Question

13．生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)一般都需要酶的參與．如圖（一）示意酶抑制劑的作用原理：競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性位點(diǎn)，從而抑制酶活性；非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑和酶活性位點(diǎn)以外的其他位點(diǎn)結(jié)合，從而抑制酶的活性．圖（二）示意谷氨酸脫羧酶的催化反應(yīng)速度．請(qǐng)據(jù)圖回答：
（1）大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，所用的鑒定試劑與斐林試劑使用方法有何不同？．（答兩點(diǎn)即可）．
（2）某抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與細(xì)菌合成細(xì)胞壁的底物無(wú)任何相似，但仍能抑制細(xì)菌合成細(xì)胞壁相關(guān)的酶的活性，其原因可能此抑制劑為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，與酶活性位點(diǎn)以外的其他位點(diǎn)結(jié)合后，改變了酶活性部位的結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌合成細(xì)胞壁的底物無(wú)法與酶活性位點(diǎn)結(jié)合．
（3）若某抑制劑對(duì)酶的抑制作用隨著底物濃度升高，抑制效力變得越來(lái)越小，則此抑制劑是競(jìng)爭(zhēng)性（競(jìng)爭(zhēng)性/非競(jìng)爭(zhēng)性）抑制劑，原因是底物濃度越高，底物與酶活性位點(diǎn)結(jié)合機(jī)會(huì)越大，競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶活性位點(diǎn)結(jié)合機(jī)會(huì)越�。�
（4）動(dòng)物腦組織中含有豐富的谷氨酸脫羧酶，能專一催化谷氨酸分解（1mol谷氨酸分解為1mol氨基丁酸和1mol 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10mol/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)果如圖（二）．
①若圖（二）表示產(chǎn)物氨基丁酸濃度隨時(shí)間變化的曲線，則本實(shí)驗(yàn)中pH屬于無(wú)關(guān)變量．
②在圖（二）中畫出反應(yīng)過(guò)程中谷氨酸濃度隨時(shí)間變化的曲線．
③若利用該酶的催化反應(yīng)來(lái)研究溫度對(duì)酶活性的影響，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)步驟．（儀器、試劑等滿足需求，限設(shè)三組實(shí)驗(yàn)）．③Ⅰ、取三只相同的試管編號(hào)A、B、C，各加入2mL10mol/L的谷氨酸，取三瓶等濃度的谷氨酸脫羧酶溶液編號(hào)a、b、c
Ⅱ、將A、a放在0℃的環(huán)境中，B、b放在37℃環(huán)境中，C、c放在80℃（其他能使該酶變性的高溫也可）環(huán)境中，放置一段時(shí)間
Ⅲ、從a、b、c中取等量的酶溶液，對(duì)應(yīng)滴加到A、B、C試管中，仍放在原溫度環(huán)境中
Ⅳ、適宜時(shí)間后，用儀器分別測(cè)定并記錄溶液中氨基丁酸的濃度或記錄氣泡（CO₂）釋放的時(shí)間，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果．

Answer 1

分析 酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑（5%的氫氧化鈉和1%的硫酸銅），產(chǎn)生紫色反應(yīng)．
酶的特性主要四點(diǎn)：
1、酶具有高效率的催化能力；其效率是一般無(wú)機(jī)催化劑的10⁷～～10¹³．
2、酶具有專一性；（每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)．）
3、酶在生物體內(nèi)參與每一次反應(yīng)后，它本身的性質(zhì)和數(shù)量都不會(huì)發(fā)生改變（與催化劑相似）；
4、酶的作用條件較溫和．據(jù)此解答．

解答 解：（1）大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，鑒定蛋白質(zhì)的試劑是雙縮脲試劑，它與斐林試劑使用方法有所不同：雙縮脲試劑兩種成分先后使用，斐林試劑兩種成分混勻后使用，且使用時(shí)需水浴加熱，而雙縮脲試劑不需要水浴加熱．
（2）由于青霉素能與細(xì)菌合成細(xì)胞壁相關(guān)的酶的活性位點(diǎn)結(jié)合（或：酶活性位點(diǎn)被封閉），使細(xì)菌合成細(xì)胞壁的底物與這些酶活性位點(diǎn)結(jié)合機(jī)會(huì)下降，故能抑制細(xì)菌合成細(xì)胞壁相關(guān)的酶的活性．
（3）底物濃度越高，底物與酶活性位點(diǎn)結(jié)合機(jī)會(huì)越大，競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶活性位點(diǎn)結(jié)合機(jī)會(huì)越�。�
（4）①驗(yàn)證酶的專一性實(shí)驗(yàn)組中，pH屬于無(wú)關(guān)變量．
②隨著反應(yīng)的進(jìn)行，谷氨酸逐漸被谷氨酸脫羧酶催化分解，其物質(zhì)濃度不斷下降，題干圖示信息表示反應(yīng)30分鐘反應(yīng)平衡，圖見(jiàn)答案．
③若利用該酶的催化反應(yīng)來(lái)研究溫度對(duì)酶活性的影響，實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，因變量是氨基丁酸的濃度或記錄氣泡（CO₂）釋放的時(shí)間．其他無(wú)關(guān)變量遵循等量性原則，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
Ⅰ、取三只相同的試管編號(hào)A、B、C，各加入2 mL 10 mol/L的谷氨酸，取三瓶等濃度的谷氨酸脫羧酶溶液編號(hào)a、b、c
Ⅱ、將A、a放在0℃的環(huán)境中，B、b放在37℃環(huán)境中，C、c放在80℃（其他能使該酶變性的高溫也可）環(huán)境中，放置一段時(shí)間
Ⅲ、從a、b、c中取等量的酶溶液，對(duì)應(yīng)滴加到A、B、C試管中，仍放在原溫度環(huán)境中
Ⅳ、適宜時(shí)間后，用儀器分別測(cè)定并記錄溶液中氨基丁酸的濃度或記錄氣泡（CO₂）釋放的時(shí)間，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果
故答案為：
（1）蛋白質(zhì)　前者兩種成分先后使用，后者混勻后使用；后者使用時(shí)需水浴加熱，前者不需要  
（2）此抑制劑為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，與酶活性位點(diǎn)以外的其他位點(diǎn)結(jié)合后，改變了酶活性部位的結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌合成細(xì)胞壁的底物無(wú)法與酶活性位點(diǎn)結(jié)合  
（3）競(jìng)爭(zhēng)性　底物濃度越高，底物與酶活性位點(diǎn)結(jié)合機(jī)會(huì)越大，競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶活性位點(diǎn)結(jié)合機(jī)會(huì)越小 
（4）①無(wú)關(guān) 
②圖

③Ⅰ、取三只相同的試管編號(hào)A、B、C，各加入2 mL 10 mol/L的谷氨酸，取三瓶等濃度的谷氨酸脫羧酶溶液編號(hào)a、b、c
Ⅱ、將A、a放在0℃的環(huán)境中，B、b放在37℃環(huán)境中，C、c放在80℃（其他能使該酶變性的高溫也可）環(huán)境中，放置一段時(shí)間
Ⅲ、從a、b、c中取等量的酶溶液，對(duì)應(yīng)滴加到A、B、C試管中，仍放在原溫度環(huán)境中
Ⅳ、適宜時(shí)間后，用儀器分別測(cè)定并記錄溶液中氨基丁酸的濃度或記錄氣泡（CO₂）釋放的時(shí)間，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合材料，考察酶的本質(zhì)、抑制機(jī)制的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生分析題干、獲取有效信息的能力；能理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系的能力．