细胞发酵与无细胞发酵差异及影响酶活性因素探究
探究影响酶活性的因素
姓 名 |
顾清源、李大鹏、侯卓然 |
指导教师 |
杨慧 |
学 校 |
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日 期 |
2021年10月31日 |
探究影响酶活性的因素
徐州一中 顾清源 李大鹏 侯卓然 李家慧
指导老师:闻婧
【摘要】:酶学是研究酶的化学本质、催化特性、生物学活性和生物学意义的一门分支学科。酶的相关研究已经成为当前生物学的研究热点,关于酶催化机理的研究方兴未艾,多项诺贝尔奖与酶学相关。酶学的发展对于生命科学的发展和人类健康水平的提高都有着十分重要的意义。从分子水平上说,酶和生命活动有着密不可分的联系,失去了酶,生命就无法正常运转,因此,研究细致阐明酶在细胞生长代谢过程中的作用、酶合成的机理和过程、以及其活性和催化机制等方面,都对揭示生命的奥秘有极为重要的意义。而从日常生活和实际生产方面来说,酶工程已经被应用于社会生产中,许多制品,包括食物、医药,以及材料加工制造等方面,酶工程都起到了举足轻重的作用。总之随着科学水平的提高,酶学应用将具有非常广阔的前景。
【关键词】:酶学;活性;催化
一、研究背景
酶学的进展自1771年发现光合作用后,有无数科学家为酶学奋斗献身,已有6次诺贝尔奖与它的研究有关,但仍然没有完全揭开光合作用的谜底。虽然,我们无法用肉眼直接看到酶为植物建造的每一个绿色“工厂”,但无数个微型“工厂”却构成了世界上最大的利用光能的化工厂。据估计,地球上这些绿色“工厂”每年要消耗1500亿吨由二氧化碳提供的碳和250亿吨来自水的氢,贡献出4000亿吨氧气。酶是一种催化剂,这意味着它们不会成为终产物的组成部分。当生物化学反应结束后,只要将酶与反应产物分离,酶便能一次又一次地催化下一个相同的反应。在正常的情况下,只要有需要,酶就能不断地工作。与传统的化学反应相比,酶催化降低了反应的活化能,反应条件极其温和,不需要高温高压等剧烈的反应条件。酶反应的分子转化率高、专一性强,可获得高纯度的产品。通过研究影响酶活性的因素,可以提高酶的利用率,更加科学有效的使用酶产品。
二、实验材料
1.实验仪器:电子天平, 10mL离心管、滴管、烧杯、玻璃棒、点滴板、塑料碗、药匙、温度计、量筒等
2.试剂:可溶性淀粉、新鲜唾液稀释液、氯化钠、硫酸铜、卢戈氏碘液、蒸馏水
三、研究过程
1)唾液淀粉酶的准备
实验者用蒸馏水漱口,除去食物残渣后,含一口蒸馏水于口中(约 20mL),轻漱口一分钟,吐入100mL 塑料瓶中,并加入同等体积的蒸馏水;
2)制备所需试剂(各试剂浓度可自行设置,建议如下)
1% 淀粉制备:取 0.5g 可溶性淀粉,放入 49.5mL 塑料烧杯中,并加入 45mL 水,贴上标签备用;
1%NaCl溶液制备:取0.1gNaCl,溶解于 9.9mL(可估测)水中,贴标签备用;
6%NaCl溶液制备:取0.6gNaCl,溶解于 9.4mL(可估测)水中,贴标签备用;
0.1%CuSO,溶液制备:取0.05gCuSO,溶解于 49.95mL(可估测)水中,贴标签备用;
7.5%NaSO;溶液制备:取0.75gNa2SO4,溶解于9.25mL(可估测)水中,贴标签备用;
3)碘液的准备
取 5% 卢戈氏碘液 0.5mL 置于离心管中,用蒸馏水稀释至 10mL 得到实验用碘液(即稀释 20 倍);
4)添加相应试剂于离心管
取6支10mL离心管,依次编号为1、2、3、4、5、6,并按下表相应试剂加入到离心管中;
表3-1 离心管添加物说明表
序号
试剂处理 |
试管号 |
|||||
1 (1%NaCl) |
2 (6%NaCl) |
3 (0.1%CuSO4) |
4 (7.5%Na2SO4) |
5 (实验对照) |
6 (空白对照) |
|
1%NaCl溶液(mL) |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
6%NaCl溶液(mL) |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
7.5%Na2SO4溶液(mL) |
- |
- |
- |
1 |
- |
- |
0.1%CuSO4溶液(mL) |
- |
- |
1 |
- |
- |
- |
水(mL) |
- |
|
- |
- |
1 |
2 |
1%淀粉溶液(mL) |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
稀释的唾液(mL) |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
- |
5)酶促反应:取1个塑料小碗,放入30-40C的温水,水量约为小碗的1/3,用温度计测定温度,将6支离心管放置于塑料碗中, 计时15min,期间不断用热水调整水温,使温度维持在30-40"C之间;
6)测定:在每个点滴板的凹槽左上角标上序号1-6,按序号依次用滴管取出两滴相应试管反应液滴入凹槽,注意更换溶液 时需要用清水清洗吸管;
7)滴加碘液,观察结果:向点滴板的凹槽内依次滴加1滴碘液,查看凹槽中的溶液蓝色深浅,若各组间没有显著差异,则说明还在反应中,需要继续反应一定时间(约5-10min),直至各组间有差异(反应时间越长,各处理差异越明显);
8)将数据记录在表3-2中,进行处理分析。
注意事项: 收集唾液淀粉酶时,也可以不稀释。
四、结果与分析
表3-2探究唾液淀粉酶活性的影响因素实验数据记录分析表
序号
试剂 处理 |
试管号 |
|||||
1 (1%NaCl) |
2 (6%NaCl) |
3 (0.1%CuSO4) |
4 (7.5%Na2SO4) |
5 (实验对照) |
6 (空白对照) |
|
记录观察结果 |
** |
* |
****** |
***** |
*** |
**** |
a. 原理:碘液遇到淀粉时产生蓝色,蓝色越深说明淀粉含量越高;
b. 记录观察结果可根据颜色深浅排序填入*,**,***,****,*****等;*越多代表蓝色越深,有被唾液淀粉酶分解的淀粉含量越高
五、结论
通过实验,我们发现: 6个离心管的溶液反应后的蓝色由浅到深排序为:215643 可判断出以上物质对唾液淀粉酶起促进作用的为:NaCl。对唾液淀粉酶起抑制作用的为:CuSO4、Na2SO4,CuSO4、Na2SO4即为唾液淀粉酶的抑制剂,NaCl为唾液淀粉酶的激活剂; 随着氯化钠溶液的质量分数增高,对唾液淀粉酶的作用效果变化情况为唾液淀粉酶的作用效果更好 推测本实验结果产生的原因可能是加入的物质不同,相同物质的浓度也不同。
附录
- 附件【无细胞发酵 顾清源.pptx】
- 附件【15min.mp4】
- 附件【05e286b2a577712cae51b175a74ab37a.mp4】
- 附件【25min.mp4】
- 附件【d435bf65a32ea81df112ab72a747841f.mp4】