高考生物二轮复习限时集训：第3讲 酶和ATP（解析版）

高考生物二轮复习限时集训
第3讲　酶和ATP
1.酶是重要的生物催化剂,下列关于酶的叙述正确的是 (　B　)
A.胃蛋白酶随食糜进入小肠后仍能催化蛋白质水解
B.酶的活性与人体内环境的相对稳定有密切关系
C.刀豆中的脲酶能为尿素分解提供能量从而加快尿素分解速率
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶分别与DNA和RNA结合并完成相应的功能
[解析] 胃蛋白酶的最适宜pH为1.5,小肠内pH为7~8之间,当胃蛋白酶进入小肠后将会失活,不能继续催化蛋白质水解,A错误;酶活性受温度、pH等条件的影响,因此在人体内,酶的活性与内环境的相对稳定有密切关
系,B正确;酶的作用机理是降低化学反应的活化能,并不能为反应提供能量,C错误;DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点均在DNA上,分别在DNA的复制和转录过程中起催化作用,D错误。
2.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85 ℃水中热烫处理2 min,可较好地保持甜味。这是因为加热会 (　C　)
A.提高淀粉合成酶的活性 B.提高淀粉酶的活性
C.破坏淀粉合成酶的活性 D.破坏淀粉酶的活性
[解析] 85 ℃水中热烫处理破坏了淀粉合成酶的活性,从而减少淀粉的合成,使得玉米中含有较多的还原糖,保持甜味,C正确。
3.下列都可用“酶的作用条件较温和”进行解释的生物学现象是 (　D　)
A.“高原反应”和不能用纯氧抢救煤气中毒病人”
B.“煮熟的猪肝催化过氧化氢分解的效果不好”和“胰岛素不能口服”
C.“人发高烧时,浑身无力,食欲下降”和“人寒冷时,不由自主打寒战”
D.“加酶洗衣粉中加白醋去污效果不佳”和“低温保存的食物不易腐败”
[解析] “高原反应”是由于处在高原环境中机体缺氧,“不能用纯氧抢救煤气中毒的病人”是由于血液中的二氧化碳可以作为化学物质刺激呼吸中枢,A不符合题意;“煮熟的猪肝催化过氧化氢分解的效果不好”说明酶的催化需要适宜的温度,但“胰岛素不能口服”是因为胰岛素能被消化道中的蛋白酶水解,不能体现“酶的作用条件较温和”,B不符合题意;“人发高烧时,浑身无力,食欲下降”能体现酶的催化需要适宜的温度,但“人寒冷时,不由自主打寒战”是体温调节造成的,不能体现“酶的作用条件较温和”,C不符合题意;“加酶洗衣粉中加白醋去污效果不佳”是由于pH影响了酶的活性,“低温保存的食物不易腐败”是由于微生物细胞内的酶在低温条件下活性受到抑制,两个实例均能体现出“酶的作用条件较温和”这一特性,D符合题意。
4.下列关于探究酶特性的实验叙述,正确的是 (　D　)
A.探究酶的作用具有高效性时,自变量只能是酶的种类
B.探究酶的作用具有专一性时,自变量只能是底物种类
C.探究pH对酶活性的影响时,人为控制的自变量不止一种
D.探究温度对酶活性的影响时,因变量的观测指标不止一种
[解析] 探究酶的高效性时,自变量是催化剂的种类,即酶和无机催化剂,A错误;探究酶的专一性时,自变量可以是酶的种类,也可以是底物种类,B错误;探究pH对酶活性的影响时,自变量只能是不同的pH,因为探究实验必须符合单一变量原则,C错误;探究温度对酶活性的影响时,因变量的观测指标不止一种,观察指标可以是底物的消耗速率,也可以是产物的产生速率,D正确。
5.下列关于ATP分子的说法,正确的是 (　B　)
A.细胞内的吸能反应一般与ATP合成的反应相联系
B.ATP与ADP相互转化速率会随细胞代谢强度变化而改变
C.ATP分子是由一分子腺苷一分子核糖和三分子磷酸连接而成
D.若某物质进出细胞时消耗ATP ,则该物质进出细胞的方式一定是主动运输
[解析] 细胞内的吸能反应一般与ATP的水解反应相联系,A错误;ATP与ADP相互转化速率会随细胞代谢强度变化而发生改变,B正确;ATP分子是由一分子腺苷和三分子磷酸基团连接而成,C错误;若某物质进出细胞时消耗ATP ,则该物质进出细胞的方式不一定是主动运输,也可能是胞吐、胞吞,D错误。
6.图Z3-1是ATP的结构示意图,其中①②③表示化学键。下列叙述正确的是 (　D　)
图Z3-1
A.ATP使肌肉中的能量增加,改变形状,这是放能反应
B.根尖细胞形成③所需的能量既可来源于光能也可来源于化学能
C.细胞内的吸能反应所需能量都是由③断裂后直接提供
D.②和③都断裂后所形成的产物中有RNA的基本组成单位
[解析] ATP使肌肉中的能量增加,改变形状,是吸能反应,A错误;根尖细胞不能进行光合作用,所以形成③所需的能量只能来自呼吸作用释放的有机物中的化学能,B错误;细胞内的吸能反应所需能量主要是由③断裂后直接提供,但人体中还有其他物质可以为生命活动提供能量,如GTP,C错误;②和③都断裂后所形成的产物中有腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,D正确。
7.下列有关酶与ATP的叙述,正确的是 (　C　)
A.酶的作用原理与无机催化剂不同,酶是降低了化学反应的活化能
B.酶适宜在最适温度下长期保存以维持其最高活性
C.酶和ATP的合成均能在线粒体和叶绿体中进行
D.无氧呼吸产生的ATP少,是因为有机物的大部分能量以热能的形式散失
[解析] 酶与无机催化剂都能加快化学反应速率,二者的作用机理相同,都能够降低化学反应的活化能,但酶降低的效果更为显著,A错误;酶适宜在低温环境下保存,B错误;线粒体中可进行有氧呼吸第二、三阶段,产生ATP,叶绿体中可进行光合作用,线粒体和叶绿体为半
自主性细胞器,酶和ATP的合成均能在线粒体和叶绿体中进行,C正确;无氧呼吸产生的不彻底的氧化产物(酒精或乳酸)中含有大量的能量,所以其释放的能量少,D错误。
8.图Z3-2中曲线A、B、C分别表示运动员剧烈运动时,肌肉收缩过程中能量的三种来源;其中B和C是产生新的ATP的两种途径,相关分析不合理的是 (　B　)
图Z3-2
A.肌肉收缩最初的能量来自细胞的存量ATP水解释放的能量
B.肌肉收缩5秒后细胞中的ATP总量几乎为零
C.运动员进行高原训练,主要是提高C途径的能力
D.B途径中还会产生乳酸,导致剧烈运动后肌肉酸痛
[解析] ATP是生命活动的直接能源物质,肌肉收缩最初的能量应来自细胞中的存量ATP直接水解释放的能量,A正确;肌肉收缩5秒后细胞中的存量ATP不为0,细胞内的B和C两种方式还会产生ATP,所以细胞中的ATP总量不为零,B错误;曲线B表示在短时间内可以提供能量但无法持续供能的过程,而曲线C是可以持续为人体提供稳定能量供应的呼吸方式,所以运动员进行高原训练,主要是提高C途径的能力,C正确;曲线B表示在短时间内可以提供能量但无法持续供能的过程,呼吸方式对应的应是无氧呼吸,所以B途径中还会产生乳酸,导致剧烈运动后肌肉酸痛,D正确。
9.科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛的胰核糖核酸酶(牛细胞中的一种蛋白质),可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去导致酶去折叠的尿素和巯基乙醇,再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中,经过一段时间以后,发现胰核糖核酸酶活性得以恢复。下列叙述不正确的是 (　C　)
A.胰核糖核酸酶空间结构的形成与肽链的盘曲、折叠方式等有关
B.这个实验说明环境因素能影响蛋白质的空间结构而影响其功能
C.巯基乙醇和尿素处理均破坏了胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性
D.胰核糖核酸酶和胰蛋白酶的单体中至少有一个氨基和一个羧基
[解析] 据题意,巯基乙醇和尿素处理破坏了胰核糖核酸酶的空间结构导致其变性,C错误。
10.普通淀粉酶的最适温度在40~60 ℃之间,而极端耐热淀粉酶在100 ℃仍能保持较高活性,在生产上具有更为广泛的应用前景。若要设计实验探究极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。下列说法错误的是 (　D　)
A.要鉴定该酶的化学本质可利用双缩脲试剂,若反应液呈紫色,则该酶的化学本质为蛋白质
B.测定淀粉酶活性时,选择淀粉作为该酶底物,反应液中应加入(酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳定
C.此实验中除自变量和因变量外,还需要考虑淀粉溶液的浓度和含量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等因素
D.设置一个实验组,调节环境自40 ℃缓慢升至100 ℃,测定反应速率最大时的环境温度即为最适温度
[解析] 蛋白质和双缩脲试剂产生紫色反应,鉴定该酶的化学本质可利用双缩脲试剂,若反应液呈紫色,则该酶的化学本质为蛋白质,A正确;为保证pH的稳定,反应液中应加入(酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳定,B正确;在测定该酶的最适温度时,需要控制其他无关变量相同以减少实验误差,C正确;应设置多个实验组,温度从40 ℃到100 ℃设置温度梯度,分别测定其反应速率,D错误。
11.某研究小组先用盐酸、氢氧化钠调节淀粉溶液的pH,然后向不同pH的等量淀粉溶液中加入等量的淀粉酶,在最适温度条件下反应1 h后测得淀粉的剩余量如图Z3-3所示。已知盐酸也能催化淀粉的水解,下列叙述正确的是 (　A　)
图Z3-3
A.盐酸能够降低淀粉水解反应的活化能
B.在pH为13的环境中淀粉水解速率最快
C.pH为3和9的环境中淀粉酶的活性相同
D.改变温度后重复实验则淀粉剩余量都减少
[解析] 盐酸也能催化淀粉的水解,说明盐酸能够降低淀粉水解反应的活化能,A正确;由柱形图可知,在pH为13的环境中淀粉水解速率最慢,此时酶失活,B错误;pH为3时,盐酸和淀粉酶共同催化淀粉水解,而图中显示在pH为3和9的环境中淀粉的剩余量几乎相同,所以pH为3的环境中酶活性比pH为9的环境中酶的活性低,C错误;本实验是在最适温度条件下进行的,因此改变温度后重复实验淀粉剩余量不会减少,D错误。
12.蛋白质磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关,分子开关的机理如图Z3-4所示,形成有活性的蛋白是一个磷酸化的过程,即“开”的过程,形成无活性的蛋白是一个去磷酸化的过程,即“关”的过程。下列有关分子开关的说法错误的是 (　C　)
图Z3-4
A.细胞呼吸产生的ATP可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程
B.分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的
C.蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应的过程,释放的能量有一部分可用于合成ATP
D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应,与ATP的水解相联系
[解析] 分析图示,无活性的蛋白磷酸化形成有活性的蛋白,有活性的蛋白去磷酸化形成无活性的蛋白。通过图示可知,细胞呼吸产生的ATP可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程,形成有活性的蛋白,A正确;ATP将蛋白质磷酸化,形成ADP和磷酸化的蛋白质,同时蛋白质的空间结构发生改变,当磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落时蛋白质会发生形状改变,因此分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的,B正确;由题图知,蛋白质去磷酸化过程没有ATP合成,C错误;通过图示可知,蛋白质磷酸化过程需要消耗ATP,是一个吸能反应,与ATP的水解相联系,D正确。
13.研究人员从一种野生植物的种子中提取出一种化学物质,认为这是一种能促使淀粉分解的酶,就尝试以下实验:
(1)为鉴定该物质的化学成分,研究人员将此种有催化功能的物质与　双缩脲　试剂混合后,结果出现紫色,则该酶的化学本质是　蛋白质　,若没有颜色变化,则该酶的化学本质可能是　RNA　。
(2)研究者发现该物质是在种子的糊粉层的细胞中合成,在胚乳中促进淀粉分解,则该酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是　胞吐　。
(3)为探究pH对此种淀粉酶活性的影响,研究人员进行实验时,除自变量和因变量外,还需要考虑无关因素如　温度、反应时间、酶溶液的浓度、底物溶液的浓度(体积)　(任选2点)等因素。
(4)探究温度对该淀粉酶活性的影响时,应选用　碘液(碘)　作为鉴定试剂。不宜选用　斐林试剂　作为鉴定试剂的原因是　用斐林试剂鉴定需要水浴加热,温度影响酶的活性　。
[解析] (1)为鉴定该物质的化学成分,研究人员将此种有催化功能的物质与双缩脲试剂混合后,结果出现紫色,根据蛋白质的鉴定原理可知,该酶的化学本质是蛋白质,若没有颜色变化,则该酶的化学本质可能是RNA,因为绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。(2)研究者发现该物质是在种子的糊粉层的细胞中合成,在胚乳中分解淀粉,根据酶的专一性可知,该酶为淀粉酶,其化学本质是蛋白质,蛋白质是大分子,进出细胞的方式是胞吞和胞吐,据此可知,该酶从糊粉层细胞分泌到细胞外的方式是胞吐。(3)为探究pH对此种淀粉酶活性的影响,根据实验目的可知,该实验的自变量是不同的pH,因变量是淀粉酶的活性,在设计该实验时,除自变量和因变量外,无关变量的设置应该相同且适宜,通常还需要考虑的无关变量有温度、反应时间、酶溶液的浓度、底物溶液的浓度(体积)等。(4)探究温度对该淀粉酶活性的影响时,应选用碘液作为鉴定试剂,一般不选择斐林试剂作为鉴定试剂,因为斐林试剂的使用过程中需要经过水浴加热,这样会使实验结果变得不准确。
14.图Z3-5为细胞中ATP与ADP相互转化的示意图,请分析回答:
图Z3-5
(1)在绿色植物叶肉细胞的叶绿体中,进行过程①的场所是　叶绿体类囊体薄膜　,能量A来自　光能　,能量B转变为　贮存在有机物中的化学能　。
(2)在人体神经细胞中,许多　放能　(填“吸能”或“放能”)反应与过程①相联系,过程①主要在　线粒体(内膜)　进行。过程②释放的能量B可用于该细胞的　主动运输、物质合成　等生命活动。
(3)正常生活的细胞中,ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,其意义是　及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求　。
[解析] (1)过程①是ATP的合成,在绿色植物叶肉细胞的叶绿体中,光反应过程中合成ATP,场所是类囊体薄膜(基粒),能量A来自光能;②过程是ATP的水解,发生在暗反应阶段,ATP中的能量B转变为贮存在有机物中的化学能。(2)在人体神经细胞中,由于合成ATP需要能量,故许多放能反应与过程①ATP的合成相联系,有氧呼吸第三阶段产生ATP较多,故过程①主要在线粒体进行。过程②释放的能量B可用于该细胞的主动运输、物质合成等生命活动。(3)正常生活的细胞中,ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,其意义是及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。
15.某兴趣小组探究氯离子和乙醇浓度对唾液淀粉酶活性的影响时进行了相关实验,结果如图Z3-6所示,回答下列问题。
图Z3-6
(1)唾液淀粉酶能够催化淀粉水解为　麦芽糖　,该产物可与　斐林　试剂在加热时产生砖红色沉淀。
(2)该实验的自变量是　有无氯离子和乙醇浓度　,唾液淀粉酶的作用机理是　降低化学反应的活化能　。
(3)从图中可看出,　氯离子　对唾液淀粉酶的活性有促进作用,随乙醇浓度增大,唾液淀粉酶活性降低,其原因是乙醇使　酶的空间结构发生改变　。
(4)研究发现甲、乙两种抑制剂均能降低唾液淀粉酶的催化效率。图Z3-7中Ⅰ为未加抑制剂及分别加入甲、乙抑制剂后对起始反应速率的影响曲线。图Ⅱ为抑制剂降低酶活性的两种模型。图Ⅰ中对照组对应　未添加抑制剂　曲线的结果,甲抑制剂对唾液淀粉酶影响的模型是图Ⅱ中的　A　(填“A”或“B”)。
图Z3-7
[解析] (1)淀粉在淀粉酶的作用下水解为麦芽糖,麦芽糖属于还原糖,与斐林试剂水浴加热会产生砖红色沉淀。
(2)该实验是探究氯离子和乙醇浓度对唾液淀粉酶活性的影响。根据题意可知,自变量为氯离子有无和乙醇浓度。唾液淀粉酶的作用机理是降低化学反应的活化能。
(3)在相同的乙醇浓度下,加入氯离子的酶活性高于未加氯离子的酶活性,所以氯离子对唾液淀粉酶的活性有促进作用。乙醇会使酶的空间结构发生改变,因此随着乙醇浓度增大,唾液淀粉酶活性降低。
(4)图Ⅰ中对照组是未进行变量处理的一组,即未添加抑制剂组。模型A的机理是抑制剂与底物竞争活性部位,这种情况会随着底物浓度的增大而使酶促反应速率加快直至达到最大;模型B的机理是抑制剂与酶结合,改变了酶的结构使其失去活性,由此可以判断,甲抑制剂对唾液淀粉酶的影响对应模型A。