Question

（14分）谷氨酸脫羧酶是一種催化谷氨酸脫羧為γ-氨基丁酸并釋放CO₂的酶，主要存在于哺乳動(dòng)物腦灰質(zhì)中。已知1 mol谷氨酸分解，能產(chǎn)生1mol r－氨基丁酸和1 mol CO₂。某科研小組從小鼠的腦中得到該酶后，在谷氨酸起始濃度為10mmol/L、最適溫度、最適pH值的條件下，對(duì)該酶的催化反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行研究，結(jié)果見(jiàn)下圖甲、乙。

甲 產(chǎn)物CO₂濃度隨時(shí)間變化曲線圖         乙 酶催化反應(yīng)速率隨酶濃度變化曲線

（注：酶濃度固定）                      （注：反應(yīng)物濃度過(guò)量）

請(qǐng)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，回答下列問(wèn)題：

（1）在圖甲中畫出反應(yīng)過(guò)程中谷氨酸濃度隨時(shí)間變化的曲線（請(qǐng)用“1”標(biāo)注）。

（2）當(dāng)一開(kāi)始時(shí)，將混合物中谷氨酸脫羧酶的濃度增加50%或降低反應(yīng)溫度10℃，請(qǐng)?jiān)趫D甲中分別畫出相應(yīng)條件下CO₂濃度隨時(shí)間變化的曲線（請(qǐng)用“2”標(biāo)注酶濃度增加后的變化曲線，用"3”標(biāo)注溫度降低后的變化曲線），并分別說(shuō)明原因。

（3）重金屬離子能與谷氨酸脫羧酶按比例牢固結(jié)合，不可解離，迅速使酶失活。在反應(yīng)物濃度過(guò)量的條件下，向反應(yīng)混合物中加入一定量的重金屬離子后，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出酶催化反應(yīng)速率隨酶濃度變化的曲線（請(qǐng)用“4”標(biāo)注），并說(shuō)明其原因。

 

Answer 1

【答案】

（1）見(jiàn)曲線1（2分）（評(píng)分依據(jù)：每分解1 mmol谷氨酸則產(chǎn)生1 mmol CO₂，根據(jù)CO₂濃度變化曲線，可得到嚴(yán)格的谷氨酸濃度隨時(shí)間變化曲線）。

（2）當(dāng)谷氨酸脫竣酶的濃度增加50%時(shí)，見(jiàn)曲線2，（2分）其原因：酶量增加50%，酶催化反應(yīng)速率相應(yīng)提高，反應(yīng)完成所需時(shí)間減少。（2分）當(dāng)溫度降低10℃時(shí)，見(jiàn)曲線3，（2分）其原因：溫度降低，酶催化反應(yīng)速率下降，但酶并不失活，反應(yīng)完成所需時(shí)間增加。（2分）

（3）見(jiàn)曲線4（2分）（注：曲線4為一條不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的平行直線，平移距離不限）。原因：一定量的重金屬離子使一定量的酶失活，當(dāng)加入的酶量使重金屬離子完全與酶結(jié)合后，繼續(xù)加入的酶開(kāi)始表現(xiàn)酶活力，此時(shí)酶的催化反應(yīng)速率與酶濃度變化的直線關(guān)系不變。（2分）

【解析】

試題分析：（1）隨著酶促反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)物越來(lái)越多，底物則越來(lái)越少，所以谷氨酸濃度越來(lái)越低，到反應(yīng)結(jié)束時(shí)變?yōu)?.

（2）谷氨酸脫羧酶的濃度增加50%，增加酶量能夠使得反應(yīng)提前結(jié)束，但是生成物的總量卻不會(huì)改變；降低反應(yīng)溫度10℃，使得酶的活性降低，故反應(yīng)的速率變慢，反應(yīng)結(jié)束的時(shí)間往后推遲，但生成物的總量不變。

（3）根據(jù)題意，一定量的重金屬離子可以導(dǎo)致一定量的酶失去活性，因此反應(yīng)體系中必須加入足夠多的酶，直至所有的重金屬離子全部與酶結(jié)合之后，再加入的更多的酶才能讓這個(gè)反應(yīng)繼續(xù)。

考點(diǎn)：本題考查酶促反應(yīng)的速率。

點(diǎn)評(píng)：基礎(chǔ)題，改變酶促反應(yīng)中的一些條件能讓反應(yīng)的各屬性發(fā)生不同的變化，在學(xué)習(xí)中要加以辨明。