周测9　细胞代谢的基础条件——酶和ATP（含解析）高中生物学人教版（2019）必修1

周测9　细胞代谢的基础条件——酶和ATP
一、选择题(本题包括20小题,每小题3分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。)
1.下列有关酶发现过程的叙述,错误的是 (　　)
A.斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验发现了化学消化
B.巴斯德和李比希的观点既有积极意义,又有其局限性
C.毕希纳认为酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用
D.萨姆纳认为酶多数是蛋白质,少数是RNA
2.(2024·济南高一期末)某生物兴趣小组欲验证某种酶的化学本质是蛋白质,设计了下列4组实验,其中合理的组合是 (　　)
①待测酶溶液+双缩脲试剂　②蛋白溶液+双缩脲试剂　③待测酶溶液+碘液　④淀粉溶液+双缩脲试剂
A.①② B.①③ C.①④ D.②③
3.(2024·扬州高一期中)下列有关酶的作用及本质的说法,不正确的是 (　　)
A.胃蛋白酶离开胃后仍能发挥作用
B.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶
C.酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
D.酶催化效率高的原因是其降低活化能的作用更显著
4.(2023·重庆巴蜀中学高一期中)细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,这些反应离不开酶的催化。下列有关酶的探究实验的叙述,合理的是 (　　)
A.探究酶的专一性实验,可用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖水解,用碘液检测
B.探究pH对酶活性的影响实验,可用淀粉酶在酸性、中性和碱性条件下催化淀粉水解后,用斐林试剂检测
C.探究酶的高效性实验,可用FeCl3和H2O2酶分别催化等量、适量的H2O2分解,反应相同时间后,检测产生的O2量
D.探究温度对酶活性影响实验,可用H2O2酶分别在不同温度下催化等量H2O2分解,反应相同时间后,检测产生的O2量
5.下列有关实验设计的叙述,正确的是 (　　)
A.实验材料的数量、温度和时间都可能是实验的变量
B.各种实验都必须单独设置对照组,确保单一变量
C.数据测量时只要认真记数,不需要多次测量求平均值
D.探究实验中,实验结果总是与提出的假设一致
6.(2024·广州高一期中)直链淀粉通常由几百个葡萄糖经α 1,4 糖苷键连接而成。淀粉酶有多种类型,其中α 淀粉酶可无差别地随机切断淀粉内部的α 1,4 糖苷键,而β 淀粉酶则使淀粉从非还原性末端以麦芽糖为单位切断α 1,4 糖苷键。如图为不同pH对两种淀粉酶活性的影响,下列有关叙述错误的是 (　　)
A.α 淀粉酶水解直链淀粉的产物中往往含有较多的葡萄糖
B.β 淀粉酶水解直链淀粉的产物中往往含有较多的麦芽糖
C.无法通过斐林试剂在水浴加热条件下检测两种酶催化产物的差异
D.在人的胃内,α 淀粉酶的活性低于β 淀粉酶的活性
7.新鲜菠萝肉中的菠萝蛋白酶使人在食用过程中产生刺痛感。研究发现菠萝蛋白酶的活性与温度及NaCl浓度的关系如图所示,下列有关说法错误的是 (　　)
A.20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋白酶结构的影响不同
B.菠萝蛋白酶能损伤口腔黏膜,是由于该酶可分解黏膜细胞的蛋白质
C.菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃,建议食用前用此温度的水浸泡菠萝
D.该实验中不同浓度的NaCl溶液对菠萝蛋白酶的活性都是抑制作用
8.如图为10 g某种酶催化的化学反应,在不同温度条件下反应底物浓度随时间变化的曲线图。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.由图可知该酶的最适温度是45 ℃
B.45 ℃时欲缩短反应时间,可增加底物浓度
C.如果该酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应,则其可能被RNA 酶水解
D.该酶在60 ℃条件下处理一段时间后,将温度降低到 25 ℃,酶活性会逐渐增强
9.科学家研究了两种纤维素酶的酶活性的差异,结果如图所示。下列叙述错误的是 (　　)
A.本实验探究了温度对酶A和酶B活性的影响
B.pH、反应时间等无关变量也会影响实验结果
C.酶活性可用单位时间内酶的增加量或减少量表示
D.在40~60 ℃范围内,酶活性较高的是酶A
10.(2024·佛山高一期中)将牛奶和姜汁混合,待牛奶凝固便成为一种特色甜品——姜撞奶。为了掌握牛奶凝固所需的条件,某同学在不同温度的等量牛奶中加入等量新鲜姜汁,观察混合物15 min,看其是否会凝固,结果如表。下列表述正确的是 (　　)
温度/℃ 20 40 60 80 100
结果 15 min后仍未有凝固迹象 14 min内完全凝固 1 min内完全凝固 1 min内完全凝固 15 min后仍未有凝固迹象
注:用煮沸的姜汁重复这项实验,牛奶在任何温度下均不能凝固。
A.在20 ℃和100 ℃的实验中,15 min后牛奶仍未有凝固迹象的原因是酶的活性被抑制
B.新鲜姜汁中有促进牛奶凝固的酶,煮沸后的姜汁中该酶分子中的肽键被破坏
C.将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合,可提高实验的准确度
D.在60 ℃和80 ℃实验时牛奶凝固的速率相同,可推测70 ℃是该酶的最适温度
11.(2024·潍坊高一期末)ATP合成酶是合成ATP所需要的酶,分子结构由凸出于膜外的亲水性头部和嵌入膜内的疏水性尾部组成。当H+顺浓度梯度穿过ATP合成酶时,该酶能促使ADP与Pi形成ATP。下列分析错误的是 (　　)
A.在植物的根尖细胞内,ATP合成酶分布在线粒体、叶绿体中
B.ATP合成酶既具有催化作用,也具有运输作用
C.H+以协助扩散方式通过ATP合成酶
D.ATP末端磷酸基团具有较高的转移势能
12.细胞的能量“货币”ATP的结构可以简写为A—Pα~Pβ~Pγ,下列有关叙述正确的是 (　　)
A.结构简式中字母“A”表示的结构在RNA分子中也存在
B.ATP是一种高能磷酸化合物,含有三个特殊的化学键
C.ATP通过水解Pα与Pβ之间的化学键为生命活动提供能量
D.ADP和磷酸合成ATP需要的能量只能来自细胞呼吸
13.分析ATP与ADP相互转化示意图(如图所示),下列有关说法正确的是 (　　)
A.若图中Pi代表磷酸,则B为ADP,C为ATP
B.在B→C的反应中脱离的磷酸基团携能量可能与其他分子结合
C.E1不是物质,对于人、动物、真菌、植物和细菌来说,E1来自呼吸作用
D.C→B与B→C都可以伴随着放能反应和吸能反应
14.胃黏膜细胞膜上有H+-K+-ATPase,其可水解ATP并利用这一过程释放的能量将细胞外的K+泵入细胞内的同时将细胞内的H+泵出,从而维持胃液的酸性环境。下列有关说法错误的是 (　　)
A.H+-K+-ATPase是一种具有催化作用的载体蛋白
B.H+和K+通过H+-K+-ATPase的跨膜运输方式均属于主动运输
C.H+-K+-ATPase抑制剂奥美拉唑可用于治疗胃酸过多引起的胃溃疡
D.H+-K+-ATPase运输离子的过程中空间结构发生不可逆的改变
15.Arf家族蛋白是分泌、内吞等过程的关键引发因子,它们有两种状态:结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态。GTP和ATP的结构和性质相似,仅是碱基A被G替代。活性状态的Arf家族蛋白能募集胞质蛋白进入囊泡,然后运输到特定的亚细胞位点。下列有关叙述中,正确的是 (　　)
A.GDP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成的
B.两种状态的Arf家族蛋白的相互转化需要相应酶的催化
C.Arf家族蛋白由非活跃状态转化为活跃状态是一个放能反应
D.运输货物蛋白的囊泡可能来自核糖体、内质网或高尔基体
16.如图是利用淀粉酶探究不同pH对酶活性影响的实验结果。以下分析正确的是 (　　)
A.该淀粉酶最适pH为7
B.pH为1时酶可能已经失活,淀粉量下降与淀粉在酸性条件水解有关
C.pH为13时酶的活性最高
D.pH由13调节到7,淀粉酶的活性迅速升高
17.如图中曲线表示温度、pH和底物浓度对蛋白酶催化相应蛋白质水解速率的影响。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.甲、乙、丙对应的影响因素分别为底物浓度、pH和温度
B.在b点加入少量同种酶可提高反应速率且增大生成物的总量
C.f点与i点酶的空间结构都被破坏,但仍能与双缩脲试剂发生反应
D.酶制剂适宜在d点和g点所对应的相应条件下保存
18.细菌活细胞中含有恒量的ATP,利用“荧光素酶—荧光素体系”可快速检测食品中的细菌数量,部分原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
荧光素+ATP+O2氧化荧光素+AMP+PPi+H2O+荧光
A.细胞中时刻不停地发生着ATP和ADP的相互转化
B.因为细菌中有恒量的ATP,所以可通过荧光强度来检测细菌数量
C.ATP中的A加一个磷酸基团后是构成RNA的基本单位之一
D.荧光素转化成氧化荧光素的反应属于放能反应
19.(2024·南昌高一期中)一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子,载体分子对一定的离子有专一的结合部位,能选择性地携带某种离子通过膜。载体的活化需要ATP,其转运离子的情况如图所示。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.据图分析可知,载体分子与酶都具有专一性
B.温度通过影响呼吸酶的活性来影响植物根系对矿质元素的吸收
C.磷酸激酶与ATP水解有关,磷酸酯酶催化ATP的合成
D.失活的载体在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化,从而再度活化
20.细胞中蛋白质磷酸化后空间结构发生改变,活性也发生变化,蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程如图所示。下列相关叙述中,错误的是 (　　)
A.蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP,使ATP的含量明显下降
B.蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白质的结构与功能相适应
C.蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应
D.蛋白质的磷酸化属于吸能反应,其能量来自ATP中活跃的化学能
二、非选择题(本题包括3小题,共40分。)
21.(12分)为了验证酶的催化作用具有高效性,某同学在最适温度等适宜条件下完成了以下实验,并将结果绘制成甲、乙、丙曲线(注:“√”表示加入)。请回答下列问题:
组别 1 2 3
2 mL H2O2溶液 √ √ √
2滴FeCl3溶液 √
2滴新鲜肝脏研磨液 √
(1)酶与无机催化剂相比,在催化功能上,它们的作用机理都是 　。
(2)该实验的因变量为__________________________________________________,1、2和3组实验结果依次对应　　　　　曲线。
(3)此实验为　　　　　　(填“对照”或“对比”)实验,肝脏中的过氧化氢酶只能分解H2O2,不能分解淀粉,说明酶具有　　　　　　　　。
(4)在改变了第3组的一个条件后,该同学做了第4组实验,绘制出曲线①所示的结果,则该条件可能是 　。
22.(12分)胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶,板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶活性进而影响人体对脂肪的吸收。为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响,科研人员进行了下列实验:在酶量一定且环境适宜的条件下,检测了加入板栗壳黄酮对胰脂肪酶酶促反应速率的影响,结果如图1。
(1)(5分)由图1曲线可知,板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有　　　　　作用。图2中A显示脂肪与胰脂肪酶活性部位结构互补时,胰脂肪酶才能发挥作用,因此酶的作用具有_____性。图2中的B和C为板栗壳黄酮对胰脂肪酶作用的两种推测的机理模式图。结合图1曲线分析,板栗壳黄酮的作用机理应为　　　　　(填“B”或“C”),请说明推测不是另外一种作用机理的理由:_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为研究不同pH条件下板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响,科研人员进行了相关实验,结果如图3。
①本实验的自变量有_______________________________________________。
②由图3可知,加入板栗壳黄酮,胰脂肪酶的最适pH变　　　。
23.(16分)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,在蛋白激酶的作用下,ATP可将某些蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,从而推动细胞内系列反应的进行(机理如图所示)。回答下列有关问题:
(1)水稻细胞中合成ATP的能量来自　　　　　　　　　　　　　(生理过程)。ATP为主动运输供能的过程实质上就是载体蛋白的　　　　　过程。主动运输过程中,载体蛋白中的能量变化是　　　　　　　　　。
(2)正常细胞中ATP与ADP的相互转化处于　　　　　　　　　中。这种功能机制在所有生物的细胞内都是一样的,这体现了　　　　　　　　　　　　　。
(3)(6分)为了研究萤火虫发光与ATP的关系,某研究小组做了下列相关实验。器材试剂:培养皿、试管、活萤火虫、质量浓度为0.000 1 g/mL的葡萄糖溶液、ATP制剂、生理盐水、蒸馏水等。
实验步骤:请补全实验步骤及现象。
试管 1 2 3
步骤① 捣碎的发光器+生理盐水(发光熄灭时立即进行步骤2)
步骤② a.　　　　 　　　　 5 mL葡萄糖溶液 b.　　　 　　　　
现象 c.　　　 不再发光 不再发光
实验结论:ATP是细胞内的直接能源物质。研究发现,萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。推测萤火虫发光的原因是 　
接受ATP提供的能量后被激活,在 　
的催化作用下,荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。
参考答案及解析
一、选择题(本题包括20小题,每小题3分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。)
1.下列有关酶发现过程的叙述,错误的是 (　　)
A.斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验发现了化学消化
B.巴斯德和李比希的观点既有积极意义,又有其局限性
C.毕希纳认为酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用
D.萨姆纳认为酶多数是蛋白质,少数是RNA
答案　D
解析　萨姆纳认为酶的化学本质是蛋白质,并且证明了脲酶是能够分解尿素的蛋白质,D错误。
题点　酶本质的探索历程
难度　基础题
2.(2024·济南高一期末)某生物兴趣小组欲验证某种酶的化学本质是蛋白质,设计了下列4组实验,其中合理的组合是 (　　)
①待测酶溶液+双缩脲试剂　②蛋白溶液+双缩脲试剂　③待测酶溶液+碘液　④淀粉溶液+双缩脲试剂
A.①② B.①③ C.①④ D.②③
答案　A
解析　实验设计要遵循对照原则,该实验的目的是要验证某种酶的化学本质是蛋白质,因此对照组为已知蛋白溶液+双缩脲试剂→出现紫色;实验组为待测酶溶液+双缩脲试剂→是否出现紫色,A符合题意。
题点　酶的本质
难度　基础题
3.(2024·扬州高一期中)下列有关酶的作用及本质的说法,不正确的是 (　　)
A.胃蛋白酶离开胃后仍能发挥作用
B.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶
C.酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
D.酶催化效率高的原因是其降低活化能的作用更显著
答案　C
解析　胃蛋白酶离开胃后,只要条件适宜,仍能发挥作用,A正确;唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,能够促使其水解的酶是蛋白酶,B正确;绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA,因此,酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸,C错误;与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高,D正确。
题点　有关酶的综合分析
难度　基础题
4.(2023·重庆巴蜀中学高一期中)细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,这些反应离不开酶的催化。下列有关酶的探究实验的叙述,合理的是 (　　)
A.探究酶的专一性实验,可用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖水解,用碘液检测
B.探究pH对酶活性的影响实验,可用淀粉酶在酸性、中性和碱性条件下催化淀粉水解后,用斐林试剂检测
C.探究酶的高效性实验,可用FeCl3和H2O2酶分别催化等量、适量的H2O2分解,反应相同时间后,检测产生的O2量
D.探究温度对酶活性影响实验,可用H2O2酶分别在不同温度下催化等量H2O2分解,反应相同时间后,检测产生的O2量
答案　C
解析　由于蔗糖及其水解产物都不会与碘液反应,因此无法得出淀粉酶是否将蔗糖水解,也就无法探究出淀粉酶的专一性,A不合理;由于淀粉在酸性条件下会自然水解,因此不能用淀粉酶和淀粉作实验材料来探究pH对酶活性的影响,B不合理;H2O2在加热条件下分解速率加快,因此不能用H2O2酶和H2O2作实验材料来探究温度对酶活性的影响,D不合理。
题点　关于酶的实验分析
难度　中档题
5.下列有关实验设计的叙述,正确的是 (　　)
A.实验材料的数量、温度和时间都可能是实验的变量
B.各种实验都必须单独设置对照组,确保单一变量
C.数据测量时只要认真记数,不需要多次测量求平均值
D.探究实验中,实验结果总是与提出的假设一致
答案　A
解析　变量即实验过程中可以变化的因素,实验材料的数量、温度和时间都可能是实验的变量,A正确;探究实验一般都需要设置对照组,但也可能均为实验组,各组之间形成相互对照,B错误;进行数据测量时,为了减少误差,需进行多次测量然后求平均值,C错误;在探究实验中,可能出现实验结果与假设矛盾,有可能是假设不正确,就需要进一步查找资料,重新作出假设,也可能是实验过程中的某一环节出了问题,就需要重新进行实验,D错误。
题点　探究实验中控制变量和设计对照
难度　基础题
6.(2024·广州高一期中)直链淀粉通常由几百个葡萄糖经α 1,4 糖苷键连接而成。淀粉酶有多种类型,其中α 淀粉酶可无差别地随机切断淀粉内部的α 1,4 糖苷键,而β 淀粉酶则使淀粉从非还原性末端以麦芽糖为单位切断α 1,4 糖苷键。如图为不同pH对两种淀粉酶活性的影响,下列有关叙述错误的是 (　　)
A.α 淀粉酶水解直链淀粉的产物中往往含有较多的葡萄糖
B.β 淀粉酶水解直链淀粉的产物中往往含有较多的麦芽糖
C.无法通过斐林试剂在水浴加热条件下检测两种酶催化产物的差异
D.在人的胃内,α 淀粉酶的活性低于β 淀粉酶的活性
答案　D
解析　α 淀粉酶可使淀粉内部随机水解,所以α 淀粉酶水解淀粉的终产物中有较多的葡萄糖,A正确;β 淀粉酶使淀粉从非还原性末端以麦芽糖为单位进行水解,所以β 淀粉酶水解淀粉的主要产物为麦芽糖,B正确;在水浴加热条件下,还原糖遇斐林试剂生成砖红色沉淀,α 淀粉酶水解淀粉的终产物中有葡萄糖,β 淀粉酶水解淀粉的主要产物为麦芽糖,二者在水浴加热条件下均生成砖红色沉淀,因此无法检测两种酶催化产物的差异,C正确;从图中信息可知,当pH=3时α 淀粉酶和β 淀粉酶均失活,人胃液的pH为0.9~1.5,故两种酶均处于失活状态,D错误。
题点　酶相关曲线分析
难度　基础题
7.新鲜菠萝肉中的菠萝蛋白酶使人在食用过程中产生刺痛感。研究发现菠萝蛋白酶的活性与温度及NaCl浓度的关系如图所示,下列有关说法错误的是 (　　)
A.20 ℃处理和60 ℃处理对菠萝蛋白酶结构的影响不同
B.菠萝蛋白酶能损伤口腔黏膜,是由于该酶可分解黏膜细胞的蛋白质
C.菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃,建议食用前用此温度的水浸泡菠萝
D.该实验中不同浓度的NaCl溶液对菠萝蛋白酶的活性都是抑制作用
答案　C
解析　菠萝蛋白酶的最适温度为40 ℃,若食用前在此温度下浸泡菠萝,则菠萝蛋白酶的活性高,食用后对口腔黏膜的作用最大,疼痛感较强,故不建议食用前用此温度的水浸泡菠萝,C错误。
题点　酶相关曲线分析
难度　基础题
8.如图为10 g某种酶催化的化学反应,在不同温度条件下反应底物浓度随时间变化的曲线图。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.由图可知该酶的最适温度是45 ℃
B.45 ℃时欲缩短反应时间,可增加底物浓度
C.如果该酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应,则其可能被RNA 酶水解
D.该酶在60 ℃条件下处理一段时间后,将温度降低到 25 ℃,酶活性会逐渐增强
答案　C
解析　三个温度下,45 ℃时底物浓度随着时间的延长下降得最快,说明此温度为酶的较适宜温度,但由于实验中温度梯度太大,因此不能确定该酶最适温度是45 ℃,A错误;45 ℃时欲缩短反应时间,可以减少反应底物或增加酶的浓度,B错误;如果该酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应,说明该酶的化学本质不是蛋白质,则该酶的化学本质可能为RNA,根据酶的专一性可知,其可被RNA酶催化水解,C正确;60 ℃条件下,该酶已经失去催化能力,降低温度,酶活性不可恢复,D错误。
题点　酶相关曲线分析
难度　中档题
9.科学家研究了两种纤维素酶的酶活性的差异,结果如图所示。下列叙述错误的是 (　　)
A.本实验探究了温度对酶A和酶B活性的影响
B.pH、反应时间等无关变量也会影响实验结果
C.酶活性可用单位时间内酶的增加量或减少量表示
D.在40~60 ℃范围内,酶活性较高的是酶A
答案　C
解析　酶活性可用单位时间内底物的消耗量或者产物的生成量表示,C错误。
题点　酶相关曲线分析
难度　中档题
10.(2024·佛山高一期中)将牛奶和姜汁混合,待牛奶凝固便成为一种特色甜品——姜撞奶。为了掌握牛奶凝固所需的条件,某同学在不同温度的等量牛奶中加入等量新鲜姜汁,观察混合物15 min,看其是否会凝固,结果如表。下列表述正确的是 (　　)
温度/℃ 20 40 60 80 100
结果 15 min后仍未有凝固迹象 14 min内完全凝固 1 min内完全凝固 1 min内完全凝固 15 min后仍未有凝固迹象
注:用煮沸的姜汁重复这项实验,牛奶在任何温度下均不能凝固。
A.在20 ℃和100 ℃的实验中,15 min后牛奶仍未有凝固迹象的原因是酶的活性被抑制
B.新鲜姜汁中有促进牛奶凝固的酶,煮沸后的姜汁中该酶分子中的肽键被破坏
C.将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合,可提高实验的准确度
D.在60 ℃和80 ℃实验时牛奶凝固的速率相同,可推测70 ℃是该酶的最适温度
答案　C
解析　20 ℃未有凝固迹象的原因是温度过低,酶的活性被抑制,而100 ℃时仍未有凝固迹象的原因是酶因高温失活,A错误;高温煮沸只是破坏酶(蛋白质)分子的空间结构,使之失活,但不会造成肽键的断裂,B错误;将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合,可以精确控制自变量(温度),因此能提高实验的准确度,C正确;60 ℃和80 ℃完全凝固所用的时间更短,说明酶的活性较高,但不能推测70 ℃是酶的最适温度,需在60 ℃和80 ℃之间设置更多、更小的温度梯度来验证最适温度,D错误。
题点　关于酶的实验分析
难度　基础题
11.(2024·潍坊高一期末)ATP合成酶是合成ATP所需要的酶,分子结构由凸出于膜外的亲水性头部和嵌入膜内的疏水性尾部组成。当H+顺浓度梯度穿过ATP合成酶时,该酶能促使ADP与Pi形成ATP。下列分析错误的是 (　　)
A.在植物的根尖细胞内,ATP合成酶分布在线粒体、叶绿体中
B.ATP合成酶既具有催化作用,也具有运输作用
C.H+以协助扩散方式通过ATP合成酶
D.ATP末端磷酸基团具有较高的转移势能
答案　A
解析　植物的根尖细胞内不存在叶绿体,A错误;H+顺浓度梯度穿过ATP合成酶时,该酶能促使ADP与Pi形成ATP,说明ATP合成酶既具有催化ATP合成的作用,也具有运输H+的作用,B正确;H+顺浓度梯度穿过ATP合成酶,ATP合成酶成为H+通道,且不消耗能量,即H+以协助扩散方式通过ATP合成酶,C正确。
题点　有关ATP的综合
难度　基础题
12.细胞的能量“货币”ATP的结构可以简写为A—Pα~Pβ~Pγ,下列有关叙述正确的是 (　　)
A.结构简式中字母“A”表示的结构在RNA分子中也存在
B.ATP是一种高能磷酸化合物,含有三个特殊的化学键
C.ATP通过水解Pα与Pβ之间的化学键为生命活动提供能量
D.ADP和磷酸合成ATP需要的能量只能来自细胞呼吸
答案　A
解析　ATP结构简式中字母“A”表示腺苷,由核糖和腺嘌呤组成,在RNA分子中也存在,A正确;ATP含有两个特殊的化学键,B错误;ATP为生命活动提供能量时,水解Pβ与Pγ之间的特殊的化学键,C错误;ADP和磷酸合成ATP时,需要的能量可以来自细胞呼吸、光合作用等过程,D错误。
题点　有关ATP的综合
难度　基础题
13.分析ATP与ADP相互转化示意图(如图所示),下列有关说法正确的是 (　　)
A.若图中Pi代表磷酸,则B为ADP,C为ATP
B.在B→C的反应中脱离的磷酸基团携能量可能与其他分子结合
C.E1不是物质,对于人、动物、真菌、植物和细菌来说,E1来自呼吸作用
D.C→B与B→C都可以伴随着放能反应和吸能反应
答案　B
解析　若图中Pi代表磷酸,则B为ATP,C为ADP,A错误;E1、E2为能量,对于人、动物、真菌和大多数细菌来说,E1来自细胞呼吸,对于绿色植物来说,则来自光能和细胞呼吸,C错误;C→B为ATP的合成过程,伴随着放能反应,而B→C表示ATP的水解过程,伴随着吸能反应,D错误。
题点　有关ATP的综合
难度　基础题
14.胃黏膜细胞膜上有H+-K+-ATPase,其可水解ATP并利用这一过程释放的能量将细胞外的K+泵入细胞内的同时将细胞内的H+泵出,从而维持胃液的酸性环境。下列有关说法错误的是 (　　)
A.H+-K+-ATPase是一种具有催化作用的载体蛋白
B.H+和K+通过H+-K+-ATPase的跨膜运输方式均属于主动运输
C.H+-K+-ATPase抑制剂奥美拉唑可用于治疗胃酸过多引起的胃溃疡
D.H+-K+-ATPase运输离子的过程中空间结构发生不可逆的改变
答案　D
解析　奥美拉唑为H+-K+-ATPase抑制剂,可以阻止H+由胃壁细胞转运至胃腔,故可用于辅助治疗胃酸过多引起的疾病,C正确;H+-K+-ATPase运输离子的过程中空间结构发生改变,这种改变是可逆的,D错误。
题点　有关ATP的综合
难度　中档题
15.Arf家族蛋白是分泌、内吞等过程的关键引发因子,它们有两种状态:结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态。GTP和ATP的结构和性质相似,仅是碱基A被G替代。活性状态的Arf家族蛋白能募集胞质蛋白进入囊泡,然后运输到特定的亚细胞位点。下列有关叙述中,正确的是 (　　)
A.GDP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成的
B.两种状态的Arf家族蛋白的相互转化需要相应酶的催化
C.Arf家族蛋白由非活跃状态转化为活跃状态是一个放能反应
D.运输货物蛋白的囊泡可能来自核糖体、内质网或高尔基体
答案　B
解析　GDP是由鸟嘌呤、核糖和2个磷酸基团结合而成的,A错误;Arf家族蛋白由不活跃状态转化为活跃状态需要储存能量,是一个吸能反应,C错误;核糖体不含膜结构,运输货物蛋白的囊泡不可能来自核糖体,D错误。
题点　有关ATP的综合
难度　中档题
16.如图是利用淀粉酶探究不同pH对酶活性影响的实验结果。以下分析正确的是 (　　)
A.该淀粉酶最适pH为7
B.pH为1时酶可能已经失活,淀粉量下降与淀粉在酸性条件水解有关
C.pH为13时酶的活性最高
D.pH由13调节到7,淀粉酶的活性迅速升高
答案　B
解析　该淀粉酶最适pH在5~9之间，A错误；酸性条件下淀粉会自动水解,pH为1时酶可能已经失活,所以淀粉量下降与淀粉在酸性条件下水解有关,B正确;pH为13时淀粉未分解,说明此时酶已永久失活,将pH由13调节到7,淀粉酶的活性不会迅速升高,C、D错误。
题点　影响酶活性的因素
难度　中档题
17.如图中曲线表示温度、pH和底物浓度对蛋白酶催化相应蛋白质水解速率的影响。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.甲、乙、丙对应的影响因素分别为底物浓度、pH和温度
B.在b点加入少量同种酶可提高反应速率且增大生成物的总量
C.f点与i点酶的空间结构都被破坏,但仍能与双缩脲试剂发生反应
D.酶制剂适宜在d点和g点所对应的相应条件下保存
答案　C
解析　低温时酶的活性很低,但是酶并不失活,酶活性不为0,高温使酶的空间结构发生改变,酶失活,酶活性为0,如乙曲线;过酸和过碱都会使酶的空间结构发生改变,酶失活,酶活性为0,如丙曲线;在一定范围内,随着底物浓度上升反应速率上升,达到一定程度后,反应速率不再随着底物浓度上升而上升,如甲曲线。故甲、乙、丙对应的影响因素分别为底物浓度、温度和pH,A错误。甲曲线b点时酶达到饱和,反应速率不再随着底物浓度上升而上升,在b点加入少量同种酶可提高反应速率,但由于底物含量不变,生成物的总量不会增大,B错误。f点和i点由于高温和过碱,酶的空间结构都遭到破坏,肽链变得伸展、松散,但肽键没有被破坏,所以仍能与双缩脲试剂发生反应,C正确。过酸和过碱都会使酶的空间结构遭到破坏,所以酶制剂适宜保存的pH为h点(最适pH);由于低温时酶的活性低,但空间结构稳定,所以酶制剂适宜的保存温度为d点,D错误。
题点　影响酶活性的因素
难度　中档题
18.细菌活细胞中含有恒量的ATP,利用“荧光素酶—荧光素体系”可快速检测食品中的细菌数量,部分原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
荧光素+ATP+O2氧化荧光素+AMP+PPi+H2O+荧光
A.细胞中时刻不停地发生着ATP和ADP的相互转化
B.因为细菌中有恒量的ATP,所以可通过荧光强度来检测细菌数量
C.ATP中的A加一个磷酸基团后是构成RNA的基本单位之一
D.荧光素转化成氧化荧光素的反应属于放能反应
答案　D
解析　因为细菌中有恒量的ATP,待检样品中的荧光强度与细菌数量呈正相关,B正确;ATP中的A(表示腺苷,由腺嘌呤和核糖结合而成)加一个磷酸基团后是构成RNA的基本单位之一,C正确;荧光素转化成氧化荧光素的反应需要ATP水解提供能量,属于吸能反应,D错误。
题点　有关ATP的综合
难度　基础题
19.(2024·南昌高一期中)一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子,载体分子对一定的离子有专一的结合部位,能选择性地携带某种离子通过膜。载体的活化需要ATP,其转运离子的情况如图所示。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.据图分析可知,载体分子与酶都具有专一性
B.温度通过影响呼吸酶的活性来影响植物根系对矿质元素的吸收
C.磷酸激酶与ATP水解有关,磷酸酯酶催化ATP的合成
D.失活的载体在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化,从而再度活化
答案　C
解析　由题干“载体分子对一定的离子有专一的结合部位”可知,载体分子具有专一性,而一种酶只能催化一种或一类化学反应,酶也具有专一性,A正确;温度可以通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸作用,从而影响植物根系对矿质元素的吸收,B正确;据图分析,磷酸激酶的作用是在ATP和底物之间起催化作用,将一个磷酸基团转移到载体上,磷酸酯酶使载体去磷酸化,并不催化ATP的合成,C错误;图示未活化的载体在磷酸激酶的催化下,可获得ATP转移的磷酸基团,从而再度活化,D正确。
题点　酶与ATP的综合
难度　中档题
20.细胞中蛋白质磷酸化后空间结构发生改变,活性也发生变化,蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程如图所示。下列相关叙述中,错误的是 (　　)
A.蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP,使ATP的含量明显下降
B.蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白质的结构与功能相适应
C.蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应
D.蛋白质的磷酸化属于吸能反应,其能量来自ATP中活跃的化学能
答案　A
解析　蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP,同时细胞内也有ATP合成,细胞内ATP的含量基本不变,A错误。
题点　有关ATP的综合
难度　基础题
二、非选择题(本题包括3小题,共40分。)
21.(12分)为了验证酶的催化作用具有高效性,某同学在最适温度等适宜条件下完成了以下实验,并将结果绘制成甲、乙、丙曲线(注:“√”表示加入)。请回答下列问题:
组别 1 2 3
2 mL H2O2溶液 √ √ √
2滴FeCl3溶液 √
2滴新鲜肝脏研磨液 √
(1)酶与无机催化剂相比,在催化功能上,它们的作用机理都是 　。
(2)该实验的因变量为__________________________________________________,1、2和3组实验结果依次对应　　　　　曲线。
(3)此实验为　　　　　　(填“对照”或“对比”)实验,肝脏中的过氧化氢酶只能分解H2O2,不能分解淀粉,说明酶具有　　　　　　　　。
(4)在改变了第3组的一个条件后,该同学做了第4组实验,绘制出曲线①所示的结果,则该条件可能是 　。
答案　(1)降低化学反应的活化能　(2)相同时间内O2的生成量(或H2O2的分解速率)　丙、乙、甲　(3)对照　专一性　(4)增加了肝脏研磨液的量
解析　(1)酶作为生物催化剂,和无机催化剂一样,都是通过降低化学反应所需的活化能来加快反应速率。(2)各组实验中,自变量为是否加入催化剂以及加入催化剂的种类,因变量为相同时间内O2的生成量或H2O2的分解速率。催化剂可以加快反应速率,且酶的催化效率更高,生成物的量可以在较短的时间内达到最大值,据此可判断1、2和3组实验结果依次对应丙、乙、甲曲线。(3)此实验为对照实验,其中1组为对照组。由于酶具有专一性,肝脏中的过氧化氢酶只能分解H2O2,不能分解淀粉。(4)曲线①说明在更短的时间内生成物的量达到最大,应是在3组实验条件的基础上,增加了肝脏研磨液的量,使反应速率进一步加快。
题点　关于酶的实验分析
难度　基础题
22.(12分)胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶,板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶活性进而影响人体对脂肪的吸收。为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响,科研人员进行了下列实验:在酶量一定且环境适宜的条件下,检测了加入板栗壳黄酮对胰脂肪酶酶促反应速率的影响,结果如图1。
(1)(5分)由图1曲线可知,板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有　　　　　作用。图2中A显示脂肪与胰脂肪酶活性部位结构互补时,胰脂肪酶才能发挥作用,因此酶的作用具有_____性。图2中的B和C为板栗壳黄酮对胰脂肪酶作用的两种推测的机理模式图。结合图1曲线分析,板栗壳黄酮的作用机理应为　　　　　(填“B”或“C”),请说明推测不是另外一种作用机理的理由:_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为研究不同pH条件下板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响,科研人员进行了相关实验,结果如图3。
①本实验的自变量有_______________________________________________。
②由图3可知,加入板栗壳黄酮,胰脂肪酶的最适pH变　　　。
答案　(1)抑制　专一　B　C显示的作用机理为板栗壳黄酮和脂肪竞争胰脂肪酶上的活性位点,从而减少了脂肪与胰脂肪酶的结合概率,进而使酶促反应速率下降,此种抑制可以通过增加底物浓度而缓解　(2)①是否加入板栗壳黄酮和不同pH　②大
解析　(1)图1实验结果显示,加入板栗壳黄酮后酶促反应速率比对照组低,说明板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有抑制作用。图2中A显示脂肪与胰脂肪酶活性部位结构互补时,胰脂肪酶才能发挥作用,这说明酶的作用具有专一性。据图1可知,加入板栗壳黄酮组的酶促反应速率低于对照组,且此种抑制不可以通过增加底物浓度而缓解,因此板栗壳黄酮的作用机理应为B。(2)①本实验的目的是研究不同pH条件下板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响,根据实验目的可知,本实验的自变量为是否加入板栗壳黄酮和不同pH。②由图3可知,对照组中胰脂肪酶的最适pH约为7.4。加入板栗壳黄酮后,胰脂肪酶的最适pH由7.4变成7.7。
题点　影响酶活性的因素
难度　中档题
23.(16分)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,在蛋白激酶的作用下,ATP可将某些蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,从而推动细胞内系列反应的进行(机理如图所示)。回答下列有关问题:
(1)水稻细胞中合成ATP的能量来自　　　　　　　　　　　　　(生理过程)。ATP为主动运输供能的过程实质上就是载体蛋白的　　　　　过程。主动运输过程中,载体蛋白中的能量变化是　　　　　　　　　。
(2)正常细胞中ATP与ADP的相互转化处于　　　　　　　　　中。这种功能机制在所有生物的细胞内都是一样的,这体现了　　　　　　　　　　　　　。
(3)(6分)为了研究萤火虫发光与ATP的关系,某研究小组做了下列相关实验。器材试剂:培养皿、试管、活萤火虫、质量浓度为0.000 1 g/mL的葡萄糖溶液、ATP制剂、生理盐水、蒸馏水等。
实验步骤:请补全实验步骤及现象。
试管 1 2 3
步骤① 捣碎的发光器+生理盐水(发光熄灭时立即进行步骤2)
步骤② a.　　　　 　　　　 5 mL葡萄糖溶液 b.　　　 　　　　
现象 c.　　　 不再发光 不再发光
实验结论:ATP是细胞内的直接能源物质。研究发现,萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。推测萤火虫发光的原因是 　
接受ATP提供的能量后被激活,在 　
的催化作用下,荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。
答案　(1)细胞呼吸和光合作用　磷酸化　先增加后减少　(2)动态平衡　生物界的统一性　(3)a.5 mL ATP制剂　b.5 mL蒸馏水　c.恢复发光　荧光素　荧光素酶
解析　(1)水稻能够进行光合作用和呼吸作用,故水稻细胞中合成ATP的能量来自细胞呼吸和光合作用;ATP为主动运输供能的过程实质上就是载体蛋白的磷酸化过程;主动运输是消耗能量的过程,因此载体蛋白中的能量先增加后减少。(3)实验目的是验证ATP是细胞内的直接能源物质而葡萄糖不是,故实验的自变量是加入的物质种类,实验设计应遵循对照与单一变量原则,所以实验中一组加入ATP制剂,一组加入等量葡萄糖,对照组加入等量蒸馏水,因变量为是否发光。结果预测:试管1恢复发光,试管2不再发光,试管3不再发光。
题点　有关ATP的综合
难度　中档题