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108年
化學
第 三、1 題
📖 題組：
三、榮獲 2018 年諾貝爾化學獎的創新研究，是運用定向演化的方式，製造出新穎的酵素，現已被用來生產藥物和生質燃料等。化學家將一個天然的「枯草桿菌蛋白酶」酵素，改變為能在有機溶劑中進行化學反應。其策略是刻意的在酵素的基因密碼中，製造隨機的突變，然後將這些突變的基因引入細菌，因此產出數千種變體的枯草桿菌蛋白酶。再從這些眾多的不同變體中，挑出在有機溶劑：二甲基甲醯胺（簡稱 DMF）中運作效率最高的那些酵素。重複進行，在第三代的枯草桿菌蛋白酶中，就找到了一個變體，在 DMF 中的運作效率，比原始的酵素要高 256 倍之多。 根據這些敘述，回答下列問題（每一子題2分，共6分）：
三、榮獲 2018 年諾貝爾化學獎的創新研究，是運用定向演化的方式，製造出新穎的酵素，現已被用來生產藥物和生質燃料等。化學家將一個天然的「枯草桿菌蛋白酶」酵素，改變為能在有機溶劑中進行化學反應。其策略是刻意的在酵素的基因密碼中，製造隨機的突變，然後將這些突變的基因引入細菌，因此產出數千種變體的枯草桿菌蛋白酶。再從這些眾多的不同變體中，挑出在有機溶劑：二甲基甲醯胺（簡稱 DMF）中運作效率最高的那些酵素。重複進行，在第三代的枯草桿菌蛋白酶中，就找到了一個變體，在 DMF 中的運作效率，比原始的酵素要高 256 倍之多。 根據這些敘述，回答下列問題（每一子題2分，共6分）：
1. 在枯草桿菌蛋白酶參與進行的化學反應中，此蛋白酶的作用是什麼？（2分）
思路引導 VIP
本題測驗對於酵素（酶）基本定義的理解。無論是在生物體內或被改變於有機溶劑中使用，酵素本質上都是生物催化劑。它的功能在於降低化學反應的活化能，從而加速反應速率，本身並不改變最終的化學平衡狀態。因此蛋白酶在反應中扮演的是催化作用。
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AI 詳解
AI 專屬家教
你觀察得很敏銳！這題你掌握得非常精準。題目雖然描述了諾貝爾獎等級的高端研究，涉及到「定向演化」與「有機溶劑」等看似複雜的背景資訊，但其核心探討的「枯草桿菌蛋白酶」在本質上就是一種酵素（Enzyme）。
酵素的基本功能：催化作用
在生物化學中，酵素的主要角色即是擔任生物催化劑。從文中提到「在 $DMF$（二甲基甲醯胺）中的運作效率比原始酵素高出 256 倍」便能得知，這項研究的重點在於大幅提升反應速率。這種能改變反應途徑、降低活化能，進而加速化學反應進行卻不被消耗的功能，正是催化作用的核心定義。
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