专题04 酶与ATP-2014年高考生物考纲解读及热点难点试题演练 Word版含解析

1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。
2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。
3.实验：探究影响酶活性的因素。
一、酶相关曲线模型解读
解读曲线模型
1．酶的功能与特性(模型1)
(1)该模型表示酶具有催化作用和高效性。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，而不改变化学反应的平衡点。
2．影响酶促反应速率的因素
(1)温度和pH(模型2)
①温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。
②温度和pH对酶的影响机理完全一样吗？
低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。
(2)多种因素对酶促反应的影响(模型3)
①分析丙图可知：反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
②分析丁图可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
(3)底物浓度和酶浓度
①图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度。
②图乙对反应底物的要求是底物足量。
③底物浓度、酶浓度与温度、pH对酶促反应速率的影响一样吗？
不一样，底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性，温度、pH通过影响酶分子的活性来影响酶促反应速率。
二、ATP的来源、去路及能量代谢过程
1．来源和去路
(1)正常状态下，细胞中的ATP和ADP含量总是处于动态平衡，细胞内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随着能量的贮存和释放。
(2)生物不能直接利用有机物中的化学能，只有有机物氧化分解并将能量转移到ATP中，才能被利用。
(3)整个生物界，光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，植物的光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢。
2．明确下列图示中“A”的含义
①中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)；
②中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸；
③中的A为腺嘌呤核糖核苷酸；
④中的A为腺嘌呤。
三、与酶相关的实验探究
1．酶的专一性的实验探究方法——对比法
(1)设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
(2)设计方案
项目 方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种底物(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物
试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量)
现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性 酶具有专一性
(3)实例：探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
实验原理：
2．酶的高效性实验探究
实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应物分解速率。
3．影响酶活性的外界因素的实验探究
实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应速率，可用生成物的量或反应物的剩余量表示。
实验的注意事项
①研究酶的适宜温度实验时，不宜选用过氧化氢酶催化H2O2的分解，因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快。鉴定淀粉是否分解用碘液，不应选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
②研究酶的适宜pH实验时，由于酸对淀粉有分解作用，并且碘—碘化钾可与碱反应，所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，常选用H2O2和过氧化氢酶。
考点1、酶相关曲线模型解读
【例1】 如图表示人体内酶的特性，下列对其生物学含义的叙述不正确的是(　　)。
A．图1、图2分别反映了酶的高效性和专一性
B．使用酶和化学催化剂，均能降低图2中B所参与的化学反应的活化能
C．图3表明在不同pH条件下，催化化学反应的最适温度相同
D．图4中若在B点增加酶的浓度，则酶促反应的速率不变
【解析】图1中，加酶、加化学催化剂和不加催化剂三种条件下结果的对比可以说明，酶的作用效果
【变式探究】 如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时，淀粉的剩余量和反应时间的关系。关于此图的解读，正确的是(　　)。
A．若a、b、c表示温度，则b曲线对应的温度为最适温度
B．若a、b、c表示pH，则c曲线对应的pH条件下，酶已失活
C．若a、b、c表示酶的浓度，则a曲线对应的酶浓度最大
D．若K＋、Mg2＋对淀粉酶的活性分别有促进、抑制作用，则c曲线对应的是加K＋的实验
【例2】下列有关ATP的叙述中错误的是(　　)。
A．人体内成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP
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．在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质都能形成ATP
D．ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示的不是同一物质
【变式探究】 如图是与生命活动相关的几种能源的关系图解，请据图回答下列问题。
(1)F代表的生理过程为________。
(2)图中H代表的物质是________。
(3)在高等动物体内进行B过程时的产物除CO2和H2O外，还可能有________。
(4)在高等动物体内发生C过程的条件是________。D过程主要在________器官中进行的。
(5)从代谢类型来看，进行A或F生理过程的生物，叫做________生物。
【例1】 回答下列题目。
大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
(1)查询资料得知，18 ℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是________。
(2)资料表明，大菱鲆人工养殖温度常年在15～18 ℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃之间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是________，可用________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在________。
③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于________中以保持恒温。单位时间内________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？________。
理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低________的比例，以减少对海洋的污染。
【解析】(1)从图1可知，三种蛋白酶在各自最适pH下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性最大，所以其催
【变式探究】 (2013·江苏，23)为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计不合理的是(　　)。
实验编号 探究课题 选用材料与试剂
① 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
② 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③ pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④ pH对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、本尼迪特试剂
　A．实验① B．实验② C．实验③ D．实验④
1．美国加州大学教授卢云峰做出一个纳米级小笼子，可把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装入其中，有了这身“防护服”，酶就不怕被消化液分解，可安心分解酒精分子。下列推测合理的是(　　)。
A．该成果中用于分解酒精的酶可能是脂质
B．纳米级小笼子可通过主动运输的方式被吸收进入血液
C．该酶进入人体后能分解人体内无氧呼吸的产物
D．“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
2．下面的曲线是同一反应的酶促反应和非酶促反应曲线，相关叙述正确的是(　　)。
A．E1是酶促反应的活化能，A和C曲线是酶促反应曲线
B．E2是酶促反应的活化能，B和C曲线是酶促反应曲线
C．E3是酶促反应的活化能，B和C曲线是酶促反应曲线
D．E2是酶促反应的活化能，A和C曲线是酶促反应曲线
3．下列关于ATP、ADP的说法中错误的是(　　)。
A．ATP是生物体生命活动的直接能源
B．ATP的A代表腺嘌呤，T代表三个，P代表磷酸基团
C．叶绿体中ADP由叶绿体基质向类囊体膜运动
D．需氧呼吸过程的第三阶段通过[H]与氧气结合产生水，同时产生大量ATP
4．过氧化氢对人类具有致癌危险性，但是我们的人体却没有受到过氧化氢的“威胁”，原因是我们人体能产生过氧化氢酶并及时把其分解成水和氧气。如图是某兴趣小组在过氧化氢酶的最适温度条件下，探究其他因素对过氧化氢的分解的影响的实验中所绘制的曲线图。请判断下列相关说法中不正确的是(　　)。
A．图①所代表的实验中，自变量是H2O2酶和FeCl3
B．图①可以得出的实验结论是H2O2酶具有高效性
C．图②中限制AB段O2产生速率的因素是H2O2的浓度
D．提高温度能使图②中C点对应的过氧化氢浓度下的O2产生速率增大
5．在高温淀粉酶运用到工业生产时，需对该酶的最佳温度范围进行测定。图中的曲线①表示在一定温度范围内的相对酶活性(酶活性与酶最大活性的百分比)。将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即图中的曲线②。根据图中的数据，判断该酶使用的最佳温度范围是(　　)。
6． ATP是细胞的能量“通货”，下列说法正确的是(　　)。
A．ATP脱去2个磷酸基团后是DNA的基本组成单位之一
B．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
C．ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解
D．黑暗条件下，植物细胞中只有线粒体可以产生ATP
7．实验中的变量主要有自变量、因变量和无关变量。下列控制无关变量的操作错误的是(　　)。
A．验证光合作用能产生淀粉的实验中，首先将实验植物做饥饿处理
B．探究唾液淀粉酶的最适pH的实验中，先将每一组温度控制在37 ℃
C．验证光合作用需要光照的实验中，将叶片的一半用黑纸包住
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL质量分数为3%淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL质量分数为3%蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度/℃ 40 60 80 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅 ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － －
D．探究唾液淀粉酶最适温度的实验中，每一组都加入等量的淀粉
8．下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。根据实验结果，以下结论正确的是(　　)。
注：“＋”表示有，“－”表示无；“＋”的多少代表颜色的深浅。
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下被水解成还原糖
C．淀粉酶活性在40 ℃时比60 ℃高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
9．下图是探究pH影响过氧化氢酶活性的实验装置图，请回答下列问题。
(1)肝脏研磨液可以用________来代替。除了自变量和因变量外，本实验哪些是无关变量(答出主要两点)？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若要验证酶的高效性，在此实验装置的基础上，应如何改进？
________________________________________________________________________。
(3)若用本实验装置来验证温度影响酶的活性，请你作出评价，并说明理由
________________________________________________________________________。
(4)酶的化学本质是________。
(5)画出pH影响过氧化氢酶活性的变化曲线。
10．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。请分析回答问题。
(1)神经细胞中的ATP主要来自________________(生理过程)。研究发现，正常成年人安静状态下24 h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，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来。最后剩下的是________________________________________________________________________。
(3)据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现接收ATP信号的细胞________。
(4)为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24 h。然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次试验后，所得数据如表所示：
实验组编号 A B C D E F
X物质的浓度/(ng·mL－1) 0 2 4 8 15 32
80 70 50 20 5 1
细胞死亡/% 1 3 10 25 70 95
①该实验的因变量是___________________________________________________________。
②实验数据表明，细胞内ATP浓度下降，________供应减少，细胞死亡率增加。
③若用混有浓度为2 ng·mL－1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能会受到________(填“促进”或“抑制”)。