Question

动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1mol谷氨酸分解为1mol γ－氨基丁酸和1mol CO₂。某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10 mmol/L、最适温度、最适PH值的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图38－1和图38－2。

图38-1产物CO₂：浓度随时间变化曲线图    38-2酶催化反应速率随酶浓度变化曲线

（注：酶浓度固定）                      （注：反应物浓度过量）

请根据以上实验结果，回答下列问题：

（1）在图38－1画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线（请用“1”标注）

（2）当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酶增加50% 或降低反应温度10℃，请在图38－1中分别画出理想条件下CO₂浓度随时间变化的曲线（请用“2”标注酶浓度增加后的变化曲线，用“3”标注温度降低后的变化曲线），并分别说明原因。

（3）重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活。在反应物浓度过量的条件下，向反应物中加入一定量的重金属离子后，请在图38－2中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线（请用“4”标注），并说明其原因。

Answer

    （1）见曲线1（评分依据：每分解1 mmol谷氨酸则产生1 mmol CO2，根据CO2浓度变化曲线，可得到严格的谷氨酸浓度随时间变化曲线）。

    （2）当谷氨酸脱竣酶的浓度增加50%时，见曲线2，其原因：酶量增加50%，酶催化反应速率相应提高，反应完成所需时间减少。

当温度降低10℃时，见曲线3，其原因：温度降低，酶催化反应速率下降，但酶并不失活，反应完成所需时间增加。

    （3）见曲线4（注：曲线4为一条不经过原点的平行直线，平移距离不限）。原因：一定量的重金属离子使一定量的酶失活，当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变。

立意：重点考查酶的作用以及影响酶活性的因素等相关知识；考查考生对实验现象和结果进行解释、分析和处理、运用图表形式准确地描述实验现象以及推理能力；考查考生对建立模型分析的科学研究方法的掌握。