高三二轮复习：专题三-酶与ATP讲义

第16页（共16页）专题三——酶和ATP易混1A:酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。 (×)B:组成酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。 (√)易混2A:酶能显著地为化学反应提供活化能,所以具有高效性。 (×)B:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著。 (√)易混3A:温度偏高或偏低,酶活性都会降低,但在适宜温度下,酶的活性会升高。 (×)B:过酸、过碱或温度过高,都会使酶的空间结构遭到破坏,永久失活。 (√)易混4A:ATP在细胞中的含量高,以满足生命活动的需要。 (×)B:ATP在细胞中含量很少,但转化非常迅速。 (√)易混5A:植物根尖细胞能够合成ATP的场所是线粒体、叶绿体和细胞质基质。 (×)B:叶肉细胞中能够合成ATP的细胞器是线粒体和叶绿体。 (√)易混6A:ATP水解往往伴随着放能反应。 (×)B:ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 (√)高频考点一酶活性的影响因素和酶特性的实验探究1.影响酶促反应速率因素的曲线分析:(1)低温降低酶的活性,但不会使酶失活,即酶的空间结构不被破坏,条件适宜时酶活性可恢复(如图2,低温时速率不为零)。(2)高温、强酸、强碱、重金属、紫外线、酒精等有机溶剂会破坏酶的空间结构,使酶失活,条件适宜时酶活性不能恢复(如图1,图2,pH过高、过低、温度过高时,反应速率为零)。(3)当底物达到一定浓度后,受酶数量(酶浓度)的限制,酶促反应速率不再增加(如图3)。(4)底物充足,其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度呈正相关(如图4)。2.酶特性的实验探究:(1)高效性:过氧化氢分别在过氧化氢酶和Fe3+的催化作用下,观察气泡产生的快慢或多少。(2)专一性:淀粉、蔗糖分别在唾液淀粉酶的催化作用下,用斐林试剂检测。(3)条件温和:①温度对酶活性的影响:淀粉与淀粉酶在不同温度条件下反应,用碘液检测而不能用斐林试剂。②pH对酶活性的影响:过氧化氢与过氧化氢酶反应,检测O2产生的快慢或多少,不能选用淀粉和淀粉酶。3.拓展——具有专一性的五类物质(1)酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定的切割位点上切割DNA分子。(2)载体:某些物质通过细胞膜时需要载体协助,不同物质所需载体不同,载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。(3)激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNA:tRNA有61种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。4.实验设计——酶的相关实验设计、分析与评价（1）四步法分析酶的实验题:（2）三步法完成实验设计题:高频考点二ATP的结构、产生和消耗1.图解ATP的结构与能量转换【特别提醒】:(1)ATP与ADP的相互转化:从物质方面来看是可逆的;从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。从整体上来看,二者的转化并不可逆。(2)ATP不等同于能量:ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,高能磷酸键水解时能够释放能量,所以ATP是与能量有关的一种物质,不可将两者等同起来。2.图解能量转换过程和ATP的产生与消耗:(1)ATP中能量的来源和去向:(2)产生和消耗ATP的场所及生理过程:①细胞膜。消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐。②细胞质基质。产生ATP:细胞呼吸第一阶段。③叶绿体。产生ATP:光反应;消耗ATP:暗反应和自身DNA复制等。④线粒体。产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段;消耗ATP:自身DNA复制等。⑤核糖体。消耗ATP:蛋白质的合成。⑥细胞核。消耗ATP:DNA复制、转录等。3.ATP产生速率与O2供给量的关系分析:(1)图甲表示ATP产生速率与O2供给量的关系:①A点表示在无氧条件下,细胞可通过无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。②AB段表示随O2供给量增多,有氧呼吸明显加强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生速率随之增加。③BC段表示O2供给量超过一定值后,ATP的产生速率不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)图乙可表示哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞等细胞的ATP产生速率与O2供给量关系,其ATP来自无氧呼吸,与O2无关。4.拓展——几种高能磷酸化合物的关系1．（2022·湖南·高三阶段练习）下列研究过程中运用了“加法原理”的是（

）A．在艾弗里实验中，在加热杀死的S型细菌制成的细胞提取物中加入DNA酶B．验证镁是植物的必需元素时，植株出现症状后在缺镁培养液中加入镁C．研究不同反应条件对淀粉分解的影响时，在可溶性淀粉溶液中加入唾液D．在探究温度对酶活性影响的实验中，底物和酶混合前在酶液中加入缓冲物质2.（2021·6浙江月选考）下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，正确的是（）A."酶的催化效率"实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，实验结果相同B."探究pH对过氧化氧酶的影响"交验中，分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物C."探究酶的专一性"实验中，设置1、2号试管的目的是检验酶液中是否混有还原糖D.设温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择本尼迪特试剂检测反应产物3．（2022·湖北·高三阶段练习）《神农百草经》记载：“神农尝百草，日遇七十二毒，得茶而解之”，茶即茶。茶树叶肉细胞的液泡中含有茶多酚，可以在多酚氧化酶的作用下形成茶黄素、茶红素等物质，形成红茶红叶红汤的品质特点。下列相关叙述中正确的是（

）A．茶树叶肉细胞的液泡中还含有糖类、无机盐和光合色素等B．多酚氧化酶能够为茶多酚形成茶红素的过程提供能量C．多酚氧化酶的活性会受到温度、pH和茶多酚浓度的影响D．绿茶制作过程中需要高温杀青，目的是使多酚氧化酶失活4．（2022·甘肃武威·高一期末）农药能有效防治水稻病虫害，科研人员想利用酶试剂加快农药降解。下列正确的是（

）A．为了更多地降解农药，使用酶试剂越多越好B．酶试剂参与到稻田土壤有机物质转化和能量代谢中C．酶试剂加快农药降解，利用了酶能提供化学反应的活化能这一特性D．喷施后残留的酶试剂会引起二次污染，提高害虫的基因突变频率5．（2022·广东肇庆·高一期末）过氧化氢酶（CAT）专一分解过氧化氢（H2O2），商品CAT是一种高效、安全，无毒的生物催化剂。近年来CAT得到广泛应用，下列相关叙述错误的是（

）A．过氧化氢浓度及CAT浓度都会影响酶促反应速率B．过氧化氢酶通过降低化学反应的活化能使H2O2水解C．生物体内的酶是活细胞产生的，具有催化和调节生命活动的作用D．“探究pH对过氧化氢的酶活性影响”实验中，应先对CAT设置不同pH条件再加入底物6．（2022·安徽·高三阶段练习）木瓜蛋白酶是一种单肽链蛋白水解酶，该酶的活性中心部位若被氧化剂氧化或与金属离子结合，酶的活力就会被抑制，而还原剂半胱氨酸或EDTA能恢复酶的活力。嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能裂解肉类中的胶原蛋白和肌肉纤维，使肉的结构松散。下列叙述正确的是（

）A．木瓜蛋白酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，肽链中有一个氨基和一个羧基B．氧化剂、金属离子和半胱氨酸可能会与木瓜蛋白酶的活性中心部位发生可逆性结合C．嫩肉粉中的木瓜蛋白酶在裂解肉类中的胶原蛋白时可提供化学反应所需的活化能D．过酸、过碱或温度过高会使木瓜蛋白酶中的肽键都断裂，从而破坏酶的空间结构7．（2021·湖北·高三阶段练习）脲酶存在于刀豆等植物中，其能够催化尿素分解为CO2和氨，现用高浓度的硝酸铅溶液（以120μg/mL为例）研究铅对脲酶活性的抑制率，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（

）A．随脲酶用量的上升酶活性上升，当脲酶用量为9.525/U时酶活性最高B．当脲酶用量过多或过少时，硝酸铅溶液对脲酶的抑制效果都较明显C．与脲酶用量为0.635/U相比，用量为12.7/U时产生CO2速率更高D．浓度为120μg/mL的硝酸铅对不同用量脲酶的活性抑制率可能相同8．（2021·全国·高一专题练习）从实验结果的性质进行分类，实验可分为定性实验和定量实验。定性实验是判断研究对象具有哪些性质，并判断某种物质的成分、结构或鉴别某种影响因素是否存在以及某些因素之间是否具有某种关系的一种实验方法；定量实验是研究对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。在探究蔗糖酶最适温度的实验中，得到了下表所示的结果。下列分析正确的是（）温度/℃025354550556065707580葡萄糖含量/（mg/dL）25035050070080010000900600200500A．蔗糖酶的量为该实验的自变量，葡萄糖含量为因变量B．蔗糖和蔗糖酶应放在相应的温度条件下分别保温C．该实验为定性实验，从结果可以推测最适温度在50～60℃范围内D．温度为0℃和80℃时，酶均不具有活性，但原因不同9．（2022·广东·华南师大附中高三阶段练习）细胞膜上的ABC转运器有两个高度保守的ATP结合区，它们通过结合ATP发生二聚化，ATP水解后使ABC转运器解聚，通过构象改变将与之结合的底物转移至细胞膜的另一侧，下列相关分析错误的是（）A．ABC转运器运输相关物质的方式属于主动运输B．适当升高温度，ABC转运器的转运效率可能会提高C．适当增加O2量，可提高ABC转运器运输相关物质的速率D．ABC转运器持续转运物质时将会导致细胞中ATP显著减少10．（2022·河北·张家口市第一中学高三期中）dATP（脱氧腺苷三磷酸）是合成DNA的原料之一，其化学结构与ATP的化学结构类似。细胞内凡是涉及dATP和ATP的酶促反应，都需要Mg2＋作为酶作用的辅助因子。下列分析不合理的是（

）A．长期缺镁会导致农作物的光合速率下降 B．dATP脱去两个磷酸基团后可参与合成RNAC．线粒体膜上可能存在Mg2＋转运蛋白 D．造血干细胞等分裂旺盛的细胞中可能含有较多的Mg2＋11.(2021·八省联考江苏卷)真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂,可提高饲料利用率。科研人员对真菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下活性的差异进行研究,结果如图。下列相关叙述错误的是 ()A.植酸酶只能在活细胞中产生,可在细胞外发挥作用B.真菌合成的植酸酶需要经高尔基体参与,才能转运到细胞外C.植酸酶A的最适pH为2或6,植酸酶B的最适pH为6实验组①②③④⑤底物＋＋＋＋＋RNA组分＋＋－＋－蛋白质组分＋－＋－＋低浓度Mg2＋＋＋＋－－高浓度Mg2＋－－－＋＋产物＋－－＋－D.两种酶相比,植酸酶A更适合添加在家畜饲料中12．(2022·全国乙，4)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。根据实验结果可以得出的结论是()A．酶P必须在高浓度Mg2＋条件下才具有催化活性B．蛋白质组分的催化活性随Mg2＋浓度升高而升高组别pHCaCl2温度（℃）降解率（%）①9+9038②9+7088③9-700④7+7058⑤5+4030C．在高浓度Mg2＋条件下RNA组分具有催化活性D．在高浓度Mg2＋条件下蛋白质组分具有催化活性13（2022·广东·高考真题）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。下列分析错误的是（

）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CaCl2B．结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度C．该酶催化反应的最适温度70℃，最适pH9D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物14．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。图甲为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图乙为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列说法不正确的是()A．图甲中非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不同B．根据图甲可推知，竞争性抑制剂与底物具有类似结构，从而与底物竞争酶的活性位点C．图乙中底物浓度相对值大于15时，限制曲线A酶促反应速率的主要因素是酶浓度D．图乙中曲线B和曲线C分别是在酶中添加了非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂的结果15．酶分子具有相应底物的活性中心，用于结合并催化底物反应。在37℃、适宜pH等条件下，用NaCl和CuSO4溶液，研究Cu2＋、Cl－对唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影响，得到实验结果如图所示。已知Na＋和SOeq\o\al(2－,4)几乎不影响该反应，下列相关分析正确的是()A．实验中的无关变量是无机盐溶液的种类B．Q点条件下淀粉完全水解所需的时间较P点的长C．实验说明Cu2＋能与淀粉竞争酶分子上的活性中心D．若将温度提高至60℃，则三条曲线的最高点均上移16．（2022·浙江温州·高一期中）美国德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家在《自然》杂志上指出，他们研制出了一种新的酶变体FAST-PETase（天然酶的新突变），它能在几小时到几天内分解正常情况下需要数百年才能降解的塑料（主要针对聚对苯二甲酸乙二醇酯PET），有望大大推动塑料的回收利用，真正拉开塑料循环经济的大幕。这项研究关于酶变体FAST-PETase作用叙述错误的是（

）A．体现了高效性 B．体现了专一性C．具有催化作用 D．不需要适宜的温度和pH17．（2022·湖南·长沙一中高三阶段练习）超氧化物歧化酶（SOD）能平衡机体代谢过程中产生的过多自由基，减轻或消除自由基对机体的危害。为了研究pH和金属离子对SOD酶活性的影响，科研人员进行了如下实验。实验1：分别将SOD酶液置于如图1所示的pH梯度下充分混匀后静置2h。实验2：向酶液中分别加入CuSO4、ZnSO4、FeSO4，和MnSO4溶液，并使酶液置于如图2所示的金属离子浓度梯度下，充分混匀后静置1h，测定两组SOD酶活性，结果如下图。下列有关分析错误的是（

）A．实验的自变量为pH梯度和金属离子浓度梯度，因变量为SOD酶活性B．pH过高或过低都会抑制SOD酶活性C．pH为5.0时SOD酶活性达到最大，pH值保持在4.0～6.0时SOD酶活性相对稳定D．Fe2+相对其他三种离子对SOD酶有明显的抑制作用，当浓度大于0.5mmol时酶全部失活18．（2022·山东潍坊·高三阶段练习）线粒内膜是进行有氧呼吸第三阶段的场所，其上存在两条呼吸途径。主呼吸链途径发生时，电子传递链释放的能量将H﹢通过蛋白复合体从基质移至内外膜间隙，然后H﹢驱动ATP合酶合成ATP；交替呼吸途径发生时，不发生H﹢的跨膜运输。下列有关分析错误的是（

）A．乳酸菌细胞内没有主呼吸链和交替呼吸途径B．合成ATP时H﹢顺浓度梯度由线粒体内外膜间隙进入基质C．主呼吸链途径中的蛋白复合体起载体蛋白的作用D．交替呼吸途径比主呼吸链途径产生更多的ATP19．（2022·山东聊城一中高三阶段练习）原核生物中蛋白质合成的同时也不断发生降解，蛋白质的降解受到严格的机制调控。例如，细菌内的La蛋白酶含一个活性中心和一个调节中心。当调节中心结合折叠错误或变性的蛋白质后，ATP便结合到酶分子上，活性中心的蛋白酶被激活，使错误蛋白质开始水解。酶解过程中，ATP水解成ADP和Pi，这时活性中心被抑制，与调节中心结合的肽链得到释放，继续被其他酶完全水解。下列叙述错误的是（

）A．原核细胞通过清除折叠错误或变性的蛋白质，保证了细胞代谢的正常进行B．细菌内的La蛋白酶是依赖于ATP的蛋白酶，具有催化功能C．与调节中心结合的肽链得到释放后会被溶酶体内的蛋白酶水解D．肽链完全水解的产物为氨基酸，氨基酸种类不同的原因是R基不同20．（2022·湖南·高三阶段练习）碱性磷酸酶（ALP）作为磷酸盐代谢中的重要水解酶，广泛存在于各种哺乳动物的组织内，是多种疾病临床诊断的重要标记物。在碱性条件下，ALP可催化磷酸单酯、双磷酸盐和多磷酸盐等磷酸化合物（用S-P表示）水解，生成相应的产物（S）和磷酸（Pi）。根据底物去磷酸化的同时会引起荧光团荧光信号的变化，可通过分析底物和产物的荧光差异，建立直接检测ALP活性的荧光方法。下列相关叙述错误的是（

）A．ATP能被ALP水解生成腺苷和Pi，可作为ALP活性检测的底物分子B．影响该酶促反应中单位时间内生成物浓度的因素有温度、pH、底物浓度等C．将底物分子中的磷酸基团换成其他基团（如葡萄糖苷），有望作为相应水解酶的底物进行荧光检测D．人体血清中ALP含量的高低可用双缩脲试剂进行检测21．（2022·山东·烟台市教育科学研究院高一期末）酪氨酸激酶是一类催化ATP上γ-磷酸转移到蛋白质酪氨酸残基上的激酶，能催化多种底物蛋白质酪氨酸残基磷酸化，在细胞生长、增殖、分化中具有重要作用。酪氨酸激酶抑制剂是一类抗癌药物，可抑制肿瘤血管生成和肿瘤细胞生成。下列有关说法错误的是（

）A．酪氨酸激酶的作用机理是降低反应的活化能B．酪氨酸激酶能催化多种底物蛋白质酪氨酸残基磷酸化，无专一性C．酪氨酸激酶发挥催化作用的过程需要消耗ATPD．酪氨酸激酶抑制剂可能作为酪氨酸的类似物，阻断酪氨酸激酶的作用来抑制细胞增殖22．(2022·聊城期中)细胞膜上的磷酸激酶水解ATP后的Pi可使某载体活化为AC(活化载体)，然后AC运输某离子进入膜内后，磷酸酯酶将AC转化为IC(未活化载体)和Pi，下列说法错误的是（）A．IC在磷酸激酶和ATP的作用下再度磷酸化而活化B．该过程体现了载体与酶都具有专一性，与这两种分子的结构有关C．ATP参与该离子运输既提供能量又提供Pi使载体活化D．磷酸激酶和磷酸酯酶分别使ATP水解和合成23.（2021湖北）使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。（1）实验设计思路取___________支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加等量________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。（2）实验预期结果与结论若出现结果①：_________________________________。结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②：_________________________________。结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③：_________________________________。结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。若出现结果④：_________________________________。结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。24．（2022·河北保定·高三阶段练习）六磷酸肌醇（植酸）广泛存在于谷物，豆类和由料作物中、禽类、猪等单胃动物不能分解植酸，饲料中的植酸磷因不能被利用而随粪便排出，导致磷浪费。植酸酶是一种畜禽饲料添加剂，能将植酸分解为肌醇和无机磷，提高了饲料中磷的利用率。回答下列问题：(1)植酸酶在动物的胃液中将植酸分解得到的无机磷进入细胞后，