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酶和ATP (30分鐘　100分) 一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分) 1.下列生命活動中不需要ATP提供能量的是 (　　) A.葉肉細胞合成的糖運輸?shù)焦麑? B.吞噬細胞吞噬病原體的過程 C.淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖 D.細胞中由氨基酸合成新的肽鏈 【解析】選C。本題考查物質(zhì)運輸、物質(zhì)的合成和分解對能量的利用特點。葉肉細胞合成的糖運輸?shù)焦麑嵤侵鲃舆\輸?shù)倪^程；吞噬細胞吞噬病原體的過程屬于胞吞。主動運輸、胞吞、肽鏈的合成都需要消耗ATP提供的能量，淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖不需要消耗ATP提供的能量。 2.(2019南昌模擬)下列關(guān)于酶和ATP的敘述，正確的是 (　　) A.基因的表達需要酶和ATP，酶和ATP也是基因表達的產(chǎn)物 B.加酶和加熱促進H2O2分解的機理相同 C.ATP的形成不一定伴隨著氧氣的消耗 D.ATP是RNA水解的產(chǎn)物之一 【解析】選C。ATP既不是蛋白質(zhì)，也不是RNA，說明ATP不是基因表達的產(chǎn)物，而是基因通過控制相關(guān)酶的合成進而控制相關(guān)代謝過程的產(chǎn)物，A錯誤；加酶是降低反應(yīng)的活化能，加熱是為反應(yīng)物(H2O2)提供所需的活化能，所以二者的作用機理不同，B錯誤；有氧呼吸的三個階段都有ATP形成，但第一、二階段沒有氧氣的參與，只有第三階段才有氧氣的參與，C正確；ATP水解掉兩個磷酸基團后才是RNA水解的產(chǎn)物之一，D錯誤。 3.ATP熒光儀是專門用于快速檢測微生物數(shù)量的測試儀器，其工作原理是ATP的含量與活細胞的活性、種類和數(shù)量存在一定的比例關(guān)系。ATP可以和蟲熒光素相互作用而發(fā)出生物光，光的強度和微生物的數(shù)量存在一定的比例關(guān)系。其反應(yīng)式如下： 蟲熒光素+ATP+O2蟲熒光素(被氧化的)+AMP+CO2+Pi 下列有關(guān)ATP及ATP熒光儀工作原理的敘述，錯誤的是 (　　) A.熒光的強度反映出微生物的數(shù)量 B.檢測過程中ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能 C.ATP釋放能量需要酶的參與 D.微生物體內(nèi)ATP的產(chǎn)生都需要O2的參與 【解析】選D。由題可知，熒光的強度與微生物的數(shù)量存在一定的比例關(guān)系，因此熒光強度可以反映出微生物的數(shù)量，A項正確；檢測過程中ATP中的化學(xué)鍵斷裂，即化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能，B項正確；由反應(yīng)式可得：ATP釋放能量需要熒光素酶的參與，C項正確；有的微生物也可進行無氧呼吸產(chǎn)生ATP，D項錯誤。 4.(2019成都模擬)如圖是某課外活動小組探究酶活性影響因素時繪制的實驗結(jié)果圖(實驗中用鹽酸創(chuàng)設(shè)酸性條件，鹽酸能催化淀粉水解)。下列有關(guān)敘述正確的是 (　　) A.實驗的自變量是1 h后淀粉剩余量，因變量是pH B.pH為1時有淀粉水解，則過酸條件下酶沒有失活 C.pH為3時酶的活性小于pH為9時酶的活性 D.與鹽酸相比，淀粉酶降低反應(yīng)活化能的作用較弱 【解析】選C。分析柱形圖可知，本實驗的自變量是pH，因變量是1 h后淀粉剩余量，A錯誤；pH為1時有淀粉水解，這是鹽酸催化淀粉水解的結(jié)果，過酸條件下酶失活，B錯誤；分析柱形圖可知，pH為3時和pH為9時淀粉剩余量基本相等，而由于淀粉在酸性條件下易分解，因此pH為3時酶的活性小于pH為9時酶的活性，C正確；與鹽酸相比，淀粉酶降低反應(yīng)活化能的作用較強，D錯誤。 5.某公司研發(fā)了兩種石油降解產(chǎn)品BDB-n生物降解菌(厭氧型)和BDB-a生物降解菌(好氧型)，降解菌是通過產(chǎn)生酶對石油進行分解的。如圖為不同條件下，某種降解菌對某湖泊污泥中石油分解能力的測定結(jié)果。下列有關(guān)分析不正確的是 (　　) A.該實驗的自變量為pH和污泥含水量 B.該實驗的檢測指標是2天后污泥中的石油含量 C.該實驗中使用的降解菌最可能是BDB-a生物降解酶 D.在不同污泥含水量條件下，降解菌體內(nèi)酶的最適pH相同 【解析】選C。由題圖可知，該實驗的自變量是pH和污泥含水量，因變量是2天后污泥中的石油含量，A、B正確；根據(jù)圖中的實驗數(shù)據(jù)分析可知，當污泥含水量為60%～80%，pH=7時，石油含量最少，說明石油降解酶分解能力最強的條件為污泥含水量60%～80%、pH=7，則該實驗用的應(yīng)該是厭氧菌，即BDB-n生物降解菌，C錯誤；根據(jù)三條曲線的最低點可以判斷，在不同污泥含水量條件下，降解菌體內(nèi)酶的最適pH相同，D正確。 6.如圖是人體細胞代謝部分簡圖。圖中甲表示ATP，下列有關(guān)敘述錯誤的 是 (　　) A.甲→乙→丙→丁過程中，起催化作用的酶空間結(jié)構(gòu)不同 B.丙由C、H、O、N、P五種元素構(gòu)成，是DNA的基本組成單位之一 C.丁由腺嘌呤和核糖組成，而戊可用于甲的合成 D.在紅細胞吸收葡萄糖時，細胞中乙的含量不會顯著增加 【解析】選B。甲→乙→丙→丁表示ATP的逐步水解，每一次水解反應(yīng)的酶都不同，A項正確；丙為A-P，A是腺苷，由1分子核糖和1分子腺嘌呤構(gòu)成，加上1分子磷酸，構(gòu)成1分子腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本組成單位之一，B項錯誤；丁表示腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，戊表示磷酸，是ATP的組成成分，C項正確；紅細胞吸收葡萄糖為協(xié)助擴散，不需要消耗ATP，故細胞中乙(ADP)的含量不會顯著增加，D項正確。 【知識總結(jié)】ATP結(jié)構(gòu)的“一、二、三” 7. ATP合酶是F1和F0的復(fù)合體，其中F1位于某些細胞器的膜外基質(zhì)中，具有酶活性；F0嵌在膜的磷脂雙分子層中，為質(zhì)子(H+)通道，當膜外的高濃度的質(zhì)子沖入膜內(nèi)時能為ATP的合成提供能量。下列敘述正確的 是 (　　) A.ATP合酶存在于線粒體內(nèi)膜和葉綠體內(nèi)膜上 B.F0為ATP合酶的疏水部位，能催化ATP的合成 C.合成ATP時的能量直接來自H+的化學(xué)能 D.高溫使F1和F0分離后，F(xiàn)1仍能合成ATP 【解題指南】需要明確題中以下信息： (1)F1具有酶活性。 (2)F0為質(zhì)子(H+)通道。 (3)ATP合成需要F1和F0共同參與。 【解析】選C。ATP合酶存在于合成ATP的場所，因此葉綠體內(nèi)膜上不含有ATP合酶，A錯誤；F0嵌在膜的磷脂雙分子層中，是質(zhì)子(H +)通道，B錯誤；由于F1具有酶的活性，高溫使F1和F0分離后，F(xiàn)1變性失活，不能合成ATP，D錯誤。 8.(2019保山模擬)下列關(guān)于酶和ATP的敘述中，正確的一項是 (　　) A.酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，具有專一性、高效性等特點 B.所有的酶和ATP都含有C、H、O、N、P元素 C.1個ATP中含3個高能磷酸鍵 D.對于動物、植物、真菌和細菌來說，細胞呼吸是其產(chǎn)生ATP的唯一來源 【解析】選A。酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，具有專一性、高效性等特點，A項正確；絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA，蛋白質(zhì)的主要組成元素是C、H、O、N，不一定含有P，B項錯誤；1個ATP中含2個高能磷酸鍵，C項錯誤；ATP的能量來源是細胞呼吸和光合作用，光合作用只有光能自養(yǎng)生物才有，而動物、真菌和大多數(shù)細菌都是異養(yǎng)生物，異養(yǎng)生物只能通過細胞呼吸產(chǎn)生ATP，D項錯誤。 二、非選擇題(共22分) 9.(2019成都模擬)在生物化學(xué)反應(yīng)中，當?shù)孜锱c酶的活性位點形成互補結(jié)構(gòu)時(如甲圖A所示)，可催化底物發(fā)生變化。酶抑制劑是與酶結(jié)合并降低酶活性的分子，其中競爭性抑制劑與底物競爭酶的活性位點，從而降低酶對底物的催化效率；非競爭性抑制劑和酶活性位點以外的其他位點結(jié)合，能改變酶的構(gòu)型，使酶不能與底物結(jié)合，從而使酶失去催化活性。酶抑制劑的作用機理如甲圖所示，乙圖表示在不同條件下底物濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系。 (1)酶與無機催化劑相比，催化效率更高是因為______________________。 (2)乙圖為探究不同種類抑制劑對相同酶促反應(yīng)速率的影響曲線，其中曲線_______表示對照組的實驗結(jié)果，曲線___________表示非競爭性抑制劑對反應(yīng)速率影響的變化曲線。請列舉兩個實驗中的無關(guān)變量：______________________________。 (3)由甲、乙兩圖可知，_____________________________都可以影響反應(yīng)速率。 【解析】梳理酶的本質(zhì)、作用機理、影響酶活性的因素等相關(guān)知識，據(jù)此以競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑的作用機理為切入點，從甲圖中提取有效信息，對比分析乙圖中三條曲線的變化趨勢，圍繞各問題情境和實驗設(shè)計遵循的原則，對相關(guān)問題進行分析解答。 (1)同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。 (2)乙圖顯示，曲線a的酶促反應(yīng)速率最快，因此曲線a表示無抑制劑存在時的對照組的實驗結(jié)果。依題意可知：非競爭性抑制劑和酶活性位點以外的其他位點結(jié)合，能改變酶的構(gòu)型，使酶不能與底物結(jié)合，從而使酶失去催化活性；競爭性抑制劑與底物競爭酶的活性位點，從而降低酶對底物的催化效率，而底物濃度越高，底物與酶的活性位點結(jié)合的機會就越大，競爭性抑制劑與酶的活性位點結(jié)合的機會就越小，抑制效應(yīng)就會變得越來越弱。因此曲線b表示競爭性抑制劑對反應(yīng)速率影響的作用效果，曲線c表示非競爭性抑制劑對反應(yīng)速率影響的作用效果。乙圖的自變量為底物濃度，因變量為酶促反應(yīng)速率，酶的種類、酶的含量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH等均為無關(guān)變量。 (3)據(jù)圖分析，酶抑制劑、底物濃度都可以影響反應(yīng)速率。 答案：(1)酶同無機催化劑相比，降低活化能的作用更顯著　(2)a　c　酶的種類、酶的含量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH(答出任意兩個即可) (3)酶抑制劑、底物濃度 1.(6分)如圖甲是淀粉酶活性受pH影響的示意圖，圖乙表示在最適溫度、pH=b時，淀粉水解產(chǎn)生麥芽糖的量隨時間的變化曲線。若該酶促反應(yīng)過程中某一個條件發(fā)生變化，下列說法不正確的是 (　　) A.溫度降低時，E點不變，D點右移 B.pH=a時，E點不變，D點右移 C.pH=c時，E點為零 D.淀粉的量增加時，E點下移，D點左移 【解題指南】(1)題干關(guān)鍵詞：“淀粉水解產(chǎn)生麥芽糖”“最適溫度”“條件發(fā)生變化”。 (2)圖中關(guān)鍵信息：①圖甲b為最適pH； ②圖乙縱坐標為麥芽糖的生成量。 【解析】選D。溫度降低時，酶活性下降，酶促反應(yīng)速率減慢，而麥芽糖的最終生成量不變，故E點不變，D點右移，A項正確；pH=a時，酶的活性受抑制，酶促反應(yīng)速率減慢，而麥芽糖的最終生成量不變，故E點不變，D點右移，B項正確；pH=c時，酶變性失活，不能催化該反應(yīng)，故E點為零，C項正確；淀粉為該反應(yīng)的底物，當?shù)矸鄣牧吭黾訒r，生成物也增加，在酶促反應(yīng)速率不變的情況下，所需的時間更長，故E點上移，D點右移，D項錯誤。 【加固訓(xùn)練】 　　某同學(xué)在研究化合物P對麥芽糖酶活性的影響時，在最適溫度下實驗，得到如圖所示的實驗結(jié)果，下列敘述錯誤的是(　　) A.曲線①作為實驗組 B.P對麥芽糖酶的活性有抑制作用 C.曲線②中如果溫度升高或降低5 ℃，A點都將下移 D.曲線②中限制A點以后反應(yīng)速率上升的原因是酶的數(shù)量有限 【解析】選A。曲線①②表示不同條件下的酶促反應(yīng)速率，其中②施加了實驗因素(加了P)，為實驗組，①為未施加實驗因素的對照組，A項錯誤。加了P的實驗組反應(yīng)速率降低，說明P對該酶的活性有抑制作用，B項正確；題圖為最適溫度下的實驗結(jié)果，故溫度升高或降低都會使酶活性下降，導(dǎo)致催化速率下降，故A點下移，C項正確；從圖中可以看出，反應(yīng)速率隨著麥芽糖量的變化而變化，說明麥芽糖量為自變量，酶量為無關(guān)變量，則限制A點以后反應(yīng)速率上升的主要因素是酶的數(shù)量有限，D項正確。 2.(6分)(2019西寧模擬)研究證實ATP既是能量“通貨”，也可作為神經(jīng)細胞間信息傳遞中的一種信號分子，如圖所示。下列相關(guān)說法正確的是 (　　) A.該細胞產(chǎn)生ATP的場所有線粒體、葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì) B.ATP是直接能源物質(zhì)，在細胞中含量很多 C.圖中的AMP是構(gòu)成RNA的基本單位之一 D.作為信號分子的ATP不能為細胞提供能量 【解析】選C。神經(jīng)細胞產(chǎn)生ATP的場所有線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)，A錯誤；ATP是直接能源物質(zhì)，但在細胞中含量很少，B錯誤；作為信號分子的ATP也可以為細胞提供能量，D錯誤。 3.(18分)小麥的穗發(fā)芽影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。某地引種的紅粒小麥的穗發(fā)芽率明顯低于當?shù)匕琢Ｐ←?。為探究淀粉酶活性與穗發(fā)芽率的關(guān)系，興趣小組進行了如下實驗。 (1)取穗發(fā)芽時間相同、質(zhì)量相等的紅、白粒小麥種子，分別加蒸餾水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在適宜條件下進行實驗。實驗分組、步驟及結(jié)果如下： 分組 步驟 紅粒管 白粒管 對照管 ① 加樣 0.5 mL 提取液 0.5 mL 提取液 C ② 加緩沖 液(mL) 1 1 1 ③ 加淀粉 溶液(mL) 1 1 1 ④ 37 ℃保溫適當時間，終止酶促反應(yīng)，冷卻至常溫，加適量碘液顯色 顯色結(jié)果 +++ + +++++ 注：“+”數(shù)目越多表示藍色越深。 步驟①中加入的C是_______，步驟②中加緩沖液的目的是_______。顯色結(jié)果表明：淀粉酶活性較低的品種是_______；據(jù)此推測：淀粉酶活性越低，穗發(fā)芽率越_______。若步驟③中的淀粉溶液濃度適當減小，為保持顯色結(jié)果不變，則保溫時間應(yīng)_______。 (2)小麥淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶，為進一步探究其活性在穗發(fā)芽率差異中的作用，設(shè)計了如圖實驗方案： X處理的作用是________。若Ⅰ中兩管顯色結(jié)果無明顯差異，且Ⅱ中的顯色結(jié)果為紅粒管顏色顯著_______(填“深于”或“淺于”)白粒管，則表明α-淀粉酶活性是引起這兩種小麥穗發(fā)芽率差異的主要原因。 【解析】(1)本實驗的自變量是小麥種子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步驟①對照管中可加入等量(0.5 mL)的蒸餾水作為空白對照。步驟②中加緩沖液的目的是控制pH，以保證酶的活性。顯色結(jié)果表明，淀粉酶活性越高，則藍色越淺，反之，則藍色越深，即紅粒小麥的淀粉酶活性較低，其穗發(fā)芽率也較低。若步驟③中淀粉溶液(反應(yīng)底物)濃度適當減小，要使顯色結(jié)果不變，保溫時間應(yīng)縮短，以縮短反應(yīng)時間。(2)本實驗要探究兩種淀粉酶活性對穗發(fā)芽率的影響，則自變量為淀粉酶的種類，因變量仍為顯色結(jié)果。相對于實驗Ⅰ中使α-淀粉酶失活(保留β-淀粉酶活性)，實驗Ⅱ應(yīng)使β-淀粉酶失活(保留α-淀粉酶活性)。若實驗Ⅰ(α-淀粉酶失活)中兩管顯色結(jié)果無明顯差異，且實驗Ⅱ(β-淀粉酶失活)中顯色結(jié)果為紅粒管顏色顯著深于白粒管，則可以說明α-淀粉酶活性對顯色結(jié)果造成了影響，即α-淀粉酶活性是引起兩種小麥穗發(fā)芽率差異的主要原因。 答案：(1)0.5 mL蒸餾水　控制pH　紅粒小麥　低　縮短 (2)使β-淀粉酶失活　深于 【方法技巧】實驗設(shè)計的三大原則 (1)對照原則：設(shè)置對照實驗，使實驗組與對照組的自變量不同(其余因素都相同)，以減小實驗誤差，增強實驗的說服力。 (2)平行重復(fù)原則：在實驗設(shè)計中為了避免實驗結(jié)果的偶然性，必須對所做實驗進行足夠次數(shù)的重復(fù)，以獲得多次實驗結(jié)果的平均值，保證實驗結(jié)果的準確性。 (3)科學(xué)性原則：在設(shè)計實驗時必須有充分的科學(xué)依據(jù)，即實驗?zāi)康囊鞔_，實驗原理要正確，實驗研究的材料和實驗方法的選擇要恰當，實驗設(shè)計思路符合實驗原理、相關(guān)生物學(xué)知識和其他學(xué)科領(lǐng)域的知識。