2024年新高考生物一轮复习重难点训练专题03 酶与ATP（含解析）

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单选题
1．（2023·河南洛阳·统考二模）在适宜的条件下，某实验小组在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶，酶促反应速率随反应时间的变化如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）

A．ab段内，酶与底物结合时酶的构象会发生改变
B．bd段内，酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低
C．随着反应时间的延长，c点处酶活性比b点低
D．若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，则b点会向左上方移动
【答案】C
【详解】A、ab间段内，酶与底物结合时，酶的构象会发生改变，A正确；
B、该反应中加入的底物淀粉浓度是一定的，bd时间段内，酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低，B正确；
C、随着反应时间的延长，bc时间段内酶促反应速率下降，原因是底物浓度降低，环境条件不变，酶的活性也不变，因此c点处酶活性与b点时相同，C错误；
D、若增加淀粉酶的用量并进行重复实验，反应速率在起始阶段会增大，反应速率加快，b点会向左上方移动，D正确。
故选C。
2．（2023·北京大兴·校考三模）某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析正确的是（ ）
注：+/-分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．在②组基础上增加酶浓度可提高降解率以及产物量
C．该酶催化反应的最适温度70℃，最适pH9
D．①和②组结果对比能说明酶具有高效性
【答案】A
【详解】A、分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；
B、②组酶的活性最高，在②组基础上增加酶浓度不能提高产物量，B错误；
C、②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70℃，最适pH为9，C错误；
D、分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90℃、70℃，故自变量为温度，不能说明酶具有高效性，D错误。
故选A。
3．（2023·湖南·湖南师大附中校考三模）科学家提取到的第一份纯酶结晶是脲酶，与没有催化剂相比，适宜条件下，脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍。幽门螺杆菌是一种与胃部疾病密切相关的细菌，常寄生于胃黏膜组织中，通过分泌脲酶水解尿素产生氨。下列相关叙述错误的是（ ）
A．脲酶只能够催化尿素分解，说明脲酶具有专一性
B．幽门螺杆菌核糖体合成脲酶所需ATP来自细胞质
C．与没有催化剂相比，脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍，说明脲酶具有高效性
D．幽门螺杆菌产生的NH3可以抵抗胃酸的杀灭作用，同时也会导致人“口气”重
【答案】C
【详解】A、脲酶只能够催化尿素分解符合酶专一性的含义，A正确；
B、幽门螺杆菌是原核生物，没有线粒体，呼吸作用发生在细胞质基质，ATP直接来自细胞质基质，细胞生命活动所需能量直接来自ATP，B正确；
C、与没有催化剂相比，适宜条件下，脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍，说明脲酶具有催化功能，若要证明脲酶具有高效性，需与无机催化剂相比，C错误；
D、幽门螺杆菌产生的NH3可以中和胃酸而抵抗胃酸的杀灭作用，同时也会从口腔挥发出氨气的味道，导致人“口气”重，D正确。
故选C。
4．（2023·福建宁德·统考模拟预测）一位同学设计以下图装置验证酶的专一性。透析袋是由半透膜制成的袋状容器，A组透析袋加入淀粉、碘液和蔗糖酶，B组透析袋加入等量的淀粉、碘液和淀粉酶。下列叙述正确的是（ ）
A．酶的催化机理是为化学反应提供活化能
B．实验显示A组蓝色变浅，B组蓝色退去
C．实验结束透析袋均增重，且B组等于A组
D．本实验不可用斐林试剂代替碘液进行鉴定
【答案】B
【详解】A、酶的催化机理是降低活化能。酶既没有为反应提供能量，反应前后酶的性质也没有改变，A错误；
B、由于酶具有专一性，淀粉只能被淀粉酶水解，不能被蔗糖酶水解，A组蓝色变浅（被烧杯中的清水稀释），B组蓝色退去（淀粉被淀粉酶水解），B正确；
C、因为透析袋是由半透膜制成的，当半透膜两侧存在浓度差时，会发生渗透吸水，所以实验结束透析袋均增重，但由于B组中淀粉被水解成小分子，半透膜两侧浓度差更大，所以吸水更多，故B组增重更多，C错误；
D、淀粉不能与斐林试剂反应，但淀粉的水解产物可以与斐林试剂反应，所以可以用斐林试剂代替碘液进行鉴定，以便于观察淀粉是否被水解，D错误。
故选B。
5．（2023·山东潍坊·统考模拟预测）酶的活性部位是酶分子中同底物特异性结合而起催化作用的区域，有些抑制剂可与酶的此部位发生化学反应。下图是某种酶活性部位的形成过程。下列叙述错误的是（ ）

A．酶分子的合成过程中可能有氢键形成
B．酶的催化作用发生在酶的活性部位
C．为保证酶的活性部位正常发挥作用，需要在最适温度和pH条件下保存
D．抑制剂与酶的活性部位发生化学反应会降低酶促反应速率
【答案】C
【详解】A、酶的本质是蛋日质或RNA，蛋日质合成时需要先转录再翻译，转录和翻译过程中都会发生碱基互补配对，都会形成氨键因此在酶分子的合成过程中可能有气键形成，A正确；
B、酶的活性部位是酶分子中同底物特异性结合而起催化作用的区域，因此酶的催化作用只在酶的活性部位发生，B正确；
C、为保证酶的活性部位正常发挥作用，需要在最适pH、低温条件下保存，C错误；
D、抑制剂与酶的活性部位发生化学反应，导致酶的活性部位发生变化，会降低酶促反应速率，D正确。
故选C。
6．（2023·浙江·统考三模）酶是一类能催化生化反应的有机物，其活性会受到多种环境因素的影响。下列叙述正确的是（ ）
A．具有生物催化作用的RNA统称为核酶，具有生物催化作用的蛋白质统称为蛋白酶
B．随着温度升高酶变性的速率加快，因此随着温度的升高酶促反应速率也会逐渐降低
C．抑制剂甲会与底物竞争性结合酶的催化活性部位，从而阻碍酶与底物的结合，则通过增加底物浓度也不会减弱该抑制作用
D．抑制剂乙通过与酶的非催化活性部位结合从而改变了酶的构型，则反应体系中增加酶量有助于提高酶促反应速率
【答案】D
【详解】A、核酶指的是具有催化功能的小分子RNA，蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称，具有生物催化作用的蛋白质不能称为蛋白酶，A错误；
B、一定范围内酶的活性随温度的升高而升高，超过一定温度，酶本身会随温度升高而发生热变性，温度越高酶变性速率越快，直到失去活性，因此，一定范围内随着温度的升高酶促反应速率增大，超过一定温度，酶促反应速率降低，B错误；
C、抑制剂甲会与底物竞争性结合酶的催化活性部位，从而阻碍酶与底物的结合，则通过增加底物浓度会减弱该酶的抑制作用，C错误；
D、抑制剂乙通过与酶的非催化活性部位结合从而改变了酶的构型，则反应体系中增加酶量有助于提高酶促反应速率，D正确。
故选D。
7．（2023·湖南·校联考模拟预测）萤火虫是鞘翅目萤科昆虫的通称，其腹部末端下方有发光器，能发黄绿色光。其原理是萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。下列有关说法正确的是（ ）
A．可以利用萤火虫发光的原理检测密闭容器内O2的含量
B．ATP是通过脱离末端的磷酸基团释放能量来供能的
C．ATP是细胞中的能量货币，细胞中储存大量ATP为生命活动供能
D．荧光素酶催化荧光素和氧发生化学反应体现了酶的专一性
【答案】B
【详解】A、萤火虫发光的过程进行有氧呼吸会消耗O2，可利用萤火虫发光的原理检测密闭容器内O2的有无，但不能检测O2的含量，A错误；
B、ATP是通过脱离末端的磷酸基团释放能量来供能的，B正确；
C、ATP是细胞中的能量货币，但细胞中储存的ATP较少，细胞内ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡的，因此ATP在细胞内不会大量存在，C错误；
D、酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，荧光素酶可以催化荧光素和氧发生化学反应，但只此一点不能证明其专一性，D错误。
故选B。
8．（2023·福建漳州·统考模拟预测）蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如图所示。下列有关叙述正确的是（ ）
A．蛋白质磷酸化的过程是一个放能反应
B．蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生显色反应
C．蛋白质磷酸化过程中，周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累
D． SKIPIF 1 < 0 载体蛋白的磷酸化需要蛋白激酶的作用，其空间结构发生变化
【答案】D
【详解】A、蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，A错误；
B、蛋白质去磷酸化后空间结构发生改变，但肽键并没有断裂，与双缩脲试剂仍然能发生颜色变化，B错误；
C、在蛋白质磷酸化过程中，ATP水解产生ADP和磷酸，磷酸分子转移到蛋白质上，变成有活性的蛋白质，不会有积累，ADP 和ATP转化迅速，ADP不会积累，C错误；
D、Ca2+逆浓度梯度进入细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白质变成有活性载体蛋白质，空间结构发生变化，D正确。
故选D。
9．下图表示是肌肉收缩过程的示意图.下列叙述正确的是（ ）

A．ATP比腺嘌呤核糖核苷酸多3个磷酸基团
B．图中蛋白质的磷酸化过程需要ATP合成酶催化蛋白
C．图中肌肉做功过程属于放能反应
D．肌细胞中合成ATP所需的能量来自化学能和光能
【答案】C
【详解】A、ATP含有3个磷酸基团，腺嘌呤核糖核苷酸有1个磷酸基团，A错误；
B、图中蛋白质的磷酸化过程中ATP水解生成ADP和磷酸，所以需要ATP水解酶，B错误；
C、在肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，这是吸能反应，然后肌肉做功，失去能量，这是放能反应，C正确；
D、肌细胞中合成ATP所需的能量主要靠呼吸作用，利用的是化学能，植物可以靠光合作用利用光能合成ATP，D错误。
故选C。
10．（2023·安徽·校联考模拟预测）细胞内有种马达蛋白能够与“货物”（囊泡或细胞器）结合，沿细胞骨架定向“行走”，将“货物”转运到指定位置，其机理如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．马达蛋白“行走”所需要的ATP可直接来自细胞质基质
B．浆细胞中马达蛋白功能异常可能会影响抗体分泌
C．细胞中合成细胞骨架和马达蛋白的原料不相同
D．图示转运“货物”的途径广泛存在于真核细胞中
【答案】C
【详解】A、细胞质基质中可以完成有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，且产生少量ATP，因此马达蛋白“行走”所需要的ATP可直接来自细胞质基质，A正确；
B、抗体属于分泌蛋白，其分泌过程中，以囊泡的形式与马达蛋白结合，转运到细胞膜，该过程中需要马达蛋白催化ATP水解供能，所以在浆细胞中马达蛋白功能异常会影响抗体的分泌，B正确；
C、细胞骨架的成分是蛋白质，合成蛋白质的原料是氨基酸，因此细胞中合成细胞骨架和马达蛋白的原料都是氨基酸，C错误；
D、马达蛋白是通过与细胞骨架结合后，沿细胞骨架定向“行走”来转运“货物”的，原核细胞中无该结构，D正确。
故选C。
多选题
1．（2023·山东临沂·统考二模）酶的竞争性抑制剂的作用机理如下图1所示。下图2中甲、乙、丙为同一酶促反应在不同条件下测得的反应速率变化曲线。下列说法错误的是（ ）
A．竞争性抑制剂与底物结构相似，可竞争性结合酶的活性部位，从而影响酶促反应速率
B．非竞争性抑制剂与高温、低温的作用机理相似，均会使酶空间结构改变而丧失催化功能
C．通过增加底物浓度降低竞争性抑制剂对酶活性的抑制，会降低酶促反应的反应速率
D．随底物浓度的增大，丙组的反应速率低于乙组，可能与丙组加入非竞争性抑制剂有关
【答案】BC
【详解】A、竞争性抑制剂与底物结构相似，可竞争性结合酶的活性部位，使酶与底物结合机会下降，从而影响酶促反应速率 ，A正确；
B、非竞争性抑制剂改变酶空间结构，与高温的作用机理相似，均会使酶空间结构改变而丧失催化功能 ，但和低温使酶活性下降机理不同，B错误；
C、通过增加底物浓度降低竞争性抑制剂对酶活性的抑制，使底物和酶结合机会增大，会升高酶促反应的反应速率 ，C错误；
D、随底物浓度的增大，丙组的反应速率低于乙组，丙组的最大反应速率低于甲、乙组，可能与丙组加入非竞争性抑制剂有关 ，D正确。
故选BC。
2．（2023·江苏南通·统考三模）ATP驱动泵能利用ATP水解释放的能量将小分子或离子进行跨膜转运。有下图所示的3种类型。相关叙述正确的是（ ）

A．Ca2+泵可发生磷酸化改变泵的蛋白质构象进行Ca2+的转运过程
B．Na+-K+泵依赖ATP水解释放能量维持神经细胞内高Na+低K+的环境
C．溶酶体膜上存在F型质子泵将H+运入溶酶体维持溶酶体内的酸性环境
D．F型质子泵广泛分布于于线粒体内膜、叶绿体的类囊体薄膜上
【答案】AD
【详解】A、Ca2+泵催化ATP水解，ATP末端的磷酸基团会脱离下来与载体蛋白结合，使载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外，A正确；
B、Na+-K+泵依赖ATP水解释放能量维持神经细胞外高Na+低K+的环境，B错误；
C、F型泵利用H+浓度差驱动ATP的合成，所以溶酶体膜上没有F型泵，C错误；
D、F型质子泵的作用是运输质子的同时利用动力势能合成ATP，真核细胞中能合成ATP的生物膜是线粒体内膜和类囊体膜，D正确。
故选AD。
三、综合题
1．用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH＝7.0、20℃条件下，向5mL1%的H2O2溶液中加入0.5mL酶悬液的结果。分析并回答下列问题：

(1)生物体内绝大多数酶的化学本质是___________，其特性有_________________（答出两点即可）。
(2)第1组中A点酶促反应速率___________（填“大于”、“小于”或“等于”）B点酶促反应速率。
(3)与第1组相比，若第2组实验只做了一个改变，则第2组实验可能提高了___________。
(4)第1组实验中，反应时间大于2生成O2总量不再增加，推测其原因是___________。
【答案】(1) 蛋白质 高效性和专一性
(2)大于
(3)H2O2溶液的浓度（其它答案合理也可）
(4)反应体系中的过氧化氢已被消耗完，反应停止
【详解】（1）酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。酶具有高效性、专一性和作用条件温和的特性。
（2）在A点随着时间的推移，生成O2的量在增加，在B点，生成O2的量不再增加，说明反应已经结束，则第1组中A点酶促反应速率大于B点酶促反应速率。
（3）第2组生成O2的量比第1组的多，则可能是增加了H2O2溶液的浓度或体积。
（4）当反应体系中的过氧化氢已被消耗完，反应停止，则第1组实验中，反应时间大于2生成O2总量不再增加。
2．细胞的物质输入和输出为细胞进行复杂、有序的化学反应提供了保证，许多物质运输与细胞膜上的蛋白质有关。下图为细胞膜上存在的部分蛋白质示意图，其中根据能量的来源不同，主动转运蛋白分为初级主动转运蛋白和次级主动转运蛋白；又根据次级主动转运蛋白转向是否相同分为同向或反向转运蛋白。
(1)蛋白质分子存在于磷脂双分子层中的方式有镶、嵌、____________。
(2)据图可知，次级主动转运蛋白A属于____________（同向/反向）转运蛋白。初级主动转运蛋白在转运物质甲时逆浓度运输，此过程与_____________（“ATP合成”或“ATP水解”）相关联。
(3)阿米巴痢疾是由痢疾内变形虫通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞引起的，该过程与图示中蛋白质是否有关，请说明理由。____________。
(4)科学家推测：新冠病毒S蛋白是一种溶酶体蛋白并能引起溶酶体聚集，进而通过溶酶体进出宿主细胞。为佐证该推测，可以采用_____________技术显示S蛋白是否从细胞膜转运至溶酶体上。
【答案】(1)贯穿
(2) 反向 ATP水解
(3)无关，胞吞不需要通道蛋白或载体蛋白的参与
(4)荧光标记
【详解】（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，上面镶、嵌、贯穿有蛋白质分子。
（2）由图可知，次级主动转运蛋白A上面的两个箭头方向相反，可知其属于反向转运蛋白。初级主动转运蛋白在转运物质甲时逆浓度运输（主动运输），需要能量，由ATP水解释放的能量为其供能。
（3）阿米巴痢疾是由痢疾内变形虫通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞，是胞吞的过程。胞吞不需要通道蛋白或载体蛋白的参与，图示蛋白质分子都是转运蛋白，故该过程与图示中蛋白质无关。
（4）为探究蛋白质的运动轨迹，即S蛋白是否从细胞膜转运至溶酶体上，可以采用荧光标记技术。
组别
pH
CaCl2
温度（℃）
降解率（%）
①
9
+
90
38
②
9
+
70
88
③
9
-
70
0
④
7
+
70
58
⑤
5
+
40
30