2025新高考生物二轮复习 限时训练
小专题 酶与ATP
一、单选题
1.[2024·河南郑州模拟] 人们的生活离不开酶,酶为生活添姿彩。下列关于酶的说法正确的是( )
A.溶菌酶能够溶解真菌的细胞壁,在人体中起到抗菌消炎的作用
B.加酶洗衣粉中的酶直接来自于生物体,稳定性强,所以具有更强的去污能力
C.炒肉过程中,加入嫩肉粉促进肌肉组织中有机物的酶解,使肉类口感鲜嫩
D.果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶成分,提高果汁产量,使果汁变得清亮
2.[2024·江西上饶模拟] ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,动物细胞中也含有dATP(脱氧核糖三磷酸),每个dATP由磷酸基团、脱氧核糖和腺嘌呤组成。下列叙述错误的是( )
A.心肌细胞中的ATP含量远远高于皮肤表皮细胞
B.与ATP相比,dATP五碳糖2号碳上的羟基被单独的氢原子所取代
C.ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质磷酸化,改变蛋白质的活性
D.若1 mol ATP水解成ADP释放的能量为30.54 kJ,则1 mol ATP彻底水解释放的能量小于91.62 kJ
3.[2024·湖北鄂州联考] 某种酶P由RNA和蛋白质组成,能与特定的RNA结合并将其切割。用蛋白酶处理酶P后,在高浓度Mg2+条件下仍具有催化活性。下列叙述正确的是( )
A.在高浓度Mg2+条件下,酶P有无活性与其蛋白质的空间构象有关
B.温度和底物浓度对酶P催化反应速率的影响原理相同
C.酶P的专一性是通过其与底物之间的碱基互补配对实现的
D.酶P通过非特异性裂解靶RNA的磷酸二酯键起作用
4.[2024·山东青岛二模] 高强度运动时,骨骼肌细胞中的ATP含量仅能够维持较短时间的能量供应。当ATP含量低时,磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,该过程称为ATP-磷酸肌酸供能系统。下列说法错误的是( )
A.磷酸肌酸水解属于放能反应
B.磷酸肌酸可为肌肉收缩直接提供能量
C.ATP-磷酸肌酸供能系统无须氧气参与
D.ATP-磷酸肌酸供能系统可使细胞中ATP含量在一段时间内维持相对稳定
5.[2024·广东佛山一模] 为研究某因素对酶促反应速率的影响,实验处理及结果如下:碱性磷酸酶溶液中加入0.3 mL底物后置于37 ℃保温5 min,测得酶促反应速率为33.7 mmol·s-1;等量碱性磷酸酶溶液中加入0.4 mL底物后置于37 ℃保温5 min,测得酶促反应速率为37 mmol·s-1。该实验研究的“某因素”是( )
A.底物的量B.温度
C.反应时间D.酶量
6.[2024·湖北黄石三模] 已知某些水果中含有蛋白酶,不同水果提取物可作为嫩肉粉的主要成分,下图为水果提取物的嫩化效果(与蒸馏水相比)与pH的关系图。下列说法错误的是( )
A.水果提取物的相对有效性为1时表明其嫩化效果与水一样
B.炒肉过程中添加适量嫩肉粉效果最佳
C.蛋白酶可水解肉中的蛋白质,使肉制品口感鲜嫩
D.由图可知,pH接近8时菠萝提取物和木瓜提取物的嫩化效果较好
7.[2024·广东湛江模拟] NTP家族由 ATP(腺苷三磷酸)、GTP(鸟苷三磷酸)、UTP(尿苷三磷酸)和 CTP(胞苷三磷酸)构成。它们的结构只是碱基不同,如图是ATP的化学结构图,A、B表示物质,α、β、γ表示磷酸基团(Pi)的位置。下列叙述错误的是( )
A.物质A和B分别是腺嘌呤和核糖,A和B组成腺苷
B.许多吸能反应与 ATP的水解反应相联系
C.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
D.CTP 中的胞苷(C)由胞嘧啶和脱氧核糖构成
8.[2024·湖北武汉二模] 植物细胞吸收蔗糖的方式如图所示。下列叙述错误的是( )
A.H+运出细胞和进入细胞的过程分别是主动运输和协助扩散
B.ATP分子供能过程中末端磷酸基团会脱离下来与H+泵结合
C.增加细胞外H+的浓度,可以提高植物细胞吸收蔗糖的速率
D.植物细胞对蔗糖的吸收过程所需能量直接来自ATP的水解
9.[2024·广东江门模拟] 为探究人工膜通过H+的跨膜转运合成ATP的机制,科学家在脂质体(一种人工膜)上分别嵌入细菌紫膜质(一种膜蛋白)和ATP合成酶,光照后结果如图。下列说法正确的是( )
甲 乙
丙
A.光能先转化为ATP中的化学能,再为H+进入脂质体内部供能
B.ATP 合成酶既可催化ATP的合成,又是H+协助扩散的通道
C.照射细菌紫膜质的光由强光变为弱光时,ATP 的合成速率显著上升
D.推测线粒体内膜、类囊体薄膜上也存在图中所示的能量转换机制
二、填空题
10.[2024·四川攀枝花模拟] 某种酶的活性与温度的关系如图表示,请回答下列问题:
注:可以用单位时间内产物的增加量或反应物的减少量(也就是酶促反应速率)作为酶活性高低的指标。
(1)酶促反应速率高 (填“等于”或“不等于”)酶活性高。
(2)现要探究经过t4温度处理的该酶,当温度恢复到t3时,其活性是否可以恢复到较高水平,请完成以下实验设计。
①取6支试管,编号为A1、B1、C1、A2、B2、C2。
②向A1、B1、C1三支试管中各加入适宜浓度的该酶溶液1 mL。将A1和B1设为对照组,分别在温度为t3、t4的水浴装置中保温10 min;将C1作为实验组,其温度处理应是 。
③分别向A2、B2、C2三支试管中各加入适宜浓度的反应物溶液2 mL,依次在温度为t3、t4、t3的水浴装置中保温5 min。
④分别将A2、B2、C2中的溶液对应加入A1、B1、C1试管内,振荡摇匀后依次在各自温度环境中保温一定的时间,检测各试管中产物的量,记录并比较。
⑤结果预测与分析:
如果试管中产物量C1接近B1而少于A1,则说明随着温度由t4恢复到t3,该酶的活性不能恢复。
如果试管中产物量 ,则说明随着温度由t4恢复到t3,该酶的活性能恢复。
(3)本实验能否选用过氧化氢作为底物进行实验并说明原因: 。
(4)生物体内酶的特性有 (答出两点即可)。
答案及解析
1.D [解析] 溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,具有抗菌消炎的作用,A错误;加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体的,而是经过酶工程改造的,稳定性强,所以具有更强的去污能力,B错误;嫩肉粉主要含蛋白酶,酶需要在适宜的温度条件下发挥作用,炒菜过程中温度过高,加入的嫩肉粉并不能发挥作用,C错误;植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶成分,提高果汁产量,使果汁变得清亮,D正确。
2.A [解析] 细胞中的ATP含量很少,心肌细胞对能量需求更多,其ATP和ADP相互转化的速度快,但含有的ATP并不会远远高于皮肤表皮细胞,A错误;ATP的五碳糖为核糖,dATP的五碳糖为脱氧核糖,与ATP相比,dATP五碳糖2号碳上的羟基被单独的氢原子所取代,B正确;ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结构发生变化,活性也被改变,C正确;ATP的结构简式为A-P~P~P,含有2个特殊的化学键,一个普通的磷酸键,1 mol ATP彻底水解会断裂两个特殊的化学键,一个普通的磷酸键,若1 mol ATP水解成ADP释放的能量为30.54 kJ,则1 mol ATP彻底水解释放的能量小于3×30.54=91.62 kJ,D正确。
3.C [解析] 酶P经蛋白酶处理后,在高浓度Mg2+条件下仍具有催化活性,因此,酶P中起催化作用的物质是RNA,在高浓度Mg2+条件下,酶P有无活性与其蛋白质的空间构象无关,A错误;温度和底物浓度对酶P催化反应速率的影响原理不同,前者通过改变其空间结构实现,后者通过改变底物与酶P的接触概率实现,B错误;由上述分析可知,酶P中起催化作用的是RNA,且酶P能与特定的RNA结合并将其切割,说明酶P的专一性是通过其与底物之间的碱基互补配对实现的,C正确;酶P通过特异性裂解靶RNA的磷酸二酯键起作用,而不是对所有的RNA都起作用,D错误。
4.B [解析] 磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,ADP生成ATP需要磷酸肌酸水解提供能量,因此磷酸肌酸水解属于放能反应,A正确;由题可知,高强度运动时,骨骼肌细胞中的ATP含量不足,需要磷酸肌酸水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,再由ATP为肌肉收缩供能,说明磷酸肌酸不可为肌肉收缩直接提供能量,B错误;由题干信息可知,高强度运动时,缺乏氧气,说明ATP-磷酸肌酸供能系统无须氧气参与,C正确;当ATP含量低时,磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,说明ATP-磷酸肌酸供能系统可使细胞中ATP含量在一段时间内维持相对稳定,D正确。
5.A [解析] 由题干分析,实验中两种处理改变的因素是底物的量,因此该实验研究的“某因素”是底物的量,A正确,B、C、D错误。
6.B [解析] 水果提取物的相对有效性(与蒸馏水相比)为1时,表明其嫩化效果与水一样,A正确;嫩肉粉的作用是其中的蛋白酶将肉中的蛋白质水解成小分子的多肽或氨基酸,高温会破坏蛋白酶的结构,可能会使蛋白酶失活,故炒肉过程中添加嫩肉粉不能起到水解肉中蛋白质的作用,B错误;蛋白酶可水解肉中的蛋白质,使蛋白质分解为多肽或氨基酸,有利于人体吸收,使肉制品口感鲜嫩,C正确;由图可知,pH接近8时菠萝提取物和木瓜提取物的相对有效性最高,此时二者的嫩化效果较好,D正确。
7.D [解析] ATP的结构式可简写成A—P~P~P,其中A代表腺苷,由腺嘌呤(A)和核糖(B)组成,A正确;ATP的水解反应是放能反应,通常与吸能反应相联系,B正确;1分子GTP彻底水解可得到鸟嘌呤(G)、核糖和磷酸,C正确;CTP中的胞苷(C)由胞嘧啶和核糖构成,D错误。
8.D [解析] 据图可知,H+逆浓度梯度运出细胞需要消耗ATP,是主动运输,H+进入细胞的过程是顺浓度梯度进行的,需要借助载体蛋白,方式是协助扩散,A正确;ATP分子供能过程中末端磷酸基团会脱离下来与H+泵结合,引起后者构象的改变,B正确;蔗糖进入细胞是借助H+的浓度梯度势能实现的,故增加细胞外H+的浓度,势能变大,可以提高植物细胞吸收蔗糖的速率,C正确;植物细胞对蔗糖的吸收过程所需能量来自H+的浓度梯度势能,不是直接来自ATP水解,D错误。
9.B [解析] 分析题图可知,图甲表明在光能驱动下细菌紫膜质将H+逆浓度梯度转入脂质体内,脂质体上无ATP合成酶,没有ATP产生;图乙表明在光能驱动下,脂质体上有ATP合成酶而没有细菌紫膜质,H+无法转入脂质体内,也没有ATP产生;图丙表明在光能驱动下,细菌紫膜质将H+逆浓度梯度转入脂质体内,造成脂质体内H+浓度高于脂质体外,形成H+电化学梯度,ATP合成酶利用该电化学梯度催化ADP和Pi合成ATP。综上可知,光能在脂质体上不能直接转化为ATP中的化学能,A错误。由图可知,ATP合成酶作为转运蛋白,协助H+扩散出脂质体,同时催化合成ATP,故ATP合成酶既可催化ATP的合成,又是H+协助扩散的通道,B正确。由图可知,H+浓度差形成的电化学势能为ATP合成酶催化合成ATP提供能量,照射细菌紫膜质的光由强光变为弱光时,H+浓度差会减小,ATP的合成速率显著下降,C错误。图示能量转换机制为光能转化成ATP中的化学能,推测类囊体薄膜上存在图中所示的能量转换机制,但线粒体不能利用光能,故线粒体内膜上不存在图中所示的能量转换机制,D错误。
10.(1)不等于
(2)先在温度为t4的水浴装置中保温5 min,然后再转移到温度为t3的水浴装置中保温5 min C1接近于A1而多于B1
(3)不能,因为温度会影响过氧化氢的分解,对实验结果造成干扰
(4)专一性、高效性
[解析] (1)酶的活性高,则酶促反应的速率也高,但是,酶促反应速率高不等于酶活性高。(2)设计对照组温度为t3和t4,则实验组要设计经过t4温度处理的酶,当温度降低到t3时,观察酶的活性是否恢复。①取6支试管,编号为A1、B1、C1、A2、B2、C2。②向A1、B1、C1三支试管中各加入适宜浓度的该酶溶液1 mL。将A1和B1设为对照组,分别在温度为t3、t4的水浴装置中保温10 min;将C1作为实验组,其处理应是先在温度为t4的水浴装置中保温5 min,然后再转移到温度为t3的水浴装置中保温5 min。③分别向A2、B2、C2三支试管中各加入适宜浓度的反应物溶液2 mL,依次在温度为t3、t4、t3的水浴装置中保温5 min。④分别将A2、B2、C2中的溶液对应加入A1、B1、C1试管内,振荡摇匀后依次在各自温度环境中保温一定的时间,检测各试管中产物的量,记录并比较。⑤结果预测与分析:如果试管中产物的量C1接近B1而少于A1,则说明随着温度由t4恢复到t3,该酶的活性不能恢复;如果试管中产物量C1接近于A1而多于B1,则说明随着温度由t4恢复到t3,该酶的活性能恢复。(3)温度会影响过氧化氢的分解,对实验结果造成干扰,所以本实验不能选用过氧化氢作为底物进行实验。(4)生物体内酶的特性有专一性、高效性。
