例析酶曲线图的变化

影响酶活性的因素很多，如温度、pH.影响酶促反应的因素除影响酶活性的因素外，还涉及酶浓度和底物浓度等。在研究酶问题时涉及很多类型的曲线，通过改变曲线中某一因素会引起曲线中相关“点”或曲线走势的变化.

1.曲线中相关“点”的变化

例1下图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线.若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是

A.pH=a时，e点下移，d点左移

B.pH=c时，e点为0

C.温度降低时，e点不移动，d点右移

D.H2O2量增加时，e点不移动，d点左移

解析O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关，与pH=b时相比，pH=a时酶的活性下降，e点不变，d点右移；H2O2不稳定，在H2O2酶失活时，H2O2仍能分解；温度降低时酶的活性降低，e点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，d点右移；增加H2O2量，e点上移，d点右移.答案：C

2.曲线走势的改变

例2将新鲜萝卜磨碎、过滤得到提取液.在温度为30℃的条件下，取等量提取液分别加到四个盛有图1pH分别为3、5、7、9的100 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液的烧杯中，结果每一个烧杯都产生气体，然后，将加入四个烧杯中提取液的量减半，重复上述实验.在相同时间内，分别测得两次实验中过氧化氢的含量变化并绘制成图1所示曲线，请回答：

（1）该实验的目的是.

（2）该实验中的自变量是，因变量是.

（3）曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是.

（4）曲线A是第次实验的结果，原因最可能是.

（5）图2表示萝卜的过氧化氢酶在体外的最适条件下，底物浓度对酶所催化反应的速率的影响.请在图上画出：①如果在A点时，将温度提高5℃时的曲线变化；②如果在B点时，向反应混合物中加入少量同种酶的曲线变化；③如果在C点时加入大量pH为1.8的HCl的曲线变化.

解析要确定实验的目的，可围绕自变量和因变量进行分析.本实验中因变量是过氧化氢含量的多少，自变量包括4个烧杯中不同的pH和加入4个烧杯中的提取液的量的多少，据此可以确定实验的目的是探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解图2图3的快慢或探究等量的提取液在不同pH条件下对过氧化氢分解的影响及同种不同量提取液在相同pH条件下对过氧化氢分解的影响.曲线A和B中过氧化氢含量的最低点对应的pH为最适pH，过氧化氢分解的速度最快，这说明同一种酶在相同条件下的最适pH相同.曲线A与B对照，说明在相同条件下过氧化氢分解的速度较慢，应该是酶的数量的影响，因此，曲线A的实验结果由第二次实验得出.由于图2曲线本身是在最适条件下形成的，如果在A点升高温度，则酶活性会减弱，反应速率会处于较低水平；如果在B点，往反应混合物中加入少量同种酶，反应速率会进一步升高；如果在C点加入大量pH为1.8的HCl，则酶可能变性失活，反应速率会迅速下降，直至反应停止.

答案：（1）探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解的快慢（或探究等量的提取液在不同pH条件下对过氧化氢分解的影响及同种不同量提取液在相同pH条件下对过氧化氢分解的影响）

（2）pH的大小和提取液的量 单位时间产生气泡的多少（或单位时间内过氧化氢的减少量）

（3）同一种酶的最适pH不变

（4）二A中所含酶的量较少，相同时间分解的过氧化氢量较少

（5）见上图：

例3动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1 mol谷氨酸分解为1 mol氨基丁酸和1 mol 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10mmol/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CO：浓度随时间变化曲线图

（注：酶浓度固定）38-2酶催化反应速率随酶浓度变化曲线

（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的浓度增加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，向反应混合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.

解析本题考查酶的作用以及影响酶活性的因素等相关知识.①根据题干知谷氨酸脱羧酶发生催化作用时，每分解1 mmol谷氨酸会产生1 mmol CO2，即反应过程中谷氨酸的减少量（溶液中谷氨酸剩余量等于谷氨酸起始量减去减少量）与CO2的生成量相等，因此，根据曲线中CO2浓度随时间的变化，可得到严格的谷氨酸浓度随时间变化变化减少的数量曲线.②在一定范围内，增加酶浓度加速化学反应速率，但由于反应物总量不变，因此，最终反应生成物总量不变，增加酶浓度仅是使化学反应提前达到平衡.③当反应处于最适温度下，再降低或升高反应温度时，酶催化的活性将会下降，化学反应速度减慢，使反应达到平衡的时间延长.④重金属离子与酶结合，使酶失活，当加入的金属离子都与酶结合完全后，再加入的酶就呈游离状态，具有催化活性.根据图2中曲线，可知在酶浓度较低时，随着酶浓度的变化，催化反应速率与酶浓度呈正比变化.

答案：（1）见曲线1

（2）当谷氨酸脱羧酶的浓度增加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.