實驗4.2 探究溫度對酶的影響 (P.
11)
目標:研究溫度對酶活性的影響。(1)
生物原理及實驗設計:(8分)
酶的活性受溫度的影響,溫度上升時,酶分子與受質分子的撞擊機會增加(1),
增加了形成酶受質複合物(1)
的機會。
另外,高溫會使組成酶蛋白的氨基酸粒子震動得更激烈,使氨基酸之間維持酶三維構像的
輕鍵 (如氫鍵) 打破,使酶分子,尤其是其活性(1) 部位的形狀改變,酶因此而變性。
要研究酶的催化反應,可利用澱粉酶催化水解澱粉的反應:
澱粉酶
澱粉 麥芽糖(1)
水(1)
以上反應的速率,可以量度澱粉被分解(1) 的速率作量度。
使用碘液(1)
可顯示澱粉的存在。如果澱粉被完全分解,顏色會由藍色(1) 變成棕色(1)。
要量度澱粉酶的活性,可量度澱粉完全分解的時間,再以反應時間的反數
(1/時間)
找出酶反應的速率。
儀器及材料:
每組 (4
– 5人)
滴管
試管
滴試板
電熱板
暖水浴
(40oC, 60oC, 80oC, 100oC)
|
7支
12支
1塊
1塊
4個
|
溫度計
安全眼鏡
澱粉溶液(1%)
澱粉酶溶液(0.1%)
碘液
冰
|
6支
1副/人
適量
適量
適量
適量
|
步驟:(參考P. 17)
1.
預先在滴試板上的每一個凹穴加入一滴碘液。
2.
把5支試管分別標示為A至E。在各試管加入1 cm3 的澱粉酶溶液。
3.
把另外5支試管分別標示為1至E。在各試管加入5 cm3 的澱粉溶液。
4.
如下圖所示,把不同組合的試管置於不同溫度的水浴中10分鐘。
5.
把試管A的澱粉酶溶液全加進盛有澱粉溶液的試管1內。把盛有混合物的試管放回原先的燒杯內,記錄混合溶液的時間為0分鐘並開始以時計計時。
6.
每隔2分鐘,用清潔的滴管移取1滴混合物,加在滴試板上其中的一個已加入凹穴內,與碘液混合。觀察加入後的顏色,記錄藍黑色不再出現的時間。
7.
重覆步驟5 – 6,但每次利用其他溫度的組合,及使用乾淨的試管。
參考:1A冊課本第4章實驗4.2 (P. 11 -
12)
結果:(7分) 時間正確 (1), 酶反應速率 (1)
樣本
|
溫度 (OC)
|
藍黑色消失時間 (t) (min)
|
酶反應速率 (1/t) (min-1)
|
A + 1
|
4
|
?
|
?
|
B + 2
|
2X
|
?
|
?
|
C + 3
|
40
|
?
|
?
|
D + 4
|
60
|
?
|
?
|
E + 5
|
80
|
?
|
?
|
標題 (1), 軸標及軸名 (1), 單位 (1), 繪線正確 – 低溫至最適溫度 (1) + 變性後 (1)
結果詮釋:(7分)
1
描述並解釋線圖的結果。
在低溫時, 酶反應速率非常低 (1), 因為其活性甚低 (1). 當溫度增加時, 酶反應速率上升 (1)
因為酶與受質分子的動能隨溫度上升而增加 (1), 形成酶受質複合物的機會也增加 (1).
酶反應速率於X度為最高, 這是最適溫度 (1). 當溫度高於最適溫度, 酶尤其活性部位會變性,
因此其反應速率會下降甚至變成0. (1)
討論:(9分)
1
為什麼在混合溶液前要先把試管置於水浴中10分鐘?(1分)
確保不同試管內的澱粉酶和澱粉溶液, 在分解作用開始前達到實驗所需的溫度 (1)
2
為何要用乾淨的滴管移取不同的混合物?(1分)
防止滴管內的殘餘物改變混合物的實驗條件 (1)
3
試估計並解釋以下的溫度變化對實驗的影響:
(a)
把澱粉和澱粉酶混合物由0oC加熱至37oC。(3分)
澱粉會被分解 (1), 而藍黑色會消失 (1). 這是因為澱粉酶在溫度上升後會變得活躍 (1)
(b)
把澱粉和澱粉酶混合物由100oC冷卻至37oC。(3分)
澱粉不會被分解 (1), 而藍黑色不會消失 (1). 這是因為已變性的澱粉酶即使經過冷凍,
其活性也不會恢復 (1)
4
除透過量度澱粉分子消失的速率外,要測量澱粉酶的活性,還有其他方法嗎?(1分)
量度麥芽糖分子出現的速率 (1)_
結論:(3分)
在低溫下, 澱粉酶不活躍 (1). 酶活性隨溫度上升而增加 (1). 其後, 酶活性逐漸降至零 (1)
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