1、第三单元细胞的能量供应和利用第8讲酶与ATP(限时:40分钟) 测控导航表知识点题号及难易度1.酶的概念、作用机理、特性1,6(中)2.影响酶活性的因素、酶相关实验的设计及分析5(中),8(中),10(中)3.ATP的结构、功能和利用3,4,11(中)4.综合考查2,7,9(中),12(中),13(难)1.(2016山东滨州期末)下列关于酶的叙述,错误的是(B)A.酶通过降低化学反应活化能来提高化学反应速率B.超过酶的最适温度,酶因肽键被破坏而逐渐失活C.酶在代谢中作为催化剂,其本身的合成也需要酶催化D.探究温度影响酶活性的实验中,酶与底物应分别保温后再混合解析:酶的作用机理是降低化学反应的活
2、化能,从而提高化学反应速率;超过酶的最适温度时,高温会逐渐破坏酶的空间结构而使酶逐渐失活;大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,蛋白质和RNA的合成过程也需要酶的催化;为保证化学反应是在设定温度下进行的,酶与底物分别保温后再混合。2.(2015江西南昌模拟)下列有关酶与ATP的说法正确的是(A)A.正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行B.酶和ATP不能脱离生物体起作用,酶的催化都需要ATP提供能量C.细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系D.ATP与酶的元素组成不可能完全相同解析:由于酶的催化作用原理是降低反应所需的活化能,所以细胞代谢在温和条件下能进行;酶和ATP两者既能在生
3、物体内起作用,也能在生物体外起作用;细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系;少数酶为RNA,它与ATP的组成元素都是C、H、O、N、P。3.(2015河南信阳一模)磷酸化是指在某些物质分子上加入一个磷酸基团,如三磷酸腺苷(ATP)就是由二磷酸腺苷(ADP)磷酸化而来。下列结构中不能发生ADP磷酸化的是(B)A.细胞质基质 B.叶绿体基质C.叶绿体类囊体薄膜D.线粒体内膜解析:细胞质基质能进行有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸,能生成ATP;叶绿体基质是光合作用暗反应的场所,要消耗ATP;叶绿体类囊体薄膜是光合作用的光反应场所,能生成ATP;线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的反应场所,能生成ATP。4.(
4、2016湖北黄冈月考)如图所示,ATP是生物体内重要的能源物质,下列有关叙述中,不正确的是(D) A.AMP可以作为合成ADP及mRNA的原料B.甲过程中释放的能量可以用于C3还原或细胞分裂C.丁过程中合成ATP所需能量可以是光能D.催化乙和丙过程的酶应该是同一种酶解析:AMP是ADP脱掉一个磷酸基团形成的,称为腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,同时其加上磷酸基团也可以合成ADP。ATP释放的能量可以用于各项生命活动,如C3还原和细胞分裂。合成ATP所需能量可以是光能,也可以是化学能。乙和丙过程是两个相反的过程,由于酶具有专一性,因此催化它们的酶不同。5.(2015江西赣州月考)图
5、甲表示温度对淀粉酶活性的影响,图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后,麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列说法中错误的是(C)A.图甲中T0表示淀粉酶催化反应的最适温度B.图甲中Ta和Tb对酶活性的影响有区别C.图乙中温度超过Tb时,酶的活性达到最大D.图乙中A点可能对应图甲中的温度为T0解析:图甲中温度为T0时,酶的活性最高,所以图甲中T0表示淀粉酶催化反应的最适温度;Ta时,低温抑制了酶活性,Tb时高温可能已破坏了酶结构;图乙中温度超过Tb时,麦芽糖不再积累,因此酶的活性不会是最大;图乙中A点时,麦芽糖的积累速度最快,因此可能对应图甲中的温度为T0。6.(2016山西太原月考)如图所示的水
6、槽中间有一小孔,在小孔处用半透膜(葡萄糖不能通过)将两槽完全隔开,左槽中装有麦芽糖溶液,右槽中装有蔗糖溶液,两侧的液面等高。蔗糖溶液和麦芽糖溶液的物质的量相等,然后在左右槽中各加入等量的麦芽糖酶液。下面是一些关于这个实验的叙述,其中正确的一组是(C)左槽液面上升右槽液面上升利用了酶的专一性利用了酶的高效性利用了酶的催化特性利用了酶是蛋白质的特性A.B.C.D.解析:酶具有专一性,麦芽糖酶能催化麦芽糖反应形成葡萄糖;故左侧的物质的量浓度会上升,水分子向左侧扩散加快,左侧水面上升。7.(2016吉林通化月考)有关如图的叙述,不正确的是(D)A.ADP被释放后,蛋白质还能结合ATPB.与图中蛋白质具
7、有相同功能的物质,有些不能与双缩脲试剂发生紫色反应C.图中的能量可用于细胞内的需要能量的生命活动D.该蛋白质也可结合ADP和Pi合成ATP解析:据图分析,该过程为ATP的水解,需要的蛋白质为水解酶,化学反应前后其数量和化学性质不变即还能用于ATP的水解。有些酶的本质是RNA,RNA不能与双缩脲试剂发生紫色反应;图中的“能量”来自ATP中远离腺苷的高能磷酸键,能量释放出来用于各项生命活动;由于酶具有专一性,ADP和Pi合成ATP需要合成酶。8.(2015甘肃天水一模)下列有关酶的实验设计思路正确的是(C)A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专
8、一性C.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响解析:过氧化氢的分解受温度的影响,所以不能用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响,A错误;碘液无法检测蔗糖是否被水解,所以利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时,不可采用碘液检测,应该选用斐林试剂,B错误;酶的高效性是相对无机催化剂而言的,所以研究酶的高效性时,应用酶和无机催化剂对比,C正确;胃蛋白酶的适宜pH是1.5,所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时,pH应设置成低于1.5、1.5、高于1.5,D错误。9.(2015辽宁沈阳一模)
9、如图甲表示麦芽糖酶催化麦芽糖水解的模型,图乙表示在最适温度下,麦芽糖酶的催化速率(酶促反应速率)与麦芽糖量的关系。下列相关叙述错误的是(D)A.该模型能解释酶的催化具有专一性,其中a代表麦芽糖酶B.限制fg上升的原因是酶的数量,故整个实验中应设置“麦芽糖酶的量一定”C.如果温度升高或降低5 ,g点都将下移D.可用斐林试剂鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的催化分解解析:图甲中的模型具有严格的一一对应关系,能解释一种酶只能催化一种或一类化学反应,酶在化学反应前后不发生改变,所以图中a表示酶;图乙中fg,随着麦芽糖量的增加,酶促反应速率不变,说明限制fg的因素不是麦芽糖量,可能是实验中酶的数量是一定的;
10、温度高于或低于最适温度,酶活性都会下降,酶促反应速率都会下降,因此温度升高或降低5 ,图乙中g点都将下移;麦芽糖本身就是还原糖,无法通过鉴定还原糖来鉴定麦芽糖是否分解完全。10.(2015江西新余三模)用某种酶进行有关实验的结果如图所示,下列有关说法错误的是(C)A.该酶的最适催化温度不确定B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶C.由图4实验结果可知酶具有高效性D.由实验结果可知酶具有专一性解析:分析题图1只能说明在这三个温度中,30 比较适宜,由于温度梯度大,不能确定最适宜温度;分析题图2曲线知酶的最适pH为7,而胃蛋白酶的最适宜pH是1.5,因此该酶不是胃蛋白酶;由图4知,酶具有专一性。
11、11.(2016河南周口月考)在生物体内能量的转换和传递中,ATP是一种关键的物质,其分子结构式如下:(1)从ATP的分子结构式可知,去掉两个磷酸基团后剩余部分是。(2)人体骨骼肌细胞中,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 。(3)某同学进行一项实验,目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象,说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。必须待离体肌肉自身的
12、消耗之后,才能进行实验。在程序上,采取自身前后对照的方法,先滴加(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”),观察与否以后,再滴加(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)。如果将上述顺序颠倒一下,实验结果是否可靠?,原因是 。解析:(1)从ATP的分子结构式可知,去掉两个磷酸基团后剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸。(2)ATP被水解,释放的能量用于肌肉收缩等生命活动。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。(3)必须待离体肌肉自身的ATP消耗之后,才能进行实验,排除原有ATP对实验结果的影响。在程序上,采取自身前后对照的方法,先滴加葡萄糖溶液,观察肌肉收缩与否以后,再滴加ATP溶液。
13、如果将上述顺序颠倒一下,实验结果不可靠,因为外源ATP未耗尽时,会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象,造成葡萄糖也被肌肉直接利用的假象。答案:(1)腺嘌呤核糖核苷酸(2)肌肉收缩等生命活动ATP的生成和分解是同时进行的(3)ATP葡萄糖溶液肌肉收缩ATP溶液不可靠如果外源ATP尚未耗尽,会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象,造成葡萄糖也被肌肉直接利用的假象12.(2015山东潍坊一模)如图1中甲曲线表示在最适温度下,某种酶促反应速率与反应物浓度之间的关系。乙、丙分别表示该酶促反应速率随温度或pH的变化趋势;图2是ATP与ADP相互转化的关系式。请据图回答:(1)在A点提高反应温度,反应速率
14、将 ,在B点增加酶浓度,反应速率将 。(2)乙、丙曲线中点(填字母)代表最适温度。若该种酶需要短期保存,最适宜的温度和pH条件是(用乙、丙曲线中的字母表示)。(3)某同学在设计“影响酶活性的条件”实验中存在以下疑惑:温度影响酶活性的实验中,能否用斐林试剂鉴定实验结果?温度影响酶活性的实验中,加入底物后,能否加入酶之后再控制温度?pH影响酶活性的实验中,无关变量温度能否忽略不计?pH影响酶活性的实验中,能否用H2O2作为实验材料?根据科学性原则,你认为上述疑惑中可回答“能”的是(填序号)。(4)图2中a结构是的单体,酶1催化的反应将使高能磷酸键(填字母)断裂放能,酶2催化的反应往往与细胞内的(填
15、“吸能”或“放能”)反应相联系。解析:(1)甲曲线是在最适温度下测定的,故在A点提高温度,反应速率将降低;B点限制反应速率的因素是酶浓度,不是反应物浓度,故B点适当增加酶的浓度,反应速率将增大。(2)根据试题的分析,乙曲线代表温度对酶促反应的影响,丙曲线代表pH对酶促反应的影响。酶的保存应该在最适pH、低温下保存。(3)由于斐林试剂需要水浴加热,因此探究温度影响酶活性的实验,不适宜用斐林试剂鉴定实验现象;若底物和酶溶液先混合则会在未达到预设温度时酶已发生作用,故应先将每一组底物和酶溶液分别放在相同温度下适当时间后再混合;无关变量在各组中应该相同,不能忽略;pH不会影响过氧化氢的分解,因此可以用
16、H2O2作为实验材料。(4)ATP除去两个磷酸基团以后是RNA的基本单位;酶1催化的反应将使远离腺苷的高能磷酸键断裂放能,往往与细胞内的吸能反应相联系,酶2催化ATP的合成,往往与细胞内的放能反应相联系。答案:(1)降低增大(2)ED、H(3)(4)RNAc放能13. (2016吉林实验中学模拟)萌发的禾谷类种子中淀粉酶活性较强,主要有淀粉酶和淀粉酶。淀粉酶不耐酸、较耐热,在pH为3.6以下迅速失活,而淀粉酶不耐热,70 时15 min后失活。根据它们的这种特性,可分别测定一种酶的催化效率。请协助完成“测定小麦种子中淀粉酶催化效率”的实验。实验材料:萌发3天的小麦种子(芽长约1 cm)。主要试
17、剂及仪器:1 mg/mL的标准麦芽糖溶液、5%淀粉溶液、斐林试剂、蒸馏水、石英砂、恒温水浴锅等。实验步骤:步骤一:制作麦芽糖标准液。取7支干净的具塞刻度试管,编号,按下表加入试剂,再将试管置于60 水浴中加热 2 min,取出后按试管号顺序排列。试剂试管号1234567麦芽糖标准液(mL)00.20.61.01.41.62.0蒸馏水(mL)2.0麦芽糖含量(mg)00.20.61.01.41.62.0斐林试剂(mL)2.02.02.02.02.02.02.0步骤二:制备酶液。研磨:5 g萌发的小麦种子+少量石英砂 +10 mL蒸馏水离心分离:3 000转/min,10 min获取酶液步骤三:将
18、装有淀粉酶溶液的试管置于70 水浴中 15 min,取出后迅速冷却。步骤四:另取四支试管,编号A、B、C、D,向A、B试管中各加5 mL 5%淀粉溶液,向C、D试管中分别加入2 mL已经处理的酶溶液和蒸馏水,将四支试管置于40 的恒温水浴中保温10 min ,然后将C、D试管中的溶液分别加入到A、B试管中,摇匀后继续在40 恒温水浴中保温10 min。步骤五:。结果分析:将A试管中颜色与步骤一中获得的麦芽糖标准液进行比较,获得该试管中麦芽糖浓度,并计算出淀粉酶催化效率。结果分析:(略)分析上述步骤回答:(1)步骤一的27号试管中加入蒸馏水的量分别是:1.8、1.4、1.0、0.6、0.4、0(
19、单位:mL)。要控制等量的液体,是为了控制(填“自”“因”或“无关”)变量,“测定小麦种子中淀粉酶催化效率”的实验中,自变量是 。(2)步骤三的实验操作目的是 。(3)步骤四中A、B试管中5 mL 5%淀粉溶液和C、D试管中2 mL已经处理的酶溶液和蒸馏水分别装在不同试管中 40 恒温水浴处理的目的是 。(4)步骤五的实验操作是 。解析:(1)步骤一的27号试管中加入不同量的蒸馏水,且为了控制实验的无关变量,必须保证液体的总量相等。“测定小麦种子中淀粉酶催化效率”的实验中,自变量是 淀粉酶。(2)步骤三中将装有淀粉酶溶液的试管置于70 水浴中 15 min,据题中信息此时淀粉酶溶液中的淀粉酶在
20、高温作用下空间结构遭到破坏,酶的活性彻底丧失。(3)由于酶具有高效性,直接混合后再设置相应温度时反应就已经发生,因而需在反应之前将酶与底物分别放置在相同的温度环境中保持一段时间后再混合,以保证反应是在设置的温度下进行的。(4)步骤五应是分别取A、B试管中反应溶液各2 mL,一段时间后,再向其中加入2 mL斐林试剂,60 水浴加热 2 min 后,观察颜色变化。答案:(1)无关淀粉酶(2)使淀粉酶溶液中的淀粉酶失活(3)保证5%淀粉溶液与酶或蒸馏水在混合时的温度是相同的(4)分别取A、B试管中反应溶液各2 mL,一段时间后,再向其中加入2 mL斐林试剂,60 水浴加热2 min后,观察颜色变化【
21、教师备用】 1.(2015上海黄浦区二模)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(A)A.RNA B.RNA聚合酶C.蛋白酶D.逆转录酶解析:核糖体的组成成分为蛋白质和RNA,酶具有专一性,蛋白酶将组成核糖体的蛋白质水解后,只剩RNA起作用。2.(2015安徽合肥一模)根据以下关于过氧化氢分解实验的过程和结果,下列哪项分析不正确(C)试管abcd3%过氧化氢溶液2 mL2 mL2 mL2 mL处理措施不作任何处理置于90 水浴杯中加2滴3.5%的FeCl3溶液加2滴20% 的新鲜肝脏研磨液实验结果-+注:“-”表示
22、无气泡产生;“+”表示气泡产生的多少A.a和b、a和c、a和d分别构成对照实验B.c和d是对比实验,自变量是催化剂类型C.a、b、c、d说明催化剂可以为该反应供能D.a、c、d不能说明生物催化剂具有专一性解析:a和b对照说明温度能影响过氧化氢的分解,a和c对照说明FeCl3具有催化作用,a和d对照说明酶具有催化作用;c和d对比,自变量是催化剂类型,说明酶具有高效性;催化剂不能为反应提供能量,其原理是降低化学反应的活化能;c组是无机催化剂,d组是有机催化剂,a、c、d对照说明FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶具有催化作用,且酶具有高效性。3.(2015吉林长春四模)下表是某同学探究温度对酶活性
23、影响的实验操作和实验现象的记录。请回答:实验操作分组甲组乙组丙组向试管中加入唾液淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL向试管中加入可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL控制温度0 37 60 将唾液淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合振荡后分别保温5 min向试管中滴加碘液1滴1滴1滴观察实验现象变蓝不变蓝变蓝(1)为保证实验的科学性和严谨性,该同学在此实验操作过程中至少需要 支试管。(2)若实验结束后,将甲组的温度调节到37 ,保温一段时间后,甲组的实验现象是 ,原因是 。(3)在该实验的基础上要进一步探究唾液淀粉酶的最适温度,实验设计思路是 。(4)若将实验中的唾液淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜
24、肝脏研磨液和H2O2溶液,你认为是否科学? ,为什么? 。解析:酶具有高效性,为保证实验的科学性和严谨性,每种温度的淀粉和淀粉酶溶液在混合前要分装在2支不同的试管中进行恒温处理,因此该同学在此实验操作过程中至少需要6支试管。由以上分析知,甲组中的淀粉酶因温度低其活性受到抑制而不能将淀粉催化水解,滴加碘液后会变蓝,若实验结束后,将甲组的温度调节到37 ,淀粉酶的活性会升高,保温一段时间后,淀粉酶可将淀粉催化水解,蓝色褪去。要进一步探究唾液淀粉酶的最适温度,应在酶的最适温度前后设计更多的温度梯度,即在37 左右设置一定的温度梯度进行实验,其他条件不变。高温会促进H2O2的分解。答案:(1)6(2)蓝色褪去酶在低温时活性低,在适宜温度下活性升高(或低温抑制酶的活性;或由037 ,酶的活性升高)(3)在37 左右设置一定的温度梯度进行实验,其他条件不变(4)不科学高温促进H2O2的分解
