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第一講　代謝中的酶和ATP [限時規(guī)范訓練]　　　　　　　　　　　　 　　　　練思維　練規(guī)范　練就考場滿分 一、選擇題 1．有關酶和ATP的敘述不正確的是(　　) A．ATP脫去兩個磷酸基團后，形成的一磷酸腺苷是某些酶的基本組成單位之一 B．人體劇烈運動時肌肉細胞中的ATP水解提供能量，此時肌肉細胞中ATP也在合成 C．同一生物體內各種酶的催化條件都相同，其催化效率受溫度和pH的影響 D．不同生物都以ATP作為直接能源物質，說明不同生物具有統(tǒng)一性 解析：酶的化學本質是蛋白質或RNA，ATP脫去兩個磷酸基團后，形成的一磷酸腺苷即腺嘌呤核糖核苷酸是RNA的基本組成單位之一，A正確；人體劇烈運動時肌肉細胞中的ATP水解提供能量，此時肌肉細胞通過細胞呼吸也在合成ATP，B正確；同一生物體內各種酶的催化條件存在差異，如動物體內的胃蛋白酶的最適pH為1.5，絕大多數酶的最適pH在6.5到8.0之間，C錯誤；不同生物都以ATP作為直接能源物質，說明不同生物具有統(tǒng)一性，D正確。 答案：C 2．(2018湖南益陽模擬)下列關于酶與ATP的敘述，正確的是(　　) A．噬菌體、硝化細菌和哺乳動物成熟的紅細胞內都可以合成酶 B．用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響時，一般用斐林試劑進行檢測 C．酶的合成需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化 D．吸能反應一般與ATP的合成相聯系 解析：噬菌體沒有細胞結構，哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和眾多的細胞器，因此噬菌體和哺乳動物成熟的紅細胞內均不能合成酶，但硝化細菌的細胞內可以合成酶，A項錯誤；用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響時，溫度是自變量，而用斐林試劑檢測淀粉的水解產物還原糖時需水浴加熱(50～65 ℃)，對實驗結果有干擾，因此一般用碘液進行檢測，B項錯誤；絕大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA，蛋白質和RNA的合成均需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化，C項正確；吸能反應一般與ATP的水解相聯系，D項錯誤。 答案：C 3．RNaseP(酶)由20%的蛋白質和80%的RNA所組成，科學家發(fā)現如果將該酶中的蛋白質除去，留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性。這一結果表明(　　) A．酶都是由RNA和蛋白質組成的 B．絕大多數酶是蛋白質，少數是RNA C．某些RNA具有生物催化作用 D．酶的化學本質是蛋白質 解析：科學家發(fā)現將該酶中的蛋白質除去，留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，說明該酶中起催化作用的物質是RNA。 答案：C 4．(2018四川成都聯考)下列關于酶的敘述，錯誤的是(　　) A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中 B．隨著溫度降低，酶促反應的活化能下降 C．酶活性最高時的溫度不適合該酶的保存 D．所有活細胞都有與細胞呼吸有關的酶 解析：同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中，如呼吸氧化酶，A正確；低溫條件下酶的分子結構穩(wěn)定，酶適于保存在低溫條件下，C正確；活細胞都能進行呼吸作用，所有活細胞都有與細胞呼吸有關的酶，D正確。 答案：B 5．下列有關酶的敘述正確的是(　　) A．在適宜的條件下，酶能夠讓更多底物分子達到容易發(fā)生化學反應的活躍狀態(tài) B．細胞代謝能夠有序地進行與酶的高效性相關 C．90 ℃條件下由于部分肽鍵的結構被破壞，唾液淀粉酶的空間結構變得伸展、松散 D．神經元的軸突末梢經過多次分支增大了膜面積，有利于酶的附著以提高代謝效率 解析：在適宜的條件下，酶能夠降低反應所需要的活化能，所以可以使更多的底物分子達到活躍狀態(tài)進行反應，A項正確；細胞內的化學反應大多數是酶促反應，酶的高效性和專一性保證了酶促反應高效、有序地進行，B項錯誤；唾液淀粉酶的化學本質是蛋白質，90 ℃條件下，不會破壞肽鍵，而是破壞連接肽鏈之間的化學鍵，如二硫鍵，從而破壞蛋白質的空間結構，使其變得伸展、松散，C項錯誤；神經元的軸突末梢經過多次分支增大了膜面積，有利于接受神經遞質，并沒有酶的附著，D項錯誤。 答案：A 6．關于酶的相關實驗敘述，正確的是(　　) A．驗證酶的高效性時，自變量是酶的種類 B．探究溫度對酶活性的影響實驗中，可選用過氧化氫酶為研究對象 C．用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的專一性時，可用碘液進行鑒定 D．在探究影響淀粉酶活性的因素時，溫度、酸堿度、實驗的次數等都是自變量 解析：酶的高效性是與無機催化劑相比較而言的，驗證酶的高效性時，自變量是酶和無機催化劑，A錯誤；由于過氧化氫的分解受溫度影響，探究溫度對酶活性的影響實驗不能選用過氧化氫酶為研究對象，B錯誤；用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶的專一性時，可用碘液檢測反應物是否被分解，C正確；在探究影響淀粉酶活性的因素時，實驗的次數等是無關變量，D錯誤。 答案：C 7．乳糖酶可催化乳糖水解。有兩項與此相關的實驗，實驗中無關變量相同且適宜，實驗結果如下表。相關敘述正確的是(　　) 實驗一(質量分數為10%的乳糖) 酶的質量分數 0 1% 2% 3% 4% 相對反應速率 0 25 50 100 200 實驗二(質量分數為2%的乳糖酶) 乳糖的質量分數 0 5% 10% 15% 20% 相對反應速率 0 25 50 65 65 A.實驗一若繼續(xù)增加酶濃度，相對反應速率不再加大 B．實驗一若增加乳糖濃度，相對反應速率將降低 C．實驗二若繼續(xù)增大乳糖濃度，相對反應速率不再加大 D．實驗二若將反應溫度提高5 ℃，相對反應速率將增大 解析：由表格的數據分析可知，實驗一若繼續(xù)增加酶濃度(質量分數)，相對反應速率可能加大，A項錯誤；實驗一若增加乳糖濃度(質量分數)，相對反應速率升高或不變，B項錯誤；由表格的數據分析可知，實驗二乳糖濃度(質量分數)已經不是反應速率的制約因素，所以繼續(xù)增大乳糖濃度(質量分數)，相對反應速率不再加大，C項正確；實驗二中溫度為無關變量，且適宜，若將反應溫度提高5 ℃，相對反應速率可能減小，D項錯誤。 答案：C 8．下圖為用同一種酶進行的不同實驗結果，下列有關敘述正確的是(　　) A．本實驗研究的酶是淀粉酶 B．圖1曲線是研究該酶具有高效性的結果 C．實驗結果表明，該酶活性的最適溫度是30 ℃、最適pH是7 D．pH＝2與溫度為20 ℃條件下酶活性減弱的原因不同 解析：圖3顯示該酶能催化麥芽糖水解，對蔗糖沒有催化作用，說明本實驗研究的酶為麥芽糖酶，A錯誤；分析圖1可知：圖1曲線是研究溫度對該酶活性的影響，B錯誤；圖1顯示，在圖示的三種溫度條件下，30 ℃時酶的活性最高，說明該酶的最適溫度為30 ℃左右，但30 ℃不一定為該酶的最適溫度，圖2顯示該酶的最適pH為7，C錯誤；pH為2時，因過酸使酶的空間結構遭到破壞而變性失活，溫度為20 ℃條件下，酶活性減弱的原因是低溫抑制了酶的活性，但酶的空間結構沒有遭到破壞，D正確。 答案：D 9．科學家研究了溫度對家蠶表皮細胞中酪氨酸酶和漆酶活性的影響，部分結果如表所示。下列分析錯誤的是(　　) 酶種類 溫度 酶活性 漆酶 X 82% 45 ℃ 90% 60 ℃ 92% 酪氨酸酶 28 ℃ 97% 40 ℃ 76% 60 ℃ 10% (注：最適溫度時的酶活性為100%) A．溫度X可能高于60 ℃ B．漆酶和酪氨酸酶的最適溫度可能相同 C．60 ℃時酪氨酸酶仍能降低化學反應的活化能 D．隨環(huán)境溫度的改變家蠶表皮細胞中的代謝活動可能會發(fā)生改變 解析：表格未體現明顯的溫度梯度規(guī)律，酶在最適溫度條件下活性為100%，溫度X條件下漆酶的活性比60 ℃時要低，所以X可能高于60 ℃，A正確；由表中數據可以看出，一定范圍內酪氨酸酶的活性隨著溫度的增高逐漸降低，漆酶的活性隨著溫度的升高而逐漸升高，兩者活性最高時的溫度可能不相同，B錯誤；酶是通過降低化學反應的活化能來提高酶促反應速率的，60 ℃時酪氨酸酶仍有活性，仍能降低化學反應的活化能，C正確；蠶是變溫動物，隨著溫度的改變，酶的活性會發(fā)生改變，因此隨環(huán)境溫度的改變家蠶表皮細胞中的代謝活動可能會發(fā)生改變，D正確。 答案：B 10．圖中甲曲線表示在最適溫度下某種酶的酶促反應速率與反應物濃度之間的關系，乙、丙兩條曲線分別表示該酶促反應速率隨溫度、pH的變化趨勢。下列相關敘述正確的是(　　) A．圖中的D點和G點酶的活性很低的原因是酶的空間結構遭到破壞 B．酶分子在催化生物反應完成后立即被降解成氨基酸或核苷酸 C．AB段限制反應速率的因素是反應物濃度，在B點適當增加酶濃度，反應速率將增大 D．圖中E點代表該酶的最適pH，短期保存該酶的適宜條件對應于圖中的D、H兩點 解析：D點(低溫)酶的活性很低，但酶的空間結構并未遭到破壞，A錯誤；酶在發(fā)揮催化作用后不被降解，B錯誤；甲曲線是在最適溫度下測定的，AB段(不包括B點)限制反應速率的因素是反應物濃度，B點限制反應速率的因素是酶濃度，故在B點適當增加酶的濃度，反應速率會增大，C正確；圖中E點代表該酶的最適溫度，H點代表該酶的最適pH，D錯誤。 答案：C 二、非選擇題 11．某課外活動小組用淀粉酶探究pH對酶活性的影響，得到下圖所示的實驗結果。請回答相關問題： (1)酶活性是指___________________，該實驗的自變量是________，以________________作為檢測因變量的指標。 (2)上圖所示的實驗結果與預期不符，于是活動小組又進行________(填“對照”“對比”或“重復”)實驗，得到與上圖無顯著差異的結果。查閱資料后發(fā)現，鹽酸能催化淀粉水解。因此推測，該實驗中淀粉可能是在________和________的作用下分解的。pH為3條件下的酶活性________(填“小于”“等于”或“大于”)pH為9條件下的酶活性，原因是__________。 (3)在常溫、常壓下，與鹽酸相比，淀粉酶降低反應活化能的作用更顯著，判斷依據是 _______________________________________________________________________。 解析：(1)酶活性是指酶對某化學反應的催化效率。該實驗目的是用淀粉酶探究pH對酶活性的影響，因此自變量為pH，可以通過檢測反應后淀粉的剩余量來判斷不同pH下酶的活性。(2)題圖所示的實驗結果與預期不符，可以重復以上實驗，得到的實驗結果與題圖無顯著差異，說明操作沒有錯誤，淀粉可能是在淀粉酶和鹽酸的作用下分解了。由圖可知，pH為3和pH為9的條件下淀粉的剩余量相等，說明pH為3條件下的酶活性小于pH為9條件下的酶活性，原因是pH為3條件下，鹽酸可催化淀粉水解，干擾實驗結果。(3)由圖可知，1 h后，pH為7的條件下淀粉的剩余量小于pH為1條件下淀粉剩余量，說明常溫、常壓下，與鹽酸相比，淀粉酶降低反應活化能的作用更顯著。 答案：(1)酶對化學反應的催化效率　pH　單位時間(1 h)淀粉剩余量 (2)重復　淀粉酶　鹽酸　小于　pH為3條件下，鹽酸可催化淀粉水解，有干擾 (3)1 h后，pH為7的條件下淀粉的剩余量小于pH為1條件下淀粉剩余量 12．研究人員從一種野生植物的貯藏根中提取出一種化學物質，有人認為是一種能促使葡萄糖分解的酶，有人認為是一種能促使蔗糖分解的酶。對此，研究人員設計并做了一些相關實驗。 (1)要鑒定此物質化學本質是蛋白質還是RNA，可分別選用________試劑和________染液。 (2)要確定此物質是催化葡萄糖分解的酶還是催化蔗糖分解的酶，研究人員設計了如圖所示的實驗過程，請分析可能的實驗結果。在水浴加熱后，若兩支試管均出現磚紅色沉淀，說明______________________，若兩支試管均不出現磚紅色沉淀，則說明 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若以上實驗完成后，已經確定其為催化葡萄糖分解的酶，化學本質是蛋白質，需要確定其催化作用的最適溫度，設計實驗的基本思路是先確定______________________，再參照圖中甲試管的處理方法進行實驗。實驗結束后，再選擇其中磚紅色沉淀________的兩支試管所對應的溫度，設置________________，重復進行實驗。 (4)若通過研究確認該提取物還含有淀粉酶，某同學欲探究溫度對淀粉酶活性的影響進行了如下實驗： ①取6支試管并編號為A、A1、B、B1、C、C1。在試管A、B、C中都加入等量的淀粉溶液，在試管A1、B1、C1中都加入等量淀粉酶溶液。②將試管A、A1放入60 ℃水中，將試管B、B1放入100 ℃水中，將試管C、C1放入冰水中，維持5 min。③分別將等量的淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中，搖勻后，在相應溫度下維持5 min。④取出試管，用斐林試劑檢測實驗結果。請指出該同學實驗中存在的問題，并提出修正方案。 存在問題是________________________________________________________________。 修正方案__________________________________________________________________。 解析：(1)雙縮脲試劑與蛋白質發(fā)生紫色反應，RNA與吡羅紅反應呈紅色，因此要鑒定此物質的化學本質是蛋白質還是RNA，可分別選用雙縮脲試劑和吡羅紅染液。(2)根據酶的專一性，葡萄糖酶只能催化葡萄糖水解，蔗糖酶只能催化蔗糖水解，甲、乙試管中分別加入葡萄糖和蔗糖溶液，若加入的是蔗糖酶，則能將蔗糖分解為葡萄糖和果糖，二者均為還原糖，都能與斐林試劑反應，出現磚紅色沉淀。若加入的是葡萄糖酶，則可將葡萄糖分解，而不能分解蔗糖，葡萄糖被分解后失去還原性，不能與斐林試劑反應，不會出現磚紅色沉淀，而蔗糖不能與斐林試劑反應，也不會出現磚紅色沉淀。(3)要確定葡萄糖分解酶催化作用的最適溫度，設計實驗的基本思路是先確定系列等溫度梯度，再參照圖中甲試管的處理方法進行實驗。在適宜的溫度下酶活性高，分解葡萄糖的量大，剩余葡萄糖的量小，因此實驗結束后，再選擇其中磚紅色沉淀最少的兩支試管所對應的溫度，設置更小的溫度梯度，重復進行實驗。(4)由題意知，在100 ℃的條件下，淀粉酶失活不能分解淀粉，冰水中因低溫抑制了酶的活性也不能分解淀粉，淀粉酶是蛋白質，淀粉是多糖，二者均不與斐林試劑發(fā)生反應，故存在的問題是檢測結果的試劑不合適。由于碘與淀粉反應變藍，故應該是取出試管，各加入等量的碘液觀察顏色變化，顏色淺的試管所處的溫度是淀粉酶的適宜溫度。 答案：(1)雙縮脲　吡羅紅 (2)該物質是能催化蔗糖分解的酶　該物質是能催化葡萄糖分解的酶 (3)系列等溫度梯度　最少　更小的溫度梯度 (4)檢測結果的試劑不合適　取出試管，各加入等量的碘液 13．某興趣小組圍繞酶的特性進行如下兩個實驗： 實驗一：已知酚氧化酶的本質是蛋白質，能使無色的酚氧化生成褐色的物質，比如酚氧化酶可引起果蔬酶促褐變，也是引起果汁褐變的最主要因素。將含有酚氧化酶的提取液分裝在甲、乙、丙三支試管內，然后進行以下操作： 第一步：甲試管不做處理，乙試管加入蛋白酶，丙試管滴加強酸物質。 第二步：10分鐘后，向三支試管內分別加入2 mL緩沖液。 第三步：再向每試管內加入2 mL酚類物質，并觀察三支試管內溶液的顏色變化。 (1)預測實驗結果：甲、乙、丙三支試管內的顏色分別為________、________、________。 (2)實驗分析：試管甲、丙對照，可得出的結論是__________________。 (3)知識拓展：酚氧化酶的合成是否需要酶的催化？________；是否需要ATP提供能量？________。 實驗二：驗證淀粉酶的專一性，設計以下三種方法方案。 各組試管的添加物質 鑒定試劑 方案一 一組試管內加淀粉酶和淀粉，另一組試管內加淀粉酶和蔗糖 碘液 方案二 一組試管內加淀粉酶和淀粉，另一組試管內加淀粉酶和蔗糖 斐林試劑 方案三 一組試管內加淀粉酶和淀粉，另一組試管內加蔗糖酶和淀粉 碘液 (4)方案一和方案三不可行的原因是什么？______________________________________ __________________________________________________________________________。 解析：實驗一：(1)已知酚氧化酶的本質是蛋白質，能使無色的酚氧化生成褐色的物質，甲試管只含有酚氧化酶和酚類物質，酚氧化酶能使無色的酚氧化生成褐色的物質，因此試管中呈現褐色；乙試管含有酚氧化酶和蛋白酶，蛋白酶催化酚氧化酶分解，因此試管中只呈現酚類物質的顏色，即無色；丙試管含有酚氧化酶，并滴加強酸物質，強酸使酶失去活性，因此試管中只呈現酚類物質的顏色。(2)實驗分析：試管甲、丙不同的量是丙試管中加了強酸，成對照實驗，丙試管中呈現無色，可得出的結論是強酸使酚氧化酶失去活性。(3)酚氧化酶的化學本質是蛋白質，其合成需要酶的催化，同時需要ATP提供能量。 實驗二：(4)方案一中用碘液能檢測出淀粉是否被分解，但碘液不能檢測蔗糖是否被分解，故本實驗可用斐林試劑檢測，而不可用碘液檢測。本實驗是驗證淀粉酶的專一性，因此不能用淀粉酶和蔗糖酶兩種酶來進行實驗，方案三的設計只能驗證酶具有專一性，不能驗證淀粉酶具有專一性。 答案：(1)褐色　無色　無色 (2)強酸使酚氧化酶失去活性 (3)需要　需要 (4)方案一所用碘液不能檢測蔗糖是否被水解；方案三只能驗證酶的專一性