Question

【題目】絲狀溫度敏感蛋白（FtsZ）是細菌中一種含量豐富且結構穩定的蛋白質，幾乎存在于所有病原細菌中。FtsZ也是一種GTP酶，有一個GTP（三磷酸鳥苷）的結合位點，在GTP存在的條件下，可以在分裂細菌中間部位聚集成Z環，Z環不斷收縮，引導細菌的細胞分裂。請分析回答下列問題。

（1）GTP的分子結構類似于ATP，含有___________個高能磷酸鍵，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定FtsZ蛋白在體外的聚集程度。當加入___________時，FtsZ蛋白迅速聚集，由此可見，FtsZ在體外依然具備__________功能。由于BSA不會在GTP的誘導下發生聚合反應，故實驗選其作為___________。

（3）下面兩組實驗研究溫度對FtsZ酶活性的影響。

實驗一：將FtsZ蛋白分別置于25℃、30℃、37℃、45℃、50℃、55℃，同時加入等量GTP混勻反應30min，測定酶的活性，結果見圖2

實驗二：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30min，測定酶的活性，結果見圖3。

①37℃不一定是FtsZ酶的最適溫度，請你設計實驗確定其最適溫度，實驗思路是：______________。

②實驗一、實驗二處理的區別是___________________。

③實驗二的目的是____________________。

④當溫度高于45℃時，酶的活性迅速喪失，原因是___________________。

Answer 1

【答案】2 GTP 催化 對照 在30～45℃溫度范圍設置較小的溫度梯度；重復實驗一；酶活性最高時對應的溫度是最適溫度 實驗一是先混勻再在不同溫度下反應；實驗二是先保溫再加GTP 測定酶具有催化活性的溫度范圍 溫度過高使蛋白質的空間結構遭到破壞，導致酶變性失活

【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，高溫、過酸、過堿可以使酶的空間結構發生改變，使酶永久性的失活。

（1）GTP類似ATP分子，含有2個高能磷酸鍵，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不會在GTP的誘導下發生聚合反應，所以實驗選取BSA作為對照。

（3）①確定酶的最適溫度，需要設置一系列溫度提低，檢測酶的活性，所以實驗思路是：在30～45℃溫度范圍設置溫度梯度；重復實驗一；酶活性最高時對應的溫度是最適溫度。
②實驗一、實驗二處理的區別是實驗一是先混勻再在不同溫度下反應；實驗二是先保溫再加GTP。
③實驗二將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30min的目的是測定酶具有催化活性的溫度范圍。
④當溫度高于45℃時，酶的活性迅速喪失，原因是溫度過高使蛋白質的空間結構遭到破壞，導致酶失活。