酶促反應動力學實驗

1、酶動力學綜合實驗實驗（一）堿性磷酸酶Km值的測定【目的要求】1.了解底物濃度對酶促反應速度的影響2.了解米氏方程、Km值的物理意義及雙倒數(shù)作圖求Km值的方法。【實驗原理】1、堿性磷酸酶：堿性磷酸酶是廣泛分布于人體各臟器器官中，其中以肝臟為最多。其次為腎臟、骨骼、腸和胎盤等組織。但它不是單一的酶，而是一組同功酶。本實驗用的堿性磷酸酶是從大腸桿菌中提取的。2、米氏方程：Michaelis-Menten 在研究底物濃度與酶促反應速度的定量關(guān)系時，導出了酶促反應動力學的基本公式，即： (1)式中：v表示酶促反應速度， 表示酶促反應最大速度， S表示底物濃度， 表示米氏常數(shù)。3、 值的測定主要采用圖解法

2、，有以下四種： 雙曲線作圖法（圖1-1，a）根據(jù)公式（1），以v對s作圖，此時1/2時的底物濃度s值即為Km值，以克分子濃度（M）表示。這種方法實際上很少采用，因為在實驗條件下的底物濃度很難使酶達到飽和。實測一個近似值，因而1/2不精確。此外由于v對S的關(guān)系呈雙曲線，實驗數(shù)據(jù)要求較多，且不易繪制。 Lineweaver- Burk作圖法雙倒數(shù)作圖法（圖1-1，b）實際工作中，常將米氏方程（式（1）作數(shù)學變換，使之成為直線形式，測定要方便、精確得多。其中之一即?。?）式的倒數(shù)，變換為Lineweaver- Burk方程式： (2)以對作圖，即為y=ax+b形式。此時斜率為，縱截距為。把直線外推與

3、橫軸相交，其截距相交，其截距即為。 Hofstee作圖法（略）把（2）式等號兩邊乘以，得： (3)以v對作圖，這時斜率為，縱截距為，橫截距為。Hanas作圖法（略）把（2）式等號兩邊乘以S,得： (4)以對s作圖，這時斜率為，縱截距為。 （a） (b)本實驗主要以雙倒數(shù)法，即Lineweaver- Burk作圖法來測定堿性磷酸酶Km值。具體原理如下：本實驗以堿性磷酸酶為例，用磷酸苯二鈉為其作用物，堿性磷酸酶能分解磷酸苯二鈉產(chǎn)生酚和磷酸，在適宜條件下（PH10.0，和60），準確反應13分鐘。在堿性條件下酚可與酚試劑生成藍色化合物，以波長620nm比色。在一定條件下色澤深淺與光密度成正比。反應式

4、如下： 然后以光密度直接表示不同底物濃度時的酶反應速度，即以光密度的倒數(shù)作縱坐標，以底物濃度的倒數(shù)作橫坐標，按Lineweaver- Burk作圖法來測定堿性磷酸酶Km值?！緝x器與試劑】儀器：1. 恒溫水浴2. 721型分光光度計試劑：1 酚試劑：稱鎢酸鈉（W·2O）100g，鉬酸鈉（Mo·2O）25g置1500mL磨口回流裝置內(nèi)，加蒸餾水700mL，85%磷酸50mL和濃硫酸100mL。充分混勻，使其溶解。小火加熱，回流10h（燒瓶內(nèi)加小玻璃珠數(shù)顆，以防溶液溢出），再加入硫酸鋰（LiSO4）150g，蒸餾水50mL及液溴數(shù)滴。在通風櫥中開口煮沸15min，以除去多余的溴。

5、冷卻后定容至1000mL，過濾即成，此液應為鮮黃色，不帶任何綠色。置棕瓶中，可在冰箱長期保存。若此貯存液使用過久，顏色由黃變綠，可加幾滴液溴，煮沸幾分鐘，恢復原色仍可繼續(xù)使用。使用時用蒸餾水稀釋一倍，最后酸度為1N。2 2.5mM磷酸苯二鈉基質(zhì)液：稱取625mg磷酸苯二鈉（C6H5PO4Na22H2O），溶于1,000ml容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，加數(shù)滴夜溴以防腐，置冰箱內(nèi)可保存一年之久。3 堿性緩沖液（pH10.0）： 稱取無水碳酸鈉6.36g及碳酸氫鈉3.36g，溶解于蒸餾水中，并稀釋至1,000ml.4 堿性磷酸酶液：稱取堿性磷酸酶1mg,加水34ml，冰箱內(nèi)可保存五周左右?！緦嶒灢?/p>

6、驟】取6支試管按下表加入試劑：1234562.5mM磷酸苯二鈉（ml）0.20.40.60.81.01.0蒸餾水（ml）0.80.60.40.2-0.1堿性緩沖液（ml）1.01.01.01.01.01.0混勻后，60欲溫5分鐘堿性磷酸酶液（ml）0.10.10.10.10.1-混勻后，60水浴13分鐘（準確計時）注意：1）加入堿性磷酸酶液要快速、準確。用移液槍加2）此時為酶促反應，總體積2.1ml3）第六管不加酶。酚試劑（ml）1.01.01.01.01.01.010%Na2CO3(ml)3.03.03.03.03.03.0混勻后，室溫放置15分鐘注意：1）酚試劑為顯色劑，同時為酶的變性劑，

7、故加入酚試劑后酶促反應即停止。2）Na2CO3 提供堿性環(huán)境，加入Na2CO3 后試劑才顯色以6管為調(diào)零點，在620nm波長處比色。【結(jié)果處理】1 將各管光密度和底物濃度記入下表管號O.D1/O.DS1/S123452以1/O.D為縱坐標，1/s為橫坐標，按Lineweaver- Burk作圖，求出堿性磷酸酶的Km值?！咀⒁馐马棥?） 加入堿性磷酸酶的量要準確2） 保溫時間要準確 準確保溫的方法：從第一管加入酶液開始計時，每隔1分鐘向下一只試管加酶液,直至加完，到準確13分鐘立即向第一管加酚試劑，以終止其反應，并每隔1分鐘向下一只試管加酚試劑,直至加完止，這樣保證每管準確保溫13分鐘?！舅伎碱}

8、】1） Km 的意義及其影響因子2） 為什么酶促反應速度以初速度表示3） 為什么O.D可直接代替V作圖4） 分析自己的實驗數(shù)據(jù)實驗（二）溫度對酶活性的影響【實驗目的】 了解溫度對酶活性及酶促反應速度的影響，加深對酶特性的認識?！緦嶒炘怼?每種酶都有其最適溫度，高于或低于此溫度酶的活性都降低。一般而言，若酶處于過高的溫度環(huán)境中，會使酶活性永久喪失；而若處于極低溫度的環(huán)境中只會使酶活性受到抑制，一旦溫度適宜，酶又會全部或部分的恢復其活性?！緝x器與試劑】儀器：1冰箱 2.恒溫水浴鍋 3.試管和試管架4吸量管及吸量管架 5.移液槍及槍頭 6.膠頭滴管7燒杯試劑：1PH6.8的緩沖液：量取15.45m

9、l的0.2M磷酸氫二鈉和4.55ml的檸檬酸混合搖勻即可。20.5%淀粉的0.5%氯化鈉溶液：0.5g可溶性淀粉和0.5g氯化鈉，溶于100ml蒸餾水（需加熱）。3003175g/L碘液41M HCl溶液 5.1M NaOH溶液 6.稀釋100倍的唾液 7.冰水浴【實驗步驟】1制管和預溫由于本實驗對恒溫反應要求較高，故每個溫度梯度使用兩支試管，分別標記為A管和B管，同時欲溫底物與酶。A管加入PH6.8的緩沖液和0.5%淀粉液；B管使用移液槍加入稀釋100倍的唾液，相對應的兩支試管置于設定的溫度下預溫5min。取12支潔凈試管，參照下表加入試劑：管號1（0）2（室溫）3（37）4（50）5（70

10、）6（室溫）APH6.8的緩沖液（ml）222222含NaCl的0.5%淀粉液（ml）22222用2ml的蒸餾水代替B稀釋100倍的唾液（ml）111111*6號管為對照組（比色時作為0號管），置于室溫，且淀粉液用蒸餾水代替2混合A、B管將1號A管試劑迅速加入溫度對應的B管中(為了最大限度保證酶的量)，此時為計時的起點（使用秒表），搖勻后放回對應溫度繼續(xù)水浴。注意：轉(zhuǎn)移A管試劑前需將其搖勻。3時間控制然后每隔1min或2min（時間自定）按上步操作依次把2、3、4、5、6號的A、B管混合 ，嚴格控制好時間。4中止反應準確反應13min，向1號管加入2滴1M HCl溶液，立即混勻，中止反應，按上

11、一步的順序和時間間隔依次對各管進行操作，并移至試管架。后再各用2滴1M NaOH溶液中和每管。5顯色在每管中各加入2ml 0.03175g/L碘液并混勻，觀察現(xiàn)象。6比色若不同溫度梯度間現(xiàn)象差別不明顯，則進行比色，通過光密度值來比較?！窘Y(jié)果處理】記錄現(xiàn)象（或比較吸光度值），做出合理分析?！咀⒁馐马棥繃栏褡⒁鈺r間的控制及各物質(zhì)的添加量?！舅伎碱}】如果某同學（沒有嚴格按照教案步驟）做出的實驗結(jié)果為唾液淀粉酶的最適溫度為70度，請分析他得出這樣的結(jié)果的可能原因。實驗（三）PH對酶活性的影響【實驗目的】 了解PH對酶活性及酶促反應速度的影響，加深對酶特性的認識?！緦嶒炘怼?1.PH對酶活性影響的機理

12、：PH影響酶活性中心的某些必須基團的解離,而這些基團往往僅在某一解離狀態(tài)時才最容易同底物結(jié)合或具有最大催化活性；PH影響可解離基團的底物和輔酶的荷電狀態(tài),從而影響酶對他們的親和力；PH還可以影響酶活性中心的空間構(gòu)象,從而影響酶的活性。 2.本實驗用唾液淀粉酶為材料來觀察酶活性受PH的影響的情況。淀粉在該酶的催化作用下會隨著時間的延長而出現(xiàn)不同程度的水解,從而得到各種糊精乃至麥芽糖,少量葡萄糖等水解產(chǎn)物。碘液與淀粉及其不同程度的水解產(chǎn)物反應呈現(xiàn)不同顏色,即淀粉(藍色)、紫色糊精(紫色)、紅色糊精(紅色)、麥芽糖及少量葡萄糖(黃色)?！緝x器與試劑】儀器：1、冰箱 2、電爐 3、恒溫水浴鍋 4、試管

13、架及試管5、移液管架及移液管試劑：1、0.2M磷酸氫二鈉溶液：稱取35.61g含2個結(jié)晶水的磷酸氫二鈉，用水定容至1L。2、0.1M檸檬酸溶液：稱取21.01g含一個結(jié)晶水的檸檬酸，用水定容至1L。3、唾液淀粉酶：將唾液分別稀釋10倍、50倍和100倍，得三種不同濃度的酶液、4、0.5%淀粉的0.5%氯化鈉溶液：0.5g可溶性淀粉和0.5g氯化鈉，溶于100ml蒸餾水（需加熱）。5、0.1%淀粉液：0.1g可溶性淀粉，加到100ml蒸餾水中，加熱溶解。6、碘液：15g碘化鉀和12.7g碘，加少許水使碘完全溶解后，再用水稀釋至200ml。7、1%氯化鈉溶液。8、0.1%硫酸銅溶液?！緦嶒灢襟E】（

14、一）PH對酶活性的影響1、緩沖溶液的配制取六只潔凈的三角燒瓶，按表1編號和加試劑： 表1 磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液的配制管號123456PH值5.46.26.87.07.48.0緩沖液量（ml）333333含Nacl的0.5%淀粉（ml）222222稀釋100倍唾液（ml）222222充分搖勻，37水浴保溫，嚴格控制時間5min后，立即向各管加入碘液碘液（滴）333333充分搖勻，觀察各管顏色差異三角燒瓶號123456PH值5.46.26.87.07.48.00.2M磷酸二氫鈉（ml）11.1513.2215.4516.4718.1719.450.1M檸檬酸（ml）8.856.784.553.

15、531.830.55 取六支潔凈試管，編號后按表2操作： 表2 pH對酶活性的影響 【結(jié)果處理】記錄現(xiàn)象（或比較吸光度值），做出合理分析。【注意事項】充分搖勻，嚴格控制時間。【思考題】酶的最適PH值受哪些因素影響？實驗（四）酶濃度對酶活性的影響【實驗目的】了解酶濃度對酶活性及酶促反應速度的影響，加深對酶特性的認識。【實驗原理】 在適宜的條件下，若反應物濃度大大高于酶濃度時，反應速度隨酶濃度增加而增加，兩者間成正比。但若反應底物濃度較低，而且酶的濃度足夠高時，增加酶濃度，反應速度基本不變。本實驗采用唾液淀粉酶為例。加入不同濃度的酶，并比較在同一適當時間后，以碘檢驗淀粉的含量從而確認其反應程度?！?/p>

16、儀器與試劑】儀器：1. 恒溫水浴鍋 2. 吸量管3. 試管與試管架試劑：1. 含NaCI的0.5%淀粉液2. pH7.0的緩沖液3. 分別稀釋過10倍、50倍和100倍后的唾液【實驗步驟】1.取3支潔凈試管，按下表加入淀粉液，緩沖液，加畢放入37度恒溫水浴鍋中保溫5分鐘；2.保溫后，快速加入不同濃度的稀釋唾液，搖勻，立即放入37度恒溫水浴中，并計時。約3至4分鐘后加入等量碘液一至兩滴，立即搖勻后，記錄各管的顏色。管號含NaCI的0.5%淀粉液/mLpH7.0的緩沖液/mL稀釋唾液/mL顏色10倍50倍100倍132123213321【結(jié)果處理】記錄現(xiàn)象，做出合理分析?！舅伎碱}】實驗（五）離子對

17、酶活性的影響【實驗目的】了解離子對酶活性及酶促反應速度的影響，加深對酶特性的認識?！緦嶒炘怼棵傅幕钚猿３Ｊ苣承┪镔|(zhì)的影響，有些物質(zhì)能使酶的活性增加，稱為酶的激活劑；有些物質(zhì)能使酶的活性降低，稱為酶的抑制劑。Cl-是唾液淀粉酶的激活劑。其它的陰離子，如Br-、NO3-和I- 對該酶也有激活作用，但較微弱。而Cu2+對唾液淀粉酶具有抑制作用。激活劑和抑制劑影響酶活性的劑量是很少的，并且常具有特異性。就本實驗，低濃度CI-可以增加酶活性，高濃度的CI-或者低濃度的Cu2+則會抑制酶活性，同時低濃度的Na+、SO42-等對酶活性沒有影響。激活劑的作用機制是多種多樣的，可能是作為輔酶或輔基的一個組成部分，也可以直接作為酶活性中心的構(gòu)成部分?！緝x器