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专题三酶与ATP
[考纲要求] 1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。
2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。
考点一 酶及其相关曲线分析与实验探究
1.(2015·课标卷Ⅱ,2)端粒酶由RNA和蛋白质组成,该酶能结合到端粒上,以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。
下列叙述正确的是( )
A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶
C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA
D.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
2.(2013·新课标全国卷Ⅱ)下列关于酶的叙述,错误的是( )
A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
D.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物
3.(2016·全国课标卷Ⅰ,3)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的试验中,下列操作顺序合理的是( )
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
4.(2016·全国课标卷Ⅱ,29)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:
A组(20℃)、B组(40℃)和C组(60℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。
回答下列问题:
(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是 组。
(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10℃,那么A组酶催化反应的速度会 。
(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量 ,原因是____________________。
(4)生物体内酶的化学本质是 ,其特性有____________(答出两点即可)。
(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,7A)( )
(2)滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解及滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率均涉及“降低化学反应活化能”原理(2013·四川,4)( )
(3)口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用(2015·江苏卷,7B)( )
(4)高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性,如图表示酶活性与温度的关系,当反应温度由t2调到最适温度时,酶活性下降(宁夏,2D)( )
(5)探究温度对酶活性的影响时,将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温(2014·山东,4D)( )
考查酶的概念及作用特性
1.(2015·海南卷,15)关于人体内激素和酶的叙述,错误的是( )
A.激素的化学本质都是蛋白质B.酶可以降低化学反应的活化能
C.高效性是酶的重要特性之一D.激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢
2.(2016·河南平顶山调研)下表代表胃、小肠中有关消化液的成分及部分酶,下列说法正确的是( )
消化液名称
pH
消化液成分
胃
胃液
1~2
胃酸(HCl)、胃蛋白酶
小肠
肠液、胆汁、胰液
7~8
NaHCO3、蛋白酶、肽酶、脂肪酶、淀粉酶等
A.酶是活细胞产生的具有调节作用的有机物
B.与无机催化剂比较,酶能为生化反应提供活化能
C.胃蛋白酶进入小肠后,分解蛋白质的能力增强
D.胃酸(HCl)进入小肠后不会降低小肠中酶的活性
关注与酶作用及特性相关的3个易错点
(1)只有在特殊背景或信息下才可认定酶的化学本质为RNA,否则一般认定为蛋白质(如各种消化酶、DNA聚合酶等)。
(2)催化(降低反应所需活化能)是酶唯一的功能,它不具调节功能,也不作为能源(或组成)物质,切不可额外夸大其功能。
(3)辨析酶、激素、神经递质、抗体
①四者均具特异性(专一性)、高效性等特性。
②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用,发挥作用后即被灭活,而酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥作用,且可以多次发挥作用。
③活细胞都能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞除外),但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。
酶活性的影响因素及模型分析
【典例】 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( )
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.由图3实验结果可知Cl-是酶的激活剂
【对点小练】
1.如图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2的分解条件而获得的实验数据曲线,下列相关叙述正确的是( )
A.由图1可得出的实验结论是酶具有催化作用和专一性
B.图2曲线出现AB段的原因最可能是过氧化氢酶的数量有限
C.图3所示实验的自变量为溶液中H2O2量,因变量是酶的活性
D.用H2O2为实验材料探究温度对酶活性的影响也可得到图3所示结果
2.(2016·江西师大附中联考)研究人员从木耳菜中提取过氧化物酶(POD),将其分别与四种不同酚类物质及H2O2进行催化反应,结果如图所示。
下列相关说法正确的是( )
A.图1所示的实验目的是探究不同酚类物质的浓度对POD活性的影响
B.当底物浓度为0.08(mmo1·L-1)时,POD催化酚类2的反应速率一定大于酚类
C.由图2可知,H2O2浓度过高会抑制POD的活性,降低H2O2浓度后POD活性一定会恢复
D.H2O2对POD活性的影响与温度和pH对POD活性的影响相同
与酶相关的实验设计与探究
1.已知淀粉酶可以把淀粉水解为麦芽糖等物质,蛋白酶可以把蛋白质水解为多肽。
设计如下实验(实验中所涉及的酶的化学本质都是蛋白质)探究有关性质,下列分析错误的是( )
试管号
加入的物质
1
2
3
4
质量分数为1%的淀粉溶液/mL
2
2
2
2
淀粉酶溶液/mL
2
2
淀粉酶+蛋白酶(等量混合)/mL
4
4
蒸馏水/mL
2
2
碘液/滴
2
2
双缩脲试剂/mL
2
2
预期颜色变化
不变蓝
紫色
①
②
A.该实验的目的之一是研究酶之间的相互影响
B.该实验有多组对照,如1号和3号试管,2号和4号试管
C.为了遵循等量原则,实验过程中,1号、2号试管加入的蒸馏水的体积相同
D.①处预期的颜色变化为蓝色,②处不会发生颜色变化
2.(2016·山东泰安联考)现有两种淀粉酶A与B,某小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性,做了如下探究实验。
实验过程:
组别
步骤
1
2
3
4
5
6
7
8
Ⅰ.设置水浴缸温度/℃
20
30
40
50
20
30
40
50
Ⅱ.取8只试管各加入淀粉溶液/mL,分别保温5min
10
10
10
10
10
10
10
10
Ⅲ.另取8只试管各加入等量淀粉酶溶液,分别保温5min
酶A
酶A
酶A
酶A
酶B
酶B
酶B
酶B
Ⅳ.将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀,保温5min
实验结果:
对各组淀粉含量进行检测,结果如图所示。
(1)该实验的自变量是 ,无关变量有 (至少写出2种)。
(2)根据实验结果分析,酶A在 ℃条件时活性较高。
(3)此实验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性,不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示,说明理由:
_________________________________。
(4)若要进一步探究酶B的最适温度,实验设计的主要思路应是:
在 ℃之间设立较小等温度梯度的分组实验,按上述步骤进行实验,分析结果得出结论。
酶相关实验设计必记4个关键点
(1)探究酶的高效性时,应设置“无机催化剂”作对照组。
(2)验证酶的专一性,既可用同一种酶(如淀粉酶)作用于不同的底物(如淀粉和蔗糖),也可以用不同的酶(如淀粉酶和蛋白酶)作用于同一底物(如淀粉)。
(3)验证酶活性受温度和酸碱度影响时,要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者相遇,且不宜用H2O2探究酶活性受温度影响。
(4)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时,若是用淀粉酶,底物为淀粉、蔗糖两种,则应用斐林试剂作为检测试剂,不能选用碘液作为检测试剂。
考点二 ATP的合成、利用与能量代谢
1.(2014·全国)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。
下列有关ATP的叙述,错误的是( )
A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B.机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATP
C.在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
D.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用
2.(2016·海南卷,11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是( )
A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加
C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
(1)DNA与ATP中所含元素的种类相同(2015·新课标Ⅰ,1A)( )
(2)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应(2014·新课标Ⅱ,1C)( )
(3)在生物体的活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行(2014·四川,1D)( )
(4)线粒体内膜、内质网的膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP(2012·北京,1改编)( )
ATP及其在能量代谢中的作用
1.(2016·北京卷)葡萄酒酿制期间,酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程( )
A.在无氧条件下不能进行B.只能在线粒体中进行
C.不需要能量的输入D.需要酶的催化
2.(2016·福建福州期末)下列有关细胞中ATP的叙述,正确的是( )
A.ATP含有三个高能磷酸键
B.细胞质基质在缺氧条件下才能产生ATP
C.细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系
D.ATP中的能量可能来源于光能,但不可能转化为光能
ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”,但表示的含义不同
ATP与ADP间的相互转化与动态平衡
1.(2016·湖南长沙二轮)科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素,其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能,传递给负责能量生产的组织细胞,而且还决定蚜虫的体色。
阳光下蚜虫的ATP生成量将会增加,黑暗时蚜虫的ATP含量会下降。
下列有关叙述正确的是( )
A.正常情况下蚜虫在黑暗中合成ATP时会伴随着O2的消耗
B.蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自呼吸作用
C.蚜虫做同一强度的运动时,阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样
D.蚜虫ATP含量在阳光下比黑暗时多,说明其体内的ATP含量不稳定
2.如图所示为生物界部分能量转换关系图解,下列叙述中不正确的是( )
A.①过程可发生在蓝藻叶绿体类囊体薄膜上
C.③过程在动植物细胞中都能发生
B.发生①②过程的生物在生态系统中称为生产者D.⑥过程可用于⑤过程
2017·高考仿真练
一、选择题(每小题6分,共6小题,共36分)
1.(2016·山东潍坊期末)下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.正常情况下人体内酶的活性与环境温度呈正相关B.酶为化学反应提供活化能
C.细胞中所有酶的合成都受基因控制
D.胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解,说明酶具有专一性
2.(2016·广东湛江检测)生物体内的高能磷酸化合物有多种,它们的用途有一定差异,如下表。
下列相关叙述最为准确的是( )
高能磷酸化合物
ATP
GTP
UTP
CTP
主要用途
能量“通货”
蛋白质合成
糖原合成
脂肪和磷脂的合成
A.无光情况下,叶肉细胞内合成ATP的场所有线粒体和叶绿体
B.在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中,消耗的能量均不能来自ATP
C.UTP分子中所有高能磷酸键断裂后,可得到尿嘧啶脱氧核苷酸
D.葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程中,可由ATP直接供能
3.图1为ATP的结构,图2为ATP与ADP相互转化的关系式,以下说法错误的是( )
A.图1的A代表腺苷,b、c为高能磷酸键
B.图2中反应向右进行时,图1中的c键断裂并释放能量
C.ATP与ADP快速转化依赖于酶的高效性
D.酶1和酶2的作用机理都是降低反应的活化能
4.(2016·郑州)根据以下关于过氧化氢分解实验的过程和结果,下列分析错误的是( )
试管
a
b
c
d
3%过氧化氢溶液
2mL
2mL
2mL
2mL
处理措施
不作任何处理
置于90℃水浴杯中
加2滴3.5%的FeCl3
加2滴20%的新鲜肝脏研磨液
实验结果
-
+
++
++++
注:
“-”表示无气泡产生;“+”表示气泡产生多少。
A.a和d对照说明酶具有高效性B.c和d是对比实验,自变量是催化剂类型
C.a、c对照说明FeCl3具有催化作用D.acd不能说明酶的催化具有专一性
5.(2016·湖北三校联考)下列有关酶的实验设计思路正确的是( )
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
6.(2016·广东六校联考)将牛奶和姜汁混合,待牛奶凝固便成为一种具有广东特色的甜品——姜撞奶。
为了掌握牛奶凝固所需的条件,某同学将等量的姜汁分别加入到等量不同温度下的牛奶中,观察混合物15min,看其是否会凝固,结果如表所示:
温度/℃
20
40
60
80
100
结果
15min后仍有未凝固迹象
14min内完全凝固
1min内完全凝固
1min内完全凝固
15min后仍未有凝固迹象
注 用煮沸过的姜汁重复这项实验,牛奶在任何温度下均不能凝固。
根据上述材料判断下列表述不正确的是( )
A.该实验可证明新鲜姜汁中可能含有一种酶,该酶能将可溶状态的牛奶蛋白质转化成不溶状态
B.20℃和100℃时酶的活性低,是因为酶的分子结构遭到了破坏
C.将等量的姜汁在不同温度下保温后分别再与对应温度的牛奶混合,能够提高实验的准确度
D.60℃和80℃不一定是酶的最适温度,缩小温度范围,增加温度梯度才可得到最适温度
二、非选择题(共4小题,共39分)
7.(9分)(2016·山西临汾一中等四校联考)某科研小组对萝卜中过氧化氢酶的活性进行研究,研究者将新鲜的萝卜磨碎,过滤制得提取液后,做了两组实验,实验结果如图所示,请分析回答:
(1)实验1分两组进行,其主要目的是探究 ;本实验中,除了图甲所示溶液外,还需加入 。
(2)若实验2的两次实验温度均保持在30℃,只是第二次实验时萝卜提取液的使用量减半,其余实验操作都相同。
则引起a、b曲线出现差异的原因最可能是 。
(3)实验2的结果显示,过氧化氢酶失活的pH范围是 。
(4)由上图可知,在进行酶活性的测定时,可根据一定条件下单位时间内
或 来表示酶活性。
8.(11分)受损伤的马铃薯细胞内酚氧化酶(PPO)和底物(酚类物质)直接接触,可引起马铃薯褐变,为探究温度对PPO活性的影响,实验小组进行了如下实验:
(1)PPO粗提取液的提取:
低温下将新鲜马铃薯用蒸馏水洗净、去皮,取20g样品放入含50mL磷酸缓冲液(pH为5.5)的研钵中,同时加入少量石英砂,研磨、离心,上清液即PPO的粗提液,加缓冲液研磨的目的是________________。
(2)不同温度下PPO活性的测定:
步骤
试管1
试管2
试管3
试管4
试管5
试管6
试管7
试管8
PPO粗提液
2mL
2mL
2mL
2mL
酚类
底物
2mL
2mL
2mL
2mL
反应
混合振荡
混合振荡
混合振荡
混合振荡
温度预处理
0℃
15℃
30℃
45℃
保温
时间
5min
5min
5min
5min
记录
结果
+
++++
++++
++
①实验步骤顺序有不妥之处,请改正:
__________________________。
②实验结果表明:
15℃和30℃条件下,PPO具有相同的活性,从酶的特性分析其原因是_________
③为进一步探究PPO的最适温度,应在 范围内设置温度梯度。
9.(10分)(2016·全国重点中学冲刺卷)地下黑作坊用病死猪肉腌制的腊肉往往含有大量的细菌,可利用“荧光素——荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉含细菌多少进行检测:
①将腊肉研磨后离心处理,取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内,加入适量的荧光素和荧光素酶,在适宜条件下进行反应;②记录发光强度并计算ATP含量;③测算出细菌数量。
分析并回答下列问题:
(1)荧光素接受 提供的能量后就被激活,在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。
根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量,原因是发光强度与ATP含量成 (填“正比”或“反比”);根据ATP含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中ATP含量_____________________。
(2)“荧光素——荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是 ;生物细胞中ATP的水解一般与 (填“吸能反应”或“放能反应”)相联系。
(3)研究人员用不同条件处理荧光素酶后,测定酶浓度与发光强度的关系如图所示。
其中高浓度盐溶液经稀释后酶活性可以恢复,高温和Hg2+处理后酶活性不可恢复。
若要节省荧光素酶的用量,可以使用 处理;Hg2+处理后酶活性降低可能是因为 。
10.(9分)为了比较甲、乙、丙三种微生物所产生的淀粉酶的活性,某生物兴趣小组以三种微生物提取液(提取液中淀粉酶浓度相同)为材料进行了如下实验。
(1)表中A的数值为 ,F的颜色深浅程度为 (用“+”或“-”表示)。
试管1
试管2
试管3
试管4
实验操作
蒸馏水/mL
2
2
2
A
pH=8缓冲液/mL
0.5
0.5
0.5
0.5
淀粉溶液/mL
1
1
B
1
甲生物提取液/mL
C
乙生物提取液/mL
D
丙生物提取液/mL
E
37℃的水浴,保温1h
总体积/mL
3.8
3.8
3.8
3.8
滴加等量的碘液
实验结果
颜色深浅程度
++
-
+
F
注:
“+”显色,“+”越多显色越深;“-”不显色
(2)该实验的自变量是 ,无关变量有 (写出两种即可)。
(3)根据上述结果得出的结论是:
不同来源的淀粉酶,虽然酶的浓度相同,但活性不同。
造成实验中三种酶活性差异的根本原因是____________________。
2017·高考大猜想
1.ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。
关于ATP的叙述,错误的是( )
A.酒精发酵过程中有ATP生成B.ATP可为物质跨膜运输提供能量
C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
2.以下4支试管置于适合的温度且黑暗的条件下,经过一定时间后能产生ATP的是( )
3.在甲、乙、丙三支试管中加入下列物质并保温一段时间后,有关分析不正确的是( )
编号
甲
乙
丙
步骤1
2mL可溶性淀粉溶液
2mL可溶性淀粉溶液
2mL可溶性淀粉溶液
步骤2
1mL淀粉酶溶液
1mL麦芽糖酶制剂
0.5mL淀粉酶溶液
0.5mL麦芽糖酶制剂
步骤3
适宜温度下保温至反应完成
A.加入碘液后,溶液变蓝的只有乙试管
B.加入斐林试剂后水浴加热,溶液呈现砖红色的有甲试管和丙试管
C.加入双缩脲试剂后,三支试管中的溶液均变蓝色
D.温度、pH在本实验中均属于无关变量
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