高中 | 第1节 降低化学反应活化能的酶 题目答案及解析

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必修一 分子与细胞

第五章 细胞的能量供应和利用

第1节 降低化学反应活化能的酶

胶原酶($\rm TSS$)是胶原蛋白水解酶,它能特异性地水解天然胶原蛋白的二维螺旋结构,而不损伤其它蛋白质和组织,在医学上有重要应用价值。$\rm TSS$属于蛋白质,因此,它对温度、$\rm pH$和导致蛋白质变性的各种因素均非常敏感,极易受到外界条件的影响而改变其本身的构象和性质。某同学对$\rm TSS$的最适催化条件开展初步研究,结果见下表。

组别
$\rm pH$$\rm 9$$\rm 9$$\rm 9$$\rm 7$$\rm 7$$\rm 5$
$\rm CaCl_{2}$$\rm +$$\rm +$$\rm —$$\rm +$$\rm +$$\rm +$
温度($\rm ^\circ\rm C$$\rm 90$$\rm 70$$\rm 70$$\rm 70$$\rm 40$$\rm 40$
降解率($\rm \%$$\rm 38$$\rm 88$$\rm 0$$\rm 58$$\rm 43$$\rm 30$

注:“$\rm +/$”分别表示有$\rm /$无添加少量$\rm CaCl_{2}$,反应物为$\rm I$型胶原蛋白

回答下列问题。

①和②对照,自变量是                ,因变量是                ,观测指标是                

[["

温度;$\\rm TSS$ 的催化活性;降解率

"]]

①和②两组实验中,$\rm pH$均为$\rm 9$,都添加了$\rm CaCl_{2}$,唯一不同的是温度,①组温度为$\rm 90^\circ\rm C$,②组温度为 $\rm 70^\circ\rm C$,所以自变量是温度。实验目的是研究$\rm TSS$的催化条件,因变量是$\rm TSS$的催化活性。表格中通过降解率来体现 $\rm TSS$ 对胶原蛋白的水解效果,从而反映其催化活性,所以观测指标是降解率。

$\rm TSS$的催化活性依赖于$\rm CaCl_{2}$,判断的依据是                                                                                 

[["

②组添加$\\rm CaCl_{2}$,降解率为 $\\rm 88\\%$,③组无$\\rm CaCl_{2}$,降解率为 $\\rm 0\\%$

"]]

②组添加了$\rm CaCl_{2}$,降解率为 $\rm 88\%$,③组没有添加$\rm CaCl_{2}$,降解率为 $\rm 0\%$,在其他条件相同($\rm pH$都为 $\rm 9$,温度都为$\rm 70^\circ\rm C$)的情况下,有$\rm CaCl_{2}$时降解率高,无$\rm CaCl_{2}$时降解率为 $\rm 0$,说明 $\rm TSS$ 的催化活性依赖于$\rm CaCl_{2}$

④和②对照,实验结论是                                                                                 

[["

在温度和$\\rm CaCl_{2}$条件相同的情况下,$\\rm TSS$$\\rm pH$$\\rm 9$时的催化活性高于$\\rm pH$$\\rm 7$

"]]

④和②对照,温度均为$\rm 70^\circ\rm C$,都添加$\rm CaCl_{2}$,不同的是$\rm pH$,②组$\rm pH$$\rm 9$,④组$\rm pH$$\rm 7$,且②组降解率$\rm 88\%$高于④组的 $\rm 58\%$,说明在温度和$\rm CaCl2$条件相同的情况下,$\rm pH$$\rm 9$$\rm TSS$的催化活性比$\rm pH$$\rm 7$时高,即$\rm TSS$$\rm pH$$\rm 9$时的催化活性高于 $\rm pH$$\rm 7$时。

与②相比,第①、⑤组降率都较低,原因分别是                                                                                 

[["

①组温度过高使$\\rm TSS$空间结构改变,活性降低;⑤组温度较低且$\\rm pH$不适宜,导致$\\rm TSS$活性较低 。

"]]

对于①组,与②组相比,$\rm pH$$\rm CaCl_{2}$条件相同,①组温度为$\rm 90^\circ\rm C$,②组温度为$\rm 70^\circ\rm C$,因为$\rm TSS$属于蛋白质,温度过高会使蛋白质变性,$\rm 90^\circ\rm C$温度过高导致$\rm TSS$空间结构改变,活性降低,所以降解率较低。对于⑤组,与②组相比,温度为 $\rm 40^\circ\rm C$$\rm CaCl_{2}$条件相同,$\rm pH$$\rm 7$,②组$\rm pH$$\rm 9$,温度$\rm 40^\circ\rm C$较低,酶活性会随温度降低而降低,同时$\rm pH$为 也不是$\rm TSS$的最适$\rm pH$,所以⑤组由于温度较低且$\rm pH$不适宜,导致$\rm TSS$活性较低,降解率也较低。

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