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專題三　細胞內的酶與ATP 一、選擇題 1．下列有關酶的敘述正確的是(　B　) A．酶提供了反應過程所必需的活化能從而提高了化學反應速率 B．活細胞能通過轉錄、翻譯產生酶，或通過轉錄產生酶 C．人體中酶的活性受溫度、pH的影響，并只能在人體的內環(huán)境中起作用 D．酶的形成都要經過核糖體的合成、內質網和高爾基體的加工等幾個階段 [解析]　酶的作用機理是降低化學反應所需的活化能；酶的化學本質是蛋白質(經轉錄、翻譯合成)或RNA(經轉錄合成)；酶在體外也可起作用；在細胞內發(fā)揮作用的酶一般不需要內質網和高爾基體的加工，少數(shù)酶是RNA，其合成不需要核糖體、內質網和高爾基體參與。 2．核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子，在特異地結合并切斷特定的mRNA后，核酶可從雜交鏈上解脫下來，重新結合和切割其他的mRNA分子。下列關于核酶的敘述，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 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合時，有氫鍵形成，也有磷酸二酯鍵的斷裂 [解析]　核酶的化學本質是RNA，滴加雙縮脲試劑可發(fā)生紫色反應的是蛋白質，且不需加熱，A項錯誤；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，最好與無機催化劑對比，B項錯誤；與蛋白質相比，核酸雖然具有熱穩(wěn)定性，但溫度過高或過低也能影響其性質或結構，因此核酶的活性也受溫度的影響，C項錯誤；核酶特異地結合mRNA是通過堿基互補配對實現(xiàn)的，因此有氫鍵的形成，核酶能切斷特定的mRNA，在該過程中有磷酸二酯鍵的斷裂，D項正確。 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，溫度對酶的影響相同 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錯誤；由圖乙可知，最適溫度時酶的活性最高，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，溫度對酶的影響可能不同，一個為高溫，一個為低溫，③錯誤；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合機理，據(jù)圖分析下列說法錯誤的是(　C　) A．X位點是酶與底物結合的活性位點 B．抑制劑1和抑制劑2都能抑制酶的活性 C．增加底物濃度不會減弱抑制劑1的抑制作用 D．抑制劑2會使酶不能與底物分子結合 [解析]　據(jù)圖示可知，X位點是酶與底物結合的活性位點，A正確；據(jù)圖示可知，抑制劑1為競爭性抑制劑，抑制劑2為非競爭性抑制劑，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為競爭性抑制劑，故增加底物濃度會減弱抑制劑1對酶活性的影響，C錯誤；抑制劑2為非競爭性抑制劑，可使酶活性位點的空間結構發(fā)生改變，使酶不能與底物分子結合，D正確。 5．(2018淄博一模)下列關于酶和ATP的敘述，正確的是(　A　) A．酶的種類有物種差異性，ATP無物種差異性 B．不同分化階段的細胞中酶的種類保持不變 C．酶在細胞內起作用時都伴隨著ATP的合成 D．酶和ATP由活細胞產生并都在細胞內起作用 [解析]　不同分化階段的細胞中酶的種類會改變，B錯。有些酶促反應并沒有伴隨著ATP的合成，C錯。酶可以在細胞外發(fā)揮作用，D錯。 6．(2018貴州省畢節(jié)一模)下列關于酶的敘述，錯誤的是(　B　) 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；酶促反應的活化能與降低溫度沒有關系，B錯誤；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。 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成的蛋白質，用于催化ATP的合成。下列關于ATP合酶的敘述，錯誤的是(　D　) A．ATP合酶位于線粒體內膜、類囊體膜及原核細胞的質膜上 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的磷酸化過程并儲存能量 D．ATP合酶能接受光能和熱能并轉化為ATP中化學能 [解析]　線粒體的內膜能進行有氧呼吸的第二階段，能產生少量的ATP，葉綠體的類囊體薄膜上能進行光反應合成ATP，原核細胞的質膜上可以合成ATP，因此，ATP合酶位于線粒體內膜、類囊體膜及原核細胞的質膜上，A正確；磷脂屬于脂質，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并將能量儲存在高能磷酸鍵中，C正確；ATP中的能量可能來源于光能和化學能，也可能轉化為光能和化學能，D錯誤。 8．GTP是細胞的正常成分，與ATP相似，參與許多生化反應，如可以為蛋白質的生物合成過程直接提供能量，下列有關敘述正確的是(　B　) A．“G”表示鳥嘌呤 B．GTP分子中含有高能磷酸鍵 C．GTP水解產物可用于合成DNA D．蛋白質合成旺盛時，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”表示鳥苷，A項錯誤；GTP與ATP相似，可以為一些反應直接提供能量，因此，GTP分子中含有高能磷酸鍵，B項正確；GTP的水解產物鳥嘌呤核糖核苷酸可用于合成RNA，C項錯誤；蛋白質合成旺盛時，消耗的GTP增多，運往核糖體附近的GTP也增多，并且與ATP相似，GTP和GDP的相互轉化處于動態(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項錯誤。 9．ATP被喻為生物體內“能量貨幣”，它已成為科學家研究的熱點。下列有關細胞內ATP的敘述中，正確的是(　D　) A．ATP中含有3個高能磷酸鍵 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，細胞內ATP的分解速率大于合成速率 D．劇烈運動時，肌肉細胞中ATP與ADP之間相互轉化的速率迅速加快 [解析]　ATP含有2個高能磷酸鍵；ATP可溶于水，可注射也可口服；即使在寒冷、緊張等狀態(tài)下，細胞內ATP的合成速率與分解速率也大致相等，只是它們之間的轉化速率加快；劇烈運動時，需要能量較多，肌肉細胞會加快ATP與ADP之間的轉化速率。 10．下列有關酶和ATP的敘述不正確的是(　D　) A．酶和ATP的化學成分中都含有氮元素 B．分化程度不同的活細胞中酶和ATP的含量都不同 C．細胞中基因的表達過程都需要酶和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，少數(shù)是RNA，其和ATP的化學成分中都含有氮元素，A正確；細胞分化的實質在于基因的選擇性表達，分化程度不同的活細胞中，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；細胞中基因的表達過程分為轉錄和翻譯，都需要酶和ATP的參與，C正確；酶的合成需要能量供應，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間的關系如右圖所示。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．乙酶的化學本質是蛋白質 D．乙酶活性的改變是因為其分子結構的改變 [解析]　A．由題圖知，甲酶在用蛋白酶處理時其活性不變，說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程中其活性一直不變且不為零，說明甲酶能夠抗蛋白酶的降解，甲酶沒有失去活性，B錯誤；C．蛋白酶可催化蛋白質的水解，由題圖知，乙酶在用蛋白酶處理過程中其活性降低，由此可知乙酶的化學本質是蛋白質，C正確；D．蛋白酶可催化蛋白質的水解，乙酶在用蛋白酶處理過程中活性降低是因為其分子結構在蛋白酶的催化作用下發(fā)生了改變，D正確。故選：B。 12．某同學探究過氧化氫在不同條件下的分解情況，結果記錄如下表，與此相關的分析正確的是(　D　) 處理試管 編號 H2O2 3.5%FeCl3 20%肝臟研磨液 溫度 實驗現(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)目表示氣泡產生的多少，“－”表示無氣泡產生。 A．本實驗試圖研究酶的專一性、高效性和溫度對酶活性的影響 B．試管2、3和4的處理都可降低H2O2分解反應的活化能 C．設置的4號試管是本實驗的實驗組，其他三組是對照組 D．若把4號試管迅速放在90 ℃環(huán)境中，實驗現(xiàn)象將與2號試管的相近 [解析]　本實驗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；升高溫度不會降低反應的活化能；試管1、2形成對照，試管1、3、4形成對照，對照組均是1號試管；酶在高溫下變性失活，無催化作用。 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，設計實驗如下： 實驗原理：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生麥芽糖。 實驗材料：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、溫度計等。 實驗過程：如表所示。 組別 步驟 1 2 3 4 5 6 7 8 ①設置水浴缸溫度(℃) 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將同組兩個試管中的淀粉溶液與淀粉酶溶液混合搖勻，保溫5 min 實驗結果：圖甲是40 ℃時測定酶A催化淀粉水解生成的麥芽糖的量隨時間變化的曲線；圖乙是實驗第④步保溫5分鐘后對各組淀粉剩余含量進行檢測的結果。 (1)該實驗的自變量是__溫度、酶的種類__，無關變量有__pH、反應時間、溶液的量、淀粉的濃度、酶的濃度等__(至少寫出2種)。 (2)若適當降低溫度，圖甲中P點將向__右__(填“左”或“右”)移動，原因是__溫度降低會引起酶A的活性下降，酶催化反應完成所需的時間增加__。 (3)若步驟③中淀粉酶的濃度適當降低，為保持圖乙實驗結果不變，則保溫時間應__延長__(填“縮短”“延長”或“不變”)。 (4)根據(jù)實驗結果分析，下列敘述正確的是__C__。(單選) A．酶A在20 ℃條件時活性較高 B．酶A的活性小于酶B的活性 C．酶B在40 ℃條件時活性較高 D．大于50 ℃條件時，酶A部分失活 (5)實驗用分光光度計檢測底物淀粉的剩余量來表示酶的活性，該實驗不能用斐林試劑檢測生成物麥芽糖的含量，原因是__斐林試劑檢測時需水浴加熱，會導致反應體系溫度發(fā)生改變，影響實驗結果__。 [解析]　(1)根據(jù)柱形圖可以得出本實驗有兩個自變量，即酶的種類和溫度。除自變量外，實驗過程中還會存在一些可變因素，對實驗結果造成影響，這些變量稱為無關變量，本實驗中的pH、溶液的量、反應時間、酶的用量等為無關變量。(2)圖甲是40 ℃時測定酶A催化淀粉水解生成的麥芽糖的量隨時間變化的曲線。結合柱形圖分析，若適當降低溫度，酶A的活性下降，麥芽糖的量達到最大值所需時間延長，即酶催化反應完成所需的時間增加，故P點將向右移動。(3)若步驟③中淀粉酶的濃度適當降低，保溫一段時間后要各組淀粉剩余含量保持圖乙實驗結果不變，則保溫時間應適當延長，因為酶量降低，酶促反應速率會減慢。(4)酶A在50 ℃條件時淀粉剩余含量較少，所以酶A在50 ℃條件時活性較高，A項錯誤；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，二者活性無法判斷，B項錯誤；酶B在40 ℃條件時淀粉剩余含量較少，因此酶B在40 ℃條件時活性較高，C項正確；大于50 ℃條件時，由圖中結果無法判定酶A的活性變化，D項錯誤。(5)本實驗的一個自變量是溫度，因為用斐林試劑檢測還原糖時需水浴加熱，影響實驗結果，所以該實驗不能用斐林試劑檢測生成物麥芽糖的含量來表示酶的活性。 14．請分析下列關于ATP的有關數(shù)據(jù)和實驗，并回答下面的問題。 (1)經測定一個成年人靜止狀態(tài)下24 h將有40 kg的ATP發(fā)生轉化，而細胞內ADP、ATP等僅有2～10 mg。為滿足能量的需要，生物體內解決這一矛盾的合理途徑是__ADP與ATP之間可以快速相互轉變__。 (2)用32P標記的磷酸加入細胞培養(yǎng)液，短時間內快速分離出細胞內的ATP，結果ATP濃度變化不大，但部分ATP的末端磷酸基團卻已帶上了放射性標記。這一事實證明__ATP在細胞內的含量處于動態(tài)平衡狀態(tài)，細胞內ATP濃度變化不大__，你得出結論的依據(jù)是__部分ATP末端磷酸基團帶上了放射性標記，說明這是重新合成的，同時也說明原有ATP部分被分解了__。 [解析]　ATP在活細胞內的含量較少，但與ADP之間的轉化速度卻很快，維持在一定水平，處于動態(tài)平衡狀態(tài)。