必修1第3单元第1讲 降低化学反应活化能的酶 细胞的能量通货ATP.docx
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必修1第3单元第1讲降低化学反应活化能的酶细胞的能量通货ATP
第三单元 细胞的能量供应和利用
第1讲 降低化学反应活化能的酶
细胞的能量“通货”——ATP
1.如图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。
正确的图解是
( )
解析 酶可以有效降低化学反应活化能,使细胞代谢在温和条件下快速进行。
答案 B
2.下列关于影响酶反应速率(v)因素的研究中,条件控制和预期结果的关系合理的是( )
A.有足够的底物,温度、pH等条件适宜且恒定——v与酶浓度成正比
B.酶浓度恒定,温度、pH等条件适宜且恒定——v与底物浓度成反比
C.酶浓度和底物一定,在pH适宜的条件下——v与温度成反比
D.酶浓度和底物一定,在温度适宜的条件下——v与pH成正比
解析 B选项,在底物浓度较低的情况下,反应速率与底物浓度成正比,超过一定范围,底物浓度增加,反应速率不变。
C选项和D选项,在一定范围内,酶促反应速率随温度或pH的增大而增大,超过最适值后,随温度和pH的增大而减小。
答案 A
3.生命活动中,酶是不可缺少的生物催化剂,以下五种酶的作用对象分别是
( )
①肽酶 ②解旋酶 ③纤维素酶 ④ATP水解酶 ⑤DNA连接酶
A.碱基间氢键、肽键、植物细胞壁、磷酸基团、磷酸基团
B.肽键、碱基间氢键、植物细胞壁、高能磷酸键、磷酸二酯键
C.肽键、碱基间氢键、原生质层、NADPH、氢键
D.R基、脱氧核苷酸、细胞膜、ATP、磷酸基
解析 肽酶破坏的是肽键,解旋酶破坏的是碱基间氢键,纤维素酶破坏植物细胞壁(植物细胞壁由纤维素和果胶组成),ATP水解酶破坏高能磷酸键,高能磷酸键断裂释放化学能供给生命活动的需要;DNA连接酶连接被限制酶切开的核苷酸之间的磷酸二酯键,形成重组DNA分子。
答案 B
4.科学家证实:
RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,将这种酶中的蛋白质和RNA分开,在适宜条件下,RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,而蛋白质不具有。
这一结果表明( )
A.酶都是由蛋白质和RNA组成的
B.RNA具有催化作用
C.酶的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸
D.绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA
解析 根据题意,RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,但这并不能说明酶都是由蛋白质和RNA组成的;题干强调“RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性”,说明RNA具有催化作用;RNaseP酶的基本组成单位是核糖核苷酸和氨基酸;“绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA”这一说法正确,但本题的实验结果并不能说明这一结论。
答案 B
5.ATP是细胞内流通的能量“通货”。
下列关于ATP的说法中,错误的是
( )
①参与ATP形成的元素包括C、H、O、N、P ②在叶绿体中,ATP的移动方向是由叶绿体的囊状结构到叶绿体基质 ③洋葱表皮细胞中能形成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体 ④ATP是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物,是细胞内唯一的直接能源物质
A.①③B.③④C.②③D.②④
解析 ATP是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物,是细胞内主要的直接能源物质,而不是细胞内唯一的直接能源物质;洋葱表皮细胞不能进行光合作用,产生ATP的细胞器只有线粒体。
答案 B
6.下表是探究温度对纤维素酶活性的影响实验设计及结果( )
试管
①
②
③
纤维素悬液/mL
2
2
2
纤维素酶液/mL
1
1
1
反应温度/℃
30
40
50
斐林试剂/mL
2
2
2
砖红色深浅
++
+++
+
注:
“+”的多少,代表颜色深浅。
根据以上实验设计及结果,以下说法不正确的是
( )
A.该实验的自变量为温度
B.该实验检测的因变量是还原糖的生成量
C.纤维素被水解成了还原糖
D.该纤维素酶的最适温度为40℃
解析 由表格数据可看出,温度设置只有3个不同温度,无法判断该纤维素酶的最适温度。
要想判断该纤维素酶的最适温度,还需增加温度梯度来进行实验。
答案 D
7.ATP是细胞生命活动的直接能量来源,如图ATP分子中哪个键的水解可以释放大量可被利用的能量( )
A.aB.b
C.cD.a和b
解析 ATP分子中有两个高能磷酸键,高能磷酸键的水解能释放大量的能量,a是高能磷酸键,b、c是普通的化学键。
答案 A
8.下列生理过程中,不消耗ATP的一组是
( )
A.蛋白质的合成和加工
B.染色体的复制和运动
C.CO2还原和胰岛素分泌
D.质壁分离和复原
解析 氨基酸合成蛋白质、染色体运动、胰岛素的分泌需要消耗能量,CO2的还原需要消耗光反应产生的ATP,质壁分离与复原是水分通过渗透作用进出液泡而导致的,该过程不消耗ATP。
答案 D
9.将1mL体积分数为5%的胃液稀释液倒入装有10mL蛋白质胶体的试管内,置于25℃的温水中水浴,研究其对蛋白质的消化情况。
下列各方法中能提高酶活性的是
( )
A.把实验温度提高到37℃
B.在试管内再加入1mL体积分数为5%的胃液稀释液
C.将pH由2调为7
D.在试管内加入1mL唾液
解析 温度为37℃比25℃时更适于胃蛋白酶催化作用的发挥。
B项虽然能够提高反应速率,但没有改变酶的活性。
胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.2,故C项中将pH由2调为7时,酶可能变性失活。
D项加入1mL唾液,因唾液中无蛋白酶,故唾液作为溶剂,反而会使溶液的pH变大,酶活性下降。
答案 A
10.如图曲线1为最适温度下反应物浓度对酶促反应速率的影响,如果将反应温度略微升高或向反应混合物中再加入少量同样的酶,变化后的曲线最可能分别是
( )
A.4 2B.3 2C.2 4D.3 4
解析 最适温度下酶的活性最高,温度略微偏离最适温度,酶的活性就会下降,致使达到的最大反应速率,要比最适温度下的最大反应速率小,曲线4符合;向反应混合物中加入少量同样的酶,最大反应速率提高,曲线2符合。
答案 A
11.如图ATP(甲)是生命活动的直接能源物质,下列叙述正确的是
( )
A.在主动运输过程中,乙的含量会显著增加
B.甲→乙和丙→乙过程,起催化作用的酶空间结构相同
C.丙中不含磷酸键,是RNA的基本组成单位之一
D.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成
解析 本题考查ATP的逐级水解过程,意在考查考生对ATP结构与功能及酶的特性的理解。
生物体内ATP与ADP的含量比较少,且处于动态平衡,A项错误;甲→乙过程是水解酶起作用,而丙→乙过程是合成酶起作用,酶的种类不同,空间结构不相同,B项错误;丙中含有一个普通磷酸键,C项错误;ATP合成时要消耗磷酸(戊),D项正确。
答案 D
12.竹纤维是一种新型的织物纤维,具有抗菌等功能。
在竹纤维织物工艺流程中需要除去淀粉浆料。
下表表示在60℃、pH=7等适宜的情况下,枯草杆菌淀粉酶浓度对退浆效果(失重率)的影响。
下列有关说法不正确的是
( )
淀粉酶浓度对退浆效果的影响(60min)
1
2
3
4
5
6
处理前试试样重/g
1.662
1.659
1.672
1.677
1.669
1.666
处理后试样重/g
1.594
1.554
1.550
1.550
1.540
1.536
失重率/%
4.10
6.33
7.30
7.57
7.73
7.80
A.枯草杆菌淀粉酶耐热性强,其化学本质不是蛋白质
B.在生产上淀粉酶质量浓度为3g/L时可以达到较好的退浆效果
C.延长淀粉酶质量浓度为1g/L一组的退浆时间,可进一步提高失重率
D.淀粉酶质量浓度超过3g/L时,底物已与酶充分结合,所以退浆效果增加不明显
解析 本题考查酶活性的影响因素,意在考查考生的分析能力及运用所学知识解释实验结果的能力。
枯草杆菌淀粉酶的化学本质是蛋白质,虽然可适应一定的高温条件,但温度过高,也会变性失活。
答案 A
13.下表是某小组为“探究过氧化氢酶的活性是否受pH影响”而设计的实验操作步骤,据表回答下列问题。
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的过氧化氢溶液
2mL
2mL
2
加质量分数为5%的盐酸
1mL
/
3
加质量分数为5%的氢氧化钠溶液
/
1mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察
____
____
(1)本实验的因变量是__________________,可观测的指标是_____________。
(2)上述操作步骤中存在明显的缺陷,请写出改进方案:
_________________。
在完成改进方案后,预期实验结果及得出结论:
①________________________________________________________________
________________________________________________________________;
②_______________________________________________________________。
(3)为了将此多余的猪肝研磨液保留到下次使用,应对它进行________(填“高温”或“冷藏”)处理。
(4)如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性,那么所需的时间越长,酶的活性越________。
解析
(1)由探究的课题可知,本实验的自变量为pH,因变量为过氧化氢分解速率,具体的观察指标可以是相同时间内试管中气泡产生的数量。
(2)由已经设计的实验步骤可知,本实验中缺少空白对照组,应该增设试管丙,试管丙中除了添加过氧化氢溶液和猪肝研磨液外,还应该加蒸馏水,其他处理不变。
如果过氧化氢酶的活性不受pH的影响,则甲、乙、丙三支试管中气泡的产生情况基本相同;如果过氧化氢酶的活性受pH的影响,则甲、乙、丙三支试管中产生的气泡量不同。
(3)绝大多数酶的化学本质是蛋白质,高温会破坏其空间结构,使酶失活,所以不应高温而应冷藏处理。
(4)出现同一结果时间越长,则表示催化效应越低,酶活性越低。
答案
(1)过氧化氢分解速率 相同时间内气泡的产生量
(2)增设丙组,加2mLH2O2液和1mL蒸馏水后加入2滴猪肝研磨液与甲、乙组对照,其他步骤不变 预期的实验结果及结论:
①甲、乙、丙三支试管中产生的气泡量不同,则过氧化氢酶的活性受pH影响
②甲、乙、丙三支试管中产生气泡的情况基本一样,则过氧化氢酶的活性不受pH影响 (3)冷藏 (4)低(或弱)
14.研究证实ATP既是“能量通货”,也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子,其作为信号分子的作用机理如图所示。
请分析回答:
(1)神经细胞中的ATP主要来自________(生理过程),其结构简式是____________。
研究发现,正常成年人安静状态下24小时有40kgATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2~10mmol/L,为满足能量需要,人体解决这一矛盾的合理途径是____________。
(2)由图可知,细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下,磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是____________。
(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质,还能释放ATP,两者均能引起受体细胞的膜电位变化。
据图分析,科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是___________________________________________________________________________________________________。
解析
(1)细胞的能量通货是ATP,其结构简式是A~P~P~P。
ATP的主要来源是细胞呼吸。
ATP和ADP可以相互转化是实现机体能量持续供应的前提。
(2)ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。
其中A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表一种特殊的化学键,叫做高能磷酸键,因此,磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是腺苷。
(3)推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的思路为:
一是阻断典型神经递质的传递→刺激甲→测量乙的膜电位变化;二是寻找靶细胞膜上是否有ATP受体。
答案
(1)细胞呼吸 A—P~P~P ATP与ADP相互迅速转化
(2)腺苷
(3)①科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后,发现受体细胞仍能接受到部分神经信号;②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体
15.某研究性学习小组利用荧光素-荧光素酶生物发光法,测定人参愈伤组织中ATP的含量,以研究人参细胞能量代谢的特点。
实验原理:
荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与下,进行反应发出荧光;用分光光度计可测定发光强度;当荧光素和荧光素酶都足量时,在一定范围时,ATP的含量与发光强度成正比。
实验步骤:
1.ATP的提取:
称取一定量的人参愈伤组织,研磨后沸水浴10min,冷却至室温,离心,取上清液。
2.ATP的测定:
吸取一定量的上清液,放入分光光度计反应室内,并注入适量的所需物质,在有氧等适宜条件下进行反应,记录发光强度并计算ATP含量。
请回答下面的问题。
(1)步骤一中的沸水浴处理,使酶的________被破坏而失活。
(2)步骤二注入的物质中,属于反应物的是________;分光光度计反应室内能量的转换形式是__________________。
(3)荧光素酶价格昂贵,为能准确测定出ATP的含量,又能节省酶的用量,学习小组探究了“测定ATP时所需荧光素酶溶液的最佳浓度”,实验结果如图。
①学习小组配制了1×10-8mol/LATP标准液、70mg/L荧光素溶液(过量)和___
溶液进行实验。
②结果表明:
图中________点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。
E、F、G点所对应的荧光素酶浓度不同,但发光强度相同,这是因为______________。
(4)ATP测定对食品卫生监控有重要意义。
食品卫生检验人员利用上述生物发光法测定某熟食品样品中细菌的ATP总含量,测算出了细菌的数量,从而判断食品污染程度。
做出上述判断的理由是:
每个细菌细胞中ATP的含量_____。
解析
(1)沸水浴处理时,高温能够使酶分子空间结构被破坏,使酶的活性永久丧失。
(2)根据实验原理:
荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与下,进行反应发出荧光。
所以,步骤二注入的物质中,属于反应物的是荧光素,分光光度计反应室内能量形式的转换是化学能转换为光能和热能。
(3)由图解的横坐标可知实验中荧光素酶溶液浓度分别为0、10、20、30、40、50、60mg/L,结果表明:
图中E、F、G点所对应的荧光素酶浓度不同,但发光强度相同,表明达到E点所对应的荧光素酶浓度时,ATP已经全部水解,即使继续增加酶浓度,由于受ATP数量限制,发光强度也不再增加,因此E点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。
(4)每个细菌细胞中ATP的含量大致相同且相对稳定,可以根据样品中细菌的ATP总含量,测算出细菌的数量。
答案
(1)空间结构
(2)荧光素 化学能转换为光能(和热能)
(3)①浓度分别为0、10、20、30、40、50、60mg/L荧光素酶
②E ATP全部水解(或ATP数量限制)
(4)大致相同(且相对稳定)
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