Question

【題目】絲狀溫度敏感蛋白（FtsZ）是細(xì)菌中一種含量豐富且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的蛋白質(zhì)，幾乎存在于所有病原細(xì)菌中。FtsZ也是一種GTP酶，有一個(gè)GTP（三磷酸鳥苷）的結(jié)合位點(diǎn)，在GTP存在的條件下，可以在分裂細(xì)菌中間部位聚集成Z環(huán)，Z環(huán)不斷收縮，引導(dǎo)細(xì)菌的細(xì)胞分裂。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題。

（1）GTP的分子結(jié)構(gòu)類似于ATP，含有___________個(gè)高能磷酸鍵，也是一種高能磷酸化合物。

（2）下圖1表示利用熒光散射法測(cè)定FtsZ蛋白在體外的聚集程度。當(dāng)加入___________時(shí)，FtsZ蛋白迅速聚集，由此可見，FtsZ在體外依然具備__________功能。由于BSA不會(huì)在GTP的誘導(dǎo)下發(fā)生聚合反應(yīng)，故實(shí)驗(yàn)選其作為___________。

（3）下面兩組實(shí)驗(yàn)研究溫度對(duì)FtsZ酶活性的影響。

實(shí)驗(yàn)一：將FtsZ蛋白分別置于25℃、30℃、37℃、45℃、50℃、55℃，同時(shí)加入等量GTP混勻反應(yīng)30min，測(cè)定酶的活性，結(jié)果見圖2

實(shí)驗(yàn)二：將FtsZ蛋白分別置于25℃、30℃、37℃45℃、50℃、55℃保溫2h，然后加入等量GTP混勻，置于37℃反應(yīng)30min，測(cè)定酶的活性，結(jié)果見圖3。

①37℃不一定是FtsZ酶的最適溫度，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定其最適溫度，實(shí)驗(yàn)思路是：______________。

②實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二處理的區(qū)別是___________________。

③實(shí)驗(yàn)二的目的是____________________。

④當(dāng)溫度高于45℃時(shí)，酶的活性迅速喪失，原因是___________________。

Answer 1

【答案】2 GTP 催化 對(duì)照 在30～45℃溫度范圍設(shè)置較小的溫度梯度；重復(fù)實(shí)驗(yàn)一；酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是最適溫度 實(shí)驗(yàn)一是先混勻再在不同溫度下反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)二是先保溫再加GTP 測(cè)定酶具有催化活性的溫度范圍 溫度過(guò)高使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致酶變性失活

【解析】

酶的催化需要適宜的溫度和pH值，在最適條件下，酶的催化活性是最高的，低溫可以抑制酶的活性，隨著溫度升高，酶的活性可以逐漸恢復(fù)，高溫、過(guò)酸、過(guò)堿可以使酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使酶永久性的失活。

（1）GTP類似ATP分子，含有2個(gè)高能磷酸鍵，也是一種高能磷酸化合物。

（2）分析圖1示意圖，加入GTP以后FtsZ蛋白迅速聚集，由此判斷FtsZ在體外依然具備催化功能。由于BSA不會(huì)在GTP的誘導(dǎo)下發(fā)生聚合反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)選取BSA作為對(duì)照。

（3）①確定酶的最適溫度，需要設(shè)置一系列溫度提低，檢測(cè)酶的活性，所以實(shí)驗(yàn)思路是：在30～45℃溫度范圍設(shè)置溫度梯度；重復(fù)實(shí)驗(yàn)一；酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是最適溫度。
②實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二處理的區(qū)別是實(shí)驗(yàn)一是先混勻再在不同溫度下反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)二是先保溫再加GTP。
③實(shí)驗(yàn)二將FtsZ蛋白分別置于25℃、30℃、37℃、45℃、50℃、55℃保溫2h，然后加入等量GTP混勻，置于37℃反應(yīng)30min的目的是測(cè)定酶具有催化活性的溫度范圍。
④當(dāng)溫度高于45℃時(shí)，酶的活性迅速喪失，原因是溫度過(guò)高使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致酶失活。