高考生物专题突破训练：第4练　聚焦细胞代谢的基础条件——酶和ATP（含解析）

高考生物专题突破训练
第4练　聚焦细胞代谢的基础条件——酶和ATP
1．(2022·湖南，3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
答案　B
解析　由题干信息“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知，碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活，A正确；由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白降温后可恢复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的，B错误；碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，而且加热也能使碱性蛋白酶失活，会降低碱性蛋白酶的洗涤剂去污效果，添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C正确；加酶洗衣粉可以降低表面活性剂的数量，减少洗涤剂使用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染，D正确。
2．(2019·天津，2)下列过程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生长素的极性运输
C．光反应阶段中水在光下分解
D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
答案　B
解析　唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A项不符合题意；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B项符合题意；光反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C项不符合题意；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D项不符合题意。
3．(经典高考题)下列生命活动中不需要ATP提供能量的是(　　)
A．叶肉细胞合成的糖运输到果实
B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D．细胞中由氨基酸合成新的肽链
答案　C
解析　叶肉细胞合成的糖(如葡萄糖)通过主动运输进入果实细胞需要ATP提供能量；吞噬细胞吞噬病原体依赖细胞膜的流动性，需要ATP提供能量；在适宜的温度、pH条件下，淀粉酶催化淀粉水解，此过程不需要ATP提供能量；氨基酸在核糖体上脱水缩合形成肽链需要ATP提供能量。
4．(2022·广东，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是(　　)
组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：“＋”“－”分别表示有、无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案　C
解析　分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少，不能说明其最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
5．(2022·全国乙，4)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA组分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋
低浓度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高浓度Mg2＋ － － － ＋ ＋
产物 ＋ － － ＋ －
根据实验结果可以得出的结论是(　　)
A．酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性
B．蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高
C．在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性
D．在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性
答案　C
解析　由①组可知，酶P在低浓度Mg2＋条件下也有产物的生成，说明并非一定要在高浓度Mg2＋条件下酶P才具有催化活性，A错误；由第③组和第⑤组对比可知，只有蛋白质组分的酶存在时，在低浓度Mg2＋和高浓度Mg2＋的条件下，均无产物的生成，说明在两种条件下蛋白质组分都没有催化活性，B错误；由第④组和第⑤组对比可知，在高浓度Mg2＋条件下，第④组有产物的生成，第⑤组没有产物的生成，说明RNA组分具有催化活性，蛋白质组分没有催化活性，C正确，D错误。
6．(2021·全国甲，30)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
回答下列问题：
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是___________________________________________________。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA______。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是________________。
答案　(1)dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一
(2)防止RNA分子与染色体DNA的W基因片段发生杂交　(3)解旋　(4)DNA酶
解析　(2)RNA分子也可以与染色体DNA进行碱基互补配对，产生杂交带，从而干扰32P标记的DNA片段甲与染色体DNA的杂交，故去除RNA分子，可以防止RNA分子与染色体DNA的W基因片段发生杂交。(3)DNA分子解旋后的单链片段才能与32P标记的DNA片段甲进行碱基互补配对，故需要使样品中的染色体DNA解旋。(4)DNA酶可以水解DNA分子从而去除样品中的DNA。
7．下列有关酶和ATP的相关叙述，不正确的是(　　)
A．DNA的合成不一定需要DNA聚合酶的参与
B．细胞内多种化学反应能有序地进行与酶的专一性有关
C．ATP可为生命活动提供能量，其合成常伴随着放能反应进行
D．破伤风杆菌进行无氧呼吸的各个反应阶段均生成ATP
答案　D
解析　由RNA逆转录形成DNA时需要逆转录酶，DNA复制形成DNA时需要DNA聚合酶，A正确；每一种酶只能催化一种或一类化学反应，酶的专一性能保证细胞内多种化学反应有序地进行，B正确；ATP是生命活动的直接能源物质，可为生命活动提供能量，其合成常伴随着放能反应进行，C正确；无氧呼吸只在第一阶段合成少量ATP，D错误。
8．(2022·江苏连云港高三模拟)如图为pH对蔗糖酶和胰蛋白酶活性的影响曲线图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．胰蛋白酶可以用于分散动物细胞进行细胞培养
B．pH由10调至6时胰蛋白酶活性一直增大
C．pH为6时蔗糖酶和胰蛋白酶的结构已发生了变化
D．酶的活性可用单位时间内单位数量的酶水解底物的量来表示
答案　B
解析　动物细胞培养时要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使细胞分散，A正确；pH由10到6的过程中，由于在pH为10时，胰蛋白酶失去活性，所以整个过程，酶的活性不变，B错误；与最适环境相比，pH为6时，二者的活性均降低，说明二者的结构均发生了变化，C正确。
9．(2022·山东日照高三模拟)固定化酶是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。固定化酶用于生产前，需要获得酶的有关数据。图中曲线①表示相对酶活性，即某种酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比；曲线②表示残余酶活性，即将该种酶在不同温度下保温足够时间，再在酶活性最高的温度下测得的酶活性。下列分析错误的是(　　)
A．曲线①是在其他条件适宜，不同温度时测得的数据
B．由曲线①可知，该酶在温度约为80 ℃时的催化效率最高
C．曲线②是在其他条件适宜，温度为80 ℃时测得的数据
D．若该种酶固定化后用于生产，使用的最佳温度是80 ℃
答案　D
解析　曲线①表示相对酶活性，即某种酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比，所以自变量是温度，其他条件属于无关变量，因此是在其他条件适宜，不同温度时测得的数据，A正确；由曲线①可知，该酶催化效率最高的温度约为80 ℃，此时酶的相对活性最高，B正确；根据题干信息，曲线②是该种酶在不同温度下保温足够时间，再在酶活性最高的温度下测得的酶活性，根据B项分析，该酶的最适宜温度约为80 ℃，所以曲线②是在其他条件适宜，温度为80 ℃时测得的数据，C正确；由曲线②可知，使用该酶时的最适宜温度范围是60～70 ℃，D错误。
10．下表是某研究性学习小组利用猪肝研磨液设计的“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验思路。下列有关该实验的叙述，正确的是(　　)
操作步骤 操作方法 试管甲 试管乙
1 加体积分数为3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL
2 加质量分数为5%的盐酸溶液 1 mL /
3 加质量分数为5%的NaOH溶液 / 1 mL
4 加质量分数为20%的猪肝研磨液 2滴 2滴
5 观察相同时间内试管中产生的气泡数量
A.过酸会抑制酶的活性，不改变酶的空间结构
B．应增设丙组对照，其处理是2 mL 3%H2O2＋1 mL H2O＋2滴20%猪肝研磨液
C．测得单位时间内氧气产生量即是过氧化氢酶的活性
D．该实验的反应时间不宜过长，因为时间过长会导致酶消耗过多
答案　B
解析　强酸、强碱或高温都会改变酶的空间结构，使酶永久失活，A错误；应增设丙组对照，其处理是2 mL 3%H2O2＋1 mL H2O＋2滴20%猪肝研磨液，以排除酸、碱溶液中的水对实验结果的影响，B正确；酶在化学反应前后其质量是不变的，不会因时间过长而消耗过多的酶，由于酶的催化具有高效性的特点，因此该实验的反应时间不宜过长，D错误。
11．磷酸肌酸(C～P)是一种存在于肌肉和其他兴奋性组织(如脑和神经)中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定条件下可以相互转化。细胞在急需供能时，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，余下部分为肌酸(C)，可以在短时间内维持细胞中ATP的含量相对稳定。下列叙述错误的是(　　)
A．1分子ATP水解后可得到1分子腺苷、1分子核糖和3分子磷酸基团
B．磷酸肌酸可作为能量的储存形式，但不能直接为肌肉细胞供能
C．剧烈运动时，肌肉细胞中磷酸肌酸与肌酸含量比值会有所下降
D．细胞中的磷酸肌酸对维持ATP含量的相对稳定具有重要作用
答案　A
解析　1分子ATP初步水解可得到1分子ADP和1分子磷酸基团，ATP彻底水解后可得到1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团，A错误；磷酸肌酸可作为能量的储存形式，但不能直接为肌肉细胞供能，直接能源物质是ATP，B正确；剧烈运动时，消耗ATP加快，ADP转化为ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，产生肌酸，导致磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降，C正确；由题意可知，细胞中的磷酸肌酸对维持ATP含量的相对稳定具有重要作用，D正确。
12．某公司利用ATP存在时荧光素酶催化荧光素氧化发光的原理生产荧光检测仪，为节约荧光素酶的用量，该公司测定了使荧光素发光的荧光素酶溶液最佳浓度，结果如下表。下列相关叙述正确的是(　　)
荧光素酶浓度(mg/L) 0 10 20 30 40 50 60
发光强度(×104RLU) 0 5.2 8.8 11.3 13.1 13.1 13.1
A.荧光素氧化发出荧光的过程属于放能反应
B．由表可知，荧光素酶溶液的最佳浓度为40 mg/L
C．表中发光强度不再增大的原因之一是荧光素含量有限
D．该方法不能用于测定熟肉制品中微生物的污染情况
答案　C
解析　荧光素氧化发出荧光的过程属于吸能反应，该过程中有ATP的水解供能，A错误；由于该实验涉及浓度跨度较大，只能说明实验范围内荧光素酶浓度为40 mg/L较为合适，但若要确定最适浓度，应在40 mg/L左右缩小浓度梯度做进一步实验，B错误；发光强度与荧光素的含量有关，由表中数据可知，荧光素酶浓度为40 mg/L之后，随荧光素酶浓度增加，发光强度不再增加，原因之一是荧光素含量有限，C正确；荧光素发光需要ATP供能，微生物呼吸可产生ATP，故该方法可用于测定熟肉制品中微生物的污染情况，D错误。
13．解读与酶有关的曲线，回答下列问题：
(1)图甲表示反应物(初态)在不同条件下发生化学反应后成为产物(终态)的过程中自由能的变化曲线：分析曲线和a、b、c、d、e的自由能值，d分别与a、b、c的差值是________________________________，最可能是酶促反应的曲线是_______________，因为酶______________________________，db差值大于dc差值，说明前者反应过程需要的能量较后者________，de差值是反应物生成产物过程中______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若图乙曲线的x轴表示pH，则曲线abc上b点的生物学意义是________________________。若x轴表示反应物浓度，则对于曲线abd来说，y轴可表示________________，制约该曲线增加的原因是____________________________________________________________。
答案　(1)3种不同条件下发生的化学反应所需要的不同的活化能　3　降低化学反应活化能的能力比较强(比无机催化剂强)　多　释放的自由能(总量)　(2)在最适pH条件下酶的催化效率高　酶促反应速率　受酶浓度的限制(合理即可)
解析　(1)图甲d点表示反应物初始状态下的能量，a、b、c分别表示反应物容易发生化学反应的活化状态的能量，反应物从不容易发生化学反应的初始状态到容易发生化学反应的活化状态所需要的能量称为活化能，d分别与a、b、c的差值是3种不同条件下发生的化学反应所需要的不同的活化能，酶和无机催化剂都能够降低化学反应的活化能，与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著，对应曲线3，因为db差值大于dc差值，说明前者反应过程应需要的能量较后者多，后者需要的活化能更少，效果更显著，由de的差值看出反应后的能量少于反应前，说明该反应是个放能反应，差值代表释放的能量。(2)若乙图曲线的x轴表示pH，则乙曲线表示pH对酶促反应的影响，b点为最高点，表示最适pH条件下酶的催化效率；若x轴表示反应物浓度，则曲线表示底物浓度对酶促反应的影响，y轴代表酶促反应速率，反应速率达到b点后，底物足够，限制酶促反应速率的主要因素为酶浓度。
14．细胞的生命活动离不开酶和ATP，据图回答下列问题：
(1)在甲、乙、丙三支试管中分别加入一定量的淀粉溶液和等量的淀粉酶溶液，在均高于最适温度条件下进行反应，产物量随时间的变化曲线如图1所示。乙、丙试管温度的大小关系为乙________丙。如果在T1时适当提高甲试管的温度，则A点如何移动？________(填“上移”“下移”或“不移动”)。
(2)若在丁试管中加入与乙试管等量的淀粉和盐酸，在温度相同的条件下反应，测得乙试管反应速率远大于丁试管，该结果说明酶具有____________，具有该特性的原因是____________
______________________________。
(3)图2表示ATP酶复合体的结构和主要功能，ATP酶复合体的存在说明生物膜具有的功能有________和__________。图中H＋从B侧运输到A侧的跨膜运输方式为________。
(4)科学家发现，一种与ATP相似的物质GTP(三磷酸鸟苷)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP与GDP容易相互转化的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)小于　不移动　(2)高效性　酶降低活化能的作用更显著　(3)物质运输　能量转换　协助扩散　(4)远离鸟苷(G)的高能磷酸键容易水解和形成
解析　(1)乙、丙两试管的温度均高于最适温度，随着温度的升高，酶的活性降低，从图1可以看出，单位时间内，乙试管产物量多于丙，说明乙试管温度小于丙试管；A点取决于底物的多少，适当提高温度，A点不会移动。(3)图2显示H＋跨膜运输，膜上有ATP和ADP的转化，说明了线粒体膜具有物质运输和能量转换功能；H＋跨膜运输的方向是从高浓度到低浓度，需要载体蛋白的协助，所以属于协助扩散。
【练后讲评与反思】
考情分析　1.考查题型：多以选择题呈现。2.呈现形式：文字或表格形式。酶常与细胞呼吸、光合作用结合考查。ATP常与DNA、ADP、物质运输、能量转化等结合考查。
考向一　酶的作用特点及影响酶促反应的曲线分析
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题目 1 9 13
正误
错题整理：
核心归纳
1．辨析酶的概念关系图
(1)本质——绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸，合成的场所主要是核糖体或细胞核。
(2)来源——凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶，不能来自食物。
(3)作用——催化是其唯一功能，不具有调节作用，也不能作为能源和组成物质。
(4)场所——酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用。
(5)活性——低温只抑制酶的活性，不破坏酶的结构，但高温、强酸和强碱都能使酶变性失活。
(6)过氧化氢分解机理的区别——过氧化氢酶是降低了过氧化氢分解反应的活化能，而加热是使过氧化氢分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
(7)化学反应的平衡点——实际上酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。
(8)化学反应前后的性质和数量——实际上反应前后酶的性质、数量都没有发生改变。
(9)酶促反应速率和酶活性——实际上二者不完全等同，温度和pH是通过影响酶的空间结构改变酶的活性，进而影响酶促反应速率；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积来影响酶促反应速率。
(10)催化作用和高效性的机理——实际上前者是与没有催化剂对照，酶能够降低化学反应的活化能；而后者是与无机催化剂对照，能够显著降低化学反应的活化能。
2．读懂酶的3类曲线
(1)酶的作用原理：酶能降低化学反应的活化能(如图所示)。
①表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是ac段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是bc段。
③酶降低的活化能是ab段。
(2)酶的作用特性
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。
②图2中两曲线比较说明酶具有专一性。
(3)酶的影响因素
①温度和pH
图甲和图乙显示：高温、过酸、过碱都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从图丙和图丁可以看出：反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
②底物浓度和酶浓度
图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素有酶浓度和酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。
考向二　与酶相关的实验设计与分析
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题目 4 5 8 10 14
正误
错题整理：
核心归纳
1．关于酶的本质、功能和生理特性的实验设计思路总结
实验名称 对照组 实验组 观测指标
验证某种酶的本质是蛋白质 已知蛋白溶液＋双缩脲试剂 等量的待测酶溶液＋双缩脲试剂 是否出现紫色
验证酶具有催化作用 底物＋适量蒸馏水 底物＋等量的相应酶溶液 底物分解速率(或底物剩余量)
验证酶具有专一性 底物＋相应酶溶液 同一底物＋另一酶溶液(或不同底物＋相同酶溶液) 底物是否分解
验证酶具有高效性 底物＋无机催化剂 底物＋等量的相应酶溶液 底物分解速率(或底物剩余量)
探究酶的适宜温度 温度梯度下的同一温度分别处理的底物和酶溶液混合 底物分解速率(或底物剩余量)
探究酶的最适pH pH梯度下的同一pH分别处理的底物和酶溶液混合
2.辨清与酶相关实验设计的5个易错点
(1)若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶溶液，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。
(3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化过氧化氢分解，因为底物过氧化氢在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(4)在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶溶液和底物分别置于不同pH条件下，然后再将同一pH条件下处理的底物和酶溶液混合，而不能将酶与反应物混合后，再加入盐酸或氢氧化钠调节pH。
(5)探究酶的高效性时，对照组应为无机催化剂；探究酶的催化作用时，对照组应为不加催化剂；探究酶的专一性时，既可用同一种酶作用于不同底物，也可用不同酶作用于同一底物。
考向三　ATP的结构、合成与利用
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题目 2 3 11 12 14
正误
错题整理：
核心归纳
1．明辨ATP的结构
(1)ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的；从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。从整体上来看，二者的转化并不可逆。
(2)ATP不等同于能量：ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出多达30.54 kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。
(3)细胞内ATP含量很少，只是转化非常迅速及时，ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。
2．能量转换过程和ATP的产生与消耗
转化场所 产生或消耗ATP的生理过程
细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体 产生ATP：光反应； 消耗ATP：暗反应和自身DNA复制等
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段； 消耗ATP：自身DNA复制等
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
3.ATP产生速率与O2供给量的关系分析
(1)图甲表示ATP产生速率与O2供给量的关系
①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。
③BC段表示O2供给量超过一定值后，ATP的产生速率不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
(2)图乙可表示哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞等细胞的ATP产生速率与O2供给量关系，其ATP来自无氧呼吸，与O2无关。
【校正提分强化训练】
1．下列对酶及其在代谢中作用的描述合理的一项是(　　)
A．用食盐析出的酶和高温处理后的酶都可以恢复活性
B．酶主要在细胞质中合成且能在胞内和胞外起作用
C．同一种酶不可能存在于分化程度不同的活细胞中
D．线粒体内膜上的酶大大加快了细胞呼吸中CO2的产生速度
答案　B
解析　用食盐析出的酶可以恢复活性，但用高温处理后的酶已经变性失活，不能再恢复活性，A错误；绝大多数酶是蛋白质，蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体，且酶合成后能在胞内和胞外起作用，B正确；同一种酶，例如呼吸酶，可存在于分化程度不同的活细胞中，C错误；有氧呼吸过程中二氧化碳是第二阶段产生的，场所是线粒体基质，不是线粒体内膜，因此线粒体内膜上的酶不能加快细胞呼吸中CO2的产生速度，D错误。
2．(2022·河南郑州高三模拟)高等植物细胞中RuBP羧化酶(R酶)仅存在于叶绿体中，可催化CO2与C5结合生成2分子C3。R酶由大亚基蛋白(L)和小亚基蛋白(S)组成，相关基因分别位于叶绿体、细胞核中。蓝藻的R酶活性高于高等植物，现将蓝藻的S、L基因转入某去除L基因的高等植物叶绿体中，植株能够存活并生长，检测发现该植株中R酶活性高于普通植株。下列说法错误的是(　　)
A．影响暗反应的内部因素有R酶活性、C5含量等
B．高等植物的L亚基与S亚基在叶绿体中组装成R酶
C．转基因植株中R酶都是由蓝藻的S、L亚基组装而成
D．蓝藻R酶可在高等植物中合成体现了生物界的统一性
答案　C
解析　据题意可知，R酶可催化CO2与C5结合生成C3，因此影响暗反应的内部因素有R酶活性、C5含量等，A正确；R酶由大亚基蛋白(L)和小亚基蛋白(S)组成，高等植物细胞中L亚基由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S亚基蛋白由细胞核基因编码并在细胞质基质中由核糖体合成，随后进入叶绿体中，由于R酶催化CO2的固定反应，因此在叶绿体的基质中与L亚基组装成有活性的R酶，B正确；由上述实验不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L亚基组装而成”的推测，因为转基因植株中仍包含高等植株的S其因，不能排除转基因植株中R酶是由蓝藻的L蛋白和高等植株的S蛋白组成，C错误；蓝藻R酶可在高等植物中合成体现了所有生物共用一套遗传密码，体现了生物界的统一性，D正确。
3．在光合作用过程中可产生大量H＋，当H＋通过ATP合成酶时，可以使ADP＋Pi合成ATP，过程如图所示。下列相关分析错误的是(　　)
A．ATP合成酶有催化和运输的作用
B．该过程在叶绿体内膜上进行
C．H＋跨膜运输的方式是协助扩散
D．若膜两侧pH相等，ATP合成停止
答案　B
解析　ATP合成酶能促使ADP与Pi合成ATP，说明ATP合成酶具有催化作用，H＋顺浓度梯度穿过ATP合成酶，推测ATP合成酶具有运输作用，A正确；光合作用光反应阶段在类囊体薄膜上进行，故该过程在叶绿体类囊体薄膜上进行，B错误；若膜两侧pH不相等时，能促进ATP的合成，说明叶绿体中ATP形成的原动力来自类囊体膜两侧的H＋浓度差，若膜两侧pH相等，ATP合成停止，D正确。
4．细胞内有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物，但ATP用途较为广泛。下列相关叙述错误的是(　　)
A．UTP分子中含有2个高能磷酸键，彻底水解可得到3种有机物
B．ATP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物中有某些酶的基本组成单位
C．ATP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随ATP的水解
D．唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程是一个需要消耗ATP的胞吐过程
答案　A
解析　UTP彻底水解的产物为尿嘧啶、核糖和磷酸，其中磷酸属于无机物，A错误；ATP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物有腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸，其中腺嘌呤核糖核苷酸是RNA类酶的基本组成单位之一，B正确；ATP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随ATP的水解，也可能是GTP、CTP等的水解，C正确；唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶是一个胞吐过程，需要ATP水解提供能量，D正确。
5．生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们的用途有一定差异(如下表)。下列相关叙述正确的是(　　)
高能磷酸化合物 ATP GTP UTP CTP
主要用途 能量通货 蛋白质合成 糖原合成 脂肪和磷脂的合成
A.葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程中，可由ATP直接供能
B．在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP
C．UTP分子中所有高能磷酸键断裂后，可得到尿嘧啶脱氧核苷酸
D．无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所有线粒体和叶绿体
答案　A
解析　ATP是直接能源物质，蔗糖等物质的合成可由ATP直接供能，A正确；ATP是细胞内的能量“通货”，也就是说蛋白质、糖原、脂肪和磷脂的合成也可由ATP直接供能，B错误；UTP分子中所有高能磷酸键断裂后，可得到尿嘧啶核糖核苷酸，C错误；叶绿体内能产生ATP，但必须要有光照，无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所只有线粒体和细胞质基质，D错误。
6．为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验，实验步骤和结果见表。请回答下列问题：
实验步骤 试管编号
1 2 3 4
1%NaCl溶液(mL) 1
1%CuSO4溶液(mL) 1
1%Na2SO4溶液(mL) 1
蒸馏水(mL) 1
pH6.8缓冲液(mL) 1 1 1 1
1%淀粉溶液(mL) 1 1 1 1
唾液淀粉酶溶液(mL) 1 1 1 1
各试管放入37 ℃恒温水浴锅保温适宜时间
取出试管，加入1%碘液0.1 mL
观察结果 不变蓝 深蓝色 浅蓝色 浅蓝色
(1)实验中加入缓冲液的作用是______________________________________________。
(2)分析实验结果可知：对酶活性有抑制作用的离子是__________，对酶活性有促进作用的离子是________________________________________________________________________。
(3)该实验中设置3号试管的目的是______________________________________________。
(4)上述实验中若用要斐林试剂代替碘液进行检测，1～4号试管中的颜色依次是________________________________________。根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)维持反应液中pH的稳定　(2)Cu2＋　Cl－　(3)确定Na＋和SO对唾液淀粉酶催化活性是否有影响　(4)深砖红色、无砖红色(或蓝色)、浅砖红色、浅砖红色　斐林试剂中有Cu2＋，其可抑制唾液淀粉酶的活性
解析　(1)本实验中pH是无关变量，实验中加入缓冲液可维持反应液中pH的稳定。(2)比较实验结果，1号试管不变蓝说明该试管淀粉已经完全分解，2号试管深蓝色说明该试管淀粉没被分解，3、4号试管浅蓝色说明该试管淀粉部分被分解；再比较各试管加的试剂，可知4号试管是对照作用，3号试管加的试剂对酶的活性没影响，则Cl－有促进作用；Cu2＋有抑制作用。(3)3号试管加入的Na2SO4，与1、2号有重复的离子，其作用是确定Na＋和SO对唾液淀粉酶催化活性是否有影响。(4)1号试管中的唾液淀粉酶的活性增强，淀粉被水解成葡萄糖，所以加入斐林试剂后有深砖红色沉淀生成，2号试管中的唾液淀粉酶的活性受抑制，淀粉未被水解成葡萄糖，所以加入斐林试剂后无砖红色，3号试管中的唾液淀粉酶的活性未受到影响，淀粉部分被水解成葡萄糖，所以加入斐林试剂后有浅砖红色沉淀生成，4号试管中的唾液淀粉酶的活性也未受到影响，结果同3号试管，为浅砖红色；斐林试剂中含有Cu2＋，对淀粉酶的活性有影响，故保温之前不能加入斐林试剂。