新高考2021届高考生物小题必练4酶与ATP

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本专题是根据近三年（2018～2020）的高考真题情况，去组织和命制题目。专题中有近三年的高考真题，根据真题加以模仿的题和百强名校对应考点的题。该专题主要考查酶的化学本质及作用特性；ATP的结构和功能等。
1．（2020年全国II卷·29节选）大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽（短的肽链）。回答下列问题：
（1）在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是______________、______________。
（2）大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为mRNA合成部位的是____________，作为mRNA执行功能部位的是______________；作为RNA聚合酶合成部位的是______________，作为RNA聚合酶执行功能部位的是______________。
【答案】(1)rRNA tRNA
(2)细胞核 细胞质 细胞质 细胞核
【解析】（1）翻译过程中除了需要mRNA外，还需要的核酸分子组成核糖体的rRNA和运输氨基酸的tRNA。（2）就细胞核和细胞质这两个部位来说，mRNA是在细胞核内以DNA的一条链为模板合成的，合成后需进入细胞质翻译出相应的蛋白质。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质，在细胞质中合成后，进入细胞核用于合成RNA。
2．（2020年海南卷·8）下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述，正确的是（ ）
A．都可通过体液运输到全身
B．都在细胞内发挥作用
C．发挥作用后都立即被灭活
D．都能在常温下与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
【答案】D
【解析】胰腺分泌的胰液中含有胰蛋白酶，通过导管运输至消化道内发挥作用，而胰岛素由胰岛B细胞分泌，可通过血液运输至全身，A错误；胰蛋白酶在消化道内发挥作用，而胰岛素通过与靶细胞膜上的受体结合，进而调节靶细胞的代谢活动，二者均不在细胞内发挥作用，B错误；胰蛋白酶在催化反应前后性质不改变，胰岛素发挥作用后会被灭活，C错误；胰蛋白酶和胰岛素的化学本质都是蛋白质，都能在常温下与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。
3．（2019天津卷·3）植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭。激活蛋白水解酶有两条途径：①由钙离子进入细胞后启动；②由位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的细胞色素c含量增加启动。下列叙述正确的是（ ）
A．蛋白水解酶能使磷酸二酯键断开
B．钙离子通过自由扩散进入植物细胞
C．细胞色素c与有氧呼吸第一阶段有关
D．细胞编程性死亡避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染
【答案】D
【解析】蛋白水解酶能使蛋白质的肽键断开，生成氨基酸，A错误；钙离子通过主动运输进入植物细胞，B错误；细胞色素c位于线粒体内膜上，参与有氧呼吸第三阶段，促进[H]和O2结合，生成水，C错误；植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭，避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染，D正确。因此，本题答案选D。
1．下列有关酶的叙述中，不正确的是（ ）
A．吞噬细胞的溶酶体中不含有分解硅尘的酶
B．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
C．溶菌酶能够溶解细菌的细胞膜，具有抗菌消炎的作用
D．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
【答案】C
【解析】吞噬细胞的溶酶体中不含有分解硅尘的酶，导致硅肺的形成，A正确；蛋白质在盐溶液中的溶解度不同，盐析出蛋白质，且不破坏蛋白质结构，B正确；溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用，C错误；基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，D正确。
2．核酶是具有催化功能的单链RNA分子，可降解特异的mRNA序列。下列关于核酶的叙述正确的是（ ）
A．ATP和核酶的元素组成相同，ATP中的“A”不能作为核酶的基本组成单位
B．与无机催化剂不同的是核酶能够降低所催化反应的活化能
C．核酶降解特异的mRNA序列时，破坏的是相邻碱基之间的氢键
D．验证核酶的专一性时，可以用能够鉴定RNA的试剂来检测实验结果
【答案】A
【解析】ATP的全称是三磷酸腺苷，A代表腺苷，核酶成分是RNA，基本单位是核糖核苷酸，两者的元素组成相同，都是C、H、O、N、P，ATP中的“A”不能作为核酶的基本组成单位，A正确；B．无机催化剂与酶都能降低活化能，与无机催化剂不同的是核酶能够降低催化反应的活化能的效果更显著，B错误；C．核酸降解特异的mRNA序列时，破坏的是相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；D．验证核酶的专一性时，可以用RNA和其他底物作对照，核酶只降解特异的mRNA序列，不能降解其他底物来验证实验结果，D错误。
3．（多选）下图中的新鲜土豆块与H2O2接触后，产生的现象及推测正确的是（ ）
A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆块中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆块的数量，量筒中产生气体的速率加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆块的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
【答案】ABD
【解析】过氧化氢分解产生氧气，若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶，A正确；增加新鲜土豆片的数量，过氧化氢酶的数量增加，在一定范围内催化作用增强，产生气体的速度加快，B正确；酶在反应前后不发生改变，可以重复使用，一段时间后气体量不再增加是因为过氧化氢是有限的，C错误；分析题图可知，温度是本实验的无关变量，无关变量应保持一致且适宜，D正确。
4．在大肠杆菌细胞内，肽酰转移酶能催化蛋白质合成过程中肽键的形成，该酶是rRNA的组成部分，用核酸酶处理该酶后蛋白质的合成受阻。下列相关叙述错误的是（ ）
A．肽酰转移酶不能与双缩脲试剂产生紫色反应
B．肽酰转移酶可能在核糖体上发挥作用
C．细胞中的rRNA是DNA通过转录产生的
D．大肠杆菌的mRNA在转录结束后才与核糖体结合
【答案】D
【解析】肽酰转移酶是rRNA的组成部分，成分是RNA，能催化蛋白质合成过程中肽键的形成，故其不能与双缩脲试剂发生紫色反应，A正确；肽酰转移酶是rRNA的组成部分，而rRNA是核糖体的重要组成成分，因此肽酰转移酶可能在核糖体上发挥作用，B正确；细胞中的rRNA是以DNA的一条链为模板，通过转录产生的，C正确；大肠杆菌是原核生物，其细胞中不存在核膜，因此转录和翻译过程会同时进行，即转录还未结束，mRNA就会与核糖体结合，D错误。
5．无活性胰蛋白酶原在人小肠肠腔内被激活成胰蛋白酶的过程如下图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．无活性胰蛋白酶原是由氨基酸脱水缩合形成的
B．胰蛋白酶原的激活是因为其空间结构发生了改变
C．胰蛋白酶的活性中心可以和肠腔内的蛋白质结合
D．水解酶能够催化胰蛋白酶原断裂离子键或氢键
【答案】D
【解析】无活性胰蛋白酶原是由氨基酸在核糖体中通过脱水缩合形成的，A正确；胰蛋白酶原的激活是因为其空间结构发生了改变，B正确；胰蛋白酶催化蛋白质水解，其活性中心可以和肠腔内的蛋白质结合，C正确；由图可知，水解酶能够催化胰蛋白酶原的部分肽键断裂，D错误。
6．下列有关酶的实验设计思路正确的是（ ）
A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
C．利用过氧化氢、鲜猪肝均浆和氧化铁溶液研究酶的高效性
D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响
【答案】C
【解析】利用淀粉遇碘液变蓝的原理来检测的是底物淀粉的剩余量，但不能检测底物蔗糖是否被淀粉酶水解，所以不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性，A错误；探究温度对酶活性的影响，自变量是温度的不同，加热会促进过氧化氢分解，对实验结果产生干扰，所以不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，B错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，若研究酶的高效性，自变量是催化剂的种类，鲜猪肝均浆含有的过氧化氢酶和氧化铁溶液中含有的Fe3+均能催化过氧化氢水解产生水和氧气，因此可通过观察单位时间内气泡的产生量来推知酶的高效性，C正确；胃蛋白酶的最适pH为1.5，因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响，D错误。
【点睛】本题通过关于酶特性实验设计的叙述考查学生对实验设计的分析和处理的能力。知道酶的特性的含义及实验设计的原则等是分析、解决本题的关键所在。解答此题应依据实验遵循的单一变量原则，通过实验目的找出实验变量（自变量、因变量、无关变量），在此基础上来判断各选项。
7．土壤酶是指土壤中能催化土壤生物学反应的一类物质。图表示某地水稻不同时期根际土壤中过氧化氢酶活性的变化情况。据图分析错误的是（ ）
A．土壤酶由土壤中生物合成分泌
B．可用单位时间内H2O2的剩余量表示酶活性
C．理论上S1、S2土壤层的肥力高于S0
D．图示说明环境对生物存在影响
【答案】C
【解析】酶是活细胞合成的一种有机物，土壤酶由土壤中生物合成分泌，A正确；酶活性可以用单位时间内底物的剩余量或产物的生成量表示，故可用单位时间内H2O2的剩余量表示酶活性，B正确；根据图S1和S2土壤层酶活性低于S0，分解土壤有机物的能力更弱，因此土壤层的肥力更低，C错误；据图可知生物与环境相互影响，D正确。
8．无活性的胰蛋白酶原可在肠激酶的作用下转变成有活性的胰蛋白酶，加工的方法是羧基端被切掉一段六肽。下列叙述错误的是（ ）
A．胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了5个肽键
B．胰蛋白酶具有专一性
C．人体未分化的细胞中内质网不发达，而胰腺外分泌细胞则含有十分发达的内质网
D．正常情况下，胰腺组织的胰液中只含有无活性的胰蛋白酶原，不含胰蛋白酶
【答案】A
【解析】胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6个肽键，A错误；酶具有专一性的特点，B正确；胰腺外分泌细胞能产生分泌蛋白，则内质网非常发达，C正确；由题干信息“无活性的胰蛋白酶原可在肠激酶的作用下转变成有活性的胰蛋白酶”可知，胰腺组织的胰液中只含有无活性的胰蛋白酶原，不含胰蛋白酶，D正确。
9．（多选）将某种酶运用到工业生产前，需测定使用该酶的最佳温度范围。下图中的曲线①表示在各种温度下该酶活性相对于最高酶活性的百分比。将该酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即下图中的曲线②。据此作出的判断，正确的是（ ）
A．曲线①可知80℃是该酶活性最高的温度
B．曲线②的各数据点是在对应温度下测得的
C．该酶使用的最佳温度范围是60～70℃
D．该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降
【答案】ACD
【解析】此题主要考查酶的概念以及酶的特性，意在考查学生对基础知识的理解掌握，难度适中。由曲线①可知，该酶的最适温度是80℃，A正确；曲线②中的数据是将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，对于B选项而言是将该酶在35℃保存，然后在80℃下测定该酶活性，B错误；曲线②显示，酶的热稳定性从30℃开始不断下降，在70℃后，急剧下降，该酶使用的最佳温度范围是：60℃～70℃，C正确；曲线②显示，酶的热稳定性从30℃开始不断下降，在70℃后，急剧下降，D正确。
10．下列关于酶与ATP的叙述，正确的是（ ）
A．酶的合成均需经历转录和翻译阶段
B．ATP中的“A”与碱基“A”代表的含义相同
C．ATP断裂两个高能磷酸键后可作为合成某些遗传物质的单体
D．线粒体基质和叶绿体基质均既能合成酶又能合成ATP
【答案】C
【解析】少数酶的本质是RNA，其合成不需要经过翻译，A错误；ATP中的“A”表示的是腺苷，构成核酸中的碱基“A”是腺嘌呤，表示的物质不相同，B错误；ATP断裂两个高能磷酸键后可作为合成某遗传物质（RNA）的单体，C正确；叶绿体基质不能合成ATP，D错误。
11．科学家从动物的胰脏中分离到一类低分子量的蛋白质（Ub），能对细胞中的异常蛋白（靶蛋白）贴上“标签”，被贴标签的靶蛋白随即被蛋白酶水解，其过程如图所示，相关说法错误的是（ ）
A．Ub为靶蛋白贴标签的过程需要消耗能量
B．Ub在靶蛋白水解过程中起到催化的作用
C．AMP是RNA的基本组成单位之一，AMP分子不含有高能磷酸键
D．靶蛋白水解过程与人消化道内蛋白质水解过程不同
【答案】B
【解析】通过分析知：Ub与靶蛋白的结合过程需要消耗ATP，A正确；Ub在靶蛋白水解过程中起到“标签”的作用，而不是催化作用，B错误；ATP由一分子核糖、一分子腺嘌呤，三分子磷酸构成，含有两个高能磷酸键，脱去两分子磷酸形成的AMP（腺嘌呤核糖核苷酸）不含高能磷酸键，C正确；靶蛋白水解过程需要消耗ATP，人消化道内蛋白质水解过程不需要消耗ATP，D正确。
12．ATP合酶是合成ATP所需要的酶，分子结构由凸出于膜外的亲水性头部和嵌入膜内的疏水性尾部组成。当H+顺浓度梯度穿过ATP合酶时，该酶能促使ADP与Pi形成ATP。下列关于ATP合酶的分析，错误的是（ ）
A．ATP合酶在线粒体、叶绿体内都有分布
B．ATP合酶既具有催化作用，同时也具有运输作用
C．ATP和ADP的相互转化过程都需要ATP合酶的催化
D．ATP合酶使ADP和Pi形成ATP时，伴随着能量的储存
【答案】C
【解析】线粒体内膜、叶绿体类囊体膜上都有ATP的合成，含有ATP合酶，A正确；从“ATP合酶是合成ATP所需的催化酶”可知，ATP合酶具有催化作用，从“当H+顺浓度梯度穿过ATP合酶”可推测，ATP合酶具有运输作用，B正确；酶具有专一性，ATP水解为ADP需要ATP水解酶的参与，ADP合成ATP需要ATP合成酶的参与，C错误；ATP中的高能磷酸键中储藏着能量，因此形成ATP时伴随着能量的储存，D正确。
13．如图为ATP分子的结构式，ATP分子的结构简式可以表示为A-P～P～P。下列说法错误的是（ ）
A．吸能反应与放能反应常与⑤的断裂与形成相关联
B．ATP中的A对应结构式中的①和②，表示腺苷
C．③④⑤中都含有一定化学能，肌肉做功恢复原状属于放能反应
D．叶肉细胞中产生的ATP只能用于碳反应
【答案】D
【解析】ATP是吸能反应和放能反应联系的纽带，伴随着远端高能磷酸键的形成和断裂，可为细胞内放能反应与吸能反应进行储能和放能，A正确；ATP中的A由腺嘌呤和核糖组成，表示腺苷，B正确；ATP中的普通化学键和高能磷酸键都有一定的能量，高能磷酸键所含的能量多。肌肉做功恢复原状要放出能量，肌肉收缩要吸收能量，C正确；叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸都能产生ATP，只有叶绿体中光反应产生的ATP才全部用于碳反应，D错误。
14．（多选）长期以来关于ATP释放机制存在两种解释：方式一是ATP通过囊泡释放；方式二是ATP通过某种通道蛋白介导释放。科学家研究发现P×1（pannexin1）通道蛋白可以在红细胞膜上形成通道且可能介导了ATP释放。下列相关叙述正确的是（ ）
A．若ATP采用方式一释放，则要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
B．若ATP通过红细胞膜上的P×1通道蛋白介导释放，则可推断该运输方式属于主动运输
C．ATP分子内的高能磷酸键都水解断裂为细胞主动运输提供能量
D．哺乳动物血浆中的成熟红细胞内不含P×1通道蛋白表达有关的基因
【答案】AD
【解析】若ATP采用方式一释放，属于胞吐，但囊泡与膜的融合过程需要消耗能量，A正确；若ATP通过红细胞膜的P×1通道介导释放过程，需要通道蛋白，则可推测属于协助扩散，B错误；ATP分子内远离腺苷的髙能磷酸键水解断裂提供能量，并非两个高能磷酸键都断裂，C错误；哺乳动物成熟红细胞内不含细胞核和细胞器，故无基因也不发生基因的表达，哺乳动物成熟红细胞内相关蛋白质是在骨髓中未成熟时相关基因表达产生，D正确。
15．生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们的用途有一定差异（如下表）。下列相关叙述正确的是
A．葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程中，可由ATP直接供能
B．在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP
C．UTP分子中所有高能磷酸键断裂后，可得到尿嘧啶脱氧核苷酸
D．无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所有线粒体和叶绿体
【答案】A
【解析】ATP是直接能源物质，蔗糖等物质的合成可由ATP直接供能，A正确；ATP是细胞内能量“通货”，也就是说蛋白质、糖原、脂肪和磷脂的合成也可由ATP直接供能，B错误；脱氧核苷酸中没有尿嘧啶脱氧核苷酸，C错误；叶绿体内能产生ATP，但必须要有光照，无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所只有线粒体和细胞质基质，D错误。
16．酶是一类极为重要的生物催化剂，在生物体的细胞代谢中发挥着重要的作用。请回答下列问题：
（1）与无机催化剂相比，酶具有专一性、高效性和_____的特性。酶能提高生物化学反应速率，其作用机制是 ___________________。
（2）在0℃和80℃条件下，淀粉酶的活性都极低甚至接近于0，其原理_____ （填“相同”或“不同”），判断理由是_____________________________________________。
【答案】（1）作用条件较温和 能降低化学反应的活化能
（2）不同 在0℃条件下，淀粉酶的活性极低是因为低温抑制酶的活性，其空间结构并没有发生变化；在80℃条件下，淀粉酶的空间结构被破坏，导致淀粉酶的活性极低
【解析】（1）与无机催化剂相比，酶具有专一性、高效性、作用条件较温和等特性；酶通过降低化学反应的活化能来提高生物化学反应速率。（2）在0℃条件下，淀粉酶的活性极低是因为低温抑制酶的活性，其空间结构并没有发生变化，而80℃条件下，淀粉酶空间结构被破坏，变性失活。
【点睛】本题考查酶的作用机理和影响酶活性的因素等相关知识。
17．下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
（1）酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其本质绝大多数是_____，少数是_____。酶的作用机理是_____。与无机催化剂相比，酶的特点是_____ 、_____、作用条件温和。
（2）随着反应物浓度的增加，反应速率加快，在_____达到最高，限制反应速率继续增高的原因是_______________。
（3）若此反应是唾液淀粉酶水解淀粉的反应，最适温度是37 ℃，倘若温度降低到零度，最大反应速率比图中B点高还是低？_____。
【答案】（1）蛋白质 RNA 降低化学反应活化能 高效性 专一性
（2）B点 酶的数量有限
（3）低
【解析】（1）酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA；酶加快化学反应的机理是降低化学反应的活化能；与无机催化剂相比酶降低活化能的作用更显著，因此酶具有高效性的特点；每一种酶只能催化一种或一类化学反应，说明酶具有专一性的特点；酶催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行。（2）据图可知：B点之前随着反应物浓度的增加，反应速率加快，当达到B点时，酶促反应速率达到最大；B点后反应速率不再随反应物浓度的增加而变化，此时限制反应速率的因素是除了反应物浓度以外的其它因素，例如酶的数量有限。（3）唾液淀粉酶的最适温度是37℃，倘若温度降低到零度，酶的活性会降低，化学反应速率减慢，B点下移。
【点睛】本题主要考查酶的相关知识，要求考生掌握酶的本质、催化化学反应的机理、酶的特点以及影响酶促反应的因素，并能结合题图分析作答。
18．回答下列有关ATP的问题：
（1）ATP含有的化学元素是__________。其中的“A”代表“腺苷”，腺苷的中文全称是___________。
（2）植物的叶肉细胞在光照和氧气都十分充足的条件下，_____________（填“不需要”或“仍然需要”）线粒体产生ATP供其吸收矿质元素等生理过程利用。
（3）人体的成熟红细胞中，ATP的合成是在__________________中进行；酵母菌细胞中，将丙酮酸中的能量转移到ATP中的场所是______________________________。
【答案】（1）C、H、O、N、P 腺嘌呤核糖核苷
（2）仍然需要
（3）细胞质基质（多填线粒体不给分） 线粒体基质（多填细胞质基质不给分）
【解析】（1）根据ATP由磷酸、核糖和含N碱基组成，所以其含有的化学元素有C、H、O、N、P。其中的“A”代表“腺苷”，腺苷的中文全称是腺嘌呤核糖核苷。（2）植物的叶肉细胞在光照和氧气都十分充足的条件下，仍然需要线粒体氧化分解有机物释放能量，合成ATP，供应于细胞内除光合作用外的生理作用。（3）人体的成熟红细胞中没有有氧呼吸，所以ATP的合成是在细胞质基质中依靠无氧呼吸过程完成。酵母菌细胞中，丙酮酸的彻底分解只能在线粒体中并释放能量转移到ATP。
高能磷酸化合物
ATP
GTP
UTP
CTP
主要用途
能量通货
蛋白质合成
糖原合成
脂肪和磷脂的合成