2022届高三生物二轮专题复习：细胞的能量供应和利用（word版含答案带解析）

细胞的能量供应和利用
【例题精讲】
例1请你解读与酶有关的图示、曲线。
(1)图1是与酶的特性相关的图示，请分析回答：
(1)该图可表示酶具有________。若该酶是蛋白酶，则控制其合成的直接模板主要分布在细胞的________中。
(2)图2是与酶活性影响因素相关的曲线，在一定温度范围内，当pH从5上升到7，酶活性的变化是______________；从图示曲线还可以得出的结论是______________________________。
(3)图3和图4是底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线，请分析回答：
图3中A点后酶促反应的速率不再增加，其限制性因素主要是______________。从图4可以得出的结论是在底物足量条件下，________________________________________________________________________。
解析：(1)图1中酶与化学催化剂(无机催化剂)相比可得出酶具有高效性。控制蛋白质合成的直接模板是mRNA，主要分布在细胞的细胞质中。(2)图2中底物剩余量越多表示酶活性越低，在一定温度范围内，pH＝7时酶的活性比pH＝6时低比pH＝5时高，所以当pH从5上升到7时，酶活性的变化是先上升后下降。题图中三条曲线的最低点对应的温度相同，说明不同pH条件下酶的最适温度并没有改变。(3)图3中的横坐标为底物浓度，A点为饱和点，达到饱和点后的限制因素为酶的浓度和活性。
答案：(1)高效性　细胞质　(2)先上升后下降　随着pH的变化酶的最适温度不变　(3)酶的浓度(数量)和活性　酶促反应速率与酶浓度呈正相关
例2细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．酶1与产物B结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定
B．酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C．酶1有两种底物且能与产物B结合，因此酶1不具有专一性
D．酶1与产物B的相互作用可以防止细胞生产过多的产物A
解析：选C。分析题图可知，当产物B浓度过高时，可与酶1的变构位点结合，引起酶1空间结构发生改变，变性失活，说明酶的功能由其空间结构决定，也说明酶1与产物B的相互作用可防止细胞生产过多的产物A，A、D正确；酶1的变构位点和活性位点有着特定的氨基酸序列，B正确。
【巩固练习】
一、选择题（共10题）
1.某同学欲通过如图所示的装置进行探究影响酶促反应速率因素的实验，下列分析错误的是(　　)
A．滤纸上需附有过氧化氢酶
B．酶促反应速率可用滤纸片从烧杯底部到浮出液面的时间(即t3－t2)来表示
C．可通过设置不同pH的过氧化氢溶液来探究pH对酶活性的影响
D．为了提高实验的准确性，每个烧杯中需放多个滤纸片
2．下列曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中能正确表示人体消化酶作用规律的是(　　)
A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅱ和Ⅲ
C．Ⅰ和Ⅳ D．Ⅱ和Ⅳ
3．在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到如表结果。下列分析不正确的是(　　)
金属离子(mmol/L) 相对活性(%)
对照组 100
Mn2＋ 123
Co2＋ 79
Mg2＋ 74
A.Mn2＋降低了反应过程所必需的活化能
B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低
C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D．该水解酶的用量是实验的无关变量
3．关于探究酶特性实验的叙述中，正确的是(　　)
A．若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，可选择可溶性淀粉溶液为底物
B．若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照
C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D．若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测
4．通过实验研究温度对a、b、c三种酶活性的影响，结果如下表。下列说法错误的是(　　)
温度 酶的相对活性(%) 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃
a酶 40 65 95 75
b酶 15 60 97 25
c酶 10 25 50 90
A. 由表可知a酶和b酶的最适温度为30 ℃左右
B．c酶的最适温度大于40 ℃
C．该实验中有两个自变量，因变量只有一个
D．三种酶中较适宜高温环境的最可能是c酶
5.(图表分析题)有些酶必须在某些特定物质存在的条件下才具有活性。下列是有关某种酶的实验，处理方式及结果如下表及下图所示。根据结果判断，叙述不正确的是(　　)
试管Ⅰ 试管Ⅱ 试管Ⅲ
某酶 1 mL 1 mL 1 mL
pH 8 8 7
温度 80 ℃ 40 ℃ 40 ℃
反应物 1 mL 1 mL 1 mL
A．甲物质可能激发该酶的活性
B．35分钟后试管Ⅱ中反应物已被消耗殆尽
C．该酶在80 ℃的环境下已经失活
D．该酶在中性环境中的活性比在弱碱性环境中高
6.细胞中存在ATPADP＋Pi＋能量的反应。下列有关叙述正确的是(　　)
A．反应式中酶1和酶2的种类不同，但作用一样
B．动物细胞中酶2催化的反应主要发生在细胞质基质中
C．植物细胞发生酶1催化的反应只有光反应
D．突然停止CO2供应，叶绿体中ATP含量增多，并由类囊体向叶绿体基质转移
7.在叶绿体内与光合作用有关的酶，其活性受到pH及镁离子浓度的影响，如图所示。据图分析，与夜晚相比，叶绿体内的pH及镁离子浓度在白天最可能发生下列哪一种变化(　　)
A．pH不变，镁离子浓度不变
B．pH下降，镁离子浓度下降
C．pH下降，镁离子浓度上升
D．pH上升，镁离子浓度上升
8．下图中能正确表示酵母菌在不同氧浓度下单位时间内产生ATP数量的曲线是 (　　)
9.下图1表示三磷酸核苷的结构，图2表示ATP在能量代谢中的作用。据图判断下列有关叙述错误的是(　　)
图1
图2
A．图1中N表示含氮碱基，若N为鸟嘌呤，则可表示GTP
B．ATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能
C．UTP、GTP分子中的高能磷酸键是直接由物质氧化获能产生的
D．人体成熟红细胞没有线粒体，但能产生ATP
10．关于新陈代谢与酶、ATP的关系，描述正确的是(　　)
A．酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性
B．酶、ATP都与新陈代谢密切相关，但两者的合成并无直接关系
C．洋葱鳞片叶内表皮细胞产生ATP的场所有叶绿体、线粒体等
D．与激素及载体蛋白等一样，酶起到调节作用后并不失活
二、非选择题（共3题）
11．科学家研究镉、铜对河蚬过氧化氢酶活性的影响，用一定浓度含镉、铜的溶液处理河蚬一段时间后，测得河蚬过氧化氢酶活性如下表所示。
镉、铜对河蚬过氧化氢酶活性的影响
实验条件 空白对照组 a 铜 镉＋铜
质量浓度(μg·L－1) 0 50 b 150 50 b 150 50 b 150
酶活性(U·mg－1) 433 582 455 387 488 426 380 315 275 135
请回答下列问题：
(1)表中a应是________，b为________。
(2)列举本实验需要控制的两个无关变量：________________________________________________________________________
________________________。
(3)过氧化氢酶活性测定可以过氧化氢为底物，用一定条件下单位时间内______________来表示。
(4)本实验能得出的结论有：①______________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)某学校兴趣小组的同学利用河蚬的新鲜软体组织制成研磨液，比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率。研磨河蚬软体组织的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
能否用河蚬过氧化氢酶作为实验材料来探究温度对酶活性的影响？为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12.ATP是生物体内能量代谢中重要的高能化合物，其可作为药物用于临床对癌症、心脏病、肝炎等病症的治疗或辅助治疗，效果良好。目前常以葡萄糖为能源物质，利用啤酒酵母进行工业化生产。请分析回答下列问题：
(1)ATP的结构简式是________，上图中可以合成ATP的场所有________(填序号)。
(2)葡萄糖进入酵母菌细胞的方式是________。在没有葡萄糖的情况下，酵母菌会分泌一种蔗糖转化酶，将蔗糖分解成单糖以便吸收利用，在分泌蔗糖转化酶时，除图1所示结构外，还需要________________的参与。
(3)根据图2分析在O2浓度为________时，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的量相等。进一步研究发现，O2浓度会影响酵母菌对葡萄糖的利用和ATP的生成，实验结果如图3所示。在该实验时间内，比较三种情况下酵母菌对葡萄糖的利用速率________，通气量为____________时，有利于ATP的生成。
13．猪笼草以其分泌物消化所捕食的昆虫。为检测此分泌物的性质，有同学做了如下实验：取甲、乙两支洁净的试管，分别加入1 cm3瘦肉块，向甲试管中注入2 mL新鲜的分泌物，向乙试管中注入2 mL清水。振荡两支试管，然后将两试管下半部浸入35 ℃左右的温水中，2小时后观察发现，甲试管内瘦肉块明显变小，乙试管内瘦肉块无明显变化。请回答下列问题：
(1)该分泌物中可能含有________酶。
(2)甲、乙两试管中，________为对照组。
(3)若要验证温度对分泌物活性的影响，可再取丙、丁两支洁净的试管，两试管内均应加________________，并将两试管分别放入____________中，2小时后观察试管内瘦肉块的变化。
(4)若要验证pH对分泌物活性的影响，可再取戊、己两支洁净的试管，两试管所加入的成分与丙、丁试管相同，向戊、己两试管中分别加入__________________溶液，然后将两试管下半部放入______________的温水中，2小时后观察两试管瘦肉块的变化。
(5)该同学为鉴定该分泌物含蛋白质，向试管中加入1 mL双缩脲试剂A液和4滴双缩脲试剂B液，振荡均匀，然后加入2 mL新鲜的分泌物，在水浴中加热一段时间后，观察溶液的颜色。请指出其中两处错误：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
参考答案
1.解析：选B。由图可以看出，该实验是通过过氧化氢来探究影响酶促反应速率的因素，所以滤纸片上需附有过氧化氢酶；从滤纸片进入过氧化氢溶液(即t1时)酶促反应已经开始，所以应从t1算起；该图示中只有一片滤纸片，为了提高实验的准确性，应增加滤纸片的数量，测出时间后取其平均值。
2.解析：选D。人体内酶的最适温度接近正常体温(约37 ℃)，故第一个坐标中能表示人体消化酶作用的是曲线Ⅱ。第二个坐标中，酶含量为a作为参照，当在底物浓度较低时，反应速率的限制因素是底物浓度而不是酶含量，所以酶含量＜a时的曲线起始段应和酶含量为a时的曲线重合，排除曲线Ⅲ。
3.解析：选A。从表格数据可看出，和对照组相比，Mn2＋能激活水解酶的活性，但不是降低反应的活化能，A错误；Co2＋或Mg2＋使水解酶活性降低，可能是影响了酶的结构，B正确；不同离子对酶的活性有提高或降低作用，C正确；实验的自变量是金属离子种类，水解酶的用量是实验的无关变量，D正确。
4.解析：选B。酶具有专一性，若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液为底物；若探究温度对淀粉酶活性的影响，不能选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为使用斐林试剂必须水浴加热，影响实验结果，一般选择碘液来检测实验结果；若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用斐林试剂对实验结果进行检测，因为碘液无法检测蔗糖。
5.解析：选B。从表中信息可知，a酶和b酶在温度为30 ℃时相对活性较高，故这两种酶的最适温度为30 ℃左右，A正确；c酶的最适温度可能大于40 ℃，也可能小于40 ℃，B错误；该实验中温度和酶的种类均为自变量，而酶的相对活性为因变量，C正确；40 ℃时，c酶相对活性为90%，故三种酶中较适宜高温环境的最可能是c酶，D正确。
6.解析：选D。加入甲物质前，该酶无活性，加入后具有活性，说明甲物质能够激活该酶，A正确；试管Ⅱ35分钟时反应物含量为0，说明反应物被完全反应，B正确；试管Ⅰ反应物含量一直未减少，说明酶变性失活，C正确；比较试管Ⅱ和试管Ⅲ可得，弱碱性条件下酶活性较高，D错误。
7.解析：选D。酶1是ATP水解酶，酶2是ATP合成酶，作用不同，故A错误；动物细胞中合成ATP的生理过程为呼吸作用，场所主要为线粒体，故B错误；植物细胞中ATP水解的反应发生在各种需要消耗能量的过程中，光反应阶段产生ATP，故C错误；突然停止CO2供应，暗反应速率减慢，ATP的消耗减少，叶绿体中的ATP增多，光反应阶段产生ATP，场所是类囊体薄膜上，暗反应阶段消耗ATP，场所是叶绿体基质中，故D正确。
8.解析：选D。从题图曲线可看出，一定范围内叶绿体中与光合作用有关的酶的活性随pH及镁离子浓度的上升而上升。白天植物光合作用旺盛，说明相关酶的催化活性较高，由此可推测白天叶绿体内的pH上升，镁离子浓度也上升。
9.解析：选B。氧浓度为0时，酵母菌通过无氧呼吸产生ATP，当氧浓度较低时，无氧呼吸受到抑制，且有氧呼吸强度较低，所以产生的ATP较少(在一定的氧浓度范围内，随着氧浓度的增加ATP的产生量降低)；当氧浓度达到一定浓度后，随着氧浓度的增加，有氧呼吸逐渐增强，产生的ATP数量也逐渐增加，最后达到稳定。
10.解析：选C。图1中N表示含氮碱基，若N为A，则表示ATP，若N为G，则表示GTP，若N为U，则表示UTP。由图2可知，UTP和GTP分子中高能磷酸键不是由物质氧化获能产生的，而是由ATP将高能磷酸基转移给UDP或GDP，进而生成UTP或GTP的。
11.解析：选A。酶的合成与遗传物质有关，具有物种差异性，不同生物体内的ATP是相同的，不具有物种差异性，A正确；酶的合成需要ATP供能，ATP的合成需要酶的催化，B错误；洋葱鳞片叶内表皮细胞无叶绿体，C错误；酶不起调节作用，只起催化作用，D错误。
12.解析：本题考查与影响过氧化氢酶活性相关的实验原理、数据、结果及变量分析。(1)根据对照实验原理，表中a应是镉，b为100。(2)本实验需要控制的无关变量主要有河蚬的只数、河蚬的生理状况、培养时间等。(3)以过氧化氢为底物测定过氧化氢酶活性时，可以用一定条件下单位时间内氧气的生成量或过氧化氢的减少量来表示。(4)根据表中的实验数据可知，随镉、铜质量浓度的增加，河蚬过氧化氢酶的活性逐渐降低，且“镉＋铜”对河蚬过氧化氢酶活性的影响要比镉、铜单独作用时的大。(5)研磨河蚬软体组织的目的是使酶从软体组织内释放出来，增大过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积，有利于过氧化氢的分解。由于高温也可促进过氧化氢的分解，故不能用过氧化氢酶作为实验材料来探究温度对酶活性的影响。
答案：(1)镉　100　(2)河蚬的只数、河蚬的生理状况、培养时间等(其他合理答案也可)　(3)氧气的生成量(或过氧化氢的减少量)　(4)河蚬过氧化氢酶的活性会随镉、铜质量浓度的增加而降低　镉、铜二者的混合物对河蚬过氧化氢酶活性的影响要比镉、铜单独作用时的大(其他合理答案也可)　(5)使酶从软体组织内释放出来，增大过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢的分解　不能。因为过氧化氢的分解易受温度影响
13.解析：(1)ATP的结构简式为A—P～P～P，由图1知，合成ATP的场所有⑤线粒体、⑥细胞质基质。(2)葡萄糖进入酵母菌细胞的运输方式为主动运输，分泌蔗糖转化酶需线粒体、内质网、高尔基体、核糖体的参与。(3)由图2知，a点时，不进行有氧呼吸；d点时，只进行有氧呼吸；c点时，生成CO2量为消耗O2量的1.5倍，则无氧呼吸消耗的葡萄糖为有氧呼吸的1.5倍；而b点时消耗O2量为生成CO2量的0.75倍，消耗的葡萄糖正好相等；由图3知，三个曲线中葡萄糖利用曲线的走势基本相同，即对葡萄糖的利用率基本相等；而通气量为6 L/h时，ATP生成的量相对较多。
答案：(1)A—P～P～P　⑤⑥
(2)主动运输　高尔基体
(3)b　基本相等　6 L/h
14.解析：(1)瘦肉的主要有机成分是蛋白质，瘦肉块变小说明瘦肉被蛋白酶分解了，因此该分泌物中可能含有蛋白酶。(2)实验目的是探究分泌物的性质，故加分泌物的甲组是实验组，不加分泌物的乙组为对照组。(3)若要验证温度对分泌物活性的影响，自变量是温度，因此两支试管里加入的物质以及量应与甲试管中的相同，即都加入1 cm3瘦肉块和2 mL新鲜的分泌物。甲试管为适宜温度条件，因此另外两支试管放入沸水和冰水中，以探究温度对酶活性产生影响。(4)若要验证pH对分泌物活性的影响，则自变量是pH，因此戊、己试管内需分别加入适量且等量的NaOH和HCl，营造不同的pH环境，与甲、乙试管对比即可。为防止温度对酶活性的影响，需将试管都放入相同的温度(35 ℃左右)环境中进行实验。(5)使用双缩脲试剂时，需先加A液和新鲜分泌物，振荡后再滴加B液；双缩脲试剂在常温下就可使用，不需要加热。
答案：(1)蛋白　(2)乙试管　(3)1 cm3瘦肉块＋2 mL新鲜的分泌物　沸水和冰水　(4)适量且等量的NaOH和HCl 　35 ℃左右　(5)不应把1 mL双缩脲试剂A液和4滴双缩脲试剂B液先混合　不用加热