分科測驗
115年
化學
第 22 題
📖 題組：
乳糖酶可將乳糖水解為半乳糖與葡萄糖，反應如圖 8 所示，其可以作用的 $\text{pH}$ 範圍在 $2.0\sim7.0$ 之間。一般常以化合物 $\text{ONPG}$ 取代乳糖，作為乳糖酶活性的測定，如圖 9 所示。將 $\text{ONPG}$ 加入乳糖酶以進行水解，水解產物甲呈現黃色，吸收約 $420\text{ nm}$ 波長的光。\n林同學想對市售的乳糖酶錠，進行活性的測定。取溶於 $\text{pH }7.0$ 緩衝溶液中的乳糖酶 $0.4\text{ mL}$，加入 $0.1\text{ mL}$ 的 $\text{5 mM ONPG}$ 後，開始計時，一分鐘後加入 $0.5\text{ mL}$ 的 $1.0\text{ M}$ 碳酸鈉水溶液，並利用分光光度計測定水解產物甲的吸收度。在不同溫度下，重複兩次的實驗，所得結果平均值如表 3 所示。回答下列問題：\n\n\n
乳糖酶可將乳糖水解為半乳糖與葡萄糖，反應如圖 8 所示，其可以作用的 $\text{pH}$ 範圍在 $2.0\sim7.0$ 之間。一般常以化合物 $\text{ONPG}$ 取代乳糖，作為乳糖酶活性的測定，如圖 9 所示。將 $\text{ONPG}$ 加入乳糖酶以進行水解，水解產物甲呈現黃色，吸收約 $420\text{ nm}$ 波長的光。\n林同學想對市售的乳糖酶錠，進行活性的測定。取溶於 $\text{pH }7.0$ 緩衝溶液中的乳糖酶 $0.4\text{ mL}$，加入 $0.1\text{ mL}$ 的 $\text{5 mM ONPG}$ 後，開始計時，一分鐘後加入 $0.5\text{ mL}$ 的 $1.0\text{ M}$ 碳酸鈉水溶液，並利用分光光度計測定水解產物甲的吸收度。在不同溫度下，重複兩次的實驗，所得結果平均值如表 3 所示。回答下列問題：\n\n\n
下列乳糖水解與乳糖酶的敘述，哪些正確？（多選）
- A 由表 3 的數據可得知，乳糖水解為吸熱反應
- B 加入乳糖酶可降低活化能，使反應容易進行
- C 其他條件不變下，若加入乳糖酶的濃度加倍，則可增加半乳糖的產率
- D 根據表 3 的數據，可以推估在溫度 $90^\circ\text{C}$ 測得的相對吸收度為 $17.0$
- E 本實驗中，在所測定的範圍內，乳糖酶的活性與溫度呈正相關
思路引導 VIP
請回想一下：加入催化劑（如酵素）主要是改變了反應途徑中的哪個能量障礙？它會改變化學反應的平衡常數或最大產量嗎？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，你的觀念非常清晰！這道題能精準選出 (B)(E)，代表你對酵素動力學與熱力學平衡的差異有很透徹的理解。
酵素催化與數據判讀
乳糖酶作為生物催化劑，核心機制就是降低活化能（activation energy）以加快反應速率（B 正確），但催化劑不改變化學平衡，因此無法提高最終產率（C 錯誤）。另外，表 3 呈現的是在固定時間內產物生成的「反應速率」指標，屬於動力學數據，不能用來判斷反應熱（A 錯誤）；而在實驗測量的 $25\sim65^\circ\text{C}$ 區間內，吸收度確實隨溫度升高而增加（E 正確），但因酵素為蛋白質，高溫會**變性（denaturation）**失去活性，絕不能任意線性外推至 $90^\circ\text{C}$（D 錯誤）。
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