Question

丝状温度敏感蛋白（FtsZ）是细菌中一种含量丰富且结构稳定的蛋白质，几乎存在于所有病原细菌中。FtsZ也是一种GTP酶，有一个GTP（三磷酸鸟苷）的结合位点，在GTP存在的条件下，可以在分裂细菌中间部位聚集成Z环，Z环不断收缩，引导细菌的细胞分裂。请分析回答下列问题。

（1）GTP的分子结构类似于ATP，含有___________个高能磷酸键，也是一种高能磷酸化合物。

（2）下图1表示利用荧光散射法测定FtsZ蛋白在体外的聚集程度。当加入___________时，FtsZ蛋白迅速聚集，由此可见，FtsZ在体外依然具备__________功能。由于BSA不会在GTP的诱导下发生聚合反应，故实验选其作为___________。

（3）下面两组实验研究温度对FtsZ酶活性的影响。

实验一：将FtsZ蛋白分别置于25℃、30℃、37℃、45℃、50℃、55℃，同时加入等量GTP混匀反应30min，测定酶的活性，结果见图2

实验二：将FtsZ蛋白分别置于25℃、30℃、37℃45℃、50℃、55℃保温2h，然后加入等量GTP混匀，置于37℃反应30min，测定酶的活性，结果见图3。

①37℃不一定是FtsZ酶的最适温度，请你设计实验确定其最适温度，实验思路是：______________。

②实验一、实验二处理的区别是___________________。

③实验二的目的是____________________。

④当温度高于45℃时，酶的活性迅速丧失，原因是___________________。

Answer

2 GTP 催化 对照 在30～45℃温度范围设置较小的温度梯度；重复实验一；酶活性最高时对应的温度是最适温度 实验一是先混匀再在不同温度下反应；实验二是先保温再加GTP 测定酶具有催化活性的温度范围 温度过高使蛋白质的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活

【解析】

酶的催化需要适宜的温度和pH值，在最适条件下，酶的催化活性是最高的，低温可以抑制酶的活性，随着温度升高，酶的活性可以逐渐恢复，高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，使酶永久性的失活。

（1）GTP类似ATP分子，含有2个高能磷酸键，也是一种高能磷酸化合物。

（2）分析图1示意图，加入GTP以后FtsZ蛋白迅速聚集，由此判断FtsZ在体外依然具备催化功能。由于BSA不会在GTP的诱导下发生聚合反应，所以实验选取BSA作为对照。

（3）①确定酶的最适温度，需要设置一系列温度提低，检测酶的活性，所以实验思路是：在30～45℃温度范围设置温度梯度；重复实验一；酶活性最高时对应的温度是最适温度。
②实验一、实验二处理的区别是实验一是先混匀再在不同温度下反应；实验二是先保温再加GTP。
③实验二将FtsZ蛋白分别置于25℃、30℃、37℃、45℃、50℃、55℃保温2h，然后加入等量GTP混匀，置于37℃反应30min的目的是测定酶具有催化活性的温度范围。
④当温度高于45℃时，酶的活性迅速丧失，原因是温度过高使蛋白质的空间结构遭到破坏，导致酶失活。