1、- 1 -专题 2 细胞代谢的两类重要物质酶和 ATP(30 分钟 100 分)一、单项选择题(共 10 小题,每小题 6 分,共 60 分)1.(2018益阳二模)如图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系,从图中不能获得的信息是( )A.酶促反应最适温度范围B.高温使酶活性下降C.酶促反应生成物量与时间的关系D.酶促反应速率与酶浓度的关系【解析】选 D。图中未涉及酶浓度,D 项符合题意。2.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【解题指导】解答本题的关键:(1)
2、题干关键词:“不需要 ATP 提供能量”。(2)关键知识:糖的运输属于主动运输;淀粉水解只需要酶的催化,不需要能量。【解析】选 C。本题考查物质运输、物质的合成和分解对能量的利用特点。叶肉细胞合成的糖运输到果实是主动运输的过程;吞噬细胞吞噬病原体的过程属于胞吞。主动运输、胞吞、肽链的合成都需要消耗 ATP 提供的能量,淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要消耗 ATP 提供的能量。3.如图为探究新鲜的土豆片中的过氧化氢酶具有催化作用的实验装置图,下列对该实验产生的现象及其结果推测的叙述,正确的是 ( )- 2 -A.该实验的自变量是温度和新鲜的土豆片数量B.若增加新鲜的土豆片的数量,量筒中产生气体的
3、总量会增加C.一段时间后,气体产生速率不再增加的原因是该反应的底物已耗尽D.对照实验的装置可设置为 10 mL 30%的 H2O2溶液和煮熟的土豆片,其他条件均相同【解析】选 D。本实验的目的是探究新鲜的土豆片中的过氧化氢酶具有催化作用,实验的自变量为是否加入过氧化氢酶(是否加入土豆片),温度属于无关变量,A 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,使量筒中产生的气体速率加快,但是底物 H2O2的量一定,故最终生成 O2的量相同,B 错误;一段时间后,气体产生速率不再增加的原因是酶量有限,若底物耗尽,则不再产生气体 C 错误。4.下列有关酶的
4、实验设计正确的是 ( )A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性B.利用过氧化氢和淀粉酶探究温度对酶活性的影响C.利用过氧化氢、鲜肝匀浆和 FeCl3研究酶的高效性D.利用胃蛋白酶、蛋清和 pH 分别为 5、7、9 的缓冲液验证 pH 对酶活性的影响【解析】选 C。淀粉酶能催化淀粉的水解,但不能催化蔗糖的水解,若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性,结果加碘液都不会变蓝色,A 错误;加热会加速过氧化氢分解,探究温度对酶活性的影响的实验中,不宜以过氧化氢为底物,B 错误;鲜肝匀浆含过氧化氢酶,可催化过氧化氢的分解,FeCl3作为无机催化剂也能催化过氧化氢的分解,但过氧化氢酶具有高效性,因
5、此可以利用过氧化氢、鲜肝匀浆和 FeCl3研究酶的高效性,C 正确;胃蛋白酶的最适 pH 是 2.0,因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和 pH 分别为 5、7、9 的缓冲液验证 pH 对酶活性的影响,D 错误。5.(2018深圳二模)下列有关酶与 ATP 的叙述正确的是 ( )A.酶的合成往往需要 ATP,但 ATP 的合成一般不需要酶B.酶可以催化反应的进行,ATP 可以直接为细胞代谢提供能量C.酶在高温、低温、过酸、过碱条件下,空间结构都会被破坏- 3 -D.只有真核细胞才有 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制【解析】选 B。酶的合成过程需要 ATP 提供能量,ATP 的合成过程也需要酶
6、的催化,A 错误;酶可以催化反应的进行,ATP 可以直接为细胞代谢提供能量,B 正确;酶在高温、过酸、过碱条件下,空间结构都会被破坏,但是低温不会破坏酶的空间结构,只是抑制酶的活性,C 错误;真核细胞与原核细胞均有 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制,D 错误。【加固训练】(2018武汉二模)下列关于酶和 ATP 的相关叙述,正确的是 ( )A.基因的表达需要酶和 ATP,酶和 ATP 也是基因表达的产物B.酶在细胞内外都可以发挥作用,ATP 只能在细胞内发挥作用C.酶和 ATP 都具有高效性和专一性D.酶促反应不一定有 ATP 的参与,但 ATP 的生成一定有酶参与【解析】选 D。基
7、因的表达过程需要 RNA 聚合酶及 ATP 供能,基因表达的产物是蛋白质,少数酶及ATP 不是表达产物,A 错误;酶和 ATP 在细胞内外都可以发挥作用,B 错误;ATP 没有表现出专一性,C 错误;ATP 的合成需要酶的催化,酶促反应不都是耗能反应,D 正确。6.如图曲线 b 表示在最适温度和最适 pH 条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是 ( )A.降低 pH,重复该实验,A、B 点位置都不变B.酶量增加后,图示反应速率可用曲线 a 表示C.反应物浓度是限制曲线 AB 段酶促反应速率的主要因素D.B 点后适当降温,酶活性增加,曲线将呈现曲线 c 所示变化【解析】选 C。
8、图示曲线 b 为最适 pH 条件下的曲线,因此降低 pH,酶的活性降低,重复该实验,A、B 点位置都将降低,A 错误;酶量增加后,反应速率增大,可用图中曲线 c 表示,B 错误;图示曲线b 为最适温度条件下的曲线,若 B 点后适当降温,则酶活性将降低,曲线将下降,D 错误。- 4 -7.(新题预测)ATP 合酶是 F1和 F0的复合体,其中 F1位于某些细胞器的膜外基质中,具有酶活性;F0嵌在膜的磷脂双分子层中,为质子(H +)通道,当膜外的高浓度的质子冲入膜内时能为 ATP 的合成提供能量。下列叙述正确的是( )A.ATP 合酶存在于线粒体内膜和叶绿体内膜上B.F0为 ATP 合酶的疏水部位
9、,能催化 ATP 的合成C.合成 ATP 时的能量直接来自 H+的化学势能D.高温使 F1和 F0分离后,F 1仍能合成 ATP【解题指导】解答本题需要明确:(1)F1具有酶活性。(2)F0为质子(H +)通道。(3)ATP 合成需要 F1和 F0共同参与。【解析】选 C。ATP 合酶存在于合成 ATP 的场所,因此叶绿体内膜上不含有 ATP 合酶,A 错误;F 0嵌在膜的磷脂双分子层中,是质子(H +)通道,为 ATP 合成供能,不起催化作用,B 错误,C 正确;由于 F1具有酶活性,高温使 F1和 F0分离后,F 1变性失活,不能合成 ATP,D 错误。8.下列关于 ATP 在细胞能量代谢
10、中作用的叙述中,正确的是 ( )A.ADP 由磷酸、腺嘌呤和脱氧核糖组成,其中含有一个高能磷酸键B.线粒体是胰岛 B 细胞中唯一产生 ATP 的细胞器,抑制其功能会影响胰岛素的分泌C.ATP 的合成与细胞的吸能反应有关D.维持人体体温的热能主要来自细胞内 ATP 的水解【解析】选 B。ADP 由磷酸、腺嘌呤和核糖组成,A 错误;ATP 的合成与细胞的放能反应有关,C 错误;维持人体体温的热能主要来自细胞呼吸释放的能量,D 错误。【加固训练】下列有关 ATP 的叙述,正确的是 ( )A.图中的 a 是构成 DNA 的基本单位之一B.图中的 A 代表腺苷,b、c 为高能磷酸键- 5 -C.ATP
11、中的“A”与构成 RNA 中的碱基“A”表示的不是同一种物质D.血浆中的葡萄糖进入红细胞、肾小管对葡萄糖的重吸收都会消耗 ATP【解析】选 C。图中的 a 是构成 RNA 的基本单位之一,A 错误;图中的 A 代表腺嘌呤,B 错误;ATP中的“A”为腺苷,构成 RNA 中的碱基“A”表示腺嘌呤,C 正确;血浆中的葡萄糖进入红细胞为协助扩散过程,不消耗 ATP,D 错误。9.(新题预测)能荷是指总的腺苷酸系统(即 ATP、ADP 和 AMP 浓度之和)中所负荷高能磷酸键的数量,即能量负荷,计算公式为能荷=(ATP+0.5ADP)/(ATP+ADP+AMP),下列生理过程能使细胞内的能荷增加的是(
12、 )A.H和 O2在生物膜上结合产生 H2OB.植物生长素由顶芽向侧芽运输C.成熟的红细胞通过渗透作用吸水D.氨基酸在核糖体上脱水缩合形成肽链【解析】选 A。由能荷计算公式可知,当 ATP 水解时,能荷减小,当合成 ATP 时,能荷增大。 H和 O2在生物膜上结合产生 H2O 的过程中释放能量,合成 ATP,能荷增加,A 正确;植物生长素由顶芽向侧芽运输、氨基酸在核糖体上脱水缩合形成肽链均消耗 ATP,能荷减小,B、D 错误;成熟的红细胞通过渗透作用吸水不消耗 ATP,与能荷无关,C 错误。10.(新题预测)激酶是一类可以催化磷酸化反应的酶,能将来自 ATP 的磷酸基团添加到底物蛋白上。如图是
13、动物细胞外的成纤维细胞生长因子(FGF)调节细胞生命活动的激酶信号传导途径。据图分析错误的是 ( )A.FGFR 受体的胞内部分具有催化作用- 6 -B.FGF 导致 FGFR 空间结构改变而失活C.核孔是细胞质与细胞核信息交流的通道D.FGF 通过调节基因表达从而发挥了作用【解析】选 B。FGFR 受体的胞内部分含有激酶结构域,说明其具有催化功能,A 正确;FGF 导致FGFR 空间结构改变,但是没有失活,B 错误;核孔是细胞质与细胞核信息交流的通道,C 正确;FGF通过调节基因表达从而发挥了作用,D 正确。二、非选择题(共 2 小题,共 40 分)11.(20 分)不良环境能使植物体内酶活
14、力下降,酶活力降低的程度可作为衡量植株耐受性的重要指标。为探究不同植物叶片对汽车尾气的耐受能力,研究人员将两年生的香樟和杜鹃分别置于密闭气室中,用相同浓度的汽车尾气处理 16 h,取叶片研磨后获得叶片研磨液。用下图装置进行实验,每组实验测定 4 次,每次向锥形瓶中加入 2 mL 叶片研磨液后均测定 5 min 内的气体收集量,结果如下表(单位:mL)。请回答下列问题:次数植物第 1 次 第 2 次 第 3 次 第 4 次 平均对照组 2.1 2.0 2.2 2.1 2.1香樟实验组 1.6 1.45 1.5 1.35 1.48对照组 3.0 2.8 2.9 2.9 2.9杜鹃实验组 1.8 1
15、.9 2.0 1.9 1.9(1)本实验用气体产生量衡量酶活力的原因是_。 对照组的处理方式是 _。 - 7 -(2)制备香樟和杜鹃的叶片研磨液时,加入缓冲液的目的是_ _。恒温水浴设定为 32 的原因是_ _。 (3)每次实验均统计相同时间内气体收集量,目的是_。每种实验材料均进行 4次实验的目的是_ _。 (4)实验表明,对汽车尾气污染耐受力较强的植物是_,判断的理由是_ 。 【解析】(1)本实验的原理是植物细胞中过氧化氢酶能催化 H2O2分解,释放 O2;酶活力越高,化学反应速率越快,一定时间内生成的产物越多。对照组的处理除不含汽车尾气外,其余都应相同。(2)酶催化需要适宜的温度、pH
16、等条件,加入缓冲液能维持正常稳定的 pH。温度为无关变量,需要保证相同且适宜,32 是过氧化氢酶催化的适宜温度。(3)实验时间为无关变量,统计相同时间内气体收集量,可避免时间不同对结果的影响。本实验中每种实验材料均进行 4 次实验(重复实验),计算平均值以保证实验结果的准确性。(4)“酶活力降低的程度”即酶活力下降的相对幅度,其计算方法是酶活力下降的绝对值/对照组酶活力,即本实验中香樟酶活力下降程度为(2.1-1.48)/2.1(约 29.5%),杜鹃酶活力下降程度为(2.9-1.9)/2.9(约 34.5%),说明香樟对汽车尾气的耐受力更强。答案:(1)酶活力越高,催化 H2O2分解速率越快
17、,一定时间内气体产生量越多 将生理状况相似的香樟或杜鹃在不含汽车尾气的密闭气室中放置 16 h(2)避免研磨过程中 pH 变化对过氧化氢酶产生影响32 是过氧化氢酶催化的适宜温度(3)避免时间差异对实验结果产生影响 重复实验,计算平均值,保证实验数据的可靠性(4)香樟 相同浓度的汽车尾气处理后,香樟过氧化氢酶活力下降的相对幅度更小12.(20 分)解读下列曲线,回答相关问题:(1)图 1 是与酶活性影响因素相关的曲线,请分析回答:- 8 -当 pH 从 5 上升到 7,酶活性的变化过程是_;从图示曲线我们还可以得出的结论是随着 pH 的变化,_(填“影响”或“不影响”)酶的最适温度。 (2)人
18、体骨骼肌细胞中,ATP 的含量仅够剧烈运动时三秒钟内的能量供给。在校运动会上,某同学参加 100 m 短跑过程中,其肌细胞中 ATP 相对含量变化如图 2 所示,试回答:由 A 到 B 的变化过程中,说明 ATP 被水解,释放的能量用于_。 由整个曲线来看,肌细胞中 ATP 的含量不会降为零,说明_。 【解析】(1)底物剩余量越少,说明酶的活性越高。由图 1 可知,当 pH 从 5 上升到 7,酶活性的变化过程是先上升后下降;从图示曲线我们还可以得出的结论是随着 pH 的变化,酶的最适温度不变。(2)图 2 为某同学参加短跑比赛过程中 ATP 的相对含量随时间的变化。由 A 到 B 的变化过程中ATP 含量降低,说明 ATP 被水解,释放的能量用于肌肉收缩等生命活动;从整个曲线来看,肌细胞中 ATP 的含量不会降为零,说明 ATP 的生成和分解是同时进行的。答案:(1)先上升后下降 不影响(2)肌肉收缩等生命活动ATP 的生成和分解是同时进行的
