高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第8讲酶和ATP习题.docx
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高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第8讲酶和ATP习题
第8讲酶和ATP
考纲解读
考情播报
最新考纲
核心内容
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
主要是酶的本质、作用特点，温度、pH对酶活性影响的实验设计及曲线分析，ATP的组成元素、产生和作用场所等
1.考查方式：
有关酶的知识多以特种酶为例来考查，而ATP往往是穿插在细胞呼吸和光合作用中进行考查。
2．考查题型：
对酶（含实验）的考查选择题和非选择题均有，以选择题为主，属于中档题。
ATP的考查多在选择题中出现，所占比重较小。
知识点一 降低化学反应活化能的酶
1．酶的本质及生理功能
2．酶的特性
甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示，请思考：
（1）甲、乙两种酶的化学本质是否相同？
（2）乙酶活性改变的机制是什么？
提示：
（1）观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏活性降低，则乙酶为蛋白质。
（2）乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失。
知识点二 细胞的能量“通货”——ATP
1．ATP的结构
2．ATP与ADP的相互转化
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量
ATP
ATP
ADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量
来源
光能（光合作用），化学能（细胞呼吸）
储存于高能磷酸键中的能量
能量
去路
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应
场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
如图为ATP的结构简图，请思考：
（1）图中框内“A”代表的是“腺苷”吗？
（2）图示a处应为“－H”还是“－OH”？
（3）图示b、c、d所示化学键是否相同？
其中最易断裂和重建的是哪一个？
（4）图示框e的名称是什么？
它与DNA、RNA有何关系？
提示：
（1）图中“A”代表腺嘌呤，“腺苷”应为A＋a所在的五碳糖。
（2）图示a处应为“－OH”，即该五碳糖为“核糖”。
（3）图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的键最易断裂和重建。
（4）图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的单位之一，当发生转录或逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。
1．判断下列有关酶说法的正误
（1）发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性（2015·江苏卷）（×）
（2）蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类（2015·海南卷）（√）
（3）用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。
由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是RNA聚合酶（2014·福建卷）（×）
（4）随着温度降低，酶促反应的活化能下降（经典再现）（×）
（5）酶活性最高时的温度不适合酶的保存（经典再现）（√）
（6）淀粉酶溶液中加入蛋白酶不会导致淀粉酶活性发生变化（经典再现）（×）
（7）酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率（经典再现）（×）
（8）酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸（经典再现）（×）
（9）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸（经典再现）（×）
2．酶的特性和原理（连线）
3．判断下列有关ATP叙述的正误
（1）ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成（2015·海南卷）（×）
（2）ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应（2014·课标全国Ⅱ卷）（√）
（3）活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行（2014·四川卷）（×）
（4）线粒体内膜上不能合成ATP（经典再现）（×）
一、选择题
1．（2015·江苏卷改编）下列关于酶的叙述，正确的是（ ）
A．淀粉酶能够促使唾液淀粉酶水解
B．口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用
C．用果胶酶澄清果汁时，温度越低澄清速度越快
D．洗衣时，加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性
解析：
能够促使唾液淀粉酶水解的酶是蛋白酶，A错误；胰蛋白酶在小肠中发挥作用，消化分解蛋白质，B正确；温度越低，果胶酶活性降低，细胞壁分解速度减慢，果汁澄清速度越慢，C错误；白醋呈酸性，使酶变性失活，所以洗衣时加少许白醋会导致加酶洗衣粉中酶活性降低，D错误。
答案：
B
2．（2015·海南卷改编）关于生物体产生的酶的叙述，错误的（ ）
A．酶的化学本质是蛋白质或RNA
B．胰脂肪酶能将脂肪分解成甘油和脂肪酸
C．蛋白酶和脂肪酶都属于水解酶类
D．纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁
解析：
酶的化学本质是蛋白质或RNA，A正确；胰脂肪酶能将脂肪分解成甘油和脂肪酸，体现了酶的专一性，B正确；蛋白酶和脂肪酶都属于水解酶类，C正确；纤维素酶能够降解植物细胞壁，细菌细胞壁的成分是肽聚糖，需用肽聚糖酶降解，D错误。
答案：
D
3．（2016·汉中模拟）下列相关实验的描述，错误的是（ ）
A．低温和秋水仙素诱导多倍体形成的原理相同
B．观察花生子叶细胞中的脂肪颗粒需借助显微镜
C．处于质壁分离状态的细胞可能正在失水或吸水
D．探究温度对酶活性的影响，可选用H2O2做底物
解析：
低温和秋水仙素诱导多倍体形成的原理是相同的，都是抑制纺锤体的形成，A正确；观察花生子叶细胞中的脂肪颗粒需借助显微镜，B正确；处于质壁分离状态的细胞可能处于初始质壁分离状态或质壁分离复原过程中或失水和吸水的动态平衡中，C正确；过氧化氢的分解受温度的影响，因此不能用过氧化氢来研究温度对酶活性的影响，D错误。
答案：
D
（教师备用）（2015·徐州模拟）细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示，下列有关叙述正确的是（ ）
A．酶1与产物B结合后失活，说明酶的功能由其氨基酸序列决定
B．酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C．酶1有两种底物且能与产物B结合，因此酶1不具有专一性
D．酶1与产物B的相互作用不能防止细胞产生过多的产物A
解析：
酶的功能由其空间结构决定，其变构位点与活性位点均取决于酶的空间结构；酶1有两种底物且能与产物B结合，不能说明酶没有专一性；从图中可知，酶1的活性与产物B的浓度有关，当产物B浓度高时，酶1无活性，因此酶1与产物B的相互作用能防止细胞内产生过多的产物A。
答案：
B
4．如图是人体内某种酶的活性曲线，这种酶可能催化下列哪一项化学反应（ ）
A．葡萄糖合成糖原
B．氨基酸合成蛋白质
C．蛋白质分解成多肽
D．葡萄糖分解成二氧化碳和水
解析：
由图可以得出该酶催化活性在pH＝1.5左右时最高，可推知该酶为胃蛋白酶。
答案：
C
5．图甲表示细胞中某条生物反应链，图中a、b、c代表不同的酶，A、B、C代表不同的化合物；图乙表示酶活性与温度的关系。
下列叙述正确的是（ ）
A．若a催化的反应被抑制，则A消耗速度加快
B．若B大量堆积，则很可能是b和c催化的反应被抑制所致
C．当图乙反应温度由t2调到最适温度时，酶的活性上升
D．酶活性在t1时比t2时低，表明t1时酶的空间结构被破坏得更严重
解析：
由图甲可知，a是催化A生成B的酶，若a催化的反应被抑制，则A消耗速度减慢；b催化B生成C，c催化B生成A，所以当b和c催化的反应被抑制时，可能导致B的积累；酶活性与温度有关，t2时，部分酶活性丧失，调到最适温度时，酶的活性不变；当温度超过最适温度后，随温度的升高，酶逐渐变性失活，而在温度低于最适温度时，随温度的降低，酶的活性减弱，但酶的空间结构并没有被破坏。
答案：
B
6．（2016·郑州模拟）下列有关ATP的叙述，错误的是（ ）
A．ATP与核苷酸的元素组成相同
B．ADP比ATP的稳定性差
C．氧气不是细胞质基质形成ATP的必要条件
D．ATP中能量的释放需要水的参与
解析：
ATP与核苷酸的元素组成相同，均为C、H、O、N、P；ATP比ADP的稳定性差，易水解；细胞质基质可通过无氧呼吸产生ATP；ATP中能量的释放为水解过程。
答案：
B
7．（2016·南京模拟）下列有关ATP的叙述，正确的是（ ）
A．ATP分子是由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．叶肉细胞产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体
C．细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
D．放能反应一般与ATP水解的反应相联系
解析：
ATP分子是由1个腺苷和3个磷酸基团组成，A错误；叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，B错误；细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性，C正确；放能反应一般与ATP合成的反应相联系，吸能反应一般与ATP的水解相联系，D错误。
答案：
C
8．（2016·哈尔滨模拟）下列有关ATP的叙述中，错误的是（ ）
A．神经元内的钠离子排出需要消耗ATP，此过程与载体蛋白有关
B．细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化
C．ATP可以水解为一个腺嘌呤核糖核苷酸和两个磷酸
D．两分子ATP中，含有的高能磷酸键数和磷酸基团数分别是4和4
解析：
神经元内的钠离子浓度比细胞外低，所以神经元排出钠离子是主动运输的过程，需要消耗ATP，且需要载体蛋白协助，A正确。
细胞连续分裂时，需要消耗能量，所以此过程伴随着ATP与ADP的相互转化，B正确。
一个ATP含有一分子腺苷和三个磷酸基团，所以一分子ATP可以水解为一个腺嘌呤核糖核苷酸和两个磷酸，C正确。
两分子ATP中，含有的高能磷酸键数和磷酸基团数应该分别是4和6，D错误。
答案：
D
二、非选择题
9．（2015·重庆卷）小麦的穗发芽影响其产量和品质。
某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。
为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
（1）取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液（去淀粉），并在适宜条件下进行实验。
实验分组、步骤及结果如下：
步骤①中加入的C是__________，步骤②中加缓冲液的目的是__________________________________________________________。
显色结果表明：
淀粉酶活性较低的品种是__________________。
据此推测：
淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。
若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应___________。
（2）小麦淀粉酶包括α－淀粉酶和β－淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使_____________。
若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为：
红管粒颜色显著_________白管粒（填“深于”或“浅于”），则表明α－淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
解析：
（1）步骤①中加入的C是0.5mL蒸馏水，以形成对照实验；步骤②中加缓冲液的目的是维持培养液中pH的相对稳定。
显色结果表明，红粒管中蓝色较深，说明此时淀粉酶活性较低。
据此推测，淀粉酶活性越低，穗发芽率也越低。
若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为达到相同显色效果，则时间应当缩短。
（2）图中X处理的作用是使β－淀粉酶失活，若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色明显较深，表明α－淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
答案：
（1）0.5mL蒸馏水 控制pH 红粒小麦 低 缩短
（2）β－淀粉酶失活 深于
10．ATP既是神经元的“能量通货”，也可作为神经元之间信息传递的一种信号分子。
一些神经细胞不仅能释放典型的神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。
ATP作为信号分子的作用机理如图所示，请分析回答下列问题：
（1）人体细胞中的ATP主要来自__________________（生理过程），其分子结构简式是__________________。
研究发现，正常成年人安静状态下24小时有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mmol·L－1，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是____________________________________________________。
（2）细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________。
（3）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小时，然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次实验后，所得数据如下表所示：
①该实验的因变量是____________________________________。
②实验数据表明，该实验的因变量之间有何联系？
_____________________________________________________________________________________________________________________。
③若用混有浓度为2μg·mL－1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。
解析：
ATP是细胞内的“能量通货”，直接给细胞的生命活动提供能量。
（1）ATP可以来自细胞呼吸、光合作用，在人体细胞内只有细胞呼吸。
ATP结构简式为A－P～P～P。
（2）ATP是由一个腺苷和三个磷酸基团构成的，因此3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是腺苷。
（3）①“为了研究X物质对动物细胞的影响”，得出实验的自变量是X物质的浓度，因变量就是不同X物质浓度下细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率。
②细胞的生命活动离不开能量，因此细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加。
③消化需要酶来催化，消化酶的合成和分泌需要消耗能量；氨基酸等营养物质的吸收属于主动运输，需要消耗能量。
因此用混有浓度为2μg·mL－1的X物质的饲料饲喂大鼠，将阻碍消化酶的合成和分泌，影响消化；妨碍主动运输，影响营养物质的吸收。
答案：
（1）细胞呼吸 A－P～P～P ATP与ADP相互迅速转化
（2）腺苷 （3）①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率 ②细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加 ③阻碍消化酶的合成和分泌，影响消化；妨碍主动运输，影响营养物质的吸收
11．（2015·开封二模）萌发的小麦种子中的淀粉酶主要有α－淀粉酶（在pH3.6以下迅速失活，但耐热）、β－淀粉酶（不耐热，70°C条件下15min后就失活，但耐酸）。
以下是以萌发的小麦种子为原料来测定α－淀粉酶催化效率的实验，请回答下列与实验相关的问题。
【实验目的】测定40°C条件下α－淀粉酶的催化效率。
【实验材料】萌发3天的小麦种子。
【主要器材】麦芽糖标准溶液、5%淀粉溶液、斐林试剂、蒸馏水、恒温水浴锅、试管等。
【实验步骤】
（1）制备不同浓度麦芽糖溶液，与斐林试剂生成标准颜色。
取7支洁净试管编号，按下表中所示加入试剂，而后将试管置于60°C水浴中加热2min，取出后按编号排序。
表中Z代表的数值是____________。
（2）以萌发的小麦种子制取淀粉酶溶液，将装有淀粉酶溶液的试管置于__________________________，取出后迅速冷却，得到α－淀粉酶溶液。
（3）取A、B、C、D四组试管分别作以下处理：
试管
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C
D
5%淀粉溶液（mL）
1
1
1
α—淀粉酶溶液（mL）
1
1
1
1
蒸馏水（mL）
1
40℃水浴锅中保温
（min）
10
10
10
10
10
10
10
10
将A1和B1试管中溶液加入到E1试管中，A2和B2溶液加入到E2试管中，A3和B3溶液加入到E3试管中，C、D试管中的溶液均加入到F试管中，立即将E1、E2、E3、F试管在40°C水浴锅中保温一段时间，然后分别加入2mL斐林试剂，并经过60°C水浴中加热2min后，观察颜色变化．
【结果分析】将E1、E2、E3试管中的颜色与___________试管进行比较得出麦芽糖溶液浓度，并计算出α－淀粉酶催化效率的平均值。
【讨论】①实验中F试管所起的具体作用是排除________________________对实验结果的干扰，从而对结果进行校正；②若要测定β－淀粉酶的活性，则需要对步骤二进行改变，具体的操作是将淀粉酶溶液_____________，从而获得β－淀粉酶。
解析：
（1）步骤一：
由表中数据可知，蒸馏水＋麦芽糖标准溶液＝2mL，所以表中X为2、Y为1.4、Z为0.6。
（2）步骤二：
本题实验的目的是测定40℃条件下α－淀粉酶的催化效率，可用萌发的小麦种子制取α－淀粉酶溶液，但萌发的小麦种子也含有β－淀粉酶，所以需除去β－淀粉酶以防止干扰实验结果。
因为α－淀粉酶在pH3.6以下迅速失活，但耐热，β－淀粉酶不耐热，在70℃条件下15min后就失活，所以将制备的淀粉酶溶液置于70℃恒温箱中15min，取出后迅速冷却以即可获得α－淀粉酶溶液（若要测定β－淀粉酶的活性，则需将制备的淀粉酶溶液置于pH低于3.6溶液中，获得β－淀粉酶溶液）。
（3）步骤四：
反应结束后，需用斐林试剂进行鉴定，使用斐林试剂时需要在60℃水浴中加热2min后，再观察颜色变化。
结果分析：
最后将E1、E2、E3试管中的颜色与1～7号试管进行比较，获得该试管中麦芽糖浓度，并计算出a－淀粉酶的催化效率的平均值。
讨论：
（1）实验中F试管是对照组，作用是排除淀粉酶溶液中还原糖对实验结果的干扰从而对结果进行校对；
（2）若要测定β－淀粉酶的活性，则需要对步骤二进行改变，具体的操作是将淀粉酶溶液置于pH低于3.6溶液中一段时间从而获得β－淀粉酶。
答案：
（1）0.6
（2）70°C水浴锅15min
（3）结果分析：
1～7号
讨论：
①α－淀粉酶溶液中还原糖 ②PH值调到3.6以下
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