热点02 酶与ATP解析版.docx

1、热点02 酶与ATP解析版热点02 酶与ATP酶和ATP是保障一切新陈代谢反应正常进行的基础，因此在现行各个版本的教材中都以介绍这两类物质作为引入介绍细胞代谢活动的起始。酶作为生物催化剂，可以影响代谢反应速率，催化代谢朝着不同的结果发生，酶的专一性、高效性、和作用条件都经常作为素材设计成为探究实验类的问题。ATP作为生物体广泛使用的直接能源物质，其结构、功能都是学生必须了解和掌握的基础知识。1直接考查酶或ATP概念的题，抓好核心概念，注意辨析一些容易误导人讲法。比如酶只会降低反应活化能，而不能提供能量，不能改变反应的平衡点，ATP是能源物质，不是能量。2以此为素材设计的实验探究题，注意审题，找

2、出题目与教材知识的结合点，提取有用信息，答案有时直接可以从题目中“看”出来。构建不同因素影响酶活性规律的数学模型，联系代谢过程中能量供应实例，理解、验证ATP是直接能源物质。1（2021海南高考真题）研究发现，人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是（ ）A该酶的空间结构由氨基酸的种类决定B该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与C“废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂D“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用【答案】A【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数为蛋白质。【详解】A、根据题意可知：该酶的化学本质为蛋白质，蛋白质空间结构具

3、有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同造成的，A错误；B、根据题意可知：该酶的化学本质为蛋白质，因此该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与，B正确；C、“废物蛋白”被该酶切割的过程中会发生分解，肽键断裂，C正确；D、氨基酸是蛋白质的基本单位，因此“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用，D正确。故选A。2（2021海南高考真题）某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是（ ）A该酶可耐受一定的高温B在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大C不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同D相同温度下，在不同反应时间该

4、酶的催化反应速率不同【答案】D【分析】据图分析可知，在图示温度实验范围内，50酶的活性最高，其次是60时，在40时酶促反应速率随时间延长而增大。【详解】A、据图可知，该酶在70条件下仍具有一定的活性，故该酶可以耐受一定的高温，A正确；B、据图可知，在t1时，酶促反应速率随温度升高而增大，即反应速率与温度的关系为40506070，B正确；C、由题图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率（曲线变平缓）时所需时间不同，其中70达到该温度下的最大反应速率时间最短，C正确；D、相同温度下，不同反应时间内该酶的反应速率可能相同，如达到最大反应速率（曲线平缓）之后的反应速率相同，D错误。故选D。3（2

5、021海南高考真题）研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，12min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是（ ）A该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATPB32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性C32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等DATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内【答案】B【分析】ATP又叫三磷酸腺苷，简称为ATP，其结构式是：A-PPP，A-表示腺苷、T-表示三个、P-表示磷酸基团，“”表示高能磷酸键。【详解】A、根据题意可知：该实验不能

6、说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；B、根据题意“结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。”说明：32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；C、根据题意可知：放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；D、该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。故选B。4（2021湖北高考真题）很久以前，勤劳的中国人就发明了制饴（麦芽糖技术，这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是（ ）A麦芽含有淀粉酶，不含麦芽糖B麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成C5560保温可抑制该过程中细菌的生长D麦芽中的淀粉

7、酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低【答案】C【分析】糖类包括：单糖、二糖、多糖。单糖中包括五碳糖和六碳糖，其中五碳糖中的核糖是RNA的组成部分，脱氧核糖是DNA的组成部分，而六碳糖中的葡萄糖被形容为“生命的燃料”，而核糖、脱氧核糖和葡萄糖是动物细胞共有的糖；二糖包括麦芽糖、蔗糖和乳糖，其中麦芽糖和蔗糖是植物细胞中特有的，乳糖是动物体内特有的；多糖包括淀粉、纤维素和糖原，其中淀粉和纤维素是植物细胞特有的，糖原是动物细胞特有的。【详解】A、麦芽糖属于植物细胞特有的二糖，在麦芽中存在麦芽糖，A错误；B、麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合而成的，B错误；C、细菌的生长需要适宜温度，据图可知，该过程中需要在55

8、-60条件下保温6小时左右，目的是抑制细菌的生长，避免杂菌污染，C正确；D、一般而言，植物体内酶的最适温度高于动物，故麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高，D错误。故选C。5（2021湖北高考真题）采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是（ ）A常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏B密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜C冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓D低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓【答案】C【分析】1、自由水与结合水的比值越高，新陈代谢越

9、旺盛，抗逆性越差。2、水果、蔬菜的储藏应选择零上低温、低氧等环境条件。【详解】A、常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物增多，不耐贮藏，A正确；B、密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，抑制呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜，B正确；C、细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误；D、酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变，密封条件下4冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，D正确。故选C。6（2021北京高考真题）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关

10、实验，叙述错误的是（）A研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液B利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNAC依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离D利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质【答案】C【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。【详解】A、肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细

11、胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，A正确；B、不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，故可粗提取DNA，B正确；C、依据光合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C错误；D、蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，可以利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D正确。故选C。7（2021辽宁高考真题）腈水合酶（N0）广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的和亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶（N1）。下列有关叙述错误的是（）AN1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一B加入连接肽需要通过改造基因实现C获得N1的

12、过程需要进行转录和翻译D检测N1的活性时先将N1与底物充分混合，再置于高温环境【答案】D【分析】1、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）。2、蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。3、蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）。【详解】A、在N0的和

13、亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶（N1），则N1与N0氨基酸序列有所不同，这可能是影响其热稳定性的原因之一，A正确；B、蛋白质工程的作用对象是基因，即加入连接肽需要通过改造基因实现，B正确；C、N1为蛋白质，蛋白质的合成需要经过转录和翻译两个过程，C正确；D、酶具有高效性，检测N1的活性需先将其置于高温环境，再与底物充分混合，D错误。故选D。8（2021辽宁高考真题）科研人员发现，运动能促进骨骼肌细胞合成FDC5蛋白，该蛋白经蛋白酶切割，产生的有活性的片段被称为鸢尾素。鸢尾素作用于白色脂肪细胞，使细胞中线粒体增多，能量代谢加快。下列有关叙述错误的是（）A脂肪细胞中的脂肪可被

14、苏丹染液染色B鸢尾素在体内的运输离不开内环境C蛋白酶催化了鸢尾素中肽键的形成D更多的线粒体利于脂肪等有机物的消耗【答案】C【分析】1、脂肪被苏丹染成橘黄色，被苏丹染成红色。2、蛋白酶能催化蛋白质的水解。【详解】A、脂肪可被苏丹染液染成橘黄色，A正确；B、有活性的片段鸢尾素通过体液运输作用于脂肪细胞，促进脂肪细胞的能量代谢，B正确；C、蛋白酶切割FDC5蛋白形成有活性的鸢尾素片段，蛋白酶催化肽键的断裂，C错误；D、线粒体是有氧呼吸的主要场所，脂肪细胞线粒体增多，有利于脂肪细胞消耗更多的脂肪，D正确。故选C。9（2021天津高考真题）富营养化水体中，藻类是吸收磷元素的主要生物，下列说法正确的是（

15、）A磷是组成藻类细胞的微量元素B磷是构成藻类生物膜的必要元素C藻类的ATP和淀粉都是含磷化合物D生态系统的磷循环在水生生物群落内完成【答案】B【分析】1、组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素，大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。2、生态系统的物质循环是指组成生物体的元素在生物群落与非生物环境间循环的过程，具有全球性。【详解】A、磷属于大量元素，A错误；B、磷脂中含磷元素，磷脂双分子层是构成藻类生物膜的基本支架，故磷是构成藻类生物膜的必要元素，B正确；C、ATP由C、H、O、N、P组成，淀粉只含C、H、O三种元

16、素，C错误；D、物质循环具有全球性，生态系统的磷循环不能在水生生物群落内完成，D错误。故选B。10（2021北京高考真题）在有或无机械助力两种情形下，从事家务劳动和日常运动时人体平均能量消耗如图。对图中结果叙述错误的是（）A走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多B葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源C爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩D借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应【答案】D【分析】葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，其水解释放的能量可满足细胞各项生命活动对能量的需求。【详解】A、由图可知，走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多，A正确

17、；B、葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”，B正确；C、爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩，部分会转化为热能，C正确；D、有机械助力时人确实比无机械助力消耗的能量少，但机械助力会消耗更多的能量，不利于缓解温室效应，D错误。故选D。11（2021北京高考真题）ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是（）A含有C、H、O、N、P B必须在有氧条件下合成C胞内合成需要酶的催化 D可直接为细胞提供能量【答案】B【分析】A代表腺苷，P代表磷酸基团，ATP中有1个腺苷，3个磷酸基团，2个高能磷酸键，结构简式为A-PPP。【详解】A、ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷

18、酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；B、在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；C、ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；D、ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。故选B。12（2021浙江高考真题）下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，正确的是（）A“酶的催化效率”实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，实验结果相同B“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中，分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物C“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是检验酶液中是否混有还原糖D设温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择本尼迪特试剂检测反应

19、产物【答案】B【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA。2、酶的特性：高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应。酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。【详解】A、熟马铃薯块茎中酶已经失活，用其代替生马铃薯块茎，实验结果不相同，A错误；B、“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中，不同pH为自变量，在酶溶液中分别加入不同pH的缓冲液后，再与底物混合，以保证反应pH为预设pH，B正确；C、“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的

20、目的是检验淀粉溶液和蔗糖溶液中是否混有还原糖，C错误；D、探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，温度作为自变量，而本尼迪特试剂检验还原糖需要水浴加热，会改变实验温度，影响实验结果，故不能选择本尼迪特试剂检测反应产物，D错误。故选B。13（2021湖南高考真题）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（ ）A这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递C作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递D蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响【答

21、案】B【分析】分析图形，在信号的刺激下，蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白质，使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去磷酸化的蛋白质，从而使蛋白质空间结构的恢复。【详解】A、通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确； B、如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；C、根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；D、温

22、度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。故选B。二、实验题14（2021湖北高考真题）使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。（1）实验设计思路取_支试管（每支试管

23、代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加等量_，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。（2）实验预期结果与结论若出现结果：_。结论：甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果：_。结论：甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果：_。结论：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。若出现结果：_。结论：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。【答案】（1） 2 甲物质溶液、乙物质溶液 （2） 透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高 透析前后，两组的酶活性均不变 加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，

24、透析前后酶活性不变 加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高 【分析】对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理是的就是对照组。（1）分析题意可知，实验目的探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液（单一变量和无关变量一致原则）；一段时间

25、后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。（2）据题意可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙

26、物质溶液组，透析前后酶活性不变。若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。三、综合题15（2021福建高考真题）大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同大气CO2浓度（大气CO2浓度LC和高CO2浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP和高磷浓度HP）的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。回答下列问题：（1）本实验的目的是探究在一定光照强度下，_。（2）ATP水解酶的

27、主要功能是_。ATP水解酶活性可通过测定_表示。（3）由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，因而细胞_增强，导致有机物消耗增加。（4）由图2可知，大气CO2条件下，高磷浓度能_龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是_。【答案】（1）不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响（2） 催化ATP水解 单位时间磷酸的生成量或单位时

28、间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量 （3）呼吸作用（4） 提高 龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，保护海洋生态 【分析】根据题意，本实验研究CO2浓度和磷浓度对龙须菜生长的影响，故自变量是CO2浓度和磷浓度，因变量为海洋藻类龙须菜的生长状况。据图1可知，相同CO2浓度条件下，高磷浓度比低磷浓度的ATP水解酶活性高，且在相同磷浓度下，高浓度二氧化碳ATP水解酶活性高。（1）结合分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。（2）酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水

29、解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗量进行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi，故ATP水解酶活性可通过测定单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量。（3）净光合速率=总光合速率-呼吸速率，由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，矿质元素的吸收需要能量，因而细胞呼吸增强，导致有机物消耗增加。（4）由图2可知，大气CO2条件（LC组）下，HP组（高磷浓度）的净光合速率LP组（低磷浓度），故推测高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率；结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，保护海洋生态。