Question

動物腦組織中含有豐富的谷氨酸脫羧酶,能專一催化1 mol 谷氨酸分解為1 mol γ-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10 mmol/L、最適溫度、最適pH值的條件下，對該酶的催化反應(yīng)過程進(jìn)行研究，結(jié)果見下圖甲和圖乙。?

請根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，回答下列問題：?

（1）在圖甲畫出反應(yīng)過程中谷氨酸濃度隨時(shí)間變化的曲線（請用“1”標(biāo)注）。?

（2）當(dāng)一開始時(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?jiān)趫D甲中分別畫出理想條件下CO₂濃度隨時(shí)間變化的曲線（請用“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?jiān)趫D乙中畫出酶催化反應(yīng)速率隨酶濃度變化的曲線（請用“4”標(biāo)注），并說明其原因。?

Answer 1

  （1）見曲線1（評分依據(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)谷氨酸脫羧酶的濃度增加50%時(shí)，見曲線2。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?

當(dāng)溫度降低10℃時(shí)，見曲線3。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

（3）見曲線4（注：曲線4為一條不經(jīng)過原點(diǎn)的與原曲線平行的曲線，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?

解析:

物質(zhì)濃度與酶的活性、反應(yīng)時(shí)間有密切關(guān)系；酶與溫度、pH等外部條件都有密切關(guān)系；催化反應(yīng)速率與酶濃度有密切關(guān)系。繪制曲線時(shí)注意對比參照題中已知曲線，準(zhǔn)確畫出各種曲線的走向變化。