高考生物专题强化训练：2酶和ATP（含解析）

二　酶和ATP
(30分钟　100分)
一、选择题:本题共11小题,每小题5分,共55分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. (2021·漳州模拟)酶和ATP是细胞中两种重要的化合物,绝大多数生命活动都与它们密切相关。下列人体生命活动中,与酶和ATP无关的是 (　　)
A.淀粉水解为麦芽糖
B.分泌蛋白的合成与分泌
C.兴奋的传导与传递
D.肝细胞吸收组织液中的氧气
【解析】选D。淀粉水解为麦芽糖,需要淀粉酶的催化,A不符合题意;分泌蛋白的合成过程中需要酶的催化,同时分泌蛋白的合成与分泌要消耗能量,故需要ATP为其供能,B不符合题意;兴奋在神经纤维上的传导及神经元之间的传递需要消耗能量,C不符合题意;肝细胞吸收组织液中的氧气是自由扩散,不消耗能量,也不需要载体蛋白,D符合题意。
2.(2021·郑州模拟)ATP合酶是合成ATP所需的催化酶,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合酶时,该酶能促使ADP与Pi形成ATP。下列关于ATP合酶的分析,错误的是 (　　)
A.ATP合酶在线粒体、叶绿体内都有分布
B.ATP合酶既具有催化作用,同时也具有运输作用
C.ATP和ADP的相互转化过程都需要ATP合酶的催化
D.ATP合酶使ADP和Pi形成ATP时,伴随着能量的储存
【解析】选C。ATP合酶能促使ADP与Pi形成ATP,即ATP合酶能催化ATP的合成。ATP来源于光合作用和细胞呼吸,场所是细胞质基质、叶绿体和线粒体。因此ATP合酶在细胞质基质、线粒体、叶绿体内都有分布,A正确;从“ATP合酶是合成ATP所需的催化酶”可知,ATP合酶具有催化作用,从“当H+顺浓度梯度穿过ATP合酶”可推测,ATP合酶具有运输作用,B正确;酶具有专一性,ATP合酶不能催化ATP的水解,C错误;ADP和Pi形成ATP时,能量储存在高能磷酸键中,D正确。
3.(2021·惠州调研)下列有关生物体内酶和激素的叙述,正确的是 (　　)
A.所有的酶和激素都是在核糖体中合成的
B.某些激素的调节作用是通过影响酶的活性实现的
C.两者都是细胞的结构组成成分,都不能提供能量
D.一种酶只催化一种物质的反应,一种激素只作用于一种靶细胞
【解析】选B。蛋白质类物质在核糖体上合成,少数酶的化学本质是RNA,部分激素的化学本质是脂质,如性激素,RNA和脂质不是在核糖体中合成的,A错误;某些激素的调节作用可通过影响酶的活性实现,B正确;激素在细胞之间传递信息,胞外酶和激素不是细胞结构的组成成分,C错误;一种酶只催化一种或一类物质的反应,一种激素可作用于多种靶细胞,如胰岛素几乎可作用于全身所有细胞,D错误。
　　　　　　【知识拓展】四个角度区别酶和激素
4.细胞内有些化学反应是需要吸收能量的,有些是释放能量的,这些过程一般与ATP的水解和合成相联系,下列说法正确的是(　　)
A.植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成,是吸能反应
B.由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP,是放能反应
C.放能反应一般伴随着ADP的形成,吸能反应一般伴随着ATP合成
D.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
【解析】选D。细胞呼吸是放能反应,A错误;脱水缩合形成蛋白质过程是吸能反应,B错误;吸能反应一般伴随着ATP的水解,放能反应一般伴随着ATP的合成,C错误;能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通,D正确。
5.探究某种酶特性的实验结果如图所示,以下分析正确的是 (　　)
A.本实验是探究蔗糖酶的特性
B.该酶在温度为20 ℃、pH为7时活性最高
C.图1和图2证明酶具有高效性和温和性
D.图3所示的实验结果说明酶具有专一性
【解析】选D。本实验是探究麦芽糖酶的特性,不是探究蔗糖酶的特性,A项错误;该酶在温度为20 ℃时活性较低,B项错误;图1和图2没有证明酶具有高效性,只能证明酶的温和性,C项错误;图3所示的实验结果说明麦芽糖酶具有专一性,D项正确。
6.(2021·皖南八校联考)已知酶X(蛋白质类酶)可催化物质a分解为小分子物质b。如图实线表示在最适条件下,向一定量物质a溶液中加入一定量的酶X后,物质b的生成量与反应时间的关系。下列有关分析正确的是 (　　)
A.适当升高反应温度可得到③曲线
B.加入少量蛋白酶可能得到①曲线
C.适当增加物质a的量可能得到③曲线
D.适当增加酶X的量可能得到②曲线
【解析】选B。本实验数据是在最适温度条件下测得的,适当升高反应温度会使酶促反应的速率减慢,故能得到①曲线,A错误;加入少量蛋白酶,会导致酶量减少,故可能得到①曲线,B正确;底物浓度增加会使生成物量增加,故适当增加物质a的量可能得到②曲线,C错误;增加酶 X的量可使反应速率加快,故适当增加酶 X的量可能得到③曲线,D错误。
7.在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶,它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.腺苷酸激酶的数量影响葡萄糖分子进入线粒体
B.腺苷酸激酶极有可能是一种ATP水解酶
C.腺苷酸激酶与细胞内ATP的含量相对稳定有关
D.腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成
【解析】选A。在线粒体中进行有氧呼吸的第二、第三阶段,线粒体分解的底物是丙酮酸,葡萄糖不能进入线粒体,A错误;腺苷酸激酶能使ATP水解,形成ADP,保证细胞ATP含量相对稳定,B、C正确;ATP水解时高能磷酸键断裂,ADP形成时,该键形成,D正确。
8.(2021·桂林模拟)如图表示人体内某种酶促反应的反应物浓度对反应速率的影响曲线。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.若在B点时升高温度,则B点将上移
B.C点时酶的活性高于A点时酶的活性
C.在A点时,添加少量同种酶,反应速率增加
D.限制BC段反应速率的主要因素是酶的浓度
【解析】选D。由于人体内某种酶促反应是在最适温度(正常体温)下进行,因此若在B点时升高温度,会使酶活性降低,反应速率降低,A错误;酶的活性受温度、pH、抑制剂等的影响,不受底物浓度影响,故A点与C点时酶的活性相同,B错误;分析可知,曲线AB段限制酶促反应速率的因素是反应物浓度,故在A点时,添加少量同种酶,反应速率几乎不变,C错误;BC段随着反应物浓度的增加催化速率不变,说明限制BC段反应速率的因素不是反应物浓度,可能是酶的浓度,D正确。
　　　【加固训练】
　　温度会影响酶促反应速率,其作用机理可用坐标曲线表示(如图)。其中a表示底物分子具有的能量,b表示温度对酶空间结构的影响,c表示酶促反应速率与温度的关系。下列叙述正确的是 (　　)
A.随着温度的升高,底物分子具有的活化能增加
B.处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的
C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共同作用的结果
D.酶适于低温保存,原因是底物分子的能量低
【解析】选C。随着温度的升高,底物分子具有的能量升高,而不是活化能增加,A错误;曲线c中1、2位点的酶促反应速率是一样的,但温度升高使酶的结构发生改变,因此酶的活性不同,B错误;题图中a、b曲线共同作用,表示酶促反应速率是由底物分子的能量和酶的空间结构共同决定的,C正确;酶适于低温保存的原因是酶分子在低温条件下其结构相对稳定,活性较低,适于保存,D错误。
9.下列关于ATP的叙述,错误的是 (　　)
A.磷脂分子与ATP的元素组成相同
B.a的中文名称为腺嘌呤脱氧核苷酸
C.细胞中蛋白质的合成伴随着酶1催化的过程
D.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性
【解析】选B。磷脂分子与ATP的元素组成均为C、H、O、N、P,A正确;a的中文名称为腺嘌呤核糖核苷酸,B错误;细胞中蛋白质的合成需要消耗能量,酶1催化的过程为ATP的水解,其释放的能量用于蛋白质的合成,C正确;ATP与ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性,ATP是细胞的直接能源物质,D正确。
10.某种物质的结构简式为A—Pα～Pβ～Pγ,下列有关该物质的叙述,正确的是 (　　)
A.该物质含有3个高能磷酸键,其水解都能为生命活动提供能量
B.该物质的β、γ位磷酸基团被水解后,剩余部分是RNA的基本组成单位之一
C.该物质完全水解后的产物中不含糖类
D.该物质的γ位磷酸基团脱离,释放的能量可用于叶绿体中水的光解
【解析】选B。该物质为ATP,含有3个磷酸键,其中2个是高能磷酸键,远离A的高能磷酸键容易断裂,为生命活动提供能量,A错误;该物质的β、γ位磷酸基团被水解后,剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,B正确;A是腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,ATP完全水解后的产物中有核糖,C错误;该物质的γ位磷酸基团脱离,释放的能量可用于暗反应中C3的还原,而叶绿体中水的光解利用的是光能,D错误。
　　　【加固训练】
　　(2021·黄山模拟)如表是某学生设计的有关实验方案。据表分析,下列说法正确的是 (　　)
组别 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
质量分数为3%的淀粉溶液/mL 2 - 2 - 2 -
质量分数为3%的蔗糖溶液/mL - 2 - 2 - 2
质量分数为2%的α-淀粉酶(工业用)溶液/mL 1 1 1 1 1 1
反应温度/℃ 0 0 x x 100 100
检测试剂Y 2滴 2滴 2滴 2滴 2滴 2滴
注:表中“-”表示没有添加。
A.本实验检测试剂Y可用碘液或斐林试剂
B.③④两组实验反应温度x设为37 ℃时可用于验证酶的专一性
C.若x、Y设置正确,则②④⑥三组实验可说明温度能影响酶活性
D.若x、Y设置正确,则α-淀粉酶溶液的用量是无关变量
【解析】选D。若Y为斐林试剂,使用时需水浴加热会对探究温度对于酶活性的实验有影响,且碘液不能检测蔗糖是否发生分解,故A错误;验证酶的专一性时无关变量应相同且适宜,α-淀粉酶为工业用酶,最适的催化温度为60 ℃,故B错误;α-淀粉酶不能催化蔗糖水解,②④⑥三组实验不能说明温度能影响酶活性,故C错误;本实验中α-淀粉酶溶液的用量、淀粉溶液的量等都是无关变量,故D正确。
11.(能力挑战题)调查发现,某地红粒小麦的穗发芽率明显低于白粒小麦。为探究这两个品种小麦穗发芽率出现差异的原因,某同学进行了如表所示实验。下列有关该实验的叙述,错误的是 (　　)
步骤 分组
红粒管 白粒管 对照管
① 加样 0.5 mL提取液 0.5 mL提取液 C
② 加缓冲液/mL 1 1 1
③ 加淀粉溶液/mL 1 1 1
④ 温度为D下保温相同且适宜时间,终止酶促反应,冷却至常温,加适量碘液显色
显色结果 +++ + ++++
注:用小麦种子加蒸馏水研磨、过滤后制成提取液,并去除提取液中的B物质;“+”数目越多表示蓝色越深。
A.C处加样应为0.5 mL的蒸馏水,D应为相同且适宜的温度
B.去除提取液中B物质的目的是排除种子中原有的淀粉对结果造成干扰
C.制备提取液时,应选取穗发芽时间相同、质量相等的红粒或白粒小麦种子
D.该实验研究的是外界环境因素对两个小麦品种穗发芽率差异的影响
【解析】选D。根据表格数据分析可知,实验的单一变量是小麦种子,则“加样”中小麦种子以外的变量属于无关变量,应该保持相同且适宜,所以步骤①中加入的C是0.5 mL蒸馏水作为对照,A正确;B物质为小麦种子中原有淀粉,去除B的目的是排除种子中原有淀粉对结果造成干扰,保证实验的准确性,B正确;为减少无关变量的影响,制备提取液时,应选取穗发芽时间相同、质量相等的红粒或白粒小麦种子,C正确;该实验研究的是两个小麦品种中淀粉酶含量对穗发芽率的影响,D错误。
二、非选择题:本题共2小题,共45分。
12.(22分)(2021·开封模拟)下列是某实验的实验步骤,请回答有关问题:
取3支试管编号1、2、3。分别向各试管中加入0.5 mL 稀释的新鲜唾液,然后往1号试管加入0.5 mL 1%的CuSO4溶液,往2号试管加入0.5 mL 1%的Na2SO4溶液,往3号试管加入0.5 mL蒸馏水,最后往每支试管中分别加入1.5 mL 0.1%淀粉溶液。置于37 ℃恒温水浴中保温5分钟,然后分别加入2滴KI-I2溶液,观察实验现象。
(1)该实验的目的是　　　　　　　　　　　。
(2)该实验通过　　　　　　　　　　　途径来提高实验结果的可靠性。
(3)3号试管的作用是　　　　　　　　　　　。
(4)3支试管实验时恒温水浴均保持在37 ℃,且保温时间须保持一致。此操作的目的是___________________________________________________________。
【解析】(1)根据题意分析可知,该实验目的是探究Na+和Cu2+对淀粉酶活性的影响。
(2)该实验设置了3号试管作为对照,1号和2号试管的区别在于Na+和Cu2+的区别,其他均相同且适宜,因此该实验通过设置对照、控制单一变量途径来提高实验结果的可靠性。
(3)3号试管做空白对照,用于排除无关变量对实验结果的影响。
(4)唾液淀粉酶的最适温度为37 ℃左右,恒温水浴保持在37 ℃,有利于酶发挥最大的催化活性。将3支试管实验时恒温水浴均保持在37 ℃,且保温时间须保持一致,可以排除3支试管因实验保温时间不同而对实验结果造成的影响。
答案:(1)探究Na+和Cu2+对淀粉酶活性的影响
(2)设置对照、控制单一变量
(3)排除无关变量对实验结果的影响
(4)唾液淀粉酶的最适温度为37 ℃左右,恒温水浴保持在37 ℃,有利于酶发挥最大的催化活性。排除3支试管因实验保温时间不同而对实验结果造成的影响
13.(23分)(2021·蚌埠模拟)研究证实ATP既是“能量通货”,也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子,其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答下列问题:
(1)ATP的结构简式是　　　　　　　　　　,神经细胞中的ATP主要来自　　　　　　　　　　(细胞结构)。研究发现,正常成年人安静状态下24小时有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L,为满足能量需要,人体解决这一矛盾的合理途径是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)由图可知,ATP在传递信号过程中,在细胞间隙中的有关酶的作用下,磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是　　　　　　　　　　。
(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质,还能释放ATP,二者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析,如果要研究ATP是否能在神经细胞之间起传递信号的作用,则图中的　　　　　　　　　　　　　　　　　　属于无关变量,应予以排除。
【解析】(1)ATP的结构简式是A—P～P～P。在动物细胞中,线粒体是有氧呼吸的主要场所,所以神经细胞中的ATP主要来自线粒体。ATP是直接能源物质,在体内含量很少,人体内ATP与ADP迅速相互转化,以满足人体对能量的需求。(2)ATP脱去1个磷酸基团后为ADP,脱去两个磷酸基团后为AMP,如果磷酸基团完全脱离,剩下的则是腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。(3)若要研究ATP是否能在神经细胞之间起传递信号的作用,可以设法把ATP与典型神经递质分开,单独去研究ATP的作用,即用化学物质阻断典型神经递质,所以典型神经递质是实验的无关变量。
答案:(1)A—P～P～P　线粒体　ATP与ADP迅速相互转化　(2)腺苷　(3)典型神经递质
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