种淀粉酶溶液和2 mL 质量分数为5%的淀粉溶液。 步骤②：将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。 步骤③：将装有混合溶液的五支试管(编号1、2、3、4、5)分别置于15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃水浴中。反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色。 回答下列问题： (1)实验原理：淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖；淀粉酶的活性受温度影响；用碘液可检测淀粉，因为淀粉遇碘液变蓝，根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。 (2)该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应__________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在本实验中，各组溶液的pH要保证______________，该实验能否选用斐林试剂检测实验结果？__________，理由是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)纠正实验步骤后，进行操作。一段时间后，当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如下表所示(“＋”表示蓝色程度)： 分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度在____________之间。某同学在进行本实验的过程中，发现反应时间过长。为缩短反应时间，请你提出合理的改进措施：________________________________________________________________________。 【答案】(2)先将五组试管分别在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃的水浴中保温一段时间 (3)相同且适宜不能利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变各试管的温度，最终影响实验结果 (4)25～45 ℃增加淀粉酶的量或浓度(或降低底物的量或浓度) 【解析】本实验的目的是探究某种淀粉酶的最适温度。该实验中在酶溶液和反应物混合之前，
实验七探究影响酶活性的因素 石门中学人教版新教材中高中生物实验创新性使用研究课题组 一、实验目的： 1．探究不同温度和PH对酶活性的影响；2．培养实验设计能力。 二、探究温度对酶活性的影响 （一）实验原理： 1．淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。 2．淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。 注：市售a-淀粉酶的最适温度约600C （二）方法步骤： 1、取3支试管，编上号（A、B、C），然后分别注入2mL可溶性淀粉溶液； 2、另取3支试管，编上号（a、b、c），然后分别注入1mL新鲜淀粉酶溶液； 3、将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成3组，分别放入热水（约600C）、沸水和冰块中，维持各自的温度5min； 思考题1、不能只用不同温度处理淀粉溶液或酶溶液，这是为什么？ 4、分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min； 5、在3支试管中各滴入1-2滴碘液，摇匀后观察这3支试管中溶液颜色变化并记录； 思考题2、在试管A、B、C中分别能观察到什么现象？ 思考题3、通过上述实验，你能得出什么结论？ 思考题4、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？ 三、探究PH值对酶活性的影响 （一）实验原理： 思考题5、请依据下面所列实验操作步骤岳阳家政，写出该实验的实验原理。 （二）操作步骤：用表格显示实验步骤：（注意操作顺序不能错） 思考题7、通过上述实验，你能得出什么结论？ 思考题8、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？ 思考题9、探究温度对酶活性的影响实验中是否可以用斐林试剂来检验实验结果？为什么？
探究影响酶活性的因素 ←无砖红色沉淀 ←无砖红色沉淀 ←无砖红色沉淀 ←无砖红色沉淀 ←无砖红色沉淀 上表填空题答案： 二、实验流程：一样； 不同的温度下水浴； 同样量 ；清水；斐林试剂；颜色； 三、注意事项怎么减肚子：温度； 酶活性； 无关变量； 对照组； 课堂练习： 1、右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从 图中不能获得的信息是 A ．酶反应的最适温度 B ．酶因热而失活 C ．酶反应生成物量与时间的关系 D ．酶反应速度和酶量的关系 2、（多选）在证明酶的催化作用受温度影响的实验时，有学生取两支试管分别将淀粉溶液 与唾液混合后，分别将试管放在冰水、沸水中5min 后，待试管冷却后分别加入3滴碘液，结果两支试管都变蓝，证明酶的催化作用需要适宜的温度。此实验的不足之处是 A ．酶与淀粉不能在设置各自温度之前接触 B ．缺少温度为37℃的对照实验 C ．这两支试管都不应变蓝 D ．不能用碘液检验是否存在淀粉 3、（多选）下图表示的是在最适温度下排毒养颜胶囊，反应物浓度对唾液淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。下列有关说法正确的是 A ．若在A 点时温度升高10℃，则反应速率加快 B ．若在A 点时温度升高10℃，则反应速率降低 C ．若在B 点时往混合物内加入少量唾液淀粉酶，则反应速率会加快 D ．若在B 点时往混合物内加入少量唾液淀粉酶，则反应速率不改变 生 成 物量各试管中注入的淀粉酶，6试管中各加约5分钟后，各管加入
课堂实录1 探究《影响酶活性的条件》教学设计 林书娴（东莞市第一中学） 一、教学目标 知识目标：说出酶的概念和本质；说明酶的特性，举例说出影响酶活性的条件；举例说出酶在生活中的应用和有关酶的最新发展。 能力目标：掌握探究实验的基本步骤；通过对日常生物现象的讨论，发展主动发现问题，作出假设的能力；通过设计方案的讨论交流和评价，发展思辨、交流和评价能力；通过小组独立完成探究实验操作，并尝试改进，发展解决问题的能力。 情感目标：体验科学研究过程，培养科学情感和科学态度；乐于观察生命现象并主动发现问题，寻求答案，探究未知事物；在探究过程中培养探索精神，创新精神和团体合作精神；体验科学探究的成功与失败，形成客观良好的自我认知和自我评价。 二、教材分析 探究《影响酶活性的条件》是高中生物必修 1 第五章第 2 节《酶的特性》中的相关实验内容。通过本节课的学习，学生进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量，以及设置对照组和重复实验。从而加深对酶的作用和本质的认识，提高学生语言表达能力，设计实验能力，分析推理能力，对教材后续内容的学习和今后探究性学习的开展打下良好的基础。 三、学情分析 学生在学习本节课之前，已经学习了酶在细胞代谢中的作用、酶的化学本质及酶的高效性和专一性，对酶的认识有一定的知识基础；学生通过之前“探究植物细胞的吸水和失水”的实验也具备了一定的发现问题、提出问题、作出假设和设计实验的能力，掌握了探究实验的基本步骤。对于酶在生活中的应用，学生具有一定的生活经验，能够在此基础上发挥联想，开展探究。 四、教学设计思路 本节课教学设计一共分为 7 个模块，包括两个讨论模块，两个交流模块，一个操作模块，一个延展模块和一个评价模块。教学流程如下：
《探究影响酶活性的条件》实验设计一、设计思路: 创设情境，利用多媒体展示普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗衣效果。普通洗衣粉不易清除衣物上的奶渍、血渍，但加酶洗衣粉可以。加酶洗衣粉包装袋上印有的用法就有这样一条：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水一段时间，使用温水效果最佳，切勿用60℃以上的热水。如果我们洗衣服时使用了0℃的冷水或60℃以上的热水，效果如何？再加入其它物质会不会有影响呢？ 二、容分析： 本实验是“降低化学反应活化能的酶”一节中的容。上节课学习了酶的作用与本质。知道了酶大部分是蛋白质，外界条件变化会使蛋白质变性使酶失去活性。根据这一特性利用课余时间让每组学生设计实验，然后再按设计的方案分组进行实验，探究在酸性、碱性、高温、低温条件下对酶活性的影响，最后对实验结果进行分析讨论，由学生自己总结得出结论：温度和pH都对酶活性有显著的影响。 三、教学目标： (一) 知识目标 1、学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照实验和重复实验。 2、概述温度和pH影响酶的活性。 (二) 能力目标 1、学会用准确的语言阐述实验探究的过程和结果。 2、提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力和分享信息、 分享实验成果的能力。 (三) 情感态度与价值观目标 1、体验科学探究过程,领悟科学探究方法。 2、通过实验探究影响酶活性的条件，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神。 四、教学重点： 1、学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照实验和重复实验。 2、学会用准确的语言阐明实验探究的结果。 五、教学难点：
确定和控制对照实验中的自变量和无关变量，观察和检测因变量的变化。 六、教学方法：实验探究法、讨论法 七、材料与仪器： 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为2%的α—淀粉酶溶液，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，碘液，5%的盐酸溶液，5%的NaOH 溶液，蒸馏水，热水、冰块。 试管6只，量筒（5ml ），大、小烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，pH 试纸，火柴。 八、教学流程图： 九、教学过程： 程序 教师组织与指导 学生活动 设计意图 创设情境导入新课 利用多媒体展示普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗衣效果。然后拿出加酶洗衣粉一袋，请位同学阅读它使用的注意事项。 引导学生推测：温度对于洗衣粉里酶发挥它的作用是有影响的。 一同学阅读之后提出加酶洗衣粉的使用要控制好温度。 学生思考回答。 从学生熟悉的生活情境入手，引导学生思考影响酶活 性的条件，激
用正交法测定几种因素对酶活力的影响 实验目的： 1 掌握正交法的原理 2 用正交法测定几种因素对于酶活力的影响 实验原理： 酶反应受到多种因素的影响，如底物浓度、酶浓度、温度、pH值、激活剂和抑制剂等都能影响酶的反应速度。这种多因素的实验可通过正交法即用—特制的表格——正交表来安排试验，计算和分析实验结果。这样就能通过少量实验取得较好的效果。实践证明正交法是一个多、好、快、省的方法，目前已广泛用于农业生产和科学实验中。 本实验运用正交法测定酶浓度、温度、PH值这三个因素对酶活性的影响，并求得在什么样的底物浓度、温度和pH值时酶的活性最大。 实验设计原理： 实验器材： 试管1.5cm*15cm X30 吸管5.0ml X1 洗耳球X1 漏斗X10 恒温水浴锅X3 紫外可见分光光度计X1 烧杯 实验所需药品： 1. 2%血红蛋白液：于20ml蒸馏水中加入血红蛋白 2.2g，尿素36g，1mol/L NaOH溶 液8ml，室温放置1h，使蛋白质变性。过滤除去不溶物，再加0.2ml/L NaH2PO4溶液至110ml及尿素4g，调节溶液pH达到7.6左右。 2. 15%三氯醋酸溶液：15g三氯醋酸溶于蒸馏水，并稀释至100ml。 3. 牛胰蛋白水解酶：3mg牛胰蛋白水解酶冷冻干粉，溶于10ml蒸馏水。 4. 0.04ml/L pH7 8 9巴比妥缓冲溶液 5. Folin-酚试剂A：溶液。将1g Na2CO3溶于50ml 0.1mol/L NaOH溶液。另将0.5g CuSO4·5H2O溶于100ml 1%酒石酸钾溶液。将前者50ml与硫酸铜-酒石酸钾溶液1ml 混合。混合后的溶液一日内有效。 6. Folin-酚试剂B：将100g钨酸钠，25g钼酸钠，700ml蒸馏水，50ml 85%磷酸及100ml 浓盐酸至于1500ml磨口圆底烧瓶中，充分混匀后，接上磨口冷凝管，回流10h。再加入硫酸锂150g，蒸馏水50ml以及液溴数滴，开口煮沸15min，驱除过量的溴。 冷却，稀释至1000ml，过滤，滤液呈现微绿色，储存于棕色瓶中。临用前，用标准氢氧化钠溶液滴定，用酚酞作为指示剂。根据滴定结果，将试剂稀释至相当于1mol/L 的酸，储存于冰箱之中可以长期保存。 实验步骤：
影响酶活力的因素 米契里斯（Michaelis）和门坦（Menten）根据中间产物学说推导出酶促反应速度方程式，即米-门公式（具体参考《环境工程微生物学》第四章微生物的生理）。由米门公式可知：酶促反应速度受酶浓度和底物浓度的影响，也受温度、pH、激活剂和抑制剂的影响。 （1）酶浓度对酶促反应速度的影响 从米门公式和酶浓度与酶促反应速度的关系图解可以看出：酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。但事实上，当酶浓度很高时，并不保持这种关系，曲线逐渐趋向平缓。根据分析，这可能是高浓度的底物夹带夹带有许多的抑制剂所致。 （2）底物浓度对酶促反应速度的影响 在生化反应中，若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成中间产物后，即使在增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。 还可以得出，在底物浓度相同条件下，酶促反应速度与酶的初始浓度成正比。酶的初始浓度大，其酶促反应速度就大。 在实际测定中，即使酶浓度足够高，随底物浓度的升高，酶促反应速度并没有因此增加，甚至受到抑制。其原因是：高浓度底物降低了水的有效浓度，降低了分子扩散性，从而降低了酶促反应速度。过量的底物聚集在酶分子上，生成无活性的中间产物，不能释放出酶分子，从而也会降低反应速度。 （3）温度对酶促反应速度的影响 各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度可以相应提高1～2倍。不同生物体内酶的最适温度不同。如，动物组织中各种酶的最适温度为37～40℃；微生物体内各种酶的最适温度为25～60℃，但也有例外，如黑曲糖化酶的最适温度为62～64℃；巨大芽孢杆菌、短乳酸杆菌、产气杆菌等体内的葡萄糖异构酶的最适温度为80℃；枯草杆菌的液化型淀粉酶的最适温度为85～94℃。可见，一些芽孢杆菌的酶的热稳定性较高。过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反应速度。 最适温度在60℃以下的酶，当温度达到60～80℃时，大部分酶被破坏，发生不可逆变性；当温度接近100℃时，酶的催化作用完全丧失。 （4）pH对酶促反应速度的影响 酶在最适pH范围内表现出活性，大于或小于最适pH，都会降低酶活性。主要表现在两个方面：①改变底物分子和酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合； ②过高或过低的pH都会影响酶的稳定性，进而使酶遭受不可逆破坏。 （5）激活剂对酶促反应速度的影响 能激活酶的物质称为酶的激活剂。激活剂种类很多，有①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子磷酸盐离子等；③有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。许多