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專題2　細(xì)胞代謝的兩類重要物質(zhì)——酶和ATP (30分鐘　100分) 一、單項(xiàng)選擇題(共10小題,每小題6分,共60分) 1.(2018益陽二模)如圖為某酶在不同溫度下反應(yīng)曲線和時(shí)間的關(guān)系,從圖中不能獲得的信息是 (　　) A.酶促反應(yīng)最適溫度范圍 B.高溫使酶活性下降 C.酶促反應(yīng)生成物量與時(shí)間的關(guān)系 D.酶促反應(yīng)速率與酶濃度的關(guān)系 【解析】選D。圖中未涉及酶濃度,D項(xiàng)符合題意。 2.下列生命活動(dòng)中不需要ATP提供能量的是 (　　) A.葉肉細(xì)胞合成的糖運(yùn)輸?shù)焦麑?shí) B.吞噬細(xì)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(xì)胞中由氨基酸合成新的肽鏈 【解題指導(dǎo)】解答本題的關(guān)鍵: (1)題干關(guān)鍵詞:“不需要ATP提供能量”。 (2)關(guān)鍵知識:糖的運(yùn)輸屬于主動(dòng)運(yùn)輸;淀粉水解只需要酶的催化,不需要能量。 【解析】選C。本題考查物質(zhì)運(yùn)輸、物質(zhì)的合成和分解對能量的利用特點(diǎn)。葉肉細(xì)胞合成的糖運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)是主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程;吞噬細(xì)胞吞噬病原體的過程屬于胞吞。主動(dòng)運(yùn)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。 3.如圖為探究新鮮的土豆片中的過氧化氫酶具有催化作用的實(shí)驗(yàn)裝置圖,下列對該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象及其結(jié)果推測的敘述,正確的是 (　　) A.該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度和新鮮的土豆片數(shù)量 B.若增加新鮮的土豆片的數(shù)量,量筒中產(chǎn)生氣體的總量會(huì)增加 C.一段時(shí)間后,氣體產(chǎn)生速率不再增加的原因是該反應(yīng)的底物已耗盡 D.對照實(shí)驗(yàn)的裝置可設(shè)置為10 mL 30%的H2O2溶液和煮熟的土豆片,其他條件均相同 【解析】選D。本實(shí)驗(yàn)的目的是探究新鮮的土豆片中的過氧化氫酶具有催化作用,實(shí)驗(yàn)的自變量為是否加入過氧化氫酶(是否加入土豆片),溫度屬于無關(guān)變量,A錯(cuò)誤;新鮮土豆片中含過氧化氫酶,增加新鮮土豆片的數(shù)量即增加酶的數(shù)目,這樣會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率,使量筒中產(chǎn)生的氣體速率加快,但是底物H2O2的量一定,故最終生成O2的量相同,B錯(cuò)誤;一段時(shí)間后,氣體產(chǎn)生速率不再增加的原因是酶量有限,若底物耗盡,則不再產(chǎn)生氣體C錯(cuò)誤。 4.下列有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)正確的是 (　　) A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗(yàn)證酶的專一性 B.利用過氧化氫和淀粉酶探究溫度對酶活性的影響 C.利用過氧化氫、鮮肝勻漿和FeCl3研究酶的高效性 D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為5、7、9的緩沖液驗(yàn)證pH對酶活性的影響 【解析】選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、淀粉酶來驗(yàn)證酶的專一性,結(jié)果加碘液都不會(huì)變藍(lán)色,A錯(cuò)誤;加熱會(huì)加速過氧化氫分解,探究溫度對酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)中,不宜以過氧化氫為底物,B錯(cuò)誤;鮮肝勻漿含過氧化氫酶,可催化過氧化氫的分解,FeCl3作為無機(jī)催化劑也能催化過氧化氫的分解,但過氧化氫酶具有高效性,因此可以利用過氧化氫、鮮肝勻漿和FeCl3研究酶的高效性,C正確;胃蛋白酶的最適pH是2.0,因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為5、7、9的緩沖液驗(yàn)證pH對酶活性的影響,D錯(cuò)誤。 5.(2018深圳二模)下列有關(guān)酶與ATP的敘述正確的是 (　　) A.酶的合成往往需要ATP,但ATP的合成一般不需要酶 B.酶可以催化反應(yīng)的進(jìn)行,ATP可以直接為細(xì)胞代謝提供能量 C.酶在高溫、低溫、過酸、過堿條件下,空間結(jié)構(gòu)都會(huì)被破壞 D.只有真核細(xì)胞才有ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制 【解析】選B。酶的合成過程需要ATP提供能量,ATP的合成過程也需要酶的催化,A錯(cuò)誤;酶可以催化反應(yīng)的進(jìn)行,ATP可以直接為細(xì)胞代謝提供能量,B正確;酶在高溫、過酸、過堿條件下,空間結(jié)構(gòu)都會(huì)被破壞,但是低溫不會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu),只是抑制酶的活性,C錯(cuò)誤;真核細(xì)胞與原核細(xì)胞均有ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制,D錯(cuò)誤。 【加固訓(xùn)練】 　　(2018武漢二模)下列關(guān)于酶和ATP的相關(guān)敘述,正確的是 (　　) A.基因的表達(dá)需要酶和ATP,酶和ATP也是基因表達(dá)的產(chǎn)物 B.酶在細(xì)胞內(nèi)外都可以發(fā)揮作用,ATP只能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用 C.酶和ATP都具有高效性和專一性 D.酶促反應(yīng)不一定有ATP的參與,但ATP的生成一定有酶參與 【解析】選D?；虻谋磉_(dá)過程需要RNA聚合酶及ATP供能,基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì),少數(shù)酶及ATP不是表達(dá)產(chǎn)物,A錯(cuò)誤;酶和ATP在細(xì)胞內(nèi)外都可以發(fā)揮作用,B錯(cuò)誤;ATP沒有表現(xiàn)出專一性,C錯(cuò)誤;ATP的合成需要酶的催化,酶促反應(yīng)不都是耗能反應(yīng),D正確。 6.如圖曲線b表示在最適溫度和最適pH條件下,反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系。據(jù)圖分析正確的是 (　　) A.降低pH,重復(fù)該實(shí)驗(yàn),A、B點(diǎn)位置都不變 B.酶量增加后,圖示反應(yīng)速率可用曲線a表示 C.反應(yīng)物濃度是限制曲線AB段酶促反應(yīng)速率的主要因素 D.B點(diǎn)后適當(dāng)降溫,酶活性增加,曲線將呈現(xiàn)曲線c所示變化 【解析】選C。圖示曲線b為最適pH條件下的曲線,因此降低pH,酶的活性降低,重復(fù)該實(shí)驗(yàn),A、B點(diǎn)位置都將降低,A錯(cuò)誤;酶量增加后,反應(yīng)速率增大,可用圖中曲線c表示,B錯(cuò)誤;圖示曲線b為最適溫度條件下的曲線,若B點(diǎn)后適當(dāng)降溫,則酶活性將降低,曲線將下降,D錯(cuò)誤。 7.(新題預(yù)測)ATP合酶是F1和F0的復(fù)合體,其中F1位于某些細(xì)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(dāng)膜外的高濃度的質(zhì)子沖入膜內(nèi)時(shí)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(shí)的能量直接來自H+的化學(xué)勢能 D.高溫使F1和F0分離后,F1仍能合成ATP 【解題指導(dǎo)】解答本題需要明確: (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(cuò)誤;F0嵌在膜的磷脂雙分子層中,是質(zhì)子(H+)通道,為ATP合成供能,不起催化作用,B錯(cuò)誤,C正確;由于F1具有酶活性,高溫使F1和F0分離后,F1變性失活,不能合成ATP,D錯(cuò)誤。 8.下列關(guān)于ATP在細(xì)胞能量代謝中作用的敘述中,正確的是 (　　) A.ADP由磷酸、腺嘌呤和脫氧核糖組成,其中含有一個(gè)高能磷酸鍵 B.線粒體是胰島B細(xì)胞中唯一產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器,抑制其功能會(huì)影響胰島素的分泌 C.ATP的合成與細(xì)胞的吸能反應(yīng)有關(guān) D.維持人體體溫的熱能主要來自細(xì)胞內(nèi)ATP的水解 【解析】選B。ADP由磷酸、腺嘌呤和核糖組成,A錯(cuò)誤;ATP的合成與細(xì)胞的放能反應(yīng)有關(guān),C錯(cuò)誤;維持人體體溫的熱能主要來自細(xì)胞呼吸釋放的能量,D錯(cuò)誤。 【加固訓(xùn)練】 　　下列有關(guān)ATP的敘述,正確的是 (　　) A.圖中的a是構(gòu)成DNA的基本單位之一 B.圖中的A代表腺苷,b、c為高能磷酸鍵 C.ATP中的“A”與構(gòu)成RNA中的堿基“A”表示的不是同一種物質(zhì) D.血漿中的葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞、腎小管對葡萄糖的重吸收都會(huì)消耗ATP 【解析】選C。圖中的a是構(gòu)成RNA的基本單位之一,A錯(cuò)誤;圖中的A代表腺嘌呤,B錯(cuò)誤;ATP中的“A”為腺苷,構(gòu)成RNA中的堿基“A”表示腺嘌呤,C正確;血漿中的葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞為協(xié)助擴(kuò)散過程,不消耗ATP,D錯(cuò)誤。 9.(新題預(yù)測)能荷是指總的腺苷酸系統(tǒng)(即ATP、ADP和AMP濃度之和)中所負(fù)荷高能磷酸鍵的數(shù)量,即能量負(fù)荷,計(jì)算公式為能荷=(ATP+0.5ADP)/(ATP+ADP+ AMP),下列生理過程能使細(xì)胞內(nèi)的能荷增加的是(　　) A.[H]和O2在生物膜上結(jié)合產(chǎn)生H2O B.植物生長素由頂芽向側(cè)芽運(yùn)輸 C.成熟的紅細(xì)胞通過滲透作用吸水 D.氨基酸在核糖體上脫水縮合形成肽鏈 【解析】選A。由能荷計(jì)算公式可知,當(dāng)ATP水解時(shí),能荷減小,當(dāng)合成ATP時(shí),能荷增大。 [H]和O2在生物膜上結(jié)合產(chǎn)生H2O的過程中釋放能量,合成ATP,能荷增加,A正確;植物生長素由頂芽向側(cè)芽運(yùn)輸、氨基酸在核糖體上脫水縮合形成肽鏈均消耗ATP,能荷減小,B、D錯(cuò)誤;成熟的紅細(xì)胞通過滲透作用吸水不消耗ATP,與能荷無關(guān),C錯(cuò)誤。 10.(新題預(yù)測)激酶是一類可以催化磷酸化反應(yīng)的酶,能將來自ATP的磷酸基團(tuán)添加到底物蛋白上。如圖是動(dòng)物細(xì)胞外的成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)的激酶信號傳導(dǎo)途徑。據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是 (　　) A.FGFR受體的胞內(nèi)部分具有催化作用 B.FGF導(dǎo)致FGFR空間結(jié)構(gòu)改變而失活 C.核孔是細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核信息交流的通道 D.FGF通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)從而發(fā)揮了作用 【解析】選B。FGFR受體的胞內(nèi)部分含有激酶結(jié)構(gòu)域,說明其具有催化功能,A正確;FGF導(dǎo)致FGFR空間結(jié)構(gòu)改變,但是沒有失活,B錯(cuò)誤;核孔是細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核信息交流的通道,C正確;FGF通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)從而發(fā)揮了作用,D正確。 二、非選擇題(共2小題,共40分) 11.(20分)不良環(huán)境能使植物體內(nèi)酶活力下降,酶活力降低的程度可作為衡量植株耐受性的重要指標(biāo)。為探究不同植物葉片對汽車尾氣的耐受能力,研究人員將兩年生的香樟和杜鵑分別置于密閉氣室中,用相同濃度的汽車尾氣處理16 h,取葉片研磨后獲得葉片研磨液。用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每組實(shí)驗(yàn)測定4次,每次向錐形瓶中加入2 mL葉片研磨液后均測定5 min內(nèi)的氣體收集量,結(jié)果如下表(單位:mL)。請回答下列問題: 次數(shù) 植物 第1次 第2次 第3次 第4次 平均 香樟 對照組 2.1 2.0 2.2 2.1 2.1 實(shí)驗(yàn)組 1.6 1.45 1.5 1.35 1.48 杜鵑 對照組 3.0 2.8 2.9 2.9 2.9 實(shí)驗(yàn)組 1.8 1.9 2.0 1.9 1.9 (1)本實(shí)驗(yàn)用氣體產(chǎn)生量衡量酶活力的原因是__________________________ __________________________________________________________________。 對照組的處理方式是_________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)制備香樟和杜鵑的葉片研磨液時(shí),加入緩沖液的目的是__________________ _____________________。恒溫水浴設(shè)定為32 ℃的原因是__________________ _______________________。 (3)每次實(shí)驗(yàn)均統(tǒng)計(jì)相同時(shí)間內(nèi)氣體收集量,目的是________________。每種實(shí)驗(yàn)材料均進(jìn)行4次實(shí)驗(yàn)的目的是________ ______________。 (4)實(shí)驗(yàn)表明,對汽車尾氣污染耐受力較強(qiáng)的植物是____________,判斷的理由是________________________________________________ 。 【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)的原理是植物細(xì)胞中過氧化氫酶能催化H2O2分解,釋放O2;酶活力越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快,一定時(shí)間內(nèi)生成的產(chǎn)物越多。對照組的處理除不含汽車尾氣外,其余都應(yīng)相同。(2)酶催化需要適宜的溫度、pH等條件,加入緩沖液能維持正常穩(wěn)定的pH。溫度為無關(guān)變量,需要保證相同且適宜,32 ℃是過氧化氫酶催化的適宜溫度。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為無關(guān)變量,統(tǒng)計(jì)相同時(shí)間內(nèi)氣體收集量,可避免時(shí)間不同對結(jié)果的影響。本實(shí)驗(yàn)中每種實(shí)驗(yàn)材料均進(jìn)行4次實(shí)驗(yàn)(重復(fù)實(shí)驗(yàn)),計(jì)算平均值以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。(4)“酶活力降低的程度”即酶活力下降的相對幅度,其計(jì)算方法是酶活力下降的絕對值/對照組酶活力,即本實(shí)驗(yàn)中香樟酶活力下降程度為(2.1-1.48)/2.1(約29.5%),杜鵑酶活力下降程度為(2.9-1.9)/2.9(約34.5%),說明香樟對汽車尾氣的耐受力更強(qiáng)。 答案:(1)酶活力越高,催化H2O2分解速率越快,一定時(shí)間內(nèi)氣體產(chǎn)生量越多　將生理狀況相似的香樟或杜鵑在不含汽車尾氣的密閉氣室中放置16 h (2)避免研磨過程中pH變化對過氧化氫酶產(chǎn)生影響 32 ℃是過氧化氫酶催化的適宜溫度 (3)避免時(shí)間差異對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響　重復(fù)實(shí)驗(yàn),計(jì)算平均值,保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性 (4)香樟　相同濃度的汽車尾氣處理后,香樟過氧化氫酶活力下降的相對幅度更小 12.(20分)解讀下列曲線,回答相關(guān)問題: (1)圖1是與酶活性影響因素相關(guān)的曲線,請分析回答: 當(dāng)pH從5上升到7,酶活性的變化過程是____________________;從圖示曲線我們還可以得出的結(jié)論是隨著pH的變化,________________(填“影響”或“不影響”)酶的最適溫度。 (2)人體骨骼肌細(xì)胞中,ATP的含量僅夠劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)三秒鐘內(nèi)的能量供給。在校運(yùn)動(dòng)會(huì)上,某同學(xué)參加100 m短跑過程中,其肌細(xì)胞中ATP相對含量變化如圖2所示,試回答: ①由A到B的變化過程中,說明ATP被水解,釋放的能量用于________________。 ②由整個(gè)曲線來看,肌細(xì)胞中ATP的含量不會(huì)降為零,說明________________。 【解析】(1)底物剩余量越少,說明酶的活性越高。由圖1可知,當(dāng)pH從5上升到7,酶活性的變化過程是先上升后下降;從圖示曲線我們還可以得出的結(jié)論是隨著pH的變化,酶的最適溫度不變。 (2)圖2為某同學(xué)參加短跑比賽過程中ATP的相對含量隨時(shí)間的變化。①由A到B的變化過程中ATP含量降低,說明ATP被水解,釋放的能量用于肌肉收縮等生命活動(dòng);②從整個(gè)曲線來看,肌細(xì)胞中ATP的含量不會(huì)降為零,說明ATP的生成和分解是同時(shí)進(jìn)行的。 答案:(1)先上升后下降　不影響 (2)①肌肉收縮等生命活動(dòng) ②ATP的生成和分解是同時(shí)進(jìn)行的