Question

動物腦組織中含有豐富的谷氨酸脫羧酸，能專一催化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10mmol/L 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，結果見圖1和圖2．

請根據以上實驗結果，回答下列問題：
（1）在圖1中畫出反應過程中谷氨酸濃度隨時間變化的曲線（請用“1”標注）．
（2）當一開始時，將混合物中谷氨酸脫羧酸的濃度增加50%或降低反應溫度10℃，請在圖1中分別畫出理想條件下CO₂濃度隨時間變化的曲線（請用“2”標注酶濃度增加后的變化曲線，用“3”標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酸按比例牢固結合，不可解離，迅速使酶失活．在反應物濃度過量的條件下，向反應混合物中加人一定量的重金屬離子后，請在圖2中畫出酶催化反應速率隨酶濃度變化的曲線（請用“4”標注），并說明其原因．

Answer 1

考點：探究影響酶活性的因素

專題：

分析：據圖1分析，可知曲線為產物濃度隨時間變化的曲線，時間為自變量，因變量為產物濃度．圖B中自變量為酶的濃度，因變量為酶促反應的速率，所以探究的問題應該是酶濃度對酶促反應速率的影響．

解答： 解：（1）隨著酶促反應的進行，產物越來越多，底物則越來越少，所以谷氨酸濃度越來越低，到反應結束時變為0．
（2）谷氨酸脫羧酶的濃度增加50%，增加酶量能夠使得反應提前結束，但是生成物的總量卻不會改變；降低反應溫度10℃，使得酶的活性降低，故反應的速率變慢，反應結束的時間往后推遲，但生成物的總量不變．
（3）根據題意，一定量的重金屬離子可以導致一定量的酶失去活性，因此反應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合之后，再加入的更多的酶才能讓這個反應繼續．
故答案為：
（1）見曲線1（每分解1 mmol谷氨酸則產生1mmolCO₂，根據CO₂：濃度變化曲線，可得到嚴格的谷氨酸濃度隨時間變化曲線）．
（2）當谷氨酸脫竣酶的濃度增加50%時，見曲線2，其原因：酶量增加50%，酶催化反應速率相應提高，反應完成所需時間減少．當溫度降低10℃時，見曲線3，其原因：溫度降低，酶催化反應速率下降，但酶并不失活，反應完成所需時間增加．
（3）見曲線4（注：曲線4為一條不經過原點的平行直線，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，當加人的酶量使重金屬離子完全與酶結合后，繼續加人的酶開始表現酶活力，此時酶的催化反應速率與酶濃度變化的直線關系不變．

點評：本題重點考查酶的作用以及影響酶活性的因素等相關知識；考查考生對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理、運用圖表形式準確地描述實驗現象以及推理能力；考查考生對建立模型分析的科學研究方法的掌握．