2023届高考生物二轮复习酶与ATP作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习酶与ATP作业含答案，共26页。
专题4　酶与ATP
A组
简单情境
1.酶的竞争性抑制(2022深圳一模,4)磺胺类药是一类常见的抑菌药,它与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心,从而抑制二氢叶酸的合成,抑制细菌繁殖。其作用机理如图所示,下列有关说法错误的是(　　)

A.对氨基苯甲酸是合成二氢叶酸所需的原料
B.对氨基苯甲酸的浓度会影响磺胺类药的效果
C.磺胺类药的作用原理是破坏二氢叶酸的结构
D.磺胺类药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂
答案　C　由题意可知,磺胺类药与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心,从而抑制二氢叶酸的合成,可见对氨基苯甲酸是合成二氢叶酸所需的原料,A正确;磺胺类药的作用机理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心,当对氨基苯甲酸的浓度较高时,磺胺类药竞争结合酶的活性中心的机会减少,因此对氨基苯甲酸的浓度会影响磺胺类药的效果,B正确;磺胺类药的作用原理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心,使得底物对氨基苯甲酸不能合成二氢叶酸,因此磺胺类药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂,C错误,D正确。
2.酶促反应实验(2022佛山一模,3)在“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”的实验中,有学习小组对实验进行了改进,改进后的装置如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A.装置中①为H2O2溶液,②为过氧化氢酶,两者也可以对调
B.待过氧化氢酶与相应pH的磷酸缓冲液接触一段时间后,再注入H2O2溶液
C.探究过氧化氢酶的最适pH,可将磷酸缓冲液pH分别调至2、4、6、7、8、9
D.在水浴条件下,还可以用该装置来探究温度对过氧化氢酶活性的影响
答案　B　“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”实验中,应在加入酶之后先分别加入不同pH的缓冲液,待过氧化氢酶与相应pH的磷酸缓冲液接触一段时间后,调节酶所处的pH为预设pH,然后再加入底物,故二者不能对调,A错误,B正确;探究过氧化氢酶的最适pH,应设置一系列等pH梯度的磷酸缓冲液,C错误;探究温度对酶活性的影响不宜选择过氧化氢和过氧化氢酶进行实验,因为过氧化氢本身的分解就受温度的影响,D错误。
复杂情境
3.磷酸肌酸(2022广州一模,8)磷酸肌酸(C~P)是一种存在于肌肉或其他兴奋性组织(如脑和神经)中的高能磷酸化合物,它和ATP在一定条件下可相互转化。细胞在急需供能时,在酶的催化下,磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上,余下部分为肌酸(C)。由此可短时间维持细胞内ATP含量在一定水平。下列叙述错误的是(　　)
A.1分子ATP水解后可得1分子腺苷、1分子核糖和3分子磷酸
B.磷酸肌酸可作为能量的存储形式,但不能直接为肌肉细胞供能
C.剧烈运动时,肌肉细胞中磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降
D.细胞中的磷酸肌酸对维持ATP含量的稳定具有重要作用
答案　A　1分子ATP彻底水解后得到1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸,A错误;磷酸肌酸可作为能量的存储形式,但直接能源物质是ATP,B正确;剧烈运动时,消耗ATP加快,ADP转化为ATP的速率也加快,磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上,产生肌酸,导致磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降,C正确;细胞中的磷酸肌酸对维持ATP含量的稳定具有重要作用,D正确。
复杂陌生情境
4.酶缺陷突变体(2022广州一模,14)甲、乙、丙是大肠杆菌代谢中利用到的三种化合物,丁是相关的生成产物。酶A、酶B、酶C是大肠杆菌的三种酶,每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤:甲(+酶A)→乙(+酶B)→丙(+酶C)→丁,其中任意一种酶的缺失均能导致大肠杆菌不能在基本培养基上生长。研究人员将三种酶缺陷突变体在分别添加了甲、乙、丙、丁中某一种的基本培养基上培养,生长情况如表所示。由表可知,①②③④依次对应的化合物是(　　)
添加的化合物
突变体
酶A缺陷突变体
酶B缺陷突变体
酶C缺陷突变体
①
生长
不生长
不生长
②
不生长
不生长
不生长
③
生长
生长
生长
④
生长
生长
不生长

A.甲乙丙丁　　　　B.乙甲丙丁
C.甲乙丁丙　　　　D.乙甲丁丙
答案　D　分析题表信息可知,酶A缺陷突变体添加化合物②不生长,而酶A缺陷突变体缺乏由甲(+酶A)→乙的酶,导致甲不能生成乙,所以添加的化合物②是甲;酶B缺陷突变体添加化合物①或②均不能生长,而酶B缺陷突变体缺乏由乙(+酶B)→丙的酶,导致乙不能生成丙,且添加的化合物②是甲,所以添加的化合物①是乙;酶C缺陷突变体添加化合物①、②、④都不能生长,添加化合物③能生长,而酶C缺陷突变体缺乏由丙(+酶C)→丁的酶,导致丙不能生成丁,故添加的化合物③是丁,则添加的化合物④是丙。综上所述,①②③④依次对应的化合物是乙、甲、丁、丙,故D符合题意。
5.中性蛋白酶和碱性蛋白酶(2022惠州二模,14)玉米淀粉和玉米汁等产品生产过程中,由于玉米蛋白水溶性差,成为加工中的下脚料。水解下脚料中的玉米蛋白,加工成玉米蛋白肽,能有效提高玉米蛋白的利用率。为探究中性蛋白酶和碱性蛋白酶对玉米蛋白水解的效果做了以下实验,结果如图。下列说法中正确的是(　　)

图1　中性蛋白酶和碱性蛋白酶在不同pH下水解玉米蛋白的蛋白肽含量

图2　中性蛋白酶和碱性蛋白酶在不同温度下水解玉米蛋白的蛋白肽含量
A.在玉米蛋白肽生产中碱性蛋白酶更适合作为食品添加剂
B.中性蛋白酶和碱性蛋白酶都能将玉米蛋白的所有肽键水解
C.中性蛋白酶和碱性蛋白酶的最适温度和最适pH完全不同
D.由图可知,pH从7升到9,碱性蛋白酶的酶活性逐渐升高
答案　A　从图1、图2中可以看出,碱性蛋白酶的催化活性更高,因而在玉米蛋白肽生产中碱性蛋白酶更适合作为食品添加剂,A正确;由题干信息可知,玉米蛋白被水解成玉米蛋白肽,此过程中玉米蛋白并没有断裂所有的肽键,B错误;从图2中可以看出,中性蛋白酶和碱性蛋白酶的最适温度都在55 ℃左右,C错误;从图1中可以看出,pH从7升到9,碱性蛋白酶的酶活性先上升后下降,D错误。

B组
简单情境
1.ATP快速荧光检测仪(2022湖南新高考教学教研联盟二联,3)ATP快速荧光检测仪基于萤火虫发光原理,利用“荧光素—荧光素酶体系”与ATP发生反应产生光,再根据发光强弱来估测微生物残留量。下列说法错误的是(　　)

A.萤火虫细胞内线粒体是合成ATP的主要场所
B.荧光检测仪可检测酸奶中厌氧型微生物的残留量
C.ATP为上述荧光素酶催化荧光素的反应提供能量
D.细胞中储存了大量ATP为细胞的生命活动提供能量
答案　D　线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,有氧呼吸能产生大量ATP,A正确;ATP是细胞的能量货币,微生物中含有ATP,所以荧光检测仪可以用于检测酸奶制品中乳酸菌等厌氧型微生物的残留量,B正确;由图可知,ATP能为荧光素酶催化荧光素提供能量,C正确;ATP在细胞内存储较少,需要ATP与ADP不断转化来为生命活动供能,D错误。
复杂情境
2.酶活性检测的荧光标记法(2022湖南高三学业质量联合检测二,5)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
答案　D　根据题干信息,ATP(腺苷三磷酸,属于多磷酸盐)能被ALP水解生成腺苷和Pi,可作为ALP活性检测的底物分子,A正确;温度、pH、底物浓度等会影响酶促反应中单位时间内生成物浓度,B正确;ALP荧光方法的设计可以为其他酶(如葡萄糖苷酶)的活性分析提供理论依据,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,C正确;双缩脲试剂用于鉴定是否含有蛋白质,不能检测是否含有ALP(本质是蛋白质)或其含量的高低,D错误。
知识归纳　酶活性指酶催化特定化学反应的能力,可以用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的速率来表示。一般,酶催化的速率越快,酶活性就越高;反之,速率越慢,酶活性就越低。
3.“锁钥”学说与“诱导契合”学说(2022常德模拟考,15)(不定项)1894年,科学家提出了“锁钥”学说,认为酶具有与底物相结合的互补结构。1958年,又有科学家提出了“诱导契合”学说,认为在与底物结合之前,酶的空间结构不完全与底物互补,在底物的作用下,可诱导酶出现与底物相结合的互补空间结构,继而完成酶促反应。为验证上述两种学说,科研人员利用枯草杆菌蛋白酶(S酶)进行研究。该酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU,且与两者结合的催化中心位置相同。进行的四组实验的结果如图所示,图中SCTH表示催化CTH反应后的S酶,SCU表示催化CU反应后的S酶。下列说法错误的有(　　)

A.S酶既可催化CTH反应,又可催化CU反应,说明S酶没有专一性
B.S酶的活性可以用反应产物的相对含量来表示
C.该实验结果更加支持“诱导契合”学说
D.为进一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性,还是出现空间结构的固化,可以用SCTH催化CTH反应
答案　AB　酶活性可以用单位时间内反应物的消耗量或产物的生成量来表示,不能用反应产物的相对含量表示,B错误。由题意可知,S酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU,且与两者结合的催化中心位置相同,说明S酶的空间结构可以在不同底物的诱导下发生相应改变,适应与不同底物的结合,并不能说明S酶没有专一性,该实验结果更加支持“诱导契合”学说,A错误,C正确。SCTH不能催化CU水解,原因可能是SCTH失去活性或者出现空间结构固化,用SCTH催化CTH反应检测反应产物的生成量,如果SCTH能催化CTH水解,那么酶没有失活,即出现空间结构的固化;如果SCTH不能催化CTH水解,则SCTH失活,D正确。
C组
简单情境
1.酶解法获取原生质体(2022盐城阜宁中学期中,13)为探究不同纤维素酶浓度对黄瓜原生质体获得率的影响,科研人员进行了如下实验:等量黄瓜子叶在黑暗环境中酶解7 h→过滤、离心,取沉淀物→用适量原生质体清洗液洗涤、离心→统计原生质体获得率。相关叙述正确的是(　　)
A.酶解法获取原生质体的主要原理是酶催化具有高效性
B.酶解装置置于黑暗中的目的是防止光照影响纤维素酶活性
C.原生质体清洗液的渗透压应小于子叶细胞液渗透压
D.可在抽样、染色后,利用血细胞计数板统计有活性的原生质体数量
答案　D　酶解法获取原生质体的主要原理是酶催化具有专一性,A错误;强光照可能会使细胞质膜受到损伤,使原生质体活力下降,酶解装置置于黑暗中的目的是提高原生质体的存活率,B错误;原生质体清洗液的渗透压应等于子叶细胞液的渗透压,防止原生质体吸水过多破裂或失水过多死亡,C错误;将原生质体染色后,可利用血细胞计数板统计有活性的原生质体数量,D正确。
复杂情境
2.温度对某酶活性的影响(2022苏、锡、常、镇二模,3)某研究小组利用α-淀粉酶与淀粉溶液探究温度对酶活性的影响时,使用二硝基水杨酸法检测还原糖含量,各组实验结果如表所示。下列相关叙述正确的是(　　)

组别
1
2
3
4
5
6
温度(℃)
0
22
35
45
65
85
OD540 nm
0.170
0.849
1.122
1.271
1.383
0.450

注:OD540 nm值代表在波长540 nm的光下测量该酶促反应生成的有色物质的吸光度值。在一定范围内,吸光度值与还原糖的量呈正相关。
A.实验组1和组6的OD540 nm值较低,原因是酶的空间结构发生改变
B.检测溶液的OD540 nm值时,实验组的数据需要与空白对照组比较
C.根据表中数据分析,α-淀粉酶的最适温度在35~65 ℃
D.为保证淀粉和淀粉酶的充分反应,需在反应液中添加ATP
答案　B　结合题干信息分析实验结果,可知实验组1和组6分别处于低温和高温状态下,但组1的低温环境抑制了酶活性,酶的空间结构并未被破坏,A错误;检测溶液的OD540 nm值时,实验组的数据需要与空白对照组比较,以排除无关变量可能带来的影响造成的误差,B正确;根据题表数据分析,α-淀粉酶的最适温度在45~85 ℃,C错误;淀粉和淀粉酶的反应属于水解反应,不消耗ATP,D错误。
3.pH对某酶活性的影响(2022扬州高邮期初,4)胃腔表面的胃黏液—碳酸氢盐屏障使胃蛋白酶不会消化胃组织自身的蛋白质。如图是胃黏液—碳酸氢盐屏障示意图,下列叙述正确的是(　　)

A.胃蛋白酶原经过内质网和高尔基体的加工后形成胃蛋白酶
B.胃蛋白酶原的分泌过程会消耗能量,体现了细胞的选择透过性
C.胃蛋白酶不会消化胃组织自身的蛋白质是由于酶的专一性
D.若①是促进作用,则胃蛋白酶的转化过程可能存在反馈调节
答案　D　由题图可知,胃蛋白酶原转化为胃蛋白酶是在细胞外进行的,A错误;胃蛋白酶原的分泌过程属于胞吐,体现了细胞质膜的流动性,B错误;胃蛋白酶不会消化胃组织自身的蛋白质是由于酶发挥作用需要温和的条件,HCO3-能中和胃酸,使胃细胞表面黏液层的pH接近7.0,而胃蛋白酶的适宜pH是2左右,在pH过大条件下会失活,C错误;若①是促进作用,则胃蛋白酶的转化过程可能存在反馈调节,D正确。
4.(2022徐州七中2月调研,15)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。下列相关叙述正确的是(多选)(　　)

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和6,植酸酶B的最适pH为6
D.两种酶相比,植酸酶B更适合添加在家畜饲料中
答案　AB　植酸酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,发挥作用的场所可以在细胞内或细胞外,A正确;植酸酶为分泌蛋白,其合成需要经内质网、高尔基体的加工和转运,再分泌到细胞外发挥作用,B正确;由题图曲线可知,在pH为2时,植酸酶A的相对活性较高,但不是其最适pH,植酸酶A和植酸梅B的最适pH均为6,C错误;植酸酶A在pH较低时也有较高的催化效率,而家畜的胃液呈酸性,故植酸酶A更适合添加在家畜饲料中,D错误。
5.(2022苏、锡、常、镇二模,18)外植体及愈伤组织褐变是指在获取外植体时,由于部分组织细胞结构被破坏而出现的植物组织褐色化现象。研究发现,褐变过程主要与液泡中的多酚物质和细胞质基质中的多酚氧化酶(PPO)有关,其主要机理如图所示。相关叙述正确的是(多选)(　　)

A.醌类化合物的产生与聚集会进一步加剧植物组织褐变
B.多酚物质和PPO分布场所不同可避免植物组织褐变
C.连续转移培养可减轻醌类化合物对外植体的毒害作用
D.尽量增大切割面积和外植体体积比可有效降低褐变率
答案　ABC　根据题干信息分析题图,可见多酚物质在PPO的催化作用下,与O2反应产生醌类化合物,醌类化合物与蛋白质聚合,导致组织褐变,且醌类化合物的产生可促进多酚物质与O2的结合,由此可知醌类化合物的产生与聚集会进一步加剧植物组织褐变,A正确;结合上述分析,多酚物质和PPO分别分布在不同场所可有效避免植物组织褐变,B正确;连续转移培养可减轻醌类化合物与蛋白质聚合,从而减轻醌类化合物对外植体的毒害作用,C正确;增大切割面积,细胞被破坏的机会更大,液泡中多酚物质流出,与细胞质基质中的多酚氧化酶接触的机会更大,从而加剧组织褐变,D错误。

D组
简单情境
1.胰蛋白酶与肽酶(2022聊城一模,3)酶具有专一性,但并非绝对的严格,如胃蛋白酶一般水解蛋白质中苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸间的肽键,胰蛋白酶一般水解蛋白质中赖氨酸或精氨酸的羧基参与形成的肽键,而肽酶则从蛋白质的氨基端或羧基端逐一水解肽键。下列相关叙述错误的是(　　)
A.蛋白质经胰蛋白酶处理后经双缩脲试剂检测仍可能显紫色
B.胃蛋白酶随着食糜进入小肠后会变性失活被胰蛋白酶水解
C.蛋白质依次经胃蛋白酶和胰蛋白酶水解后的产物都是二肽或多肽
D.氨基酸种类、数目相同,但排列顺序不同的蛋白质经肽酶彻底水解后产物相同
答案　C　蛋白质经胰蛋白酶处理后的产物可能含有二肽或多肽,二肽或多肽可与双缩脲试剂反应呈紫色,A正确;胃蛋白酶的最适pH为1.5,进入小肠(pH 6.8左右)后会变性失活,且被胰蛋白酶水解,B正确;若某蛋白质的酪氨酸和色氨酸位于一端,经胃蛋白酶水解后产物中会有单个的氨基酸,故蛋白质依次经胃蛋白酶和胰蛋白酶水解后的产物不一定都是二肽或多肽,C错误;肽酶能从蛋白质的氨基端或羧基端逐一水解肽键,故氨基酸种类、数目相同,但排列顺序不同的蛋白质经肽酶彻底水解后产物相同,D正确。
知识拓展　肽酶分为内肽酶和外肽酶,其中内肽酶作用于多肽链内部的特定肽键;外肽酶作用于蛋白质肽链末端的肽键,作用于氨基端肽键的称为氨基肽酶,作用于羧基端肽键的称为羧基肽酶。
2.酶的“诱导契合学说”(2022枣庄二模,1)酶的“诱导契合学说”认为,酶活性中心的结构原来并不和底物的结构完全吻合,当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基团达到正确的排列和定向,使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后,酶活性中心又恢复到原构象。相关说法正确的是(　　)

A.酶与底物形成络合物时,提供了底物转化成产物所需的活化能
B.这一模型可以解释淀粉酶可以催化二糖水解成2分子单糖的过程
C.ATP水解释放的磷酸基团使某些酶磷酸化导致其空间结构改变
D.酶活性中心的构象发生变化的过程伴随着肽键的断裂
答案　C　酶催化化学反应的机理是降低化学反应所需的活化能,而非提供活化能,A错误;酶具有专一性,淀粉酶只能催化淀粉水解,淀粉属于多糖而非二糖,B错误;ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的末端磷酸基团与酶结合,使酶磷酸化,从而使酶结构发生变化,C正确;据图可知,酶活性中心构象发生变化后在一定条件下还可复原,说明该过程肽键并未断裂,否则酶形变后将无法恢复,D错误。
复杂情境
3.丝状温度敏感蛋白(2022山东学业水平等级考试模拟,16)(不定项)丝状温度敏感蛋白(FtsZ)是几乎所有病原细菌中的一种含量丰富且结构稳定的蛋白质,FtsZ可催化GTP(鸟苷三磷酸)水解,并在正在分裂的细菌的中间部位聚集成Z环,Z环不断收缩,引导细菌分裂。寻找指向FtsZ的抑制剂,可有效抑制细菌分裂,为建立靶向FtsZ的新型抗菌药筛选模型,科研人员对大肠杆菌表达的FtsZ进行了研究,测定的FtsZ在体外聚集程度如图。下列叙述正确的是(　　)

A.图中BAS组作为空白对照组,不需要加入GTP
B.当加入GTP时,FtsZ迅速聚集,说明GTP具有高效催化功能
C.由于FtsZ广泛存在且结构稳定,FtsZ抑制剂与传统抗菌药相比不易形成耐药性
D.FtsZ聚集成Z环需要GTP提供能量,因此抑制GTP水解可以抑制细菌分裂
答案　CD　实验设计应遵循对照原则与单一变量原则,故图中BAS组作为空白对照组,需要加入GTP,A错误;结合题干信息“FtsZ可催化GTP(鸟苷三磷酸)水解”可知,起催化作用的是FtsZ而非GTP,B错误;蛋白质的结构与其功能相适应,由于FtsZ广泛存在且结构稳定,因此FtsZ能较长时间发挥作用,FtsZ抑制剂与传统抗菌药相比不易形成耐药性,C正确;细菌分裂需要能量,FtsZ聚集成Z环需要GTP提供能量,故抑制GTP水解可通过抑制能量的产生而抑制细菌分裂,D正确。
名师点睛　分析题图可知,加入GTP以后FtsZ迅速聚集,由此判断FtsZ在体外依然具备催化功能。实验选取BSA作为对照,原因是BSA不会在GTP的诱导下发生聚合反应。
复杂陌生情境
4.棕色脂肪细胞的脂肪分解(2022聊城二模,16)(不定项)人体棕色脂肪细胞(BAT)和骨骼肌细胞(SMC)都含有大量线粒体,BAT线粒体内膜上有一种特殊的通道蛋白UCP,可与ATP合成酶竞争性的将膜间隙高浓度的H+回收到线粒体基质,同时将脂肪分解释放的能量几乎全部转化为热能(如图所示),其活性受ATP/ADP的值变化的影响。下列说法错误的是(　　)

A.BAT和SMC都富含线粒体,都可产生大量ATP
B.膜间隙高浓度的H+全部来自有机物的分解
C.UCP的活性越高,ATP/ADP的值越大
D.寒冷条件下,UCP对H+的通透性大于ATP合成酶
答案　ABC　人体棕色脂肪细胞(BAT)富含线粒体,但是其内膜上通道蛋白UCP的存在会使得脂肪分解释放的能量几乎全部转化为热能,因此不可能产生大量的ATP,A错误;膜间隙高浓度的H+来自有氧呼吸第一和第二阶段,因此H+可以来自有机物和水,B错误;UCP的活性越高,ATP的合成越少,则ATP/ADP的值越小,C错误;寒冷条件下,产热量增加,因此UCP对H+的通透性大于ATP合成酶,D正确。
名师点睛　BAT线粒体内膜上的ATP合成酶能在H+跨膜运输的浓度梯度的推动下合成ATP;而通道蛋白UCP能增大线粒体内膜对H+的通透性,消除H+的浓度梯度,使得能量更多地转化为热能,抑制了ATP的合成,实现了产热增加。
E组
简单情境
1.磷酸化(2022天津十二校联考一模,4)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关,分子开关的机理如图所示,形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程,即“开”的过程;形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程,即“关”的过程。下列有关分子开关的说法不正确的是(　　)

A.蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应的过程,释放的能量有一部分可用于合成ATP
B.ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化
C.蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质空间结构的变化来实现
D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应,与ATP的水解相联系
答案　A　蛋白质去磷酸化过程释放的能量不能用于合成ATP,A错误。
2.RNase P(2021天津和平一模,4)我国科学家从结构上揭示了核糖核酸酶P(RNase P)加工tRNA前体(pre-tRNA)的机制(如图所示)。RNase P作为一种通用核酶,是具有酶活性的核糖核蛋白复合体,它能加工tRNA前体的5'-端。下列相关分析正确的是(　　)

A.RNase P是一种通用核酶,无专一性
B.高温条件下,RNase P因肽键断裂而失活
C.RNase P加工S时的作用部位应是氢键
D.E和S结合发生异构化后,E发挥催化作用
答案　D　RNase P是一种通用核酶,酶都具有专一性,A错误;由题干信息可知,RNase P是由RNA和蛋白质构成的复合体,高温条件下,蛋白质的空间结构被破坏而变性失活,但肽键不会断裂,B错误;由图可知,E与S结合发生异构化后,E将S上的5'-端前导序列切下,即该酶的作用部位应为磷酸二酯键,同时也说明E与S结合发生异构化后E发挥催化作用,C错误,D正确。
3.EPO(2021天津部分区联考二模,3)2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给了发现细胞适应氧气供应变化分子机制的科学家。当细胞缺氧时,缺氧诱导因子(HIF-1α)与芳香烃受体核转位蛋白(ARNT)结合,调节基因的表达生成促红细胞生成素(EPO,一种促进红细胞生成的蛋白质激素);当氧气充足时,HIF-1α羟基化后被蛋白酶降解,调节过程如图所示。相关叙述错误的是(　　)

A.细胞合成EPO时,tRNA与mRNA发生碱基互补配对
B.生活在高原的人细胞内HIF-1α的水平可能要比平原人高
C.若氧气供应不足,HIF-1α会使EPO基因的表达水平降低
D.HIF-1α羟基化后被蛋白酶降解可以生成多种氨基酸分子
答案　C　由题意可知,EPO是一种蛋白质激素,其翻译过程中tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子发生碱基互补配对,A正确;高海拔地区氧气稀薄,当氧气供应不足时,细胞内会积累HIF-1α,而氧气充足时,HIF-1α羟基化后会被蛋白酶降解,因此生活在高原的人细胞内HIF-1α水平可能要比平原人高,B正确;若氧气供应不足,HIF-1α与ARNT结合生成更多EPO,会使EPO基因的表达水平提高,C错误;HIF-1α羟基化后能被蛋白酶降解,说明其本质为蛋白质,降解后可生成多种氨基酸分子,D正确。
4.蛋白酶Caspase-3(2021天津南开一模,5)YAP蛋白在调控皮脂腺的大小中发挥重要作用,蛋白酶Caspase-3通过特殊机制调控YAP蛋白,从而影响腺体大小。科学家在活体实验中发现,如果通过化学方法抑制蛋白酶Caspase-3的活性,会使皮脂腺细胞的增殖活动减弱,腺体中的细胞数量减少。下列有关叙述错误的是(　　)
A.蛋白酶Caspase-3活性较高时皮脂腺细胞的分裂活动增强
B.蛋白酶Caspase-3降低了YAP蛋白催化化学反应的活化能
C.蛋白酶Caspase-3能在皮脂腺发育的调控过程中发挥作用
D.若控制蛋白酶Caspase-3的基因缺陷,皮脂腺会发育得较小
答案　B　抑制蛋白酶Caspase-3的活性,会使皮脂腺细胞的增殖活动减弱,腺体中的细胞数量减少,因此蛋白酶Caspase-3活性较高时,会使皮脂腺细胞的分裂活动增强,A正确;根据题意,蛋白酶Caspase-3可通过特殊机制调控YAP蛋白,而不是降低YAP蛋白催化化学反应的活化能,B错误;蛋白酶Caspase-3通过特殊机制调控YAP蛋白,从而影响皮脂腺的腺体大小,因此蛋白酶Caspase-3能在皮脂腺发育的调控过程中发挥作用,C正确;若控制蛋白酶Caspase-3的基因缺陷,则该酶不能正常合成,无法发挥调控作用,从而使皮脂腺发育得较小,D正确。
复杂情境
5.酶与现代工业(2021天津十二校联考一模,16)啤酒生产需经过制麦、糖化、发酵等主要环节。主要工艺流程如图所示,请回答下列问题:

(1)大麦是啤酒发酵的重要碳源,利用大麦实质是利用其中的α-淀粉酶,用　　　　　　处理大麦,可以使大麦种子无须发芽就可以产生α-淀粉酶。 
(2)为探究两种大麦种子(红粒麦和白粒麦)所含α-淀粉酶活性进行了如下实验。
取发芽时间相同、质量相等的红、白粒麦种子,分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉),并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下:

步骤
红粒管
白粒管
对照管
①
加样
0.5 mL提取液
0.5 mL提取液
C
②
加缓冲液(mL)
1
1
1
③
加淀粉溶液(mL)
1
1
1
④
60 ℃保温适当时间终止酶促反应,冷却至常温,加适量碘液显色
显色结果
+++
+
++++

步骤①中加入的C是　　　　　　　。显色结果表明:α-淀粉酶活性较高的品种是　　　　　　　。 
(3)啤酒酵母菌种决定着啤酒的风味和质量,某实验小组从原浆啤酒底泥中分离出一株高活性的啤酒酵母。
①在对原浆啤酒底泥中的酵母菌进行富集培养的过程中每隔4 h要摇动一次,每次1~2 min,其目的是　　　　　　、　　　　　　　　,以促进酵母菌的有氧呼吸和增殖。 
②为了制备啤酒酵母分离培养基,实验人员将马铃薯去皮切块后高压煮沸,过滤后补加蒸馏水至1 L,加入葡萄糖和琼脂后加热融化。该培养基的碳源主要包括　　　　　　　　　,培养基一般用　　　　　　　　　法进行灭菌处理。 
(4)敲除野生型酿酒酵母中的蛋白酶基因,减少发酵液中蛋白质的水解,有助于增强啤酒泡沫的稳定性。某科研小组用酪蛋白固体培养基筛选突变体,野生型可以水解酪蛋白,在菌落周围形成透明圈。生产需要筛选透明圈　　　　(大/小)的菌落。 
答案　(1)赤霉素　(2)0.5 mL蒸馏水　白粒麦　(3)①增大溶氧量　使酵母菌和营养物质混合均匀(或使酵母菌充分利用营养物质)　②淀粉和葡萄糖　高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)　(4)小
解析　(1)用赤霉素处理大麦,可以使大麦种子无须发芽就可以产生α-淀粉酶,可以简化工艺,降低成本。(2)根据表格可知,实验的自变量是大麦籽粒种类,实验组是红粒管和白粒管,对照管起对照作用,故步骤①中加入的C是0.5 mL蒸馏水。显色结果表明:白粒管显色最浅,说明淀粉被分解的最多,白粒麦的α-淀粉酶活性较高。(3)①对原浆啤酒底泥中的酵母菌进行富集培养的目的是增加酵母菌的数量,酵母菌在有氧条件下能大量增殖,故进行富集培养的过程中酵母菌每隔4 h要摇动一次,每次1~2 min,其目的是增大溶氧量,使酵母菌和营养物质混合均匀(或使酵母菌充分利用营养物质),以促进酵母菌的有氧呼吸和增殖。②培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐等,据题意可知,该培养基的碳源主要包括淀粉和葡萄糖,培养基的灭菌方法一般是高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)。(4)酪蛋白固体培养基不透明,若酪蛋白被酵母菌产生的蛋白酶水解,就会在菌落周围形成透明圈,透明圈越大,说明蛋白质被水解得越多,酵母菌产生的蛋白酶就越多。为减少发酵液中蛋白质的水解,增强啤酒泡沫的稳定性,生产上需要选择合成蛋白酶少的酵母菌,故需要筛选透明圈小的菌落,作为发酵的菌种。
F组
简单情境
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.多酶片(2022江西七校一联,6)多酶片常用于治疗消化不良、食欲减退等。它是由糖衣(外层酶)和肠溶衣(内层酶)组成的双层包衣片,外层为胃蛋白酶,内层为胰酶。下列相关叙述错误的是　(　　)
A.胰酶和胃蛋白酶发挥作用的部位不同
B.多酶片不宜用过热的水送服,因为高温会影响酶的活性
C.多酶片可加温水捣烂或嚼碎后再给孩子喂服,这样做不会降低药效
D.胰酶和胃蛋白酶的最适温度相似,均在37 ℃左右
答案　C　胰酶和胃蛋白酶分别在肠道和胃内发挥作用,A正确;高温会破坏酶的空间结构,使之永久失活,B正确;多酶片捣烂或嚼碎后服用,胃内的酸性环境会使胰酶失活,C错误。
2.腺苷(2022福建泉州三模,5)ATP的水解产物腺苷能激活巨噬细胞细胞膜上腺苷受体,抑制炎症反应。下列有关叙述错误的是(　　)
A.ATP脱去3个磷酸基团可形成腺苷
B.细胞中的吸能反应一般与ATP的水解反应相联系
C.ATP的水解产物腺苷是一种信息分子
D.腺苷与腺苷受体结合的过程体现了细胞膜具有选择透过性
答案　D　腺苷与腺苷受体结合过程体现了细胞膜的信息交流功能,不能体现细胞膜的选择透过性,D错误。
复杂情境
3.细菌的检测(2022福建漳州二模,3)每个细菌内的ATP含量基本相同。可利用如图所示原理来检测样品中细菌数量。下列相关叙述错误的是(　　)
荧光素+ATP+O2氧化荧光素+AMP+PPi+H2O+荧光
A.检测前需要破坏细胞膜以释放ATP
B.ATP水解释放的能量部分转化成光能
C.检测试剂中应含有荧光素酶和ATP
D.荧光强度与样品中细菌数量呈正相关
答案　C　荧光法检测的原理是根据荧光的强弱来判断ATP的多少,从而判断细菌数量,故检测试剂中不能含有ATP,C错误。
知识拓展　萤火虫的荧光
　　萤火虫尾部发光细胞中的荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素,并发光。
4.Hp的检测(2022辽宁锦州一模,3)幽门螺旋杆菌(Hp)能产生脲酶催化尿素分解形成氨和二氧化碳,若要检测某人胃内是否存在Hp,常用14C呼吸实验检测,受检者口服特殊的尿素[14CO(NH2)2]胶囊,根据受检者是否能产生14CO2及含量判断有无Hp感染。下列相关叙述错误的是　(　　)
A.一定时间内产生14CO2的量与脲酶含量有关
B.脲酶可在酸性条件下发挥作用
C.胃部上皮细胞不产生脲酶保障了检测结果的可靠性
D.脲酶的分泌需要核糖体、内质网和高尔基体的参与
答案　D　Hp产生的脲酶越多,反应速率越快,故一定时间内产生14CO2的量与脲酶含量有关,A正确;胃内呈酸性,Hp产生的脲酶可在胃内催化尿素分解形成氨和14CO2,B正确;胃部上皮细胞不产生脲酶才能确定14CO2是由幽门螺旋杆菌(Hp)中的脲酶催化产生的,C正确;Hp是原核生物,没有内质网和高尔基体,D错误。
5.磷酸肌酸(2022福建八地市二模,11)磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物,它能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激,检测对照组和实验组(肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理)肌肉收缩前后ATP、ADP和AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)的含量,结果如表所示。下列分析正确的是(　　)


对照组
(×10-6 mol·g-1)
实验组
(×10-6 mol·g-1)

收缩前
收缩后
收缩前
收缩后
ATP
1.30
1.30
1.30
0.75

ADP
0.60
0.60
0.60
0.95

AMP
0.10
0.10
0.10
0.30


A.对照组肌肉收缩消耗的能量直接来源于磷酸肌酸
B.对照组肌肉细胞中没有ATP和ADP的相互转化
C.实验组肌肉细胞中的ATP只有远离腺苷的特殊化学键发生断裂
D.实验表明磷酸肌酸可维持细胞中ATP含量相对稳定
答案　D　磷酸肌酸供能时需在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中形成ATP,故对照组肌肉收缩需要的能量是由ATP直接提供的,A错误;对照组肌肉收缩需要ATP提供能量,存在ATP和ADP的相互转化,B错误;实验组肌肉在收缩前后ADP和AMP含量发生变化,说明ATP的两个特殊化学键均发生断裂,C错误;ATP在对照组中肌肉收缩前后含量不变,在实验组(肌酸激酶受抑制,磷酸肌酸不能发挥作用)中肌肉收缩后含量下降,说明磷酸肌酸可维持细胞中ATP含量的相对稳定,D正确。
知识拓展　磷酸肌酸
　　磷酸肌酸是一种分布在肌肉中的高能化合物,供能时可在肌酸激酶的作用下,将其能量转移给ADP,生成新的ATP。若把ATP称为“能量货币”,磷酸肌酸就相当于能量的“黄金储备”。
复杂陌生情境
6.蛋白酶与肽酶(2022河北石家庄二中押题卷,2)酶具有专一性,但并非绝对的严格,如胃蛋白酶一般水解苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸间的肽键,胰蛋白酶一般水解赖氨酸或精氨酸羧基参与形成的肽键,而肽酶则从蛋白质的氨基端或羧基端逐一水解肽键,下列相关推测错误的是(　　)
A.同一种蛋白质分别用胃蛋白酶和胰蛋白酶水解,产物可能不同
B.氨基酸种类、数目相同,但排列顺序不同的蛋白质经肽酶水解后产物相同
C.蛋白质经胃蛋白酶处理后经双缩脲试剂检测仍可显紫色
D.蛋白质依次经胃蛋白酶和胰蛋白酶水解后产物中都是二肽或多肽
答案　D　胃蛋白酶和胰蛋白酶分别作用于不同氨基酸形成的肽键,同一种蛋白质分别用胃蛋白酶和胰蛋白酶水解,产物可能不同,A正确;肽酶从蛋白质的氨基端或羧基端逐一水解肽键,故氨基酸种类、数目相同,但排列顺序不同的蛋白质经肽酶水解后,形成的氨基酸相同,B正确;胃蛋白酶水解后产生的多肽中仍含肽键,遇双缩脲试剂检测仍呈紫色,C正确;若某蛋白质的酪氨酸和色氨酸位于一端,经胃蛋白酶水解后会有单个的氨基酸产生,D错误。
7.核酶的发现(2022辽宁等级模考四,3)真核细胞中酶P能催化前体RNA→成熟RNA。为研究其作用,科学家对其进行如下实验。
实验一:酶P由蛋白质和RNA两种物质构成,去除RNA后,该酶失去催化功能。
实验二:实验组的前体rRNA中加入核液,对照组前体rRNA不做处理,结果两组前体rRNA都转变为成熟rRNA。
实验三:科学家设计新实验直接证明酶P中起催化作用的是RNA。
以下分析正确的是(　　)
A.合成rRNA的原料也能用于合成酶P
B.实验一说明酶P的功能与其组成成分蛋白质无关
C.实验二说明加工rRNA的酶存在于核液中
D.实验三的做法是去除酶P的RNA进行实验
答案　A　由蛋白质和RNA形成的酶P在去除RNA后失去催化功能,这说明酶P中的RNA作为酶起催化作用,合成rRNA的原料(核糖核苷酸)也能合成酶P,A正确;去除RNA后酶P失去催化功能,没有进行去除蛋白质的实验,不能说明酶P的功能与蛋白质无关,B错误;实验二中,在前体rRNA中即使没加入核液,rRNA也可转变为成熟rRNA,说明加工rRNA的酶不存在于核液中,C错误;实验三中,要直接证明其中的RNA起催化作用,需用蛋白酶去除蛋白质,只保留RNA成分,D错误。
8.酒曲中的酶(2022四川成都七中二诊,37)醪糟是以糯米为原料,利用酒曲(主要菌种有好氧霉菌、酵母菌和乳酸菌)发酵而成,家庭制作醪糟的流程为:糯米→淘洗→浸泡→蒸饭→冷却→拌入酒曲→发酵→醪糟。回答下列问题:
(1)霉菌产生的　　　　能将糯米中的淀粉分解为葡萄糖从而使醪糟具有甜味,而酵母菌可将淀粉分解生成的葡萄糖转化为酒精,该过程发生的场所为　　　　　　。 
(2)酒曲需浸水活化,活化的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　;拌入酒曲之前,需将蒸熟的糯米进行冷却,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)将酒曲与糯米混合好后放入容器后,在中间挖一个洞有利于　　　　　　大量繁殖。若室内温度在10 ℃以下,可用棉絮将容器包焙起来,因为酵母菌进行酒精发酵的最适温度范围是　　　　℃。 
(4)醪糟酒精度数一般不会很高,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)淀粉酶　细胞质基质　(2)让休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态　防止高温杀死酒曲中的微生物　(3)好氧霉菌和酵母菌　18~30　(4)酒精浓度过大会对酵母菌细胞有毒害作用
解析　(1)酶具有专一性,催化糯米中的淀粉分解为葡萄糖的酶是淀粉酶;酵母菌通过无氧呼吸将葡萄糖转化为酒精,场所为细胞质基质。(2)酒曲浸水活化的目的是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。高温可以杀死微生物,拌入酒曲之前,需将蒸熟的糯米进行冷却。(3)在酒曲与糯米混合物中挖洞可以增加氧气含量,利于好氧霉菌和酵母菌通过有氧呼吸进行繁殖,酵母菌进行酒精发酵的最适温度范围是18~30 ℃。(4)酒精对细胞有毒害作用,因此醪糟酒精度数一般不会很高。