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專題三　細(xì)胞內(nèi)的酶與ATP 一、選擇題 1．下列有關(guān)酶的敘述正確的是(　B　) A．酶提供了反應(yīng)過(guò)程所必需的活化能從而提高了化學(xué)反應(yīng)速率 B．活細(xì)胞能通過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯產(chǎn)生酶，或通過(guò)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生酶 C．人體中酶的活性受溫度、pH的影響，并只能在人體的內(nèi)環(huán)境中起作用 D．酶的形成都要經(jīng)過(guò)核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等幾個(gè)階段 [解析]　酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能；酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)(經(jīng)轉(zhuǎn)錄、翻譯合成)或RNA(經(jīng)轉(zhuǎn)錄合成)；酶在體外也可起作用；在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用的酶一般不需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工，少數(shù)酶是RNA，其合成不需要核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體參與。 2．核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子，在特異地結(jié)合并切斷特定的mRNA后，核酶可從雜交鏈上解脫下來(lái)，重新結(jié)合和切割其他的mRNA分子。下列關(guān)于核酶的敘述，正確的是(　D　) A．向核酶中滴加雙縮脲試劑，水浴加熱可發(fā)生紫色反應(yīng) B．與不加核酶組相比，加核酶組mRNA降解較快，由此可反映核酶的高效性 C．核酸具有熱穩(wěn)定性，故核酶的活性不受溫度的影響 D．核酶與催化底物特異性結(jié)合時(shí)，有氫鍵形成，也有磷酸二酯鍵的斷裂 [解析]　核酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA，滴加雙縮脲試劑可發(fā)生紫色反應(yīng)的是蛋白質(zhì)，且不需加熱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；與不加核酶組相比，加核酶組mRNA降解較快，表明核酶具有催化作用，要證明酶具有高效性，最好與無(wú)機(jī)催化劑對(duì)比，B項(xiàng)錯(cuò)誤；與蛋白質(zhì)相比，核酸雖然具有熱穩(wěn)定性，但溫度過(guò)高或過(guò)低也能影響其性質(zhì)或結(jié)構(gòu)，因此核酶的活性也受溫度的影響，C項(xiàng)錯(cuò)誤；核酶特異地結(jié)合mRNA是通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)實(shí)現(xiàn)的，因此有氫鍵的形成，核酶能切斷特定的mRNA，在該過(guò)程中有磷酸二酯鍵的斷裂，D項(xiàng)正確。 3．下圖中，甲圖表示某植物淀粉酶與人的腸淀粉酶活性受pH影響的情況，乙圖表示3種脫氫酶(A、B、C)的活性受溫度影響的情況。下面分析正確的是(　D　) ①兩淀粉酶的活性相同時(shí)pH可以不同 ②若pH由中性變?yōu)樗嵝裕c淀粉酶的活性漸漸升高 ③A、B酶活性相同時(shí)，溫度對(duì)酶的影響相同 ④C酶活性的最適溫度等于或大于40 ℃ A．①②　　 B．①③ C．②③　　 D．①④ [解析]　由圖甲可知，兩淀粉酶的pH不同但活性可相同，①正確；pH由中性變?yōu)樗嵝?，腸淀粉酶的活性漸漸降低，②錯(cuò)誤；由圖乙可知，最適溫度時(shí)酶的活性最高，高于或低于最適溫度酶的活性有所降低，A、B酶活性相同時(shí)，溫度對(duì)酶的影響可能不同，一個(gè)為高溫，一個(gè)為低溫，③錯(cuò)誤；由于圖中C酶的活性一直在上升，所以C酶活性的最適溫度等于或大于40 ℃，④正確。 4．如圖表示底物和抑制劑與酶的結(jié)合機(jī)理，據(jù)圖分析下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　C　) A．X位點(diǎn)是酶與底物結(jié)合的活性位點(diǎn) B．抑制劑1和抑制劑2都能抑制酶的活性 C．增加底物濃度不會(huì)減弱抑制劑1的抑制作用 D．抑制劑2會(huì)使酶不能與底物分子結(jié)合 [解析]　據(jù)圖示可知，X位點(diǎn)是酶與底物結(jié)合的活性位點(diǎn)，A正確；據(jù)圖示可知，抑制劑1為競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，抑制劑2為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，抑制劑1和抑制劑2都能抑制酶的活性，B正確；由于抑制劑1為競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，故增加底物濃度會(huì)減弱抑制劑1對(duì)酶活性的影響，C錯(cuò)誤；抑制劑2為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，可使酶活性位點(diǎn)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使酶不能與底物分子結(jié)合，D正確。 5．(2018淄博一模)下列關(guān)于酶和ATP的敘述，正確的是(　A　) A．酶的種類有物種差異性，ATP無(wú)物種差異性 B．不同分化階段的細(xì)胞中酶的種類保持不變 C．酶在細(xì)胞內(nèi)起作用時(shí)都伴隨著ATP的合成 D．酶和ATP由活細(xì)胞產(chǎn)生并都在細(xì)胞內(nèi)起作用 [解析]　不同分化階段的細(xì)胞中酶的種類會(huì)改變，B錯(cuò)。有些酶促反應(yīng)并沒(méi)有伴隨著ATP的合成，C錯(cuò)。酶可以在細(xì)胞外發(fā)揮作用，D錯(cuò)。 6．(2018貴州省畢節(jié)一模)下列關(guān)于酶的敘述，錯(cuò)誤的是(　B　) A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中 B．隨著溫度降低，酶促反應(yīng)的活化能下降 C．酶活性最高時(shí)的溫度不適合該酶的保存 D．所有活細(xì)胞都有與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶 [解析]　同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中，如呼吸氧化酶，A正確；酶促反應(yīng)的活化能與降低溫度沒(méi)有關(guān)系，B錯(cuò)誤；低溫條件下酶的分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，酶適于保存在低溫條件下，C正確；活細(xì)胞都能進(jìn)行呼吸作用，所有活細(xì)胞都有與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶，D正確。 7．(2018天津市五區(qū)縣高三期末)ATP合酶是由脂溶部位和水溶部位兩部分構(gòu)成的蛋白質(zhì)，用于催化ATP的合成。下列關(guān)于ATP合酶的敘述，錯(cuò)誤的是(　D　) A．ATP合酶位于線粒體內(nèi)膜、類囊體膜及原核細(xì)胞的質(zhì)膜上 B．ATP合酶的脂溶部位可能嵌入在磷脂雙分子層中 C．ATP合酶能完成ADP的磷酸化過(guò)程并儲(chǔ)存能量 D．ATP合酶能接受光能和熱能并轉(zhuǎn)化為ATP中化學(xué)能 [解析]　線粒體的內(nèi)膜能進(jìn)行有氧呼吸的第二階段，能產(chǎn)生少量的ATP，葉綠體的類囊體薄膜上能進(jìn)行光反應(yīng)合成ATP，原核細(xì)胞的質(zhì)膜上可以合成ATP，因此，ATP合酶位于線粒體內(nèi)膜、類囊體膜及原核細(xì)胞的質(zhì)膜上，A正確；磷脂屬于脂質(zhì)，ATP合酶的脂溶部位可能嵌入在磷脂雙分子層中，B正確；ADP的磷酸化形成ATP并將能量?jī)?chǔ)存在高能磷酸鍵中，C正確；ATP中的能量可能來(lái)源于光能和化學(xué)能，也可能轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能，D錯(cuò)誤。 8．GTP是細(xì)胞的正常成分，與ATP相似，參與許多生化反應(yīng)，如可以為蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程直接提供能量，下列有關(guān)敘述正確的是(　B　) A．“G”表示鳥(niǎo)嘌呤 B．GTP分子中含有高能磷酸鍵 C．GTP水解產(chǎn)物可用于合成DNA D．蛋白質(zhì)合成旺盛時(shí)，核糖體附近GTP含量一定增加 [解析]　ATP中的“A”代表腺苷，由GTP與ATP相似，可知GTP中的“G”表示鳥(niǎo)苷，A項(xiàng)錯(cuò)誤；GTP與ATP相似，可以為一些反應(yīng)直接提供能量，因此，GTP分子中含有高能磷酸鍵，B項(xiàng)正確；GTP的水解產(chǎn)物鳥(niǎo)嘌呤核糖核苷酸可用于合成RNA，C項(xiàng)錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)合成旺盛時(shí)，消耗的GTP增多，運(yùn)往核糖體附近的GTP也增多，并且與ATP相似，GTP和GDP的相互轉(zhuǎn)化處于動(dòng)態(tài)平衡之中，所以不能確定核糖體附近的GTP含量一定增多，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 9．ATP被喻為生物體內(nèi)“能量貨幣”，它已成為科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。下列有關(guān)細(xì)胞內(nèi)ATP的敘述中，正確的是(　D　) A．ATP中含有3個(gè)高能磷酸鍵 B．ATP可溶于水，因此只可注射不可口服 C．寒冷或緊張狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)ATP的分解速率大于合成速率 D．劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉細(xì)胞中ATP與ADP之間相互轉(zhuǎn)化的速率迅速加快 [解析]　ATP含有2個(gè)高能磷酸鍵；ATP可溶于水，可注射也可口服；即使在寒冷、緊張等狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)ATP的合成速率與分解速率也大致相等，只是它們之間的轉(zhuǎn)化速率加快；劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要能量較多，肌肉細(xì)胞會(huì)加快ATP與ADP之間的轉(zhuǎn)化速率。 10．下列有關(guān)酶和ATP的敘述不正確的是(　D　) A．酶和ATP的化學(xué)成分中都含有氮元素 B．分化程度不同的活細(xì)胞中酶和ATP的含量都不同 C．細(xì)胞中基因的表達(dá)過(guò)程都需要酶和ATP的參與 D．酶的合成和分解分別與ATP的合成和分解相聯(lián)系 [解析]　酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，其和ATP的化學(xué)成分中都含有氮元素，A正確；細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)在于基因的選擇性表達(dá)，分化程度不同的活細(xì)胞中，代謝途徑不同，酶的種類不同，代謝的程度不同，ATP的含量也不同，B正確；細(xì)胞中基因的表達(dá)過(guò)程分為轉(zhuǎn)錄和翻譯，都需要酶和ATP的參與，C正確；酶的合成需要能量供應(yīng)，和ATP的分解相聯(lián)系，酶的分解釋放能量，與ATP的合成相聯(lián)系，D錯(cuò)誤。 11．用同種蛋白酶處理甲、乙兩種酶，兩種酶的活性與處理時(shí)間的關(guān)系如右圖所示。下列敘述不正確的是(　B　) A．甲酶能夠抗蛋白酶的降解 B．甲酶已失去活性 C．乙酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) D．乙酶活性的改變是因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)的改變 [解析]　A．由題圖知，甲酶在用蛋白酶處理時(shí)其活性不變，說(shuō)明甲酶能夠抗蛋白酶的降解，A正確；B．由題圖知，甲酶在用蛋白酶處理過(guò)程中其活性一直不變且不為零，說(shuō)明甲酶能夠抗蛋白酶的降解，甲酶沒(méi)有失去活性，B錯(cuò)誤；C．蛋白酶可催化蛋白質(zhì)的水解，由題圖知，乙酶在用蛋白酶處理過(guò)程中其活性降低，由此可知乙酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，C正確；D．蛋白酶可催化蛋白質(zhì)的水解，乙酶在用蛋白酶處理過(guò)程中活性降低是因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)在蛋白酶的催化作用下發(fā)生了改變，D正確。故選：B。 12．某同學(xué)探究過(guò)氧化氫在不同條件下的分解情況，結(jié)果記錄如下表，與此相關(guān)的分析正確的是(　D　) 處理試管 編號(hào) H2O2 3.5%FeCl3 20%肝臟研磨液 溫度 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1 2 mL － － 室溫 － 2 2 mL － － 90 ℃ ＋＋ 3 2 mL 2滴 － 室溫 ＋ 4 2 mL － 2滴 室溫 注：表中“＋”的數(shù)目表示氣泡產(chǎn)生的多少，“－”表示無(wú)氣泡產(chǎn)生。 A．本實(shí)驗(yàn)試圖研究酶的專一性、高效性和溫度對(duì)酶活性的影響 B．試管2、3和4的處理都可降低H2O2分解反應(yīng)的活化能 C．設(shè)置的4號(hào)試管是本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)組，其他三組是對(duì)照組 D．若把4號(hào)試管迅速放在90 ℃環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將與2號(hào)試管的相近 [解析]　本實(shí)驗(yàn)的自變量是催化劑的種類和溫度，可用于研究酶的催化作用及其高效性；升高溫度不會(huì)降低反應(yīng)的活化能；試管1、2形成對(duì)照，試管1、3、4形成對(duì)照，對(duì)照組均是1號(hào)試管；酶在高溫下變性失活，無(wú)催化作用。 二、非選擇題 13．現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B，某生物興趣小組為探究不同溫度條件下這兩種淀粉酶的活性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下： 實(shí)驗(yàn)原理：溫度等條件可以影響酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下產(chǎn)生麥芽糖。 實(shí)驗(yàn)材料：一定濃度的淀粉溶液、相同濃度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、溫度計(jì)等。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：如表所示。 組別 步驟 1 2 3 4 5 6 7 8 ①設(shè)置水浴缸溫度(℃) 20 30 40 50 20 30 40 50 ②取8支試管各加入淀粉溶液(mL)，分別保溫5 min 10 10 10 10 10 10 10 10 ③另取8支試管各加入等量淀粉酶溶液，分別保溫5 min 酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B ④將同組兩個(gè)試管中的淀粉溶液與淀粉酶溶液混合搖勻，保溫5 min 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：圖甲是40 ℃時(shí)測(cè)定酶A催化淀粉水解生成的麥芽糖的量隨時(shí)間變化的曲線；圖乙是實(shí)驗(yàn)第④步保溫5分鐘后對(duì)各組淀粉剩余含量進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果。 (1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是__溫度、酶的種類__，無(wú)關(guān)變量有__pH、反應(yīng)時(shí)間、溶液的量、淀粉的濃度、酶的濃度等__(至少寫(xiě)出2種)。 (2)若適當(dāng)降低溫度，圖甲中P點(diǎn)將向__右__(填“左”或“右”)移動(dòng)，原因是__溫度降低會(huì)引起酶A的活性下降，酶催化反應(yīng)完成所需的時(shí)間增加__。 (3)若步驟③中淀粉酶的濃度適當(dāng)降低，為保持圖乙實(shí)驗(yàn)結(jié)果不變，則保溫時(shí)間應(yīng)__延長(zhǎng)__(填“縮短”“延長(zhǎng)”或“不變”)。 (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，下列敘述正確的是__C__。(單選) A．酶A在20 ℃條件時(shí)活性較高 B．酶A的活性小于酶B的活性 C．酶B在40 ℃條件時(shí)活性較高 D．大于50 ℃條件時(shí)，酶A部分失活 (5)實(shí)驗(yàn)用分光光度計(jì)檢測(cè)底物淀粉的剩余量來(lái)表示酶的活性，該實(shí)驗(yàn)不能用斐林試劑檢測(cè)生成物麥芽糖的含量，原因是__斐林試劑檢測(cè)時(shí)需水浴加熱，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)體系溫度發(fā)生改變，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果__。 [解析]　(1)根據(jù)柱形圖可以得出本實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)自變量，即酶的種類和溫度。除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還會(huì)存在一些可變因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，這些變量稱為無(wú)關(guān)變量，本實(shí)驗(yàn)中的pH、溶液的量、反應(yīng)時(shí)間、酶的用量等為無(wú)關(guān)變量。(2)圖甲是40 ℃時(shí)測(cè)定酶A催化淀粉水解生成的麥芽糖的量隨時(shí)間變化的曲線。結(jié)合柱形圖分析，若適當(dāng)降低溫度，酶A的活性下降，麥芽糖的量達(dá)到最大值所需時(shí)間延長(zhǎng)，即酶催化反應(yīng)完成所需的時(shí)間增加，故P點(diǎn)將向右移動(dòng)。(3)若步驟③中淀粉酶的濃度適當(dāng)降低，保溫一段時(shí)間后要各組淀粉剩余含量保持圖乙實(shí)驗(yàn)結(jié)果不變，則保溫時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，因?yàn)槊噶拷档?，酶促反?yīng)速率會(huì)減慢。(4)酶A在50 ℃條件時(shí)淀粉剩余含量較少，所以酶A在50 ℃條件時(shí)活性較高，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在同一溫度下，酶A的活性小于酶B的活性，若在不同溫度下，二者活性無(wú)法判斷，B項(xiàng)錯(cuò)誤；酶B在40 ℃條件時(shí)淀粉剩余含量較少，因此酶B在40 ℃條件時(shí)活性較高，C項(xiàng)正確；大于50 ℃條件時(shí)，由圖中結(jié)果無(wú)法判定酶A的活性變化，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(5)本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)自變量是溫度，因?yàn)橛渺沉衷噭z測(cè)還原糖時(shí)需水浴加熱，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以該實(shí)驗(yàn)不能用斐林試劑檢測(cè)生成物麥芽糖的含量來(lái)表示酶的活性。 14．請(qǐng)分析下列關(guān)于ATP的有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)，并回答下面的問(wèn)題。 (1)經(jīng)測(cè)定一個(gè)成年人靜止?fàn)顟B(tài)下24 h將有40 kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細(xì)胞內(nèi)ADP、ATP等僅有2～10 mg。為滿足能量的需要，生物體內(nèi)解決這一矛盾的合理途徑是__ADP與ATP之間可以快速相互轉(zhuǎn)變__。 (2)用32P標(biāo)記的磷酸加入細(xì)胞培養(yǎng)液，短時(shí)間內(nèi)快速分離出細(xì)胞內(nèi)的ATP，結(jié)果ATP濃度變化不大，但部分ATP的末端磷酸基團(tuán)卻已帶上了放射性標(biāo)記。這一事實(shí)證明__ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，細(xì)胞內(nèi)ATP濃度變化不大__，你得出結(jié)論的依據(jù)是__部分ATP末端磷酸基團(tuán)帶上了放射性標(biāo)記，說(shuō)明這是重新合成的，同時(shí)也說(shuō)明原有ATP部分被分解了__。 [解析]　ATP在活細(xì)胞內(nèi)的含量較少，但與ADP之間的轉(zhuǎn)化速度卻很快，維持在一定水平，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。