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2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训：专题4酶与ATP —基础集训
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这是一份2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训：专题4酶与ATP —基础集训，共33页。
专题4 酶与ATP
【考情探究】
课标解读
考情分析
备考指导
考点
考向
1
酶
酶的本质、作用和特性
考查内容:(1)分析近5年的高考试题可发现本专题属于低频考点。目前已考查的内容主要涉及了酶的本质与特性、影响酶活性的因素及其相关实验、ATP的功能等。(2)“酶的本质与特性”常结合酶的特性的实验进行考查;“影响酶活性的因素”常结合实验探究,以表格或曲线等形式呈现信息进行考查。
命题规律:(1)从近年的高考题看,本专题主要以选择题的形式考查酶的本质、种类、作用特性以及与其相关的其他生理过程的联系,以实验题的形式考查影响酶活性的实验设计与分析等。(2)对能力的考查多集中在归纳与概括、分析、解释、实验设计等方面,主要体现了对科学探究及科学思维的考查。
命题趋势:(1)命题时或结合实例分析、或结合图表曲线、或通过实验分析进行考查。(2)对能力的考查多集中在考查运用酶的相关知识解决具体问题的能力,体现在对理解、判断、模型分析及实验设计与探究等能力的考查
考生在复习过程中,要注意归纳酶和ATP与各代谢活动的关系,理解两者在代谢中的作用;通过分析有关酶的各类实验,构建酶促反应速率影响因素的数学模型等,加深对酶特性的理解
探究影响酶活性的因素
2
ATP
ATP的结构与功能
【真题探秘】
命题立意
①核心考点
本题主要考查了pH对酶活性的影响的实验设计与分析。
②核心素养
科学思维:演绎与推理等。
科学探究:实验设计、结果分析等。
③命题特点
基础性:考查酶的特性。
实验性:试题从实验探究目的开始,逐项进行设计与分析。
解题指导
①审题关键
注意关键词的提取,如“pH对过氧化氢酶的影响”“适宜水温”“滤纸片的大小和数量”“加入pH缓冲液”等。
②易混易错
本题易错点主要表现在选项C中,考生易
对pH缓冲液和过氧化氢溶液哪个先加入的问题弄不清。这主要与考生没有理解实验原理和目的有关。
拓展延伸
本专题可与涉及酶作用的其他章节相结合进行考查,如对渗透装置中溶液大分子的处理、光合作用、细胞呼吸、衰老、癌变以及遗传中涉及的酶、内环境稳态调节中涉及的酶等。
基础篇
【基础集训】
考点一 酶
1.下列有关酶的说法,不正确的是 ( )
A.不是所有的酶都在核糖体上合成
B.酶在化学反应前后自身化学性质不发生改变
C.酶都是由活细胞产生的
D.细胞环境是酶正常发挥催化作用的必要条件
答案 D
2.图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。下列图解正确的是 ( )
答案 B
3.如图为某酶促反应过程示意图,下列有关叙述正确的是( )
A.图中R表示酶,可以为酶促反应提供活化能
B.温度、pH过高或过低会破坏酶的空间结构,使酶失活
C.加酶洗衣粉中的酶制剂通过催化图示反应,洗去各种污渍
D.活细胞产生的酶在生物体外适宜的条件下仍然具有催化活性
答案 D
4.如图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的4个组别,错误的是 ( )
A.温度是组别3号与4号的无关变量
B.组别1号为对照组,其余为实验组
C.组别1号与4号对照,说明酶具有高效性
D.组别3号和4号实验不能置于90 ℃水浴中进行
答案 C
5.某同学在进行某一酶促反应实验时,第一次测得生成物的量随时间变化如图中曲线a所示,第二次实验对第一次实验中的条件进行了一处调整,实验结果如曲线b所示。该同学改变的条件可能是 ( )
A.改变了酶的种类 B.改变了反应温度
C.改变了酶的用量 D.改变了底物浓度
答案 D
考点二 ATP
6.如图为ATP的结构模式图,下列叙述中正确的是 ( )
A.图中字母A表示腺苷
B.a、b、c表示高能磷酸键
C.ATP供能时b、c同时断裂
D.虚线框部分是RNA的组成单位之一
答案 D
7.如图是ATP逐级水解的过程图,其中③是腺苷,⑤是能量。下列有关叙述错误的是 ( )
A.ATP和①的快速转化依赖于酶的高效性
B.②是组成RNA的基本单位之一
C.酶的作用机理是降低了化学反应所需的活化能
D.ATP水解过程中,Ⅲ过程释放⑤最多
答案 D
8.在下列四种化合物的化学组成中,大圆圈中所对应的含义最接近的是 ( )
A.①和② B.①和④ C.③和④ D.②和④
答案 B
9.下列关于ATP的叙述正确的是 ( )
A.细胞中ATP的合成过程均发生在生物膜上
B.ATP彻底水解的产物是脱氧核糖、腺嘌呤、磷酸
C.用呼吸抑制剂处理培养的细胞,ADP的生成量减少
D.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
答案 D
10.下列关于细胞中能量代谢的叙述,错误的是 ( )
A.分泌蛋白形成过程需要细胞中ATP水解供能
B.细胞分解葡萄糖释放的能量大部分以热能形成散失
C.ATP合成所需的能量来自细胞代谢中的吸能反应
D.硝化细菌可利用化学能将CO2和H2O合成糖类
答案 C
[教师专用题组]
【基础集训】
考点一 酶
1.(2019浙江稽阳8月联考,11)下列关于酶和酶促反应的叙述,正确的是 ( )
A.酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
B.酶促反应都需要ATP供能
C.一种酶只能催化一种底物的反应
D.一定温度范围内,温度升得越高,酶变性的速率也越快
答案 D 在一定温度范围内,温度升得越高,酶变性的速率也越快,D正确。酶的化学本质是蛋白质或RNA,故其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸,A错误。有些酶促反应需要ATP供能,有些酶促反应不需要,B错误。一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应,C错误。
2.(2019江苏无锡期中调研,6)下列关于酶的叙述正确的是 ( )
A.细胞中的酶能供应反应所需的活化能催化反应发生
B.用于治疗消化不良的多酶片咀嚼后吞服会影响疗效
C.细胞中的酶均能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
D.可用过氧化氢溶液和鲜肝研磨液探究温度对酶活性的影响
答案 B 酶催化作用的实质是降低反应所需的活化能,而不是供应反应的活化能,A错误;多酶片是双层糖衣片,外层为普通糖衣,内层为肠溶衣,进入胃后肠溶衣不被胃酸溶解,直至进入小肠接触到碱性的肠液后才溶解,使药物在小肠发挥作用,若咀嚼后吞服,失去了肠溶衣的保护,药物在胃中就会释放出来,进而被胃酸破坏而失去疗效,B正确;细胞中的绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应,C错误;探究温度对酶活性的影响,自变量是温度,而加热会使过氧化氢加快分解,对实验结果产生干扰,因此不能用过氧化氢溶液作为底物探究温度对酶活性的影响,D错误。
3.(2020浙江嘉兴9月联考,23)下面是关于某种淀粉酶的实验,处理方式及结果如表图所示。下列叙述正确的是 ( )
试管Ⅰ
试管Ⅱ
试管Ⅲ
pH
8
8
7
温度/℃
60
40
40
淀粉酶溶液/mL
1
1
1
淀粉溶液/mL
3
3
3
A.试管Ⅰ中的淀粉酶始终保持较高活性
B.试管Ⅱ的温度和pH 最适合该淀粉酶发挥催化作用
C.试管Ⅲ中的淀粉酶在作用40 min 后便会失去活性
D.本实验的自变量是温度和pH,因变量为淀粉酶的活性
答案 D 由图可知,试管Ⅰ中淀粉含量始终不变,所以试管Ⅰ中淀粉酶活性最低,A错误。试管Ⅱ中淀粉含量剩余的比试管Ⅲ中的多,说明在本实验中试管Ⅲ的温度和pH最适合该淀粉酶发挥催化作用,B错误。试管Ⅲ中的淀粉酶在作用40 min时将淀粉消耗完毕,但淀粉酶并未失去活性,反应前后其本身的量和化学性质不变,C错误。本实验中试管Ⅰ和试管Ⅱ的自变量是温度,试管Ⅱ和试管Ⅲ的自变量是pH,因变量是淀粉酶的活性,通过单位时间内淀粉的剩余量体现,D正确。
4.(2020江西名师联盟联考,21,2分)下列关于酶的叙述中,正确的是 ( )
A.酶都是蛋白质
B.酶提供使反应开始所必需的活化能
C.低温破坏酶的空间结构而使酶失活
D.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
答案 D 本题以酶的本质和特性为信息,考查理解能力,试题通过对酶相关知识的分析,体现了科学思维素养中的归纳与概括。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其本质是蛋白质或RNA,A错误,D正确;酶催化反应的原理是降低化学反应的活化能,B错误;低温抑制酶的活性,但不破坏酶的分子结构,C错误。
5.(2020黑龙江哈三中一调,30,1分)下列关于酶的叙述中,正确的是 ( )
A.酶在最适温度和最适pH下的催化效率高,体现了酶的高效性
B.酶通过提供活化能来提高化学反应速率,保证细胞代谢快速进行
C.同一生物体内的各种酶发挥作用时所需的条件一定相同
D.同一种酶可以存在于生物体内分化程度不同的细胞中
答案 D 酶的高效性体现在与无机催化剂催化同一底物时,其效率更高,A错误;酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度,B错误;同一生物体内的各种酶发挥作用时所需的条件不一定相同,如胃蛋白酶需要酸性条件下活性更高,而其他多数酶需要在接近中性的条件下活性更高,C错误;同一种酶可以存在于分化程度不同的活细胞中,比如呼吸酶,D正确。
6.图甲为乳糖酶作用机理,图乙是温度对乳糖酶催化效率的影响曲线。下列表述正确的是 ( )
A.A是乳糖酶,其最适催化温度是40 ℃
B.B是乳糖酶,其从70 ℃降温至40 ℃可恢复最高活性
C.C、D均表示葡萄糖,70 ℃时乳糖酶的结构被破坏
D.C、D可分别表示葡萄糖和半乳糖,0 ℃时乳糖酶活性被抑制
答案 D 分析题图可知,B在反应前后不变,所以B应为乳糖酶,A(乳糖)被B水解成C和D(葡萄糖和半乳糖),A、C错误;在70 ℃时酶已变性失活且活性不可恢复,B错误;0 ℃时乳糖酶活性被抑制但是仍具有活性,D正确。
7.如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时,淀粉的剩余量和反应时间的关系。关于此图的解读,正确的是 ( )
A.若a、b、c表示温度,则三者中b表示的温度为最适宜
B.若a、b、c表示pH,则在c表示的pH条件下,酶已失活
C.若a、b、c表示酶的浓度,则a表示的酶浓度最大
D.若K+、Mg2+对淀粉酶的活性分别有促进、抑制作用,则c曲线对应的是加K+的实验
答案 C 最适温度下酶的活性最高,酶促反应速率最快,三者中a表示的温度为最适宜,A错误;pH影响酶的活性,但a、b、c表示的pH条件下酶均有活性,B错误;若实验条件为不同的酶浓度,a条件下淀粉水解完所需时间最短,a表示的酶浓度最大,C正确;据题意可知,a、c曲线分别表示加入K+、Mg2+,即c曲线表示Mg2+对淀粉酶的活性有抑制作用,D错误。
8.(2020浙江丽衢湖9月联考,19)某同学探究酶特性的实验设计如表所示:
步骤
操作方法
试管
甲
乙
1
注入2%H2O2
3mL
3mL
2
注入新鲜鸡肝匀浆
少许
—
3
二氧化锰
—
少许
4
实验结果
下列相关叙述错误的是 ( )
A.鸡肝制成匀浆是为了使过氧化氢酶充分接触底物
B.实验结果甲试管气泡释放速度快于乙试管
C.根据实验结果得出的结论是酶具有催化作用
D.该实验过程温度属无关变量但会影响实验结果
答案 C 鸡肝中含有过氧化氢酶,制成匀浆是为了使过氧化氢酶和底物充分接触,A正确。甲试管中含有的是酶,乙试管中含有的是无机催化剂,因酶的催化效率高,所以甲试管气泡释放速度快于乙试管,B正确。根据实验结果得出的结论是酶具有高效性,C错误。该实验的自变量是催化剂的种类,温度是无关变量,无关变量必须严格控制,否则会影响实验结果,D正确。
9.(经典题)为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等,某同学设计了4套方案,如表所示。下列相关叙述,正确的是 ( )
方案
催化剂
底物
pH
温度
①
胃蛋白酶、胰蛋白酶
蛋白块
中性
室温
②
淀粉酶
淀粉、蔗糖
适宜
适宜
③
蛋白酶
蛋白质
适宜
不同温度
④
过氧化氢酶、氯化铁溶液
过氧化氢
强酸性
室温
A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响,自变量是酶的种类
B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性,可用斐林试剂检测
C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响,可用双缩脲试剂检测
D.方案④的目的是验证酶的高效性,加酶的一组产生的气泡数较多
答案 B 方案①设计不合理,且在探究pH对酶活性的影响实验中,自变量应是pH,A错误;淀粉酶能将淀粉分解,不能将蔗糖分解,利用斐林试剂检测生成物可以达到目的,B正确;由于蛋白酶的化学本质是蛋白质,能够与双缩脲试剂发生紫色反应,故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解,C错误;在高温、过酸、过碱的条件下,酶的空间结构遭到破坏,导致酶变性失活,因此强酸性条件下,过氧化氢酶失活,不能用于验证酶的高效性,D错误。
10.(2019江苏仪征中学期中,6)下列研究课题中,实验材料与试剂选择最合理的是 ( )
编号
研究课题
选用材料与试剂
1
验证蛋白酶的催化作用
稀释蛋清液、新鲜蛋白酶溶液、双缩脲试剂
2
探究温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
3
验证酶具有催化作用
新制的蔗糖酶溶液、新鲜的蔗糖溶液、斐林试剂
4
探究pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
A.实验1 B.实验2 C.实验3 D.实验4
答案 C 分析表中信息,第1组中蛋白酶本身是蛋白质,无论稀释蛋清液有没有被蛋白酶催化水解,加入双缩脲试剂都会出现紫色反应,第1组选择的试剂不合适;第2组中自变量是温度,而斐林试剂检测还原糖时需要水浴加热,会对自变量造成干扰,第2组不合适;第3组中验证酶具有催化作用,可选择蔗糖和蔗糖酶,斐林试剂可鉴定蔗糖是否水解,第3组合适;第4组中自变量是pH,而淀粉在酸性条件下会被酸水解,故不适合用于探究pH对酶活性的影响的实验。据此可知,C正确。
11.(2017江苏苏州一模,4)某同学欲通过如图所示的装置进行与酶有关的实验探究。下列有关实验分析正确的是 ( )
A.若不同滤纸上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3+,则可用于探究酶的专一性
B.该装置可用于探究温度对酶活性的影响
C.酶促反应速率的大小可用滤纸片进入烧杯液面到浮出液面的时间(t3-t1)来表示
D.该装置不能用于探究pH对酶活性的影响
答案 C 过氧化氢酶、Fe3+的组合可以用来探究酶的高效性,A错误;由于过氧化氢在没有酶催化的条件下,也会自动分解,且随温度升高分解的速度会加快,因此不能用该装置探究温度对酶活性的影响,B错误;该酶促反应速率大小属于因变量,需要从酶与过氧化氢溶液接触时开始记录时间直至滤纸片浮出液面,C正确;该装置可以用于探究pH对酶活性的影响,D错误。
12.(2019 5·3原创预测卷一,2)如图为验证酶的特性的实验设计,实验1、2、3、4分别利用A、B、C、D四组中的两组进行实验。下列说法不正确的是 ( )
淀粉酶
蔗糖酶
淀粉
A
B
1
蔗糖
C
D
2
3
4
A.实验1的自变量和因变量分别为酶的种类和淀粉水解速率,pH、温度、酶的用量等均应相同
B.实验2中两组反应速率不同,原因是蔗糖酶显著降低了蔗糖水解反应的活化能
C.实验3和实验4均可用斐林试剂或碘液鉴定
D.四组实验均可利用斐林试剂达到实验目的
答案 C 本题考查了酶的专一性实验设计,还考查了酶的作用机理、实验变量的控制等。实验1中自变量为酶的种类,因变量为淀粉水解速率,pH、温度、酶的用量等均为无关变量,A项正确;实验2的D组中蔗糖酶能够大大加快蔗糖水解速率,是因为酶能显著降低化学反应的活化能,B项正确;由于C、D两组底物为蔗糖而不是淀粉,因此用碘液无法显示这两组的反应程度,且若实验3的A组淀粉彻底水解,A、C两组结果相同,因此实验3、4均不能用碘液鉴定,C项不正确;斐林试剂可以检测还原糖,可以用于实验1、2、3、4进行检测,D项正确。
创新点 以科学实验为情境,考查科学探究和科学思维。
13.(2020江苏南通海安高级中学三检,7)如图表示改变某一因素前后,淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果。请据此分析,改变下列哪种因素才能获得改变后的结果 ( )
A.淀粉溶液量 B.pH
C.温度 D.唾液量
答案 A 本题以柱状图为知识载体,主要考查考生运用所学知识分析实验结果,进行实验探究和预测实验结果的能力,试题通过对改变条件后的变化的分析,体现了科学探究和科学思维素养。若改变底物的量,则产物的量也会改变,分析题图可发现图中对照组的还原糖生成量一直多于实验组的还原糖生成量,故改变的可能是淀粉溶液量,且是降低了淀粉溶液量,A正确;改变pH会影响酶的活性,从而影响化学反应速率,但不改变化学反应的平衡点,即产物的最终产量不变,B错误;改变温度会影响酶的活性,从而影响化学反应速率,但不改变化学反应的平衡点,即产物的最终产量不变,而图中实验组的还原糖生成量明显减少,C错误;改变唾液量,即唾液淀粉酶的量,会影响化学反应速率,但不改变化学反应的平衡点,即产物的最终产量不变,D错误。
易错提醒 ①低温和高温时酶的活性都降低,但两者的性质不同。②在过酸或过碱环境中,酶均会失去活性且不能恢复。③反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适pH。④在能保证酶促反应还能进行的情况下,pH、温度、酶的用量只会影响达到反应平衡时的时间,而不会影响平衡点的大小。
14.(2020安徽合肥一中月考,6,2分)下列有关酶的叙述,正确的是 ( )
A.利用过氧化氢和过氧化氢酶,可以探究pH对酶活性的影响
B.验证酶的高效性实验中,设置新鲜肝脏研磨液和清水的对照实验
C.探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D.验证淀粉酶的专一性时,可设置同种酶不同底物或同种底物不同酶的对照实验
答案 A 本题以酶相关实验为素材,考查实验探究能力;试题对不同的实验设计方案的分析过程体现了科学探究素养中的方案评价要素。验证酶的高效性实验中,滴加FeCl3和肝脏研磨液的为实验组,滴加清水的为对照组,B错误;斐林试剂使用过程中的水浴加热处理会改变温度变量,故该实验不能用斐林试剂检测,C错误;验证淀粉酶的专一性时,只能用淀粉酶催化不同的底物,D错误。
15.(2019江苏南京、盐城二模,4)某实验小组利用从3种生物材料中提取的H2O2酶分别探究其最适pH,根据记录的数据绘制成的曲线如图,下列有关叙述错误的是 ( )
A.从鲜猪肝中提取H2O2酶时,需将鲜猪肝充分研磨,以利于H2O2酶从细胞中释放
B.酵母菌前期培养可在25 ℃、一定转速的摇瓶中进行,以利于酵母菌大量繁殖
C.图示马铃薯酶液中H2O2酶的最适pH为7.2,鲜猪肝酶液中H2O2酶的最适pH为6.8
D.图示pH范围内,三种材料中的H2O2酶活性比较是鲜猪肝>马铃薯>酵母菌
答案 D 分析题图,图中显示的自变量是不同的pH和不同的生物材料,因变量是酶活性大小。将鲜猪肝充分研磨,便于H2O2酶从细胞中释放出来,A正确;酵母菌培养前期在25 ℃条件下,一定转速的摇瓶中进行,能使酵母菌与培养液充分混合,还可提高溶解氧的含量,有利于酵母菌的繁殖,B正确;由图可知,马铃薯酶液中H2O2酶的最适pH为7.2,鲜猪肝酶液中H2O2酶的最适pH为6.8,C正确;pH为6.4~7.0时,马铃薯和酵母菌中H2O2酶的活性一样,D错误。
解题关键 解答本题的关键是对酵母菌代谢类型的掌握及对题图的分析,特别是对选项D中马铃薯和酵母菌的酶活性的分析。
考点二 ATP
16.(2020江苏宿迁修远中学月考)在水深200 m的深海,光线极少,能见度极低,一般动物极难生存。有一种电鳗有特殊的适应性,能通过自身发出高达5 000 V的生物电,击昏敌害,获取食物,保护自己。电鳗生物电的直接来源是 ( )
A.葡萄糖氧化分解 B.蛋白质的水解
C.脂肪的氧化分解 D.ATP的水解
答案 D 本题以电鱼鳗的特殊适应性为知识载体,考查考生知识运用的能力,试题通过对电鳗生物电的分析,体现了生命观念素养中的物质与能量观。葡萄糖和脂肪氧化分解释放的能量必须储存在ATP中才能被生物体直接利用,A、C不符合题意;蛋白质的水解过程没有能量的释放,B不符合题意;ATP水解时释放的能量是生命体进行肌肉运动、生物电、细胞分裂和主动运输等生命活动所需能量的直接来源,水解时远离A的高能磷酸键断裂,其释放的能量可转化成电鳗的生物电,D符合题意。
名师点睛 解答本题的关键是抓住问题中的“直接”二字。ATP是生命活动的直接供能物质,糖类、脂肪和蛋白质作为能源物质可氧化分解释放能量,但不能直接被生物体利用。
17.(2020黑龙江哈三中一调,27,1分)如图是ATP和ADP相互转化的过程,下列叙述不正确的是 ( )
A.图中“D”代表ADP,“T”代表ATP,“E”代表能量
B.原核细胞中也可以发生ATP和ADP的相互转化过程
C.ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同
D.ATP中的能量可以转化为光能和化学能
答案 C 由图可知,“D”代表ADP,“T”代表ATP,“E”代表能量,A正确;ATP和ADP的相互转化过程是生物界的共性,所以原核细胞中也可发生该过程,B正确;ATP中的“A”的含义是腺苷,即腺嘌呤与核糖结合而成的基团,而RNA中的碱基A含义为腺嘌呤,二者含义不相同,C错误;ATP中的能量可以在不同生理活动中转化为不同的能量形式,如在萤火虫发光部位可以转化为光能,在有机物的合成中可以转化为稳定的化学能,D正确。
18.(2019广西南宁三中开学考,9,1.5分)下列有关细胞内ATP的叙述中,正确的是 ( )
A.在寒冷的环境中,人体细胞产生ATP的速率会下降
B.ATP中的“A”在DNA分子中通过氢键与“T”相连
C.细胞中ATP中的能量可来自光能和化学能,也可转化为光能和化学能
D.每个ATP分子中含有一个高能磷酸键
答案 C 在寒冷环境中,人体有机物氧化分解速率加快,以维持体温的相对稳定,细胞产生ATP的速率不会下降,A错误;ATP中的“A”是指腺嘌呤与核糖结合而成的腺苷, DNA分子中通过氢键与“T”相连的是腺嘌呤,二者不同,B错误;细胞中ATP中能量可来自光能和化学能,也可转化为光能或化学能,C正确;每个ATP分子中含有2个高能磷酸键,D错误。
19.(2020宁夏银川一中第一考,2)下面关于ATP的叙述,错误的是 ( )
A.细胞质和细胞核中都有ATP分布
B.ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸
C.ATP合成所需的能量由磷酸提供
D.正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
答案 C 本题以ATP与ADP的转化为信息,考查理解能力,试题通过对细胞中ATP与ADP相互转化的分析,体现了科学思维素养中的归纳与概括。细胞质与细胞核均有耗能代谢过程,故细胞质与细胞核中均有ATP分布,A正确;ATP可以水解断裂2个高能磷酸键,生成1分子核糖核苷酸和2分子磷酸,B正确;磷酸不能供能,C错误;正常细胞中ATP与ADP不停相互转化,并处于动态平衡之中,D正确。
20.(2020河南名师联盟联考,20)ATP在生物体的生命活动中发挥着重要的作用,下列有关ATP的叙述,不正确的有 ( )
①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP
②ATP中的“A”与DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质
③质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP
④ATP中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能
A.0项 B.1项 C.2项 D.3项
答案 A 人体成熟的红细胞等活细胞均可通过细胞呼吸合成ATP,①正确;ATP中的“A”代表腺嘌呤和核糖组成的腺苷,而DNA、RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤,②正确;质壁分离与复原过程是由细胞吸水和失水引起的,水分以自由扩散的方式跨膜运输,不消耗能量,③正确;ATP中的能量可以来自光能、化学能,也可以转化为光能和化学能,④正确。故选A。
21.(2020届安徽芜湖一中月考一,11)酶和ATP是细胞代谢过程中所需的两种重要化合物,而细胞内还有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物,但ATP用途较为广泛。下列有关叙述错误的是 ( )
A.ATP的合成常伴随放能反应,而吸能反应通常伴随ATP的水解
B.UTP分子中含有两个高能磷酸键,该高能磷酸键全部断裂后产物有2种,其中含有某些酶的基本组成单位
C.叶肉细胞细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体
D.唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程可使得ATP转化为ADP的速率加快
答案 C ATP的合成常伴随放能反应,放出的能量储存在ATP中,而吸能反应需要的能量通常来自ATP的水解,A正确;根据ATP的结构可推知UTP含有2个高能磷酸键,UTP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物是尿嘧啶核糖核苷酸和磷酸,尿嘧啶核糖核苷酸是RNA的基本单位之一,而少数酶的化学本质为RNA,B正确;叶肉细胞细胞质中消耗的ATP可来源于线粒体和细胞质基质,叶绿体类囊体膜上产生的ATP只能用于叶绿体基质中的暗反应,C错误;唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程需要消耗能量,因此可使ATP转化为ADP的速率加快,D正确。
知识总结 ATP、GTP、CTP、UTP与RNA的关系
ATP、GTP、CTP、UTP这四种高能磷酸化合物的组成元素相同。在某种条件下,ATP脱去两个磷酸基团后成为RNA的基本单位之一,即AMP的结构与腺嘌呤核糖核苷酸的结构相同;GTP、CTP、UTP也是合成RNA的原料,每个NTP在RNA聚合酶的作用下,脱去两个磷酸基团后可添加到RNA分子上。
22.(2019河北张家口高二期末,27)图1为ATP的结构,图2为ATP与ADP相互转化的关系式,以下说法错误的是 ( )
A.图1中的五碳糖为核糖
B.图1中A代表腺苷,b、c为高能磷酸键
C.图2中反应向右进行时,图1中c键断裂并释放能量
D.图2中反应向左进行时,能量可来自呼吸作用或光合作用
答案 B 图1为ATP结构简式,其中的A为腺嘌呤,腺嘌呤与核糖构成腺苷,b、c表示高能磷酸键,A正确,B错误;图2向左代表ATP的合成,向右代表ATP的水解,ATP水解时,图1中的c键断裂并释放能量,C正确;ATP合成时的能量可来自呼吸作用或光合作用,D正确。
易错易混 吸能反应与放能反应
吸能反应一般与ATP水解反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP合成反应相联系,释放的能量储存在ATP中。 也就是说,能量可通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
23.(2019河北易县中学高二期末,20)如图是生物界中能量“通货”——ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是 ( )
A.图中的M指的是腺苷,N指的是核糖
B.食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物
C.图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐
D.ATP的“充电”需要酶的催化,而“放能”不需要
答案 B 一分子ATP由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团组成,图中的M指的是腺嘌呤,A错误;食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能,需通过呼吸作用来完成,B正确;如果ATP来自光反应,则这部分ATP只能用于暗反应,不能用于胞吞和胞吐,C错误;ATP的合成和分解均需要酶的催化,D错误。
24.(2018江西名校联盟二模,29)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。回答下列问题:(10分)
(1)植物叶肉细胞内能产生ATP的场所有 ,而这些场所中产生的ATP用途较为单一的是 。
(2)ATP中高能磷酸键全部断裂后得到的产物有 。
(3)钾离子进入神经细胞与甘油进入脂肪细胞的过程中除前者消耗ATP外,其他不同点还有 。
(4)与葡萄糖相比,每分子ATP中蕴含的能量较少,但ATP能为细胞的生命活动直接提供能量,原因是 。
(5)ATP在生物体内含量较少,但生物体对ATP的需求量很大,生物体是如何解决该矛盾的? 。
答案 (1)细胞质基质、线粒体和叶绿体 叶绿体 (2)腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸 (3)钾离子需要载体蛋白的协助且逆浓度梯度转运,而甘油不需要载体蛋白的协助且顺浓度梯度转运 (4)ATP的化学性质不稳定,远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成 (5)细胞内ATP与ADP之间转化速率较快
解析 (1)植物叶肉细胞既可以进行光合作用,也可以进行呼吸作用,光合作用和呼吸作用过程中都可以产生ATP,故植物叶肉细胞内能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。光合作用光反应产生的ATP只为暗反应供能,而呼吸作用产生的ATP可以用于其他各项生命活动,故这些场所中产生的ATP用途较为单一的是叶绿体。(2)ATP中高能磷酸键全部断裂后得到的产物有腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)和磷酸。(3)钾离子进入神经细胞是从低浓度一侧运输到高浓度一侧,属于主动运输,需要载体蛋白的协助并消耗能量,甘油进入脂肪细胞属于自由扩散,是从高浓度一侧向低浓度一侧运输的,不需要载体蛋白的协助,也不需要消耗能量。(4)ATP能为细胞的生命活动直接提供能量的原因是ATP的化学性质不稳定,远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成。(5)细胞内ATP与ADP之间可以快速转化,故虽ATP在生物体内含量较少,但也能满足生物体对ATP的需求。
易错警示 (1)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需要酶的催化,同时也需要消耗水。大分子有机物(如蛋白质、糖原、淀粉等)的水解都需要消耗水。(2)光反应阶段合成的ATP只用于暗反应,故光反应产生的ATP用途较为单一。
综合篇
【综合集训】
提升一 酶促反应曲线的分析技巧
1.(2020江苏华罗庚中学一模,4)下列有关酶的曲线图的叙述,正确的是 ( )
A.甲图所示的酶不能代表唾液淀粉酶,温度过低和过高酶都会失活
B.探究pH对淀粉酶或过氧化氢酶活性的影响,均可得到乙图曲线
C.在丙图中的P点,限制酶促反应速率的主要因素是底物浓度
D.丁图中,若在P点增加酶的量,则最终产物的量也会随之增加
答案 C
2.
(2021届江苏扬州中学期初,6)如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化化学反应时,反应物的量和反应时间的关系。以下关于此图的解读,正确的是 ( )
A.a、b、c表示温度,则一定是a>b>c
B.a、b、c表示酶的浓度,则a>b>c
C.a、b、c表示pH,则c>b>a
D.a、b、c表示温度,则不可能是c>b>a
答案 B
3.(2017天津理综,3,6分)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。下列叙述错误的是 ( )
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B.该体系中酶促反应速率先快后慢
C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D.适当降低反应温度,T2值增大
答案 C
4.(2016课标全国Ⅱ,29,6分)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。回答下列问题:
(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是 组。
(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10 ℃,那么A组酶催化反应的速度会 。
(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量 ,原因是 。
(4)生物体内酶的化学本质是 ,其特性有 (答出两点即可)。
答案 (1)B (2)加快 (3)不变 60 ℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加 (4)蛋白质或RNA 高效性和专一性
提升二 与酶有关的实验探究
5.(2021届江苏扬州期初,5)下列是有关酶的实验叙述,正确的是 ( )
A.探究pH对酶活性的影响时,自变量不止一种
B.在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中,可通过检测是否有还原糖产生来说明酶的作用具有专一性
C.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,加热、Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解的原因都是降低了过氧化氢分解反应的活化能
D.在“探究温度对酶活性的影响”实验中,先将淀粉溶液与淀粉酶液混合后,再分别置于不同温度条件下5分钟
答案 B
6.(2021届江苏南京期初,4)植酸酶常作为饲料中的添加剂,为探究植酸酶对鲈鱼消化酶活性的影响,研究者挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组后,投喂烘干的饲料,并检测酶的活性,结果如表。下列叙述错误的是 ( )
蛋白酶活性(U/mg)
脂肪酶活性(U/mg)
淀粉酶活性(U/mg)
对照组
1.09
0.08
0.12
实验组
1.71
0.10
0.13
A.实验中饲养鲈鱼时,应控制好鱼的大小、水温和溶解氧等无关变量
B.对照组鲈鱼投喂普通饲料,实验组鲈鱼应投喂等量的含植酸酶的饲料
C.实验组中含有植酸酶的饲料需要用高温烘干以杀死饲料中的微生物
D.实验表明植酸酶对蛋白酶活性有明显的促进作用,但对脂肪酶和淀粉酶的活性影响不大
答案 C
7.(2020江苏盐城三模,5)某同学为验证酶的特性,进行了如表所示实验。下列有关叙述正确的是 ( )
试管号
1
2
3
4
5
6
1%淀粉溶液(mL)
3
3
3
2%蔗糖溶液(mL)
3
3
3
稀释的人新鲜唾液(mL)
1
1
蔗糖酶溶液(mL)
1
1
斐林试剂(mL)
2
2
2
2
2
2
A.试管1和2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖
B.试管3~6需在沸水浴中保温2~3 min,以利于酶的催化作用
C.试管3和6的实验结果说明酶的作用具有专一性
D.加入斐林试剂后,应立即观察试管中溶液颜色的变化,获取实验结果
答案 A
8.(2021届江苏扬州月考,25)受损伤的马铃薯细胞内酚氧化酶(PPO)和底物(酚类物质)直接接触,引起马铃薯的褐变。为探究温度对PPO活性的影响,实验小组进行如下实验:
(1)PPO粗提取液的提取:在 (填“低温”或“高温”)条件下将新鲜马铃薯用蒸馏水洗净、去皮,取 20 g样品放入含 50 mL磷酸缓冲液(pH为5.5)的研钵中,同时加入少量石英砂,研磨、离心,上清液即为PPO的粗提液。加缓冲液研磨的目的是 。
(2)不同温度下PPO活性的测定:
步骤顺序
试管1
试管2
试管3
试管4
试管5
试管
试管7
试管8
PPO粗提液
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
酚类底物
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
反应
混合振荡
混合振荡
混合振荡
混合振荡
温度预处理
(5 min)
0 ℃
15 ℃
30 ℃
45 ℃
保温时间
5 min
5 min
5 min
5 min
记录结果
+
++++
++++
++
(注:反应底物充足;实验结果中“+”越多褐色越深)
①表格中实验步骤顺序有不妥之处,请改正 。
②实验结果表明:15 ℃和30 ℃温度条件,PPO具有相同的活性,从酶的特性分析其原因是 。
③为进一步探究PPO的最适温度,应在 内设置温度梯度。
(3)在温度30 ℃的条件下,取等量提取液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液、pH分别为3、5、7、9的试管中,结果发现每一支试管都产生气体。请回答:
①该实验的课题是: 。
②各实验组均在30 ℃下进行的原因是:a ;b 。
答案 (1)低温 保持 PPO 的活性(防止 PPO 失活) (2)①“反应”步骤改在“温度预处理”之后 ②在酶的最适温度左右,可以有相同的催化效率 ③15 ℃~30 ℃ (3)①探究不同pH 对过氧化氢酶活性的影响 ②30 ℃是过氧化氢酶作用的适宜温度 排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响
[教师专用题组]
【综合集训】
提升一 酶促反应曲线的分析技巧
1.(2020湖南湘潭三模,2)某小组为了解某种加酶洗衣粉对蛋白质的水解作用,将相同大小的蛋白块置于等量相同适宜浓度的洗衣粉溶液中,蛋白块消失所需的时间与温度的关系如下图所示。下列有关叙述正确的是 ( )
A.该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是45 ℃
B.B和C两点催化效率相同的原因是酶的空间结构相同
C.若改变洗衣粉溶液的pH,则A点会向左或向右移动
D.若减小洗衣粉的浓度,A、B、C点均向上移动
答案 D 分析题图可知,在一定温度范围内,随着温度升高,蛋白块消失所需时间逐渐缩短,在45 ℃时蛋白块消失所需时间最短,而后随着温度升高,蛋白块消失所需时间逐渐延长。结合题意可知该的目的是探究加酶洗衣粉中蛋白质水解酶的活性与温度的关系,该酶的活性随温度上升先增加后减少,其最适温度为45 ℃。酶具有专一性,分析题图可知该洗衣粉中具有蛋白质水解酶,蛋白质水解酶的最适温度为45 ℃,但无法判断是否含有脂肪水解酶以及脂肪水解酶的最适温度,A错误;酶在C点温度下催化效率较低是由于高温破坏了酶的空间结构导致酶的失活,B、C两点的酶的空间结构不相同,B错误;若改变洗衣粉溶液的pH,不会使酶的最适温度发生改变,只会改变酶的催化效率,故会使A点向上或向下移动,C错误;若减小洗衣粉的浓度,即降低酶的量,会延长蛋白块消失所需的时间,则A、B、C三点均向上移动,D正确。
2.(2020河北石家庄辛集中学期初,12)如图曲线乙表示在外界条件均适宜时,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是 ( )
A.增大pH,重复该实验,A、B点位置都不变
B.酶量增加后,图示反应速率可用曲线丙表示
C.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D.B点后,升高温度,酶活性增加,曲线将呈现甲所示的变化
答案 C 曲线表示在外界条件均适宜时,反应物浓度与酶促反应速率的关系,增大pH,重复该实验,A、B点位置均将下降,A错误;酶量增加后,反应速率增大,不可用曲线丙表示,B错误;AB段反应速率随反应物浓度增加而增加,反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素,C正确;B点后,升高温度,酶活性下降,曲线不会呈现甲所示变化,D错误。
方法技巧 曲线图中限制因子的判断方法
(1)曲线上升阶段:纵坐标随横坐标增加而增加,限制因子为横坐标代表的物理量(横坐标为时间时,限制因子不是时间,而是随时间变化而变化的温度或光照等环境因素)。
(2)曲线水平阶段:纵坐标不再随横坐标增加而增加,限制因子为横坐标以外的物理量。
3.(2020陕西重点中学4月联考,3)某研究小组为探究温度和pH对土豆提取液中过氧化氢酶活性的影响进行了相关实验,得到如图a所示的实验结果;图b表示土豆细胞中两种化合物的化学组成。下列叙述正确的是 ( )
A.图a中的自变量是pH,而温度、加入的过氧化氢溶液的浓度和体积都属于无关变量
B.土豆细胞中合成过氧化氢酶需要以图b中的②为直接模板,同时①分解提供能量
C.图a中A、B、C曲线出现差异的原因是温度的不同,且三种温度下该过氧化氢酶的最适pH相同
D.图b①和②中带圈部分所对应的含义相同,都是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
答案 C 图a中的pH和温度都是实验的自变量,A错误;土豆细胞中过氧化氢酶的化学本质为蛋白质,其合成的直接模板为mRNA,而图b中的②为DNA片段,B错误;酶的作用条件较温和,需要适宜的温度,图a中A、B、C曲线走势相同,但过氧化氢剩余量有差异,其原因是温度的不同,且据图可知三种温度下该过氧化氢酶的最适pH不变,C正确;图b中①圈出的部分表示腺嘌呤核糖核苷酸,②圈出的部分表示构成DNA的腺嘌呤脱氧核苷酸,两者含义不同,D错误。
4.(2019广东汕头一模,3)甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是 ( )
A.甲、乙两图中B代表的含义分别是酶的最适温度和最适pH
B.甲、乙两图中A点对应的温度或pH对酶活性的影响不相同
C.甲、乙两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同
D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
答案 D 甲、乙两图中,在B点对应的温度和pH条件下,酶促反应速率最大,分别表示酶的最适温度和最适pH,A正确;低温时酶的活性受抑制,高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏,使酶失活,B、C正确;低温条件下,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,酶制品最好在低温条件下保存,D错误。
5.(2020天津静海一中期末考试)用某种酶进行有关实验的结果如图所示,下列有关说法错误的是 ( )
A.该酶的最适催化温度不确定
B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C.由图4实验可知酶具有高效性
D.由图3实验可知Cl-是酶的激活剂
答案 C 分析题图1只能说明在这三个温度中,30 ℃比较适宜,实验温度梯度大,无法确定适宜温度,A正确;分析题图2,由曲线可知,该酶的最适宜pH是7左右,胃蛋白酶适宜pH偏酸性,图4实验中酶能将麦芽糖水解,该酶一定不是胃蛋白酶,B正确;由图4可知,酶具有专一性,C错误;由前面的分析可知,Cl-是酶的激活剂,D正确。
6.(2019山东济宁期末,21)图1表示在图2中c点对应的pH条件下,一定量的淀粉酶催化的反应速率与淀粉含量的关系。下列有关叙述正确的是 ( )
A.限制图1中a点反应速率的主要因素是淀粉酶的含量
B.若把图2中的pH改为温度,则c点和d点对淀粉酶活性影响的作用机理是相同的
C.升高pH,则图1中b点有可能不变
D.若把两图中反应速率都改成酶活性,则两图中的曲线大体形状还是跟原来相似
答案 C 本题通过对淀粉酶催化的反应速率与淀粉含量的关系曲线的分析,考查科学思维中的演绎与推理能力。限制图1中a点反应速率的因素是淀粉的含量,A错误。若把图2中的pH改为温度,则c点和d点所对应的温度条件下,酶的结构不相同,因为高温下酶的空间结构被破坏,低温时未被破坏,B错误。pH对酶活性的影响曲线呈“钟罩”形,在该曲线上,存在pH虽不同,但催化反应速率相同的点,故升高pH,图1中b点有可能不变,C正确。把两图中反应速率都改成酶活性,图1曲线改变,酶活性不随底物浓度变化而变化,D错误。
7.(2019辽宁锦州高二期末,17)如图所示,某一化学反应进行到t1时,加入一定量的酶,该反应在最适条件下进行直到终止。以下叙述不正确的是 ( )
A.酶可降低该反应的活化能
B.t1~t2反应速率逐渐减慢
C.t2时酶失去活性
D.适当降低反应温度,t2右移
答案 C 酶的作用机理是降低化学反应的活化能,A正确;反应物浓度降低的速率可表示化学反应的速率,t1~t2反应物浓度减小的速率由大到小,说明反应速率逐渐减慢,B正确;反应前后,作为催化剂的酶没有变化,至于反应速度降为0,是因为反应物被完全分解,C错误;因该反应是在最适条件下进行的,若适当降低反应温度,酶的活性降低,反应速率减慢,反应物完全被分解所需要的时间要延长,t2右移,D正确。
提升二 与酶有关的实验探究
8.(2020贵州遵义教育集团联考,3)如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。有关分析不合理的是 ( )
A.本实验的自变量是温度和催化剂的种类
B.本实验的无关变量有过氧化氢溶液的浓度等
C.1号与2号、1号与4号、3号与4号可分别构成对照实验
D.分析实验结果可知加热、加无机催化剂、加酶均能降低反应的活化能
答案 D 本实验自变量是温度(常温与90 ℃对比)和催化剂种类(FeCl3溶液与肝脏研磨液对比),因变量是过氧化氢分解速率,无关变量有过氧化氢溶液浓度、过氧化氢溶液量等,A、B正确;其中1号和2号对照得出加热能加快反应速率,1号和4号对照得出酶具有催化作用,3号和4号对照得出酶具有高效性,C正确;加热是给反应提供了能量,不是降低活化能,D错误。
9.(2019宁夏银川一中月考,6)某同学进行了下列有关酶的实验:
甲组:淀粉溶液+新鲜唾液→加入斐林试剂出现砖红色沉淀
乙组:蔗糖溶液+新鲜唾液→加入斐林试剂不出现砖红色沉淀
丙组:蔗糖溶液+蔗糖酶溶液→加入斐林试剂?
下列叙述正确的是 ( )
A.丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀”
B.三组实验都应该在37 ℃条件下进行
C.该同学的实验目的是验证酶的专一性
D.可用碘液代替斐林试剂进行检测
答案 C 因为蔗糖被蔗糖酶催化水解成葡萄糖和果糖,所以加入斐林试剂并水浴加热会出现砖红色沉淀,A错误;加入斐林试剂后必须进行50~65 ℃的水浴加热,B错误;唾液淀粉酶只能水解淀粉,不能水解蔗糖,蔗糖酶才能水解蔗糖,故该实验能验证酶的专一性,C正确;如用碘液代替斐林试剂,则三个组都不会出现蓝色,无法检测,D错误。
10.(2019浙江宁波北仑中学检测)某同学进行“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验,实验结果如表。据表分析正确的是( )
缓冲液
pH 5.0
pH 6.0
pH 7.0
pH 8.0
收集的气
体体积(mL)
0.5 min
a1
b1
c1
d1
1 min
a2
b2
c2
d2
A.该实验不需设置空白对照组
B.该实验的无关变量包括温度、酶的活性
C.若d1最小,说明pH 8.0抑制过氧化氢分解
D.1 min时收集的气体体积均不相同
答案 A 本实验不同pH的实验组之间相互对照,无需另外设置空白对照组,A正确;该实验过程中,pH为自变量,酶的活性为因变量,温度、过氧化氢溶液的量等为无关变量,B错误;若d1最小,不能说明pH 8.0抑制过氧化氢分解,还要结合更多的数据分析,pH 8.0可能是促进过氧化氢分解,只是与题表中其他pH相比,其促进作用较低,C错误;题干中未提到加入的过氧化氢溶液的量,如果过氧化氢溶液量较少,1 min内全部反应完,则有可能收集到的气体体积相同,D错误。
11.(2020山东泰安一中月考,12)某学生为了验证酶的专一性,做了如下一组实验:取甲、乙两试管,分别加入2 mL淀粉糊,甲试管内又加入了2 mL唾液,两试管同时在37 ℃的温水中保温10 min后取出,各加入了0.5 mL碘液,发现只有乙试管内呈蓝色。此学生的实验步骤中有一个错误,请你指出 ( )
A.乙试管应置于低温或室温
B.乙试管的保温时间应少于10 min
C.乙试管应加与唾液等量其他种类的酶,如蔗糖酶
D.应再加一支试管,内加2 mL淀粉糊、2 mL唾液,放在冰块中
答案 C 验证酶的专一性有两种实验设计思路:①用相同的酶催化不同的底物;②用不同的酶催化相同的底物。由于两组试管中均加入了2mL淀粉糊,所以该实验的自变量应为加入的酶的种类,且其他条件(如温度、时间等)相同。故结合实验目的和实验设计的等量原则,该实验乙试管中应加与唾液等量的其他种类的酶(如蔗糖酶等),C项符合题意。
12.(2019山东邹城期中,8)下列关于酶的叙述,正确的是 ( )
A.探究酶的高效性实验,实验组加酶液、对照组加等量蒸馏水
B.选择淀粉酶为实验对象可探究pH对酶活性的影响
C.探究温度对酶活性的影响实验,底物与酶需先调节温度后再混合
D.呼吸酶基因是否表达,是判断细胞是否分化的依据之一
答案 C 探究酶的高效性实验,实验组加酶液,对照组需加无机催化剂,A错误;由于淀粉在酸性条件下会水解,所以探究pH对酶活性的影响时一般不选择淀粉和淀粉酶作实验材料,B错误;呼吸酶基因在每个细胞中均表达,故不能用于判断细胞是否分化,D错误。
13.(2020 5·3原创题)已知萌发的小麦种子中有α-淀粉酶和β-淀粉酶。某兴趣小组的成员在其他条件适宜的情况下,探究温度对两种酶活性的影响,其实验结果见表。回答下列问题:
温度(℃)
20
30
40
50
60
70
80
α-淀粉酶活性(mmol·s-1)
3.1
3.8
5.8
6.3
5.4
2.9
0.9
β-淀粉酶活性(mmol·s-1)
1.1
2.2
3.9
5.0
3.4
1.9
0
(1)本实验的自变量是 。相同条件下,两种酶的活性可用 来比较。
(2)表中实验结果显示,热稳定性较好的酶是 。在80 ℃条件下,β-淀粉酶活性为0,原因是 。
(3)若要探究pH对α-淀粉酶活性的影响,应将温度控制在 ℃左右。
答案 (1)温度、酶的种类 单位时间内,底物的消耗量(或产物的生成量) (2)α-淀粉酶 高温使β-淀粉酶的空间结构遭到破坏 (3)50
解析 (1)分析题表中信息可知,本实验是探究温度对α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的影响,所以该实验的自变量是温度和酶的种类,因变量是酶的活性,相同条件下,α-淀粉酶和β-淀粉酶活性一般可用单位时间内,底物的消耗量或产物的生成量来比较。(2)由题表中信息可知,热稳定性较好的酶是α-淀粉酶。β-淀粉酶在80 ℃条件下,其空间结构遭到破坏,导致酶活性丧失。(3)如果要探究pH对α-淀粉酶活性的影响,温度是无关变量,应该控制在最适宜的条件下,由题表中信息可知,α-淀粉酶的最适温度为50 ℃左右。
命题说明 本题以探究温度对α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的影响为命题情境,引导学生运用对照原则和单一变量原则对实验结果进行分析、探讨,从而获得正确结论。
14.(2020重庆南开中学二模,29)(8分)研究发现水稻种子内的磷酸化酶是一种复合酶,当细胞内pH为5.7左右时,该酶能催化淀粉水解;当细胞内pH为7.0左右时,该酶能催化淀粉合成。甲同学欲探究小麦种子内的磷酸化酶是否也具有上述特点,进行了如下两组实验:将适量的磷酸化酶、某种单糖、淀粉分别与等量的pH为5.7、7.0的缓冲液混合,置于适宜的温度下反应一个小时,检测两组反应前后淀粉含量变化,重复三次。请回答下列问题:
(1)该同学所用的“某种单糖”为 。
(2)该实验的自变量为 ,因变量为 ,这两组实验之间的关系属于 实验。
(3)乙同学认为甲同学的实验结果不能验证“当细胞内pH为5.7左右时,该酶能催化淀粉水解”,请推测理由是 。
答案 (1)葡萄糖 (2)不同pH的缓冲液 反应前后淀粉的变化量 对比 (3)酸能催化淀粉水解
解析 (1)构成淀粉的单体是葡萄糖。(2)“将适量的磷酸化酶、某种单糖、淀粉分别与等量的pH为5.7、7.0的缓冲液混合,置于适宜的温度下反应一个小时,检测两组反应前后淀粉含量变化”,这说明这个实验的自变量是不同pH的缓冲液,因变量是反应前后淀粉的变化量,两组都为实验组,两组实验之间的关系属于对比实验。(3)淀粉易在酸性条件下水解,故不能得出该酶催化淀粉水解的结论。
专题4 酶与ATP
【考情探究】
课标解读
考情分析
备考指导
考点
考向
1
酶
酶的本质、作用和特性
考查内容:(1)分析近5年的高考试题可发现本专题属于低频考点。目前已考查的内容主要涉及了酶的本质与特性、影响酶活性的因素及其相关实验、ATP的功能等。(2)“酶的本质与特性”常结合酶的特性的实验进行考查;“影响酶活性的因素”常结合实验探究,以表格或曲线等形式呈现信息进行考查。
命题规律:(1)从近年的高考题看,本专题主要以选择题的形式考查酶的本质、种类、作用特性以及与其相关的其他生理过程的联系,以实验题的形式考查影响酶活性的实验设计与分析等。(2)对能力的考查多集中在归纳与概括、分析、解释、实验设计等方面,主要体现了对科学探究及科学思维的考查。
命题趋势:(1)命题时或结合实例分析、或结合图表曲线、或通过实验分析进行考查。(2)对能力的考查多集中在考查运用酶的相关知识解决具体问题的能力,体现在对理解、判断、模型分析及实验设计与探究等能力的考查
考生在复习过程中,要注意归纳酶和ATP与各代谢活动的关系,理解两者在代谢中的作用;通过分析有关酶的各类实验,构建酶促反应速率影响因素的数学模型等,加深对酶特性的理解
探究影响酶活性的因素
2
ATP
ATP的结构与功能
【真题探秘】
命题立意
①核心考点
本题主要考查了pH对酶活性的影响的实验设计与分析。
②核心素养
科学思维:演绎与推理等。
科学探究:实验设计、结果分析等。
③命题特点
基础性:考查酶的特性。
实验性:试题从实验探究目的开始,逐项进行设计与分析。
解题指导
①审题关键
注意关键词的提取,如“pH对过氧化氢酶的影响”“适宜水温”“滤纸片的大小和数量”“加入pH缓冲液”等。
②易混易错
本题易错点主要表现在选项C中,考生易
对pH缓冲液和过氧化氢溶液哪个先加入的问题弄不清。这主要与考生没有理解实验原理和目的有关。
拓展延伸
本专题可与涉及酶作用的其他章节相结合进行考查,如对渗透装置中溶液大分子的处理、光合作用、细胞呼吸、衰老、癌变以及遗传中涉及的酶、内环境稳态调节中涉及的酶等。
基础篇
【基础集训】
考点一 酶
1.下列有关酶的说法,不正确的是 ( )
A.不是所有的酶都在核糖体上合成
B.酶在化学反应前后自身化学性质不发生改变
C.酶都是由活细胞产生的
D.细胞环境是酶正常发挥催化作用的必要条件
答案 D
2.图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。下列图解正确的是 ( )
答案 B
3.如图为某酶促反应过程示意图,下列有关叙述正确的是( )
A.图中R表示酶,可以为酶促反应提供活化能
B.温度、pH过高或过低会破坏酶的空间结构,使酶失活
C.加酶洗衣粉中的酶制剂通过催化图示反应,洗去各种污渍
D.活细胞产生的酶在生物体外适宜的条件下仍然具有催化活性
答案 D
4.如图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的4个组别,错误的是 ( )
A.温度是组别3号与4号的无关变量
B.组别1号为对照组,其余为实验组
C.组别1号与4号对照,说明酶具有高效性
D.组别3号和4号实验不能置于90 ℃水浴中进行
答案 C
5.某同学在进行某一酶促反应实验时,第一次测得生成物的量随时间变化如图中曲线a所示,第二次实验对第一次实验中的条件进行了一处调整,实验结果如曲线b所示。该同学改变的条件可能是 ( )
A.改变了酶的种类 B.改变了反应温度
C.改变了酶的用量 D.改变了底物浓度
答案 D
考点二 ATP
6.如图为ATP的结构模式图,下列叙述中正确的是 ( )
A.图中字母A表示腺苷
B.a、b、c表示高能磷酸键
C.ATP供能时b、c同时断裂
D.虚线框部分是RNA的组成单位之一
答案 D
7.如图是ATP逐级水解的过程图,其中③是腺苷,⑤是能量。下列有关叙述错误的是 ( )
A.ATP和①的快速转化依赖于酶的高效性
B.②是组成RNA的基本单位之一
C.酶的作用机理是降低了化学反应所需的活化能
D.ATP水解过程中,Ⅲ过程释放⑤最多
答案 D
8.在下列四种化合物的化学组成中,大圆圈中所对应的含义最接近的是 ( )
A.①和② B.①和④ C.③和④ D.②和④
答案 B
9.下列关于ATP的叙述正确的是 ( )
A.细胞中ATP的合成过程均发生在生物膜上
B.ATP彻底水解的产物是脱氧核糖、腺嘌呤、磷酸
C.用呼吸抑制剂处理培养的细胞,ADP的生成量减少
D.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
答案 D
10.下列关于细胞中能量代谢的叙述,错误的是 ( )
A.分泌蛋白形成过程需要细胞中ATP水解供能
B.细胞分解葡萄糖释放的能量大部分以热能形成散失
C.ATP合成所需的能量来自细胞代谢中的吸能反应
D.硝化细菌可利用化学能将CO2和H2O合成糖类
答案 C
[教师专用题组]
【基础集训】
考点一 酶
1.(2019浙江稽阳8月联考,11)下列关于酶和酶促反应的叙述,正确的是 ( )
A.酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
B.酶促反应都需要ATP供能
C.一种酶只能催化一种底物的反应
D.一定温度范围内,温度升得越高,酶变性的速率也越快
答案 D 在一定温度范围内,温度升得越高,酶变性的速率也越快,D正确。酶的化学本质是蛋白质或RNA,故其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸,A错误。有些酶促反应需要ATP供能,有些酶促反应不需要,B错误。一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应,C错误。
2.(2019江苏无锡期中调研,6)下列关于酶的叙述正确的是 ( )
A.细胞中的酶能供应反应所需的活化能催化反应发生
B.用于治疗消化不良的多酶片咀嚼后吞服会影响疗效
C.细胞中的酶均能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
D.可用过氧化氢溶液和鲜肝研磨液探究温度对酶活性的影响
答案 B 酶催化作用的实质是降低反应所需的活化能,而不是供应反应的活化能,A错误;多酶片是双层糖衣片,外层为普通糖衣,内层为肠溶衣,进入胃后肠溶衣不被胃酸溶解,直至进入小肠接触到碱性的肠液后才溶解,使药物在小肠发挥作用,若咀嚼后吞服,失去了肠溶衣的保护,药物在胃中就会释放出来,进而被胃酸破坏而失去疗效,B正确;细胞中的绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应,C错误;探究温度对酶活性的影响,自变量是温度,而加热会使过氧化氢加快分解,对实验结果产生干扰,因此不能用过氧化氢溶液作为底物探究温度对酶活性的影响,D错误。
3.(2020浙江嘉兴9月联考,23)下面是关于某种淀粉酶的实验,处理方式及结果如表图所示。下列叙述正确的是 ( )
试管Ⅰ
试管Ⅱ
试管Ⅲ
pH
8
8
7
温度/℃
60
40
40
淀粉酶溶液/mL
1
1
1
淀粉溶液/mL
3
3
3
A.试管Ⅰ中的淀粉酶始终保持较高活性
B.试管Ⅱ的温度和pH 最适合该淀粉酶发挥催化作用
C.试管Ⅲ中的淀粉酶在作用40 min 后便会失去活性
D.本实验的自变量是温度和pH,因变量为淀粉酶的活性
答案 D 由图可知,试管Ⅰ中淀粉含量始终不变,所以试管Ⅰ中淀粉酶活性最低,A错误。试管Ⅱ中淀粉含量剩余的比试管Ⅲ中的多,说明在本实验中试管Ⅲ的温度和pH最适合该淀粉酶发挥催化作用,B错误。试管Ⅲ中的淀粉酶在作用40 min时将淀粉消耗完毕,但淀粉酶并未失去活性,反应前后其本身的量和化学性质不变,C错误。本实验中试管Ⅰ和试管Ⅱ的自变量是温度,试管Ⅱ和试管Ⅲ的自变量是pH,因变量是淀粉酶的活性,通过单位时间内淀粉的剩余量体现,D正确。
4.(2020江西名师联盟联考,21,2分)下列关于酶的叙述中,正确的是 ( )
A.酶都是蛋白质
B.酶提供使反应开始所必需的活化能
C.低温破坏酶的空间结构而使酶失活
D.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
答案 D 本题以酶的本质和特性为信息,考查理解能力,试题通过对酶相关知识的分析,体现了科学思维素养中的归纳与概括。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其本质是蛋白质或RNA,A错误,D正确;酶催化反应的原理是降低化学反应的活化能,B错误;低温抑制酶的活性,但不破坏酶的分子结构,C错误。
5.(2020黑龙江哈三中一调,30,1分)下列关于酶的叙述中,正确的是 ( )
A.酶在最适温度和最适pH下的催化效率高,体现了酶的高效性
B.酶通过提供活化能来提高化学反应速率,保证细胞代谢快速进行
C.同一生物体内的各种酶发挥作用时所需的条件一定相同
D.同一种酶可以存在于生物体内分化程度不同的细胞中
答案 D 酶的高效性体现在与无机催化剂催化同一底物时,其效率更高,A错误;酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度,B错误;同一生物体内的各种酶发挥作用时所需的条件不一定相同,如胃蛋白酶需要酸性条件下活性更高,而其他多数酶需要在接近中性的条件下活性更高,C错误;同一种酶可以存在于分化程度不同的活细胞中,比如呼吸酶,D正确。
6.图甲为乳糖酶作用机理,图乙是温度对乳糖酶催化效率的影响曲线。下列表述正确的是 ( )
A.A是乳糖酶,其最适催化温度是40 ℃
B.B是乳糖酶,其从70 ℃降温至40 ℃可恢复最高活性
C.C、D均表示葡萄糖,70 ℃时乳糖酶的结构被破坏
D.C、D可分别表示葡萄糖和半乳糖,0 ℃时乳糖酶活性被抑制
答案 D 分析题图可知,B在反应前后不变,所以B应为乳糖酶,A(乳糖)被B水解成C和D(葡萄糖和半乳糖),A、C错误;在70 ℃时酶已变性失活且活性不可恢复,B错误;0 ℃时乳糖酶活性被抑制但是仍具有活性,D正确。
7.如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时,淀粉的剩余量和反应时间的关系。关于此图的解读,正确的是 ( )
A.若a、b、c表示温度,则三者中b表示的温度为最适宜
B.若a、b、c表示pH,则在c表示的pH条件下,酶已失活
C.若a、b、c表示酶的浓度,则a表示的酶浓度最大
D.若K+、Mg2+对淀粉酶的活性分别有促进、抑制作用,则c曲线对应的是加K+的实验
答案 C 最适温度下酶的活性最高,酶促反应速率最快,三者中a表示的温度为最适宜,A错误;pH影响酶的活性,但a、b、c表示的pH条件下酶均有活性,B错误;若实验条件为不同的酶浓度,a条件下淀粉水解完所需时间最短,a表示的酶浓度最大,C正确;据题意可知,a、c曲线分别表示加入K+、Mg2+,即c曲线表示Mg2+对淀粉酶的活性有抑制作用,D错误。
8.(2020浙江丽衢湖9月联考,19)某同学探究酶特性的实验设计如表所示:
步骤
操作方法
试管
甲
乙
1
注入2%H2O2
3mL
3mL
2
注入新鲜鸡肝匀浆
少许
—
3
二氧化锰
—
少许
4
实验结果
下列相关叙述错误的是 ( )
A.鸡肝制成匀浆是为了使过氧化氢酶充分接触底物
B.实验结果甲试管气泡释放速度快于乙试管
C.根据实验结果得出的结论是酶具有催化作用
D.该实验过程温度属无关变量但会影响实验结果
答案 C 鸡肝中含有过氧化氢酶,制成匀浆是为了使过氧化氢酶和底物充分接触,A正确。甲试管中含有的是酶,乙试管中含有的是无机催化剂,因酶的催化效率高,所以甲试管气泡释放速度快于乙试管,B正确。根据实验结果得出的结论是酶具有高效性,C错误。该实验的自变量是催化剂的种类,温度是无关变量,无关变量必须严格控制,否则会影响实验结果,D正确。
9.(经典题)为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等,某同学设计了4套方案,如表所示。下列相关叙述,正确的是 ( )
方案
催化剂
底物
pH
温度
①
胃蛋白酶、胰蛋白酶
蛋白块
中性
室温
②
淀粉酶
淀粉、蔗糖
适宜
适宜
③
蛋白酶
蛋白质
适宜
不同温度
④
过氧化氢酶、氯化铁溶液
过氧化氢
强酸性
室温
A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响,自变量是酶的种类
B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性,可用斐林试剂检测
C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响,可用双缩脲试剂检测
D.方案④的目的是验证酶的高效性,加酶的一组产生的气泡数较多
答案 B 方案①设计不合理,且在探究pH对酶活性的影响实验中,自变量应是pH,A错误;淀粉酶能将淀粉分解,不能将蔗糖分解,利用斐林试剂检测生成物可以达到目的,B正确;由于蛋白酶的化学本质是蛋白质,能够与双缩脲试剂发生紫色反应,故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解,C错误;在高温、过酸、过碱的条件下,酶的空间结构遭到破坏,导致酶变性失活,因此强酸性条件下,过氧化氢酶失活,不能用于验证酶的高效性,D错误。
10.(2019江苏仪征中学期中,6)下列研究课题中,实验材料与试剂选择最合理的是 ( )
编号
研究课题
选用材料与试剂
1
验证蛋白酶的催化作用
稀释蛋清液、新鲜蛋白酶溶液、双缩脲试剂
2
探究温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
3
验证酶具有催化作用
新制的蔗糖酶溶液、新鲜的蔗糖溶液、斐林试剂
4
探究pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
A.实验1 B.实验2 C.实验3 D.实验4
答案 C 分析表中信息,第1组中蛋白酶本身是蛋白质,无论稀释蛋清液有没有被蛋白酶催化水解,加入双缩脲试剂都会出现紫色反应,第1组选择的试剂不合适;第2组中自变量是温度,而斐林试剂检测还原糖时需要水浴加热,会对自变量造成干扰,第2组不合适;第3组中验证酶具有催化作用,可选择蔗糖和蔗糖酶,斐林试剂可鉴定蔗糖是否水解,第3组合适;第4组中自变量是pH,而淀粉在酸性条件下会被酸水解,故不适合用于探究pH对酶活性的影响的实验。据此可知,C正确。
11.(2017江苏苏州一模,4)某同学欲通过如图所示的装置进行与酶有关的实验探究。下列有关实验分析正确的是 ( )
A.若不同滤纸上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3+,则可用于探究酶的专一性
B.该装置可用于探究温度对酶活性的影响
C.酶促反应速率的大小可用滤纸片进入烧杯液面到浮出液面的时间(t3-t1)来表示
D.该装置不能用于探究pH对酶活性的影响
答案 C 过氧化氢酶、Fe3+的组合可以用来探究酶的高效性,A错误;由于过氧化氢在没有酶催化的条件下,也会自动分解,且随温度升高分解的速度会加快,因此不能用该装置探究温度对酶活性的影响,B错误;该酶促反应速率大小属于因变量,需要从酶与过氧化氢溶液接触时开始记录时间直至滤纸片浮出液面,C正确;该装置可以用于探究pH对酶活性的影响,D错误。
12.(2019 5·3原创预测卷一,2)如图为验证酶的特性的实验设计,实验1、2、3、4分别利用A、B、C、D四组中的两组进行实验。下列说法不正确的是 ( )
淀粉酶
蔗糖酶
淀粉
A
B
1
蔗糖
C
D
2
3
4
A.实验1的自变量和因变量分别为酶的种类和淀粉水解速率,pH、温度、酶的用量等均应相同
B.实验2中两组反应速率不同,原因是蔗糖酶显著降低了蔗糖水解反应的活化能
C.实验3和实验4均可用斐林试剂或碘液鉴定
D.四组实验均可利用斐林试剂达到实验目的
答案 C 本题考查了酶的专一性实验设计,还考查了酶的作用机理、实验变量的控制等。实验1中自变量为酶的种类,因变量为淀粉水解速率,pH、温度、酶的用量等均为无关变量,A项正确;实验2的D组中蔗糖酶能够大大加快蔗糖水解速率,是因为酶能显著降低化学反应的活化能,B项正确;由于C、D两组底物为蔗糖而不是淀粉,因此用碘液无法显示这两组的反应程度,且若实验3的A组淀粉彻底水解,A、C两组结果相同,因此实验3、4均不能用碘液鉴定,C项不正确;斐林试剂可以检测还原糖,可以用于实验1、2、3、4进行检测,D项正确。
创新点 以科学实验为情境,考查科学探究和科学思维。
13.(2020江苏南通海安高级中学三检,7)如图表示改变某一因素前后,淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果。请据此分析,改变下列哪种因素才能获得改变后的结果 ( )
A.淀粉溶液量 B.pH
C.温度 D.唾液量
答案 A 本题以柱状图为知识载体,主要考查考生运用所学知识分析实验结果,进行实验探究和预测实验结果的能力,试题通过对改变条件后的变化的分析,体现了科学探究和科学思维素养。若改变底物的量,则产物的量也会改变,分析题图可发现图中对照组的还原糖生成量一直多于实验组的还原糖生成量,故改变的可能是淀粉溶液量,且是降低了淀粉溶液量,A正确;改变pH会影响酶的活性,从而影响化学反应速率,但不改变化学反应的平衡点,即产物的最终产量不变,B错误;改变温度会影响酶的活性,从而影响化学反应速率,但不改变化学反应的平衡点,即产物的最终产量不变,而图中实验组的还原糖生成量明显减少,C错误;改变唾液量,即唾液淀粉酶的量,会影响化学反应速率,但不改变化学反应的平衡点,即产物的最终产量不变,D错误。
易错提醒 ①低温和高温时酶的活性都降低,但两者的性质不同。②在过酸或过碱环境中,酶均会失去活性且不能恢复。③反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适pH。④在能保证酶促反应还能进行的情况下,pH、温度、酶的用量只会影响达到反应平衡时的时间,而不会影响平衡点的大小。
14.(2020安徽合肥一中月考,6,2分)下列有关酶的叙述,正确的是 ( )
A.利用过氧化氢和过氧化氢酶,可以探究pH对酶活性的影响
B.验证酶的高效性实验中,设置新鲜肝脏研磨液和清水的对照实验
C.探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D.验证淀粉酶的专一性时,可设置同种酶不同底物或同种底物不同酶的对照实验
答案 A 本题以酶相关实验为素材,考查实验探究能力;试题对不同的实验设计方案的分析过程体现了科学探究素养中的方案评价要素。验证酶的高效性实验中,滴加FeCl3和肝脏研磨液的为实验组,滴加清水的为对照组,B错误;斐林试剂使用过程中的水浴加热处理会改变温度变量,故该实验不能用斐林试剂检测,C错误;验证淀粉酶的专一性时,只能用淀粉酶催化不同的底物,D错误。
15.(2019江苏南京、盐城二模,4)某实验小组利用从3种生物材料中提取的H2O2酶分别探究其最适pH,根据记录的数据绘制成的曲线如图,下列有关叙述错误的是 ( )
A.从鲜猪肝中提取H2O2酶时,需将鲜猪肝充分研磨,以利于H2O2酶从细胞中释放
B.酵母菌前期培养可在25 ℃、一定转速的摇瓶中进行,以利于酵母菌大量繁殖
C.图示马铃薯酶液中H2O2酶的最适pH为7.2,鲜猪肝酶液中H2O2酶的最适pH为6.8
D.图示pH范围内,三种材料中的H2O2酶活性比较是鲜猪肝>马铃薯>酵母菌
答案 D 分析题图,图中显示的自变量是不同的pH和不同的生物材料,因变量是酶活性大小。将鲜猪肝充分研磨,便于H2O2酶从细胞中释放出来,A正确;酵母菌培养前期在25 ℃条件下,一定转速的摇瓶中进行,能使酵母菌与培养液充分混合,还可提高溶解氧的含量,有利于酵母菌的繁殖,B正确;由图可知,马铃薯酶液中H2O2酶的最适pH为7.2,鲜猪肝酶液中H2O2酶的最适pH为6.8,C正确;pH为6.4~7.0时,马铃薯和酵母菌中H2O2酶的活性一样,D错误。
解题关键 解答本题的关键是对酵母菌代谢类型的掌握及对题图的分析,特别是对选项D中马铃薯和酵母菌的酶活性的分析。
考点二 ATP
16.(2020江苏宿迁修远中学月考)在水深200 m的深海,光线极少,能见度极低,一般动物极难生存。有一种电鳗有特殊的适应性,能通过自身发出高达5 000 V的生物电,击昏敌害,获取食物,保护自己。电鳗生物电的直接来源是 ( )
A.葡萄糖氧化分解 B.蛋白质的水解
C.脂肪的氧化分解 D.ATP的水解
答案 D 本题以电鱼鳗的特殊适应性为知识载体,考查考生知识运用的能力,试题通过对电鳗生物电的分析,体现了生命观念素养中的物质与能量观。葡萄糖和脂肪氧化分解释放的能量必须储存在ATP中才能被生物体直接利用,A、C不符合题意;蛋白质的水解过程没有能量的释放,B不符合题意;ATP水解时释放的能量是生命体进行肌肉运动、生物电、细胞分裂和主动运输等生命活动所需能量的直接来源,水解时远离A的高能磷酸键断裂,其释放的能量可转化成电鳗的生物电,D符合题意。
名师点睛 解答本题的关键是抓住问题中的“直接”二字。ATP是生命活动的直接供能物质,糖类、脂肪和蛋白质作为能源物质可氧化分解释放能量,但不能直接被生物体利用。
17.(2020黑龙江哈三中一调,27,1分)如图是ATP和ADP相互转化的过程,下列叙述不正确的是 ( )
A.图中“D”代表ADP,“T”代表ATP,“E”代表能量
B.原核细胞中也可以发生ATP和ADP的相互转化过程
C.ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同
D.ATP中的能量可以转化为光能和化学能
答案 C 由图可知,“D”代表ADP,“T”代表ATP,“E”代表能量,A正确;ATP和ADP的相互转化过程是生物界的共性,所以原核细胞中也可发生该过程,B正确;ATP中的“A”的含义是腺苷,即腺嘌呤与核糖结合而成的基团,而RNA中的碱基A含义为腺嘌呤,二者含义不相同,C错误;ATP中的能量可以在不同生理活动中转化为不同的能量形式,如在萤火虫发光部位可以转化为光能,在有机物的合成中可以转化为稳定的化学能,D正确。
18.(2019广西南宁三中开学考,9,1.5分)下列有关细胞内ATP的叙述中,正确的是 ( )
A.在寒冷的环境中,人体细胞产生ATP的速率会下降
B.ATP中的“A”在DNA分子中通过氢键与“T”相连
C.细胞中ATP中的能量可来自光能和化学能,也可转化为光能和化学能
D.每个ATP分子中含有一个高能磷酸键
答案 C 在寒冷环境中,人体有机物氧化分解速率加快,以维持体温的相对稳定,细胞产生ATP的速率不会下降,A错误;ATP中的“A”是指腺嘌呤与核糖结合而成的腺苷, DNA分子中通过氢键与“T”相连的是腺嘌呤,二者不同,B错误;细胞中ATP中能量可来自光能和化学能,也可转化为光能或化学能,C正确;每个ATP分子中含有2个高能磷酸键,D错误。
19.(2020宁夏银川一中第一考,2)下面关于ATP的叙述,错误的是 ( )
A.细胞质和细胞核中都有ATP分布
B.ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸
C.ATP合成所需的能量由磷酸提供
D.正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
答案 C 本题以ATP与ADP的转化为信息,考查理解能力,试题通过对细胞中ATP与ADP相互转化的分析,体现了科学思维素养中的归纳与概括。细胞质与细胞核均有耗能代谢过程,故细胞质与细胞核中均有ATP分布,A正确;ATP可以水解断裂2个高能磷酸键,生成1分子核糖核苷酸和2分子磷酸,B正确;磷酸不能供能,C错误;正常细胞中ATP与ADP不停相互转化,并处于动态平衡之中,D正确。
20.(2020河南名师联盟联考,20)ATP在生物体的生命活动中发挥着重要的作用,下列有关ATP的叙述,不正确的有 ( )
①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP
②ATP中的“A”与DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质
③质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP
④ATP中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能
A.0项 B.1项 C.2项 D.3项
答案 A 人体成熟的红细胞等活细胞均可通过细胞呼吸合成ATP,①正确;ATP中的“A”代表腺嘌呤和核糖组成的腺苷,而DNA、RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤,②正确;质壁分离与复原过程是由细胞吸水和失水引起的,水分以自由扩散的方式跨膜运输,不消耗能量,③正确;ATP中的能量可以来自光能、化学能,也可以转化为光能和化学能,④正确。故选A。
21.(2020届安徽芜湖一中月考一,11)酶和ATP是细胞代谢过程中所需的两种重要化合物,而细胞内还有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物,但ATP用途较为广泛。下列有关叙述错误的是 ( )
A.ATP的合成常伴随放能反应,而吸能反应通常伴随ATP的水解
B.UTP分子中含有两个高能磷酸键,该高能磷酸键全部断裂后产物有2种,其中含有某些酶的基本组成单位
C.叶肉细胞细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体
D.唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程可使得ATP转化为ADP的速率加快
答案 C ATP的合成常伴随放能反应,放出的能量储存在ATP中,而吸能反应需要的能量通常来自ATP的水解,A正确;根据ATP的结构可推知UTP含有2个高能磷酸键,UTP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物是尿嘧啶核糖核苷酸和磷酸,尿嘧啶核糖核苷酸是RNA的基本单位之一,而少数酶的化学本质为RNA,B正确;叶肉细胞细胞质中消耗的ATP可来源于线粒体和细胞质基质,叶绿体类囊体膜上产生的ATP只能用于叶绿体基质中的暗反应,C错误;唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程需要消耗能量,因此可使ATP转化为ADP的速率加快,D正确。
知识总结 ATP、GTP、CTP、UTP与RNA的关系
ATP、GTP、CTP、UTP这四种高能磷酸化合物的组成元素相同。在某种条件下,ATP脱去两个磷酸基团后成为RNA的基本单位之一,即AMP的结构与腺嘌呤核糖核苷酸的结构相同;GTP、CTP、UTP也是合成RNA的原料,每个NTP在RNA聚合酶的作用下,脱去两个磷酸基团后可添加到RNA分子上。
22.(2019河北张家口高二期末,27)图1为ATP的结构,图2为ATP与ADP相互转化的关系式,以下说法错误的是 ( )
A.图1中的五碳糖为核糖
B.图1中A代表腺苷,b、c为高能磷酸键
C.图2中反应向右进行时,图1中c键断裂并释放能量
D.图2中反应向左进行时,能量可来自呼吸作用或光合作用
答案 B 图1为ATP结构简式,其中的A为腺嘌呤,腺嘌呤与核糖构成腺苷,b、c表示高能磷酸键,A正确,B错误;图2向左代表ATP的合成,向右代表ATP的水解,ATP水解时,图1中的c键断裂并释放能量,C正确;ATP合成时的能量可来自呼吸作用或光合作用,D正确。
易错易混 吸能反应与放能反应
吸能反应一般与ATP水解反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP合成反应相联系,释放的能量储存在ATP中。 也就是说,能量可通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
23.(2019河北易县中学高二期末,20)如图是生物界中能量“通货”——ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是 ( )
A.图中的M指的是腺苷,N指的是核糖
B.食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物
C.图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐
D.ATP的“充电”需要酶的催化,而“放能”不需要
答案 B 一分子ATP由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团组成,图中的M指的是腺嘌呤,A错误;食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能,需通过呼吸作用来完成,B正确;如果ATP来自光反应,则这部分ATP只能用于暗反应,不能用于胞吞和胞吐,C错误;ATP的合成和分解均需要酶的催化,D错误。
24.(2018江西名校联盟二模,29)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。回答下列问题:(10分)
(1)植物叶肉细胞内能产生ATP的场所有 ,而这些场所中产生的ATP用途较为单一的是 。
(2)ATP中高能磷酸键全部断裂后得到的产物有 。
(3)钾离子进入神经细胞与甘油进入脂肪细胞的过程中除前者消耗ATP外,其他不同点还有 。
(4)与葡萄糖相比,每分子ATP中蕴含的能量较少,但ATP能为细胞的生命活动直接提供能量,原因是 。
(5)ATP在生物体内含量较少,但生物体对ATP的需求量很大,生物体是如何解决该矛盾的? 。
答案 (1)细胞质基质、线粒体和叶绿体 叶绿体 (2)腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸 (3)钾离子需要载体蛋白的协助且逆浓度梯度转运,而甘油不需要载体蛋白的协助且顺浓度梯度转运 (4)ATP的化学性质不稳定,远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成 (5)细胞内ATP与ADP之间转化速率较快
解析 (1)植物叶肉细胞既可以进行光合作用,也可以进行呼吸作用,光合作用和呼吸作用过程中都可以产生ATP,故植物叶肉细胞内能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。光合作用光反应产生的ATP只为暗反应供能,而呼吸作用产生的ATP可以用于其他各项生命活动,故这些场所中产生的ATP用途较为单一的是叶绿体。(2)ATP中高能磷酸键全部断裂后得到的产物有腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)和磷酸。(3)钾离子进入神经细胞是从低浓度一侧运输到高浓度一侧,属于主动运输,需要载体蛋白的协助并消耗能量,甘油进入脂肪细胞属于自由扩散,是从高浓度一侧向低浓度一侧运输的,不需要载体蛋白的协助,也不需要消耗能量。(4)ATP能为细胞的生命活动直接提供能量的原因是ATP的化学性质不稳定,远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成。(5)细胞内ATP与ADP之间可以快速转化,故虽ATP在生物体内含量较少,但也能满足生物体对ATP的需求。
易错警示 (1)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需要酶的催化,同时也需要消耗水。大分子有机物(如蛋白质、糖原、淀粉等)的水解都需要消耗水。(2)光反应阶段合成的ATP只用于暗反应,故光反应产生的ATP用途较为单一。
综合篇
【综合集训】
提升一 酶促反应曲线的分析技巧
1.(2020江苏华罗庚中学一模,4)下列有关酶的曲线图的叙述,正确的是 ( )
A.甲图所示的酶不能代表唾液淀粉酶,温度过低和过高酶都会失活
B.探究pH对淀粉酶或过氧化氢酶活性的影响,均可得到乙图曲线
C.在丙图中的P点,限制酶促反应速率的主要因素是底物浓度
D.丁图中,若在P点增加酶的量,则最终产物的量也会随之增加
答案 C
2.
(2021届江苏扬州中学期初,6)如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化化学反应时,反应物的量和反应时间的关系。以下关于此图的解读,正确的是 ( )
A.a、b、c表示温度,则一定是a>b>c
B.a、b、c表示酶的浓度,则a>b>c
C.a、b、c表示pH,则c>b>a
D.a、b、c表示温度,则不可能是c>b>a
答案 B
3.(2017天津理综,3,6分)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。下列叙述错误的是 ( )
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B.该体系中酶促反应速率先快后慢
C.T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D.适当降低反应温度,T2值增大
答案 C
4.(2016课标全国Ⅱ,29,6分)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。回答下列问题:
(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是 组。
(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10 ℃,那么A组酶催化反应的速度会 。
(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量 ,原因是 。
(4)生物体内酶的化学本质是 ,其特性有 (答出两点即可)。
答案 (1)B (2)加快 (3)不变 60 ℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加 (4)蛋白质或RNA 高效性和专一性
提升二 与酶有关的实验探究
5.(2021届江苏扬州期初,5)下列是有关酶的实验叙述,正确的是 ( )
A.探究pH对酶活性的影响时,自变量不止一种
B.在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中,可通过检测是否有还原糖产生来说明酶的作用具有专一性
C.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,加热、Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解的原因都是降低了过氧化氢分解反应的活化能
D.在“探究温度对酶活性的影响”实验中,先将淀粉溶液与淀粉酶液混合后,再分别置于不同温度条件下5分钟
答案 B
6.(2021届江苏南京期初,4)植酸酶常作为饲料中的添加剂,为探究植酸酶对鲈鱼消化酶活性的影响,研究者挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组后,投喂烘干的饲料,并检测酶的活性,结果如表。下列叙述错误的是 ( )
蛋白酶活性(U/mg)
脂肪酶活性(U/mg)
淀粉酶活性(U/mg)
对照组
1.09
0.08
0.12
实验组
1.71
0.10
0.13
A.实验中饲养鲈鱼时,应控制好鱼的大小、水温和溶解氧等无关变量
B.对照组鲈鱼投喂普通饲料,实验组鲈鱼应投喂等量的含植酸酶的饲料
C.实验组中含有植酸酶的饲料需要用高温烘干以杀死饲料中的微生物
D.实验表明植酸酶对蛋白酶活性有明显的促进作用,但对脂肪酶和淀粉酶的活性影响不大
答案 C
7.(2020江苏盐城三模,5)某同学为验证酶的特性,进行了如表所示实验。下列有关叙述正确的是 ( )
试管号
1
2
3
4
5
6
1%淀粉溶液(mL)
3
3
3
2%蔗糖溶液(mL)
3
3
3
稀释的人新鲜唾液(mL)
1
1
蔗糖酶溶液(mL)
1
1
斐林试剂(mL)
2
2
2
2
2
2
A.试管1和2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖
B.试管3~6需在沸水浴中保温2~3 min,以利于酶的催化作用
C.试管3和6的实验结果说明酶的作用具有专一性
D.加入斐林试剂后,应立即观察试管中溶液颜色的变化,获取实验结果
答案 A
8.(2021届江苏扬州月考,25)受损伤的马铃薯细胞内酚氧化酶(PPO)和底物(酚类物质)直接接触,引起马铃薯的褐变。为探究温度对PPO活性的影响,实验小组进行如下实验:
(1)PPO粗提取液的提取:在 (填“低温”或“高温”)条件下将新鲜马铃薯用蒸馏水洗净、去皮,取 20 g样品放入含 50 mL磷酸缓冲液(pH为5.5)的研钵中,同时加入少量石英砂,研磨、离心,上清液即为PPO的粗提液。加缓冲液研磨的目的是 。
(2)不同温度下PPO活性的测定:
步骤顺序
试管1
试管2
试管3
试管4
试管5
试管
试管7
试管8
PPO粗提液
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
酚类底物
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
反应
混合振荡
混合振荡
混合振荡
混合振荡
温度预处理
(5 min)
0 ℃
15 ℃
30 ℃
45 ℃
保温时间
5 min
5 min
5 min
5 min
记录结果
+
++++
++++
++
(注:反应底物充足;实验结果中“+”越多褐色越深)
①表格中实验步骤顺序有不妥之处,请改正 。
②实验结果表明:15 ℃和30 ℃温度条件,PPO具有相同的活性,从酶的特性分析其原因是 。
③为进一步探究PPO的最适温度,应在 内设置温度梯度。
(3)在温度30 ℃的条件下,取等量提取液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液、pH分别为3、5、7、9的试管中,结果发现每一支试管都产生气体。请回答:
①该实验的课题是: 。
②各实验组均在30 ℃下进行的原因是:a ;b 。
答案 (1)低温 保持 PPO 的活性(防止 PPO 失活) (2)①“反应”步骤改在“温度预处理”之后 ②在酶的最适温度左右,可以有相同的催化效率 ③15 ℃~30 ℃ (3)①探究不同pH 对过氧化氢酶活性的影响 ②30 ℃是过氧化氢酶作用的适宜温度 排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响
[教师专用题组]
【综合集训】
提升一 酶促反应曲线的分析技巧
1.(2020湖南湘潭三模,2)某小组为了解某种加酶洗衣粉对蛋白质的水解作用,将相同大小的蛋白块置于等量相同适宜浓度的洗衣粉溶液中,蛋白块消失所需的时间与温度的关系如下图所示。下列有关叙述正确的是 ( )
A.该洗衣粉水解脂肪的最适温度也是45 ℃
B.B和C两点催化效率相同的原因是酶的空间结构相同
C.若改变洗衣粉溶液的pH,则A点会向左或向右移动
D.若减小洗衣粉的浓度,A、B、C点均向上移动
答案 D 分析题图可知,在一定温度范围内,随着温度升高,蛋白块消失所需时间逐渐缩短,在45 ℃时蛋白块消失所需时间最短,而后随着温度升高,蛋白块消失所需时间逐渐延长。结合题意可知该的目的是探究加酶洗衣粉中蛋白质水解酶的活性与温度的关系,该酶的活性随温度上升先增加后减少,其最适温度为45 ℃。酶具有专一性,分析题图可知该洗衣粉中具有蛋白质水解酶,蛋白质水解酶的最适温度为45 ℃,但无法判断是否含有脂肪水解酶以及脂肪水解酶的最适温度,A错误;酶在C点温度下催化效率较低是由于高温破坏了酶的空间结构导致酶的失活,B、C两点的酶的空间结构不相同,B错误;若改变洗衣粉溶液的pH,不会使酶的最适温度发生改变,只会改变酶的催化效率,故会使A点向上或向下移动,C错误;若减小洗衣粉的浓度,即降低酶的量,会延长蛋白块消失所需的时间,则A、B、C三点均向上移动,D正确。
2.(2020河北石家庄辛集中学期初,12)如图曲线乙表示在外界条件均适宜时,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是 ( )
A.增大pH,重复该实验,A、B点位置都不变
B.酶量增加后,图示反应速率可用曲线丙表示
C.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D.B点后,升高温度,酶活性增加,曲线将呈现甲所示的变化
答案 C 曲线表示在外界条件均适宜时,反应物浓度与酶促反应速率的关系,增大pH,重复该实验,A、B点位置均将下降,A错误;酶量增加后,反应速率增大,不可用曲线丙表示,B错误;AB段反应速率随反应物浓度增加而增加,反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素,C正确;B点后,升高温度,酶活性下降,曲线不会呈现甲所示变化,D错误。
方法技巧 曲线图中限制因子的判断方法
(1)曲线上升阶段:纵坐标随横坐标增加而增加,限制因子为横坐标代表的物理量(横坐标为时间时,限制因子不是时间,而是随时间变化而变化的温度或光照等环境因素)。
(2)曲线水平阶段:纵坐标不再随横坐标增加而增加,限制因子为横坐标以外的物理量。
3.(2020陕西重点中学4月联考,3)某研究小组为探究温度和pH对土豆提取液中过氧化氢酶活性的影响进行了相关实验,得到如图a所示的实验结果;图b表示土豆细胞中两种化合物的化学组成。下列叙述正确的是 ( )
A.图a中的自变量是pH,而温度、加入的过氧化氢溶液的浓度和体积都属于无关变量
B.土豆细胞中合成过氧化氢酶需要以图b中的②为直接模板,同时①分解提供能量
C.图a中A、B、C曲线出现差异的原因是温度的不同,且三种温度下该过氧化氢酶的最适pH相同
D.图b①和②中带圈部分所对应的含义相同,都是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
答案 C 图a中的pH和温度都是实验的自变量,A错误;土豆细胞中过氧化氢酶的化学本质为蛋白质,其合成的直接模板为mRNA,而图b中的②为DNA片段,B错误;酶的作用条件较温和,需要适宜的温度,图a中A、B、C曲线走势相同,但过氧化氢剩余量有差异,其原因是温度的不同,且据图可知三种温度下该过氧化氢酶的最适pH不变,C正确;图b中①圈出的部分表示腺嘌呤核糖核苷酸,②圈出的部分表示构成DNA的腺嘌呤脱氧核苷酸,两者含义不同,D错误。
4.(2019广东汕头一模,3)甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是 ( )
A.甲、乙两图中B代表的含义分别是酶的最适温度和最适pH
B.甲、乙两图中A点对应的温度或pH对酶活性的影响不相同
C.甲、乙两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同
D.保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pH
答案 D 甲、乙两图中,在B点对应的温度和pH条件下,酶促反应速率最大,分别表示酶的最适温度和最适pH,A正确;低温时酶的活性受抑制,高温、强酸、强碱使酶的空间结构遭到破坏,使酶失活,B、C正确;低温条件下,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,酶制品最好在低温条件下保存,D错误。
5.(2020天津静海一中期末考试)用某种酶进行有关实验的结果如图所示,下列有关说法错误的是 ( )
A.该酶的最适催化温度不确定
B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C.由图4实验可知酶具有高效性
D.由图3实验可知Cl-是酶的激活剂
答案 C 分析题图1只能说明在这三个温度中,30 ℃比较适宜,实验温度梯度大,无法确定适宜温度,A正确;分析题图2,由曲线可知,该酶的最适宜pH是7左右,胃蛋白酶适宜pH偏酸性,图4实验中酶能将麦芽糖水解,该酶一定不是胃蛋白酶,B正确;由图4可知,酶具有专一性,C错误;由前面的分析可知,Cl-是酶的激活剂,D正确。
6.(2019山东济宁期末,21)图1表示在图2中c点对应的pH条件下,一定量的淀粉酶催化的反应速率与淀粉含量的关系。下列有关叙述正确的是 ( )
A.限制图1中a点反应速率的主要因素是淀粉酶的含量
B.若把图2中的pH改为温度,则c点和d点对淀粉酶活性影响的作用机理是相同的
C.升高pH,则图1中b点有可能不变
D.若把两图中反应速率都改成酶活性,则两图中的曲线大体形状还是跟原来相似
答案 C 本题通过对淀粉酶催化的反应速率与淀粉含量的关系曲线的分析,考查科学思维中的演绎与推理能力。限制图1中a点反应速率的因素是淀粉的含量,A错误。若把图2中的pH改为温度,则c点和d点所对应的温度条件下,酶的结构不相同,因为高温下酶的空间结构被破坏,低温时未被破坏,B错误。pH对酶活性的影响曲线呈“钟罩”形,在该曲线上,存在pH虽不同,但催化反应速率相同的点,故升高pH,图1中b点有可能不变,C正确。把两图中反应速率都改成酶活性,图1曲线改变,酶活性不随底物浓度变化而变化,D错误。
7.(2019辽宁锦州高二期末,17)如图所示,某一化学反应进行到t1时,加入一定量的酶,该反应在最适条件下进行直到终止。以下叙述不正确的是 ( )
A.酶可降低该反应的活化能
B.t1~t2反应速率逐渐减慢
C.t2时酶失去活性
D.适当降低反应温度,t2右移
答案 C 酶的作用机理是降低化学反应的活化能,A正确;反应物浓度降低的速率可表示化学反应的速率,t1~t2反应物浓度减小的速率由大到小,说明反应速率逐渐减慢,B正确;反应前后,作为催化剂的酶没有变化,至于反应速度降为0,是因为反应物被完全分解,C错误;因该反应是在最适条件下进行的,若适当降低反应温度,酶的活性降低,反应速率减慢,反应物完全被分解所需要的时间要延长,t2右移,D正确。
提升二 与酶有关的实验探究
8.(2020贵州遵义教育集团联考,3)如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。有关分析不合理的是 ( )
A.本实验的自变量是温度和催化剂的种类
B.本实验的无关变量有过氧化氢溶液的浓度等
C.1号与2号、1号与4号、3号与4号可分别构成对照实验
D.分析实验结果可知加热、加无机催化剂、加酶均能降低反应的活化能
答案 D 本实验自变量是温度(常温与90 ℃对比)和催化剂种类(FeCl3溶液与肝脏研磨液对比),因变量是过氧化氢分解速率,无关变量有过氧化氢溶液浓度、过氧化氢溶液量等,A、B正确;其中1号和2号对照得出加热能加快反应速率,1号和4号对照得出酶具有催化作用,3号和4号对照得出酶具有高效性,C正确;加热是给反应提供了能量,不是降低活化能,D错误。
9.(2019宁夏银川一中月考,6)某同学进行了下列有关酶的实验:
甲组:淀粉溶液+新鲜唾液→加入斐林试剂出现砖红色沉淀
乙组:蔗糖溶液+新鲜唾液→加入斐林试剂不出现砖红色沉淀
丙组:蔗糖溶液+蔗糖酶溶液→加入斐林试剂?
下列叙述正确的是 ( )
A.丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀”
B.三组实验都应该在37 ℃条件下进行
C.该同学的实验目的是验证酶的专一性
D.可用碘液代替斐林试剂进行检测
答案 C 因为蔗糖被蔗糖酶催化水解成葡萄糖和果糖,所以加入斐林试剂并水浴加热会出现砖红色沉淀,A错误;加入斐林试剂后必须进行50~65 ℃的水浴加热,B错误;唾液淀粉酶只能水解淀粉,不能水解蔗糖,蔗糖酶才能水解蔗糖,故该实验能验证酶的专一性,C正确;如用碘液代替斐林试剂,则三个组都不会出现蓝色,无法检测,D错误。
10.(2019浙江宁波北仑中学检测)某同学进行“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验,实验结果如表。据表分析正确的是( )
缓冲液
pH 5.0
pH 6.0
pH 7.0
pH 8.0
收集的气
体体积(mL)
0.5 min
a1
b1
c1
d1
1 min
a2
b2
c2
d2
A.该实验不需设置空白对照组
B.该实验的无关变量包括温度、酶的活性
C.若d1最小,说明pH 8.0抑制过氧化氢分解
D.1 min时收集的气体体积均不相同
答案 A 本实验不同pH的实验组之间相互对照,无需另外设置空白对照组,A正确;该实验过程中,pH为自变量,酶的活性为因变量,温度、过氧化氢溶液的量等为无关变量,B错误;若d1最小,不能说明pH 8.0抑制过氧化氢分解,还要结合更多的数据分析,pH 8.0可能是促进过氧化氢分解,只是与题表中其他pH相比,其促进作用较低,C错误;题干中未提到加入的过氧化氢溶液的量,如果过氧化氢溶液量较少,1 min内全部反应完,则有可能收集到的气体体积相同,D错误。
11.(2020山东泰安一中月考,12)某学生为了验证酶的专一性,做了如下一组实验:取甲、乙两试管,分别加入2 mL淀粉糊,甲试管内又加入了2 mL唾液,两试管同时在37 ℃的温水中保温10 min后取出,各加入了0.5 mL碘液,发现只有乙试管内呈蓝色。此学生的实验步骤中有一个错误,请你指出 ( )
A.乙试管应置于低温或室温
B.乙试管的保温时间应少于10 min
C.乙试管应加与唾液等量其他种类的酶,如蔗糖酶
D.应再加一支试管,内加2 mL淀粉糊、2 mL唾液,放在冰块中
答案 C 验证酶的专一性有两种实验设计思路:①用相同的酶催化不同的底物;②用不同的酶催化相同的底物。由于两组试管中均加入了2mL淀粉糊,所以该实验的自变量应为加入的酶的种类,且其他条件(如温度、时间等)相同。故结合实验目的和实验设计的等量原则,该实验乙试管中应加与唾液等量的其他种类的酶(如蔗糖酶等),C项符合题意。
12.(2019山东邹城期中,8)下列关于酶的叙述,正确的是 ( )
A.探究酶的高效性实验,实验组加酶液、对照组加等量蒸馏水
B.选择淀粉酶为实验对象可探究pH对酶活性的影响
C.探究温度对酶活性的影响实验,底物与酶需先调节温度后再混合
D.呼吸酶基因是否表达,是判断细胞是否分化的依据之一
答案 C 探究酶的高效性实验,实验组加酶液,对照组需加无机催化剂,A错误;由于淀粉在酸性条件下会水解,所以探究pH对酶活性的影响时一般不选择淀粉和淀粉酶作实验材料,B错误;呼吸酶基因在每个细胞中均表达,故不能用于判断细胞是否分化,D错误。
13.(2020 5·3原创题)已知萌发的小麦种子中有α-淀粉酶和β-淀粉酶。某兴趣小组的成员在其他条件适宜的情况下,探究温度对两种酶活性的影响,其实验结果见表。回答下列问题:
温度(℃)
20
30
40
50
60
70
80
α-淀粉酶活性(mmol·s-1)
3.1
3.8
5.8
6.3
5.4
2.9
0.9
β-淀粉酶活性(mmol·s-1)
1.1
2.2
3.9
5.0
3.4
1.9
0
(1)本实验的自变量是 。相同条件下,两种酶的活性可用 来比较。
(2)表中实验结果显示,热稳定性较好的酶是 。在80 ℃条件下,β-淀粉酶活性为0,原因是 。
(3)若要探究pH对α-淀粉酶活性的影响,应将温度控制在 ℃左右。
答案 (1)温度、酶的种类 单位时间内,底物的消耗量(或产物的生成量) (2)α-淀粉酶 高温使β-淀粉酶的空间结构遭到破坏 (3)50
解析 (1)分析题表中信息可知,本实验是探究温度对α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的影响,所以该实验的自变量是温度和酶的种类,因变量是酶的活性,相同条件下,α-淀粉酶和β-淀粉酶活性一般可用单位时间内,底物的消耗量或产物的生成量来比较。(2)由题表中信息可知,热稳定性较好的酶是α-淀粉酶。β-淀粉酶在80 ℃条件下,其空间结构遭到破坏,导致酶活性丧失。(3)如果要探究pH对α-淀粉酶活性的影响,温度是无关变量,应该控制在最适宜的条件下,由题表中信息可知,α-淀粉酶的最适温度为50 ℃左右。
命题说明 本题以探究温度对α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的影响为命题情境,引导学生运用对照原则和单一变量原则对实验结果进行分析、探讨,从而获得正确结论。
14.(2020重庆南开中学二模,29)(8分)研究发现水稻种子内的磷酸化酶是一种复合酶,当细胞内pH为5.7左右时,该酶能催化淀粉水解;当细胞内pH为7.0左右时,该酶能催化淀粉合成。甲同学欲探究小麦种子内的磷酸化酶是否也具有上述特点,进行了如下两组实验:将适量的磷酸化酶、某种单糖、淀粉分别与等量的pH为5.7、7.0的缓冲液混合,置于适宜的温度下反应一个小时,检测两组反应前后淀粉含量变化,重复三次。请回答下列问题:
(1)该同学所用的“某种单糖”为 。
(2)该实验的自变量为 ,因变量为 ,这两组实验之间的关系属于 实验。
(3)乙同学认为甲同学的实验结果不能验证“当细胞内pH为5.7左右时,该酶能催化淀粉水解”,请推测理由是 。
答案 (1)葡萄糖 (2)不同pH的缓冲液 反应前后淀粉的变化量 对比 (3)酸能催化淀粉水解
解析 (1)构成淀粉的单体是葡萄糖。(2)“将适量的磷酸化酶、某种单糖、淀粉分别与等量的pH为5.7、7.0的缓冲液混合,置于适宜的温度下反应一个小时,检测两组反应前后淀粉含量变化”,这说明这个实验的自变量是不同pH的缓冲液,因变量是反应前后淀粉的变化量,两组都为实验组,两组实验之间的关系属于对比实验。(3)淀粉易在酸性条件下水解,故不能得出该酶催化淀粉水解的结论。
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