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生物代謝與酶機制
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生物代謝與酶機制
生物代謝與酶機制
Study
1
Question
在生物學中如何定義「新陳代謝」?
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Answer
新陳代謝是指生物體內發生的所有化學反應之總稱。
2
Question
新陳代謝主要可以分為哪兩大類型?
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Answer
新陳代謝分為分解代謝(通常釋出能量)以及合成代謝(通常需要能量)。
3
Question
化學反應產生前,反應物必須吸收的足夠能量稱為什麼?
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Answer
反應物必須吸收足夠的能量,這被稱為「活化能」。
4
Question
酶在新陳代謝的化學反應中扮演什麼關鍵角色?
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Answer
酶擔當生物催化劑的角色,主要功能是降低反應所需的活化能。
5
Question
為什麼酶的活性會受到溫度及 pH 值的影響?
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Answer
因為酶的化學本質是蛋白質,蛋白質的構造容易受環境因素影響。
6
Question
酶具有「專一性」的主要原因是什麼?
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Answer
酶具有活性部位,該部位只能與形狀相配合的特定受質結合。
7
Question
為什麼化學反應中僅需少量的酶便已足夠?
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Answer
因為酶在反應後不會發生改變,因此可以被重複使用。
8
Question
酶分子中負責與受質結合的特定部位稱為什麼?
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Answer
該特定構造被稱為「活性部位」。
9
Question
請描述酶運作機制的三個主要步驟。
Page 1
Answer
第一步:活性部位與受質結合;第二步:形成酶受質複合物;第三步:生成物形成並與酶分離。
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Question
酶受質複合物在反應過程中可能產生哪兩種結果?
Page 2
Answer
複合物可能進一步形成生成物,也可能變回原本的受質。
11
Question
何種學說可用來解釋酶與受質之間形狀配合的專一性?
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Answer
該學說被稱為「鎖鑰假說」。
12
Question
除了溫度和 pH 值,還有哪一個因素會影響酶的反應速率?
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Answer
「抑制劑」是另一個會降低酶活性的重要因素。
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Question
在較低溫度下,調升溫度為何能提高酶的活性?
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Answer
溫度上升增加了酶與受質分子的動能,進而增加兩者碰撞結合的機會。
14
Question
當溫度超過最適溫度後,酶的活性為何會開始下降?
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Answer
因為高溫會導致酶分子的活性部位受損(即變性),失去催化功能。
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Question
低溫環境對酶活性的影響與高溫環境有何本質上的區別?
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Answer
低溫僅使酶不活躍但可復元;高溫則會造成酶永久變性,即使降溫也無法恢復活性。
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Question
pH 值如何具體影響酶的生物催化效能?
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Answer
酶在最適 pH 值下活性最高;在不合適的 pH 值環境中,酶會發生變性。
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Question
請列舉三種酶在工業或日常生活中的具體應用範例。
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Answer
應用範例包括:生物活性洗衣粉、隱形眼鏡清潔劑以及鬆肉粉。
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Question
為什麼使用酶進行工業生產可以降低能源成本?
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Answer
因為大部分的酶可以在溫和的環境下運作,節省了維持極端反應條件的成本。
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Question
酶的工業應用中,具備「專一性」能帶來什麼好處?
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Answer
專一性可以減少無用的生成物(副產物),提高目標產物的產量與純度。
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Question
工業應用中,使用酶時會面臨哪些主要的限制?
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Answer
主要的限制包括酶對溫度與 pH 值極度敏感,且容易受到抑制劑的影響。
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Question
競爭性抑制劑(Competitive inhibitor)的作用機制為何?
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Answer
競爭性抑制劑分子會與受質競爭酶的「活性部位」,阻礙受質與酶結合。
22
Question
如何透過改變反應條件來抵銷競爭性抑制劑的影響?
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Answer
增加受質分子的濃度可以提高活性,使其回復到原來的反應水平。
23
Question
非競爭性抑制劑(Non-competitive inhibitor)如何導致酶失活?
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Answer
它與酶的其他位置結合,改變活性部位的形狀,使受質無法再進行結合。
24
Question
為什麼增加受質濃度無法解決非競爭性抑制造成的活性下降?
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Answer
因為抑制劑已造成活性部位形狀永久改變,即便受質再多也無法結合。
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Question
如何透過實驗觀測來判別一種催化劑是「生物催化劑」而非一般「化學催化劑」?
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Answer
生物催化劑具有最適溫度,且高溫會導致反應速率下降;一般化學催化劑則隨溫度升高而加速。
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Question
分解代謝(Catabolism)與合成代謝(Anabolism)對能量的需求有何不同?
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Answer
分解代謝一般會釋放出能量,而合成代謝通常需要輸入能量來驅動反應。
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Question
在「鎖鑰假說」中,誰扮演鑰匙的角色,誰又是那把鎖?
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Answer
受質扮演鑰匙的角色,而酶分子的活性部位則是那把與鑰匙對應的鎖。
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Question
石磨藍牛仔褲(Stone-washed jeans)在製造過程中如何應用酶?
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Answer
利用酶來輔助加工,使牛仔褲達到褪色或磨損的特定視覺效果。
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Question
酶在反應後「不會改變」這項特性在工業上有何經濟意義?
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Answer
這意味著酶可以重複使用,進而降低生產成本並減少原材料的消耗。
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Question
若一個化學反應的反應物動能不足,無法達到活化能水平,會發生什麼事?
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Answer
該化學反應將無法順利產生。