Question

13．生物體內的化學反應一般都需要酶的參與．如圖（一）示意酶抑制劑的作用原理：競爭性抑制劑與底物競爭酶的活性位點，從而抑制酶活性；非競爭性抑制劑和酶活性位點以外的其他位點結合，從而抑制酶的活性．圖（二）示意谷氨酸脫羧酶的催化反應速度．請據圖回答：
（1）大多數酶的化學本質是蛋白質，所用的鑒定試劑與斐林試劑使用方法有何不同？．（答兩點即可）．
（2）某抑制劑的化學結構與細菌合成細胞壁的底物無任何相似，但仍能抑制細菌合成細胞壁相關的酶的活性，其原因可能此抑制劑為非競爭性抑制劑，與酶活性位點以外的其他位點結合后，改變了酶活性部位的結構，使細菌合成細胞壁的底物無法與酶活性位點結合．
（3）若某抑制劑對酶的抑制作用隨著底物濃度升高，抑制效力變得越來越小，則此抑制劑是競爭性（競爭性/非競爭性）抑制劑，原因是底物濃度越高，底物與酶活性位點結合機會越大，競爭性抑制劑與酶活性位點結合機會越�。�
（4）動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，對該酶的催化反應過程進行研究，結果如圖（二）．
①若圖（二）表示產物氨基丁酸濃度隨時間變化的曲線，則本實驗中pH屬于無關變量．
②在圖（二）中畫出反應過程中谷氨酸濃度隨時間變化的曲線．
③若利用該酶的催化反應來研究溫度對酶活性的影響，請設計簡單的實驗步驟．（儀器、試劑等滿足需求，限設三組實驗）．③Ⅰ、取三只相同的試管編號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，放置一段時間
Ⅲ、從a、b、c中取等量的酶溶液，對應滴加到A、B、C試管中，仍放在原溫度環(huán)境中
Ⅳ、適宜時間后，用儀器分別測定并記錄溶液中氨基丁酸的濃度或記錄氣泡（CO₂）釋放的時間，分析實驗結果．

Answer 1

分析 酶的化學本質是蛋白質，蛋白質可與雙縮脲試劑（5%的氫氧化鈉和1%的硫酸銅），產生紫色反應．
酶的特性主要四點：
1、酶具有高效率的催化能力；其效率是一般無機催化劑的10⁷～～10¹³．
2、酶具有專一性；（每一種酶只能催化一種或一類化學反應．）
3、酶在生物體內參與每一次反應后，它本身的性質和數量都不會發(fā)生改變（與催化劑相似）；
4、酶的作用條件較溫和．據此解答．

解答 解：（1）大多數酶的化學本質是蛋白質，鑒定蛋白質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）由于青霉素能與細菌合成細胞壁相關的酶的活性位點結合（或：酶活性位點被封閉），使細菌合成細胞壁的底物與這些酶活性位點結合機會下降，故能抑制細菌合成細胞壁相關的酶的活性．
（3）底物濃度越高，底物與酶活性位點結合機會越大，競爭性抑制劑與酶活性位點結合機會越�。�
（4）①驗證酶的專一性實驗組中，pH屬于無關變量．
②隨著反應的進行，谷氨酸逐漸被谷氨酸脫羧酶催化分解，其物質濃度不斷下降，題干圖示信息表示反應30分鐘反應平衡，圖見答案．
③若利用該酶的催化反應來研究溫度對酶活性的影響，實驗的自變量是溫度，因變量是氨基丁酸的濃度或記錄氣泡（CO₂）釋放的時間．其他無關變量遵循等量性原則，實驗步驟如下：
Ⅰ、取三只相同的試管編號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，放置一段時間
Ⅲ、從a、b、c中取等量的酶溶液，對應滴加到A、B、C試管中，仍放在原溫度環(huán)境中
Ⅳ、適宜時間后，用儀器分別測定并記錄溶液中氨基丁酸的濃度或記錄氣泡（CO₂）釋放的時間，分析實驗結果
故答案為：
（1）蛋白質　前者兩種成分先后使用，后者混勻后使用；后者使用時需水浴加熱，前者不需要  
（2）此抑制劑為非競爭性抑制劑，與酶活性位點以外的其他位點結合后，改變了酶活性部位的結構，使細菌合成細胞壁的底物無法與酶活性位點結合  
（3）競爭性　底物濃度越高，底物與酶活性位點結合機會越大，競爭性抑制劑與酶活性位點結合機會越小 
（4）①無關 
②圖

③Ⅰ、取三只相同的試管編號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，放置一段時間
Ⅲ、從a、b、c中取等量的酶溶液，對應滴加到A、B、C試管中，仍放在原溫度環(huán)境中
Ⅳ、適宜時間后，用儀器分別測定并記錄溶液中氨基丁酸的濃度或記錄氣泡（CO₂）釋放的時間，分析實驗結果

點評 本題結合材料，考察酶的本質、抑制機制的相關知識，意在考查考生分析題干、獲取有效信息的能力；能理解所學知識要點，把握知識間內在聯系的能力．