【高考突破方案】专题3 第1讲 酶和ATP -专题训练（含答案）高考生物一轮复习

专题3 细胞的能量供应和利用
第1讲 酶和ATP
一、单项选择题
1.下列关于酶的叙述，正确的是（　　）
①酶具有催化作用，并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
②酶通过提供反应所需的活化能提高反应速率
③蛋白酶能催化不同的蛋白质水解，因此酶不具有专一性
④细胞代谢能够有条不紊地进行，主要由酶的高效性决定
⑤酶是由具有分泌功能的细胞产生的
⑥酶既可作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
A．③⑤⑥　　　　　 　B．②③④
C．①③⑥ D．⑥
【解析】D　大部分酶是蛋白质、少量是RNA，蛋白质类的酶能与双缩脲试剂反应呈紫色，RNA类的酶不能，①错误；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，②错误；酶的专一性是指酶能催化一种或一类化学反应，③错误；细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关，④错误；几乎所有活细胞均能产生酶，⑤错误；酶催化相应的化学反应时属于催化剂，酶被分解时作为反应的底物，⑥正确。
2.为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。下列相关叙述正确的是（　　）
方案 催化剂 底物 pH 温度
① 胃蛋白酶、胰蛋白酶 蛋白块 中性 室温
② 淀粉酶 淀粉、蔗糖 适宜 适宜
③ 蛋白酶 蛋白质 适宜 不同温度
④ 过氧化氢酶、 氯化铁溶液 过氧化氢 强酸性 室温
A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类
B．方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测
C．方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测
D．方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
【解析】B　在探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，A错误；淀粉酶能将淀粉分解，不能将蔗糖分解，利用斐林试剂检测生成物可以达到目的，B正确；由于蛋白酶的化学本质是蛋白质，能够与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，C错误；在高温、过酸、过碱的条件下，酶的空间结构遭到破坏，导致酶变性失活，因此在强酸性条件下，过氧化氢酶失活，不能用于验证酶的高效性，D错误。
3.对图中的新鲜土豆片与H2O2接触后产生的现象及推测，错误的是（　　）
A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快
【解析】C　若有气体大量产生，说明化学反应速率快，由此可推测新鲜土豆片中含有催化H2O2分解的过氧化氢酶，A正确； 为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量，B正确；一段时间后气体量不再增加是因为底物已经消耗完，不是土豆片数量有限，C错误；新鲜土豆片中含过氧化氢酶，增加新鲜土豆片的数量即增加酶的数目，这样会加快化学反应速率，使量筒中产生气体的速率加快，D正确。
4.ATP是细胞内流通的能量“货币”。下列关于ATP的说法，正确的是（　　）
①参与ATP组成的元素包括C、H、O、N、P
②线粒体是蓝细菌产生ATP的主要场所
③ATP分子由1个腺苷和2个磷酸基团组成
④洋葱根尖细胞产生ATP的结构是叶绿体和线粒体
⑤任何活细胞都能合成ATP
⑥所有活细胞都会消耗ATP
A．①③⑤⑥　　　　　 B．①②④
C．①⑤⑥ D．①④⑤⑥
【解析】C　ATP的组成元素有C、H、O、N、P，①正确；蓝细菌无线粒体，②错误；ATP分子是由1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团组成的，③错误；洋葱根尖细胞无叶绿体，产生ATP的结构是线粒体和细胞质基质，④错误；ATP是生命活动的直接能源物质，所有活细胞都要进行生命活动，均需要能量，都会消耗和合成ATP，⑤⑥正确。
5.科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，可以影响蚜虫体色。这些类胡萝卜素还能吸收光能，把它传送给负责能量生产的组织细胞，下列有关叙述正确的是（　　）
A．蚜虫体内细胞合成ATP时，需要的能量就是来自有机物氧化分解
B．蚜虫体内细胞合成ATP时，一定会伴随着氧气的消耗
C．蚜虫体内类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会
D．温度、光照等环境因素不会影响蚜虫体内ATP的合成速率
【解析】C　蚜虫合成ATP时需要的能量不仅来自呼吸作用释放的化学能，还来自光能，A错误；蚜虫体内细胞合成ATP时，不一定会伴随着氧气的消耗，如蚜虫体内细胞进行无氧呼吸以及有氧呼吸第一、二阶段都能产生ATP，但都不需要消耗氧气，B错误；由题意可知，类胡萝卜素可以吸收、传递、转化光能，影响ATP的合成量，因此类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会，C正确；温度会影响酶的活性，蚜虫合成ATP时需要的能量不仅来自光能，还来自呼吸作用释放的化学能，因此影响蚜虫体内ATP合成速率的外部因素有光照强度、温度等，D错误。
二、不定项选择题
6.下图为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述错误的是（　　）
A．影响乙曲线的因素是温度，该酶催化反应的最适温度和保存温度为e点对应温度
B．甲曲线中，a点与b点限制酶促反应速率的因素不相同
C．乙曲线中，d点与f点酶的空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，g点时对应因素升高，酶的活性不能到达h点
【解析】AC　低温时酶的活性很低，但并不失活，高温使酶的空间结构发生改变而失活，过酸、过碱都会使酶的空间结构发生改变而失活，分析题图，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH；甲曲线表示底物浓度与反应速率的关系，a点的限制因素是底物浓度，b点时底物达到饱和状态，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度；乙曲线是温度对酶活性的影响曲线，d点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构没有被破坏，温度恢复，酶的活性可恢复，e点对应的温度为最适催化温度，但不是最适保存温度，f点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度降低，酶的空间结构也不能恢复；丙曲线是pH对酶活性的影响曲线，g点时pH过低，酶的空间结构发生改变，pH升高，酶的活性不能恢复，故不能到达h点。
7.研究发现酸可以催化蛋白质、脂肪以及淀粉的水解。研究人员以蛋清为实验材料进行了如下实验：
下列相关说法正确的是（　　）
A．①②③过程中，蛋白质的空间结构不变
B．蛋清中的蛋白质分子比蛋白块a中的蛋白质分子更容易被蛋白酶水解
C．处理相同时间，蛋白块b明显小于蛋白块c，可证明与无机催化剂相比，酶具有高效性
D．将盐酸与蛋白酶、蛋白块混合，可直接测定蛋白酶在此pH下的催化效果
【解析】C　加热和加酸均会使蛋白质的空间结构遭到破坏，A错误；加热使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，更容易被蛋白酶水解，B错误；盐酸会催化蛋白酶和蛋白块的水解，盐酸还会影响酶活性，从而影响实验效果，故不能直接测定蛋白酶在此pH下的催化效果，D错误。
8.ATP是细胞的能量“货币”，细胞内还有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物。下列有关叙述正确的是（　　）
A．ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解
B．CTP中含有3个磷酸基团，含有C、H、O、N、P 5种元素
C．GTP中特殊化学键全部水解后的产物可作为合成DNA分子的原料
D．UTP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随UTP的水解
【解析】ABD　细胞膜上的某些蛋白质如钠—钾泵可以催化ATP水解，利用其释放的能量使载体蛋白的空间结构改变，从而完成主动运输，A正确；CTP和ATP结构类似，只是含氮碱基由腺嘌呤换成胞嘧啶，所以也含有3个磷酸基团，含有C、H、O、N、P 5种元素，B正确；GTP的特殊化学键全部水解后的产物是鸟嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA的原料，C错误；UTP的合成伴随着特殊化学键的形成，所以常常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随UTP的水解，通常伴随着ATP的水解，D正确。
非选择题
9.下图是验证酶的催化特性的几组实验。1～4号试管内装有等量的H2O2溶液，且控制溶液pH＝7(过氧化氢酶的最适pH在7左右)。1～4号试管控制温度与投入物品如图所示，请回答：
(1)该实验的因变量是_____________________________________________。
(2)若要证明酶的活性受酸碱度的影响，须增设5号试管，请补充：
①5号试管内应加________________________________________________。
②5号试管温度应控制在37 ℃。
③设置的5号试管与________号试管对照，从而证明酶的活性受酸碱度的影响。
(3)酶与人们的生活密切相关，某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下部分说明：该加酶洗衣粉不能用于洗涤丝质及羊毛衣料，其主要原因是_________________________________________________________________________________________________________。
(4)酶的催化效率比无机催化剂的催化效率更高，原因是______________________________。
【答案】(1)底物(H2O2)的分解速率(或单位时间内产生气泡数目的多少)　(2)①1克鲜猪肝、适量盐酸(或NaOH)和等量底物　③2　(3)丝质及羊毛衣料中含有蛋白质，蛋白质会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解　(4)酶与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著
【解析】(1)本实验为验证酶的催化特性的几组实验，通过题图分析自变量为处理方式，因变量为底物(H2O2)的分解速率(或单位时间内产生气泡数目的多少)。(2)若要证明酶的活性受酸碱度的影响，向5号试管内应加1克鲜猪肝、适量盐酸(或NaOH)和等量底物，在37 ℃下反应一段时间，观察实验结果；设置的5号试管与2号试管对照，从而证明酶的活性受酸碱度的影响。
10.科学家分别将细菌紫膜质(蛋白质)和ATP合成酶重组到脂双层(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)上，在光照条件下，观察到如图所示的结果。另外科学研究表明每个细菌内的ATP含量基本相同，可利用下图所示反应原理来检测样品中细菌数量。放线菌(原核生物)产生的寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成。
根据以上内容，回答下列问题：
(1)从ATP合成酶的功能来看，说明某些膜蛋白具有______________________的功能。
(2)H＋进入脂质体内部的运输方式具有______________________________特点。图丙在停止光照后短时间内，脂质体产生ATP的能量来源是__________________。
(3)利用图示反应原理来检测样品中细菌数量时，荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)寡霉素不能用来抑制细菌细胞的繁殖，原因是________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)催化和运输　(2)逆浓度运输、需要载体、消耗能量　H＋势能　(3)每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关　(4)寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成，而细菌没有线粒体结构，所以寡霉素对细菌的生理过程不起作用
【解析】(1)从ATP合成酶的功能来看，一方面它作为酶催化ATP的形成，另一方面它以一个载体的身份来转运H＋，说明某些膜蛋白具有催化和运输的功能。(2)据图甲分析，H＋跨膜运输需要细菌紫膜质(一种膜蛋白)的协助，且从低浓度向高浓度运输，为主动运输方式，具有逆浓度运输、需要载体、消耗能量的特点。ATP合成酶能将H＋势能转化为ATP中的化学能，故图丙在停止光照后短时间内脂质体产生ATP。