2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物酶催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在酶促反應(yīng)中，米氏常數(shù)(Km)的物理意義是（）。A.酶的最大反應(yīng)速率B.底物濃度達(dá)到一定值時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)到最大值的一半C.酶與底物結(jié)合的解離常數(shù)D.酶催化轉(zhuǎn)化1摩爾底物所需的活化能2.對(duì)于米氏酶促反應(yīng)，當(dāng)?shù)孜餄舛萚S]遠(yuǎn)大于米氏常數(shù)Km時(shí)，反應(yīng)速率v接近于（）。A.Km/VmaxB.Vmax/KmC.VmaxD.Km/(Vmax-Km)3.下列哪種抑制作用中，酶E、底物S和抑制劑I三個(gè)分子同時(shí)結(jié)合？（）A.競(jìng)爭(zhēng)性抑制B.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制C.反競(jìng)爭(zhēng)性抑制D.反應(yīng)級(jí)數(shù)抑制4.溫度升高通常會(huì)使酶促反應(yīng)速率加快，但在達(dá)到最適溫度后，速率會(huì)急劇下降，主要原因是（）。A.底物濃度降低B.抑制劑增多C.酶蛋白變性失活D.米氏常數(shù)Km增大5.Lineweaver-Burk雙倒數(shù)圖（1/vvs1/[S]）的縱軸截距表示（）。A.Vmax/KmB.1/VmaxC.Km/VmaxD.1/Km6.若一種抑制劑能使酶的Vmax降低，但Km不變，則該抑制劑屬于（）。A.競(jìng)爭(zhēng)性抑制B.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制C.反競(jìng)爭(zhēng)性抑制D.無(wú)抑制效應(yīng)7.酶的活性單位通常定義為在特定條件下，每分鐘催化轉(zhuǎn)化（）微摩爾底物所需的酶量。A.1B.10C.100D.10008.某酶的Km值為10mM，Vmax值為100μmol/min。當(dāng)?shù)孜餄舛葹?mM時(shí)，該酶促反應(yīng)的速率v約為（）。A.5μmol/minB.10μmol/minC.20μmol/minD.50μmol/min9.下列關(guān)于酶的敘述，錯(cuò)誤的是（）。A.酶是生物催化劑，通常具有高效性、專一性和可逆性B.酶的活性中心通常包含特定的氨基酸殘基，能與底物結(jié)合C.酶的催化活性對(duì)溫度和pH敏感D.所有酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)10.影響酶促反應(yīng)速率的非底物因素除了溫度、pH外，還包括（）。A.酶濃度B.底物濃度C.產(chǎn)物濃度D.A和B二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填入橫線內(nèi)）1.酶催化反應(yīng)速率達(dá)到最大值Vmax時(shí)，____________與____________相等。2.動(dòng)力學(xué)方程V=Vmax[S]/(Km+[S])描述的是____________級(jí)酶促反應(yīng)。3.競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的存在使酶促反應(yīng)的米氏常數(shù)____________（增大/減小/不變），最大反應(yīng)速率____________（增大/減小/不變）。4.酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(kcat)定義為在Vmax條件下，每分鐘每摩爾酶所能催化轉(zhuǎn)化的____________的摩爾數(shù)。5.pH影響酶活性的原因是它能夠改變酶和底物分子____________的狀態(tài)，以及____________的離子化程度。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述酶促反應(yīng)與一般化學(xué)反應(yīng)相比具有哪些顯著特點(diǎn)。2.簡(jiǎn)述誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)的主要內(nèi)容。3.何謂酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制？請(qǐng)寫出其典型的動(dòng)力學(xué)方程表達(dá)式。4.簡(jiǎn)述溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響規(guī)律及其原因。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.已知某酶促反應(yīng)符合米氏動(dòng)力學(xué)，其Vmax=80μmol/min，Km=0.2mM。請(qǐng)計(jì)算：a.當(dāng)?shù)孜餄舛葹?.1mM時(shí)，反應(yīng)速率v是多少？b.當(dāng)?shù)孜餄舛葹镵m時(shí)，反應(yīng)速率v是多少？c.當(dāng)反應(yīng)速率v達(dá)到Vmax的80%時(shí)，底物濃度[S]是多少？2.在一個(gè)酶促反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得不同底物濃度[S]下的初始速率v如下表所示（假設(shè)符合米氏動(dòng)力學(xué)）：[S](mM)|v(μmol/min)---------------------0.1|100.2|350.5|651.0|782.0|80（注：請(qǐng)勿根據(jù)此表計(jì)算，僅作為背景信息）假設(shè)該酶的Vmax=90μmol/min，請(qǐng)根據(jù)米氏方程，估算該酶的Km值。3.研究發(fā)現(xiàn)，某酶受到一種非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的抑制，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：無(wú)抑制劑時(shí)，Vmax=50μmol/min，Km=0.25mM；有抑制劑（濃度固定）時(shí)，Vmax=25μmol/min，Km=0.25mM。請(qǐng)回答：a.該抑制劑屬于哪種類型抑制？b.指出該抑制劑存在時(shí)，Km和Vmax的變化情況。c.寫出該非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的動(dòng)力學(xué)方程表達(dá)式（V=Vmax[S]/(Km+[S])形式，需注明變化）。五、分析題（共10分）有一研究者在研究某種酶E對(duì)底物S的催化活性時(shí)，發(fā)現(xiàn)酶E同時(shí)受到另一種小分子物質(zhì)I的作用。該研究者進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)（假設(shè)酶E、底物S、抑制劑I初始濃度已知，反應(yīng)體系條件適宜）：1.測(cè)定無(wú)抑制劑I時(shí)，不同底物濃度下酶促反應(yīng)速率，得到Vmax1和Km1。2.測(cè)定有固定濃度I時(shí)，不同底物濃度下酶促反應(yīng)速率，得到Vmax2和Km2。請(qǐng)根據(jù)測(cè)得的Km1、Vmax1、Km2、Vmax2的數(shù)據(jù)，判斷抑制劑I對(duì)酶E催化的S反應(yīng)屬于哪種抑制作用類型（競(jìng)爭(zhēng)性、非競(jìng)爭(zhēng)性或反競(jìng)爭(zhēng)性），并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.C5.C6.B7.A8.C9.D10.D二、填空題1.酶活性中心對(duì)底物的結(jié)合速率，酶與底物結(jié)合的速率2.單3.增大，不變4.底物5.氨基酸側(cè)鏈，催化中心三、簡(jiǎn)答題1.酶的作用條件溫和（通常在體溫、接近中性pH）；效率極高，每秒可催化數(shù)千次反應(yīng)；具有高度專一性（一把鑰匙開一把鎖）；催化作用具有可逆性；酶本身在反應(yīng)中不被消耗，但會(huì)失活（如高溫、強(qiáng)酸堿、抑制劑）。2.誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)認(rèn)為，酶的活性中心并非預(yù)先形成能與底物完美匹配的精確契合口袋，而是在底物結(jié)合后，酶蛋白的某些氨基酸殘基的構(gòu)象發(fā)生誘導(dǎo)性變化，使其活性中心與底物更好地契合，從而催化反應(yīng)。這個(gè)過程中，酶與底物的結(jié)合是相互誘導(dǎo)、相互形成的。3.競(jìng)爭(zhēng)性抑制是指抑制劑I與底物S競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶的活性中心。由于抑制劑和底物結(jié)構(gòu)相似，它們不能同時(shí)與酶結(jié)合。當(dāng)抑制劑存在時(shí)，需要更高的底物濃度才能達(dá)到相同的反應(yīng)速率，因此Km增大，但最大反應(yīng)速率Vmax不變。動(dòng)力學(xué)方程：v=(Vmax*[S])/(Km+[I]*[S])或v=(kcat*[Et]*[S])/(Km+[I]*[S])，其中[Et]為總酶量。4.溫度升高，酶促反應(yīng)速率加快，因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)加劇，有效碰撞頻率增加。但在達(dá)到最適溫度后，速率會(huì)急劇下降，主要是因?yàn)楦邷貙?dǎo)致酶蛋白的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）被破壞（變性），使酶失去活性。四、計(jì)算題1.a.v=(Vmax*[S])/(Km+[S])=(80μmol/min*0.1mM)/(0.2mM+0.1mM)=8/0.3=26.67μmol/minb.當(dāng)[S]=Km時(shí)，v=Vmax/2=80μmol/min/2=40μmol/minc.v=0.8*Vmax=0.8*80μmol/min=64μmol/min。根據(jù)方程0.8*Vmax=(Vmax*[S])/(Km+[S])，得0.8=[S]/(Km+[S])，0.8*(Km+[S])=[S]，0.8*Km=0.2*[S]，[S]=4*Km=4*0.2mM=0.8mM2.估算Km時(shí)，常使用雙倒數(shù)作圖法（1/vvs1/[S]）。雖然題目要求不用作圖，但估算Km通常依賴作圖。若必須估算，常用中間濃度點(diǎn)的數(shù)據(jù)：(1/v)≈(1/Vmax)+(Km/Vmax)*(1/[S])。選擇中間濃度點(diǎn)如[S]=0.5mM,v=65μmol/min:1/65≈1/90+(Km/90)*(1/0.5)。計(jì)算得1/65≈0.0111+(Km/45)。解此方程得Km≈3.9mM。（注意：此方法為粗略估算，精確值需作圖確定）3.a.抑制劑屬于非競(jìng)爭(zhēng)性抑制。理由是：有抑制劑時(shí)，Km與無(wú)抑制劑時(shí)相同（0.25mM），說(shuō)明抑制劑不與底物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶的活性中心；但Vmax減?。?0μmol/min->25μmol/min），說(shuō)明抑制劑與酶（或酶-底物復(fù)合物）結(jié)合后，即使底物已結(jié)合，也使反應(yīng)速率降低。b.抑制劑存在時(shí)，Km不變，Vmax減小。c.v=(Vmax'*[S])/(Km+[S])，其中Vmax'=Vmax/α，Km不變，α為抑制系數(shù)（α>1）。五、分析題判斷依據(jù)：比較有抑制劑時(shí)的Km和Vmax與無(wú)抑制劑時(shí)的變化。情況一：若Km增大，Vmax不變，則為競(jìng)爭(zhēng)性抑制。情況二：若Km不變，Vmax