专题04 酶和ATP-备战2022年高考生物专题提分攻略

第4章   酶和ATP一、基础知识必备1、酶的本质（1）酶的定义酶   是由活细胞产生的具有催化作用的有机物。（2）酶的作用机理 酶能够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,两者的比较如图所示。（3）酶的本质  绝大多数酶是蛋白质,少数酶为RNA。2、酶的特性（1）.高效性 酶的催化效率很高,大约是无机催化剂的107~1013倍。（2）专一性:酶对底物具有严格的选择性,一种酶只能催化一种或一类化学反应。（3）酶的作用条件较温和:在最适宜的温度、pH条件下,酶的活性最高。过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。一般在低温条件下,酶的活性降低,但不会失活。由低温恢复到适宜温度时,酶活性可以恢复。3、ATP的结构和形成（1）ATP的结构ATP的结构简式为A—P~P~P,其中A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表高能磷酸键。ATP分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。（2）ATP去掉2个磷酸基团即是构成RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。4、ATP与ADP的相互转化 ATP的合成ATP的水解反应式ADP+Pi+能量       ATPATP       ADP+Pi+能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动生理过程呼吸作用、光合作用的光反应阶段肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导、物质吸收等反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体内的需能部位,如细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等关系ATP与ADP的相互转化过程中反应类型,反应所需的酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同,因此ATP的合成和水解不可逆二、通关秘籍1、酶(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。(2)酶可以缩短化学反应到达平衡的时间,但不改变反应的平衡点。(3)酶通过降低活化能加快化学反应速率。(4)在反应前后,酶的化学性质和数量将保持不变。(5)酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥催化作用。(6)由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。2、几种化合物中“A”的含义的区别ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”,但表示的含义不同,如图所示:ATP中的A为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成;DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成;RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成;核苷酸中的A为腺嘌呤。可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。3、生物体内与“能源”相关的物质(1)生物体的三大能源物质是糖类、脂肪、蛋白质,其中糖类是主要能源物质。(2)生物体的主要储能物质是脂肪。(3)ATP是生物利用的直接能源,糖类等有机物的能量只有转变为ATP中的能量,才能用于各项生命活动。(4)能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此,可以形象地把ATP比喻成细胞内的能量“通货”。(5)生物体内的能量最终都来源于太阳能。说明:ATP是细胞内的直接供能物质,但并非所有生命活动所需的能量都是由ATP提供的。一、    选择题1．[2020·福建福州质检]动物细胞的溶酶体内含多种水解酶，不作用于细胞正常结构成分；溶酶体内的pH约为5，而细胞质基质pH约为7.2。下列推测不合理的是(　　)A．正常情况下，水解酶不能通过溶酶体膜B．溶酶体膜经过修饰，不被溶酶体内的水解酶水解C．H＋以协助扩散方式通过溶酶体膜进入溶酶体D．酸性环境有利于维持溶酶体内水解酶的活性2．[2020·河南南阳联考]在其他条件不变而酶浓度增加的条件下，下列图中能正确表示生成物量变化情况的是(图中虚线表示酶浓度增加后的变化情况)(　　) 3．[2020·浙江温州测试]酶和无机催化剂加快某化学反应的机理如图所示(Ea、Eb、Ec为活化能，指底物分子“活化”所需的能量)。下列叙述正确的是(　　)A．该化学反应为吸能反应      B．没有催化剂，该化学反应不能发生C．酶和无机催化剂均降低了底物分子的能量    D．由图中Ea与Eb比较可知，酶具有高效性4．甲、乙两种酶用同一种酶(丙)处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下列叙述中正确的是(　　)A．如果丙是RNA酶，则甲的化学本质是RNA，乙是蛋白质B．如果丙是蛋白酶，则甲的化学本质是蛋白质，乙是RNAC．丙酶只影响乙酶的活性，说明酶具有专一性D．在高温、低温、强酸、强碱条件下，甲酶和乙酶都会失活5．[2020·河北九校联考]细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　)A．产物B浓度高低变化对酶1活性的精准调节，属于负反馈调节B．产物B与变构位点的结合是可逆的C．增加底物的浓度，可解除产物B对酶活性的影响D．酶1的变构位点和底物结合位点的结构与特定的氨基酸排列顺序有关6．大量研究证明，体内的酶越多，免疫系统识别单个肿瘤细胞的概率就越大，使用酶疗法治疗癌症的原理是天然活性酶可特异性水解肿瘤细胞表面的特殊蛋白，并激发自身免疫系统消灭去除了“盔甲”的肿瘤细胞，通过服用特定天然活性酶的混合物，可大大降低人群中患癌症的风险。下列有关叙述错误的是(　　)A．该天然活性酶是由活细胞产生的一类有机物，其形成过程中需要RNA聚合酶参与B．天然活性酶作用于肿瘤细胞后，主要靠浆细胞分泌的抗体将肿瘤细胞清除C．天然活性酶特异性水解肿瘤细胞表面的特殊蛋白，与酶的专一性有关D．免疫系统识别肿瘤细胞与其监控功能有关7．除了温度和pH对酶活性有影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果。如图为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图。下列说法不正确的是(　　)A．酶的空间结构直接决定了其特异性B．酶只能催化一种或一类化学反应，与酶自身结构有关C．非竞争性抑制剂可以改变酶的结构，使酶不适于接纳底物分子D．竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温、低温对酶活性抑制的机理相同8．下列关于ATP的叙述正确的是(　　)A．ATP中的“A”代表的是腺嘌呤B．剧烈运动的肌细胞中ATP的含量明显高于ADPC．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系D．ATP与ADP的相互转化在叶绿体中不能同时发生9．[2020·江苏苏州立达中学月考]下列关于ATP的叙述中，正确的是(　　)A．ATP分子中所有化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物B．三磷酸腺苷可简写为A～P～P～PC．ATP中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基团中D．1个ATP分子由1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团组成10．[2020·四川绵阳二诊]下列关于酶和ATP的叙述中，错误的是(　　)A．酶的合成需要ATP供能，ATP的合成也需要酶的催化B．酶和ATP的合成都不在细胞核中进行，但都受基因控制C．由酶催化生化反应和由ATP为生命活动供能都是生物界的共性D．虽然酶能显著降低反应所需活化能，但某些生化反应仍需ATP供能11．以下是有关生物体内ATP的叙述，其中正确的是(　　)A．ATP与ADP相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的B．ATP与ADP是同一种物质的两种形态C．生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应D．ATP与ADP的相互转化，使生物体内各项化学反应能在常温常压下快速顺利地进行12．[2020·福建厦门外国语学校调研]当你品尝各种美味佳肴时，你可能不得不感谢三磷酸腺苷(ATP)这种化学物质。新的研究显示，ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用。据以上信息我们不能推出的结论是(　　)A．ATP与能量供应相关B．作为信息分子的ATP不能提供能量C．ATP也可作为信息传递分子D．神经细胞膜外表面可能有ATP的受体13．[2020·山东青岛调研]ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内的四种高能磷酸化合物，它们彻底水解的产物只有碱基不同，下列叙述错误的是(　　)A．ATP不是细胞内唯一的直接能源物质B．一分子GTP中含有2个高能磷酸键C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的D．UTP彻底水解的产物中有碱基尿嘧啶14．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关推测不合理的是(　　)A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着1分子ADP的形成B．腺苷酸激酶的数量多少可能影响细胞呼吸强度C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关D．ADP转化成ATP时所需的能量可来自乳酸发酵15．[2020·湖北黄冈调研]如图表示ATP与ADP的相互转化过程，相关叙述错误的是(　　)A．图中的M指的是腺嘌呤，N指的是核糖B．食物为ATP充电指的是呼吸作用分解来自食物中的有机物产能C．运动时肌肉细胞中ATP的充电速率远高于其放能速率D．ATP的充电和放能所需要的酶不同16．[2020·安徽五校联考]如图为ATP分子的结构式，ATP分子的结构可以简写为A—P～P～P。下列说法错误的是(　　)A．吸能反应常与④的断裂相联系B．结构简写式中的A对应结构式中的①和②，表示腺苷C．断裂化学键③形成的化合物之一是组成RNA的单体D．叶肉细胞中产生的ATP只能用于暗反应二、    非选择题17．某校学习小组要研究温度对酶活性的影响，做了以下实验：①将某种玉米籽粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。②取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如图所示。③然后在每支试管中加入少许等量的玉米籽粒提取液，保持各组温度30分钟。④继续进行实验(提取液中还原物质忽略不计)：(1)若向A、C、E三支试管中分别加入适量的斐林试剂，水浴一段时间，观察三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是______________；砖红色较深的试管是____________，颜色较深的原因是________________________________；不变色的试管是____________，不变色的原因是______________________________。(2)若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色都是蓝色，产生该颜色的原因是________________________________。(3)以上实验的三种处理温度不一定是玉米籽粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度？(只要求写出设计思路)________________________________________________。18.研究发现,细胞中分解糖原的糖原磷酸化酶有两种结构形式:活化型酶a和失活型酶b,二者能够相互转化(如图1),酶a能够催化糖原水解,酶b不能催化糖原水解。科学家用肝组织匀浆和肝组织匀浆离心后的上清液、沉淀物(细胞质基质在上清液中,细胞膜及各种细胞器在沉淀物中)进行实验,过程如图2所示。图1图2(1)选择肝脏作为实验材料主要是由于肝细胞中富含　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)与无机催化剂相比,酶催化效率更高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)实验一表明肾上腺素和胰高血糖素能够增加肝匀浆中　                             　的相对含量,实验二与实验一对照,进一步表明肾上腺素和胰高血糖素升血糖的作用很可能是通过　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　实现的。 (4)据实验三和实验四可推测肾上腺素和胰高血糖素的受体最可能存在于　　　　　　(填“上清液”或“沉淀物”)中的某种结构上,这种结构最可能是　　　　　(填“细胞膜”“细胞质”或“细胞核”)。 (5)在实验一、二、四中均检测到一种小分子活性物质c,若要证明物质c能够激活上清液中的酶K,则实验组应选择的材料及处理方法为　　　　　　(多选题)。 a.上清液     b.沉淀物     c.肝匀浆     d.加入物质c    e.检测酶a含量   f.检测酶b含量19.下图为生物体新陈代谢与ATP关系的示意图,请回答下列问题。(1)海洋中的电鳗有放电现象,其电能是由图中的　　　　　(填数字)过程释放的能量转变而来的。 (2)某人感冒发烧,其体温上升所需要的热量主要是由图中　　　　　(填数字)过程释放出来的。 (3)用图中的数字依次表示光能转变为骨骼肌收缩所需能量的过程。　　　　　　　　　。 (4)经测定,正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的总量仅为2~10 mmol/L,为满足能量需要,生物体内解决这一矛盾的合理途径是　　　　　　　　　。