2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（4）酶和ATP

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1.据研究，萤火虫尾部能发光的原因是“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，激活的荧光素与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光”。回答下列问题：
（1）在生物体内酶的化学本质是_____，基本组成单位是_____。
（2）荧光素酶催化荧光素与氧气发生反应的原理是_____，与无机催化剂相比，具有_____性。
（3）某同学认为激活荧光素的能源物质是ATP而不是葡萄糖，请写出验证该同学的观点的实验思路及预期实验结果：（实验室有荧光素溶液、荧光素酶溶液、葡萄糖溶液、ATP溶液等）_____。
（4）ATP的结构简式为_____，萤火虫体内ATP的形成所需的能量来自_____。
2.研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如下图所示。请分析并回答下列问题：
（1）ATP的结构简式是_____。神经细胞中ATP合成所需的能量主要来自_____（填一生理过程）所释放的能量。正常成年人安静状态下24小时有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2~10mml·L-1，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是_____。
（2）由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是_____。
（3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是①科学家用化学物质阻断_____后，发现靶细胞膜能接收到部分神经信号；②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的_____。
3.解读下面与酶有关的曲线，回答下列问题：
（1）酶降低的活化能可以用甲图中_____来表示。如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B将_____（填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）乙图中160min时，生成物的量不再增加的原因可能是_____。
（3）联系所学内容，分析丙图曲线，对于曲线ABC，若横轴表示反应物浓度，则纵轴可表示酶促反应速率，制约曲线BC段的因素是_____。
（4）若胃蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH由开始时的10逐渐降低到2，此过程中酶促反应速率将_____，原因是_____。
4.表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。已知α-淀粉酶作用的最适温度为60℃。据此回答下列问题：
实验一：探究温度对酶活性影响的实验
实验二：探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验
（1）pH在实验一中属于_________变量，而在实验二中属于_________。
（2）实验一中的对照组为_________组。
（3）实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是_________。实验一的第④步最好选用_________（填试剂名称）测定单位时间内淀粉的_________。
（4）如将实验一的新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？_________。为什么？_________。
（5）分析实验二的结果，可得到的结论是_________，在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为_________之间设置梯度。
5.胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶，板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶活性，进而影响人体对脂肪的吸收。为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，科研人员进行了实验：在酶量一定且环境条件适宜的条件下，检测了反应液中加入板栗壳黄酮后胰脂肪酶的酶促反应速率，结果如图1。
（1）胰脂肪酶能高效催化脂肪水解为甘油和脂肪酸，是因为酶可以_________。
（2）由图1曲线可知，板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性具有_________作用。图2中A显示在正常情况下，脂肪与胰脂肪酶活性部位结构互补时，胰脂肪酶才能发挥作用，酶作用的_________性也与这一现象有关。图2中的B和C为推测板栗壳黄酮对胰脂肪酶作用的两种机理模式图。结合图1曲线分析，板栗壳黄酮的作用机理应为_________（填“B”或“C”），请说明不是另外一种作用机理的依据：___________________________。
（3）为研究不同pH条件下板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，科研人员进行了相关实验，结果如图3所示。
①本实验的自变量有_____________。
②由图3可知，本实验中加入板栗壳黄酮后，胰脂肪酶活性最高时对应的pH变_____________。
③若要探究pH为7.4条件下，不同浓度的板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，请写出实验的基本思路：_____________。
6.脂肪酶能够水解饲料中的脂肪，为动物体生长和繁殖提供帮助。某科研小组以体质强健、规格整齐、平均体重相似的南方鲇为实验材料，探究脂肪酶对南方鲇的生长性能（增重率、特定生长率、蛋白质效率）和饲料利用率的影响，实验结果如表所示。请回答下列问题（饲料系数是指南方鲇消耗一单位质量的饲料所增加的体重）：
（1）该实验选择的南方鲇要规格整齐、平均体重相似的原因是_____。
（2）脂肪酶能够水解脂肪，不能水解蛋白质，说明酶具有_____，从酶的作用机理分析，脂肪酶能够加快脂肪水解的原因是_____。
（3）饲料系数越低，说明了饲料的利用率越_____（填“高”或“低”）。由实验结果分析，该实验的结论是_____。
（4）该实验结果_____（填“能”或“不能”）说明脂肪酶的添加量越大，饲料的利用率越高，南方鲇的生长性能越好，理由是_____。
7.某实验小组对“探究温度对过氧化氢酶活性影响”的实验进行改进，以一定浓度的某种酵母菌溶液代替过氧化氢酶，按图所示装置，设置实验组和对照组进行实验，步骤如下：
①实验组和对照组分别在注射器A、B中吸入相应的溶液（溶液体积一致），用乳胶管连接注射器A和B，在乳胶管上关闭止水夹后，将整个装置放在温度为10℃的恒温水箱中，保温10min进行第一组实验。
②保温10min后打开止水夹，将注射器A中的液体匀速推至注射器B中，立刻关闭止水夹，并分别记录实验组与对照组注射器B中的刻度。
③在10℃恒温水箱中再保温10min后，再次分别记录实验组与对照组注射器B中的刻度，计算注射器B前后两次的刻度之差，重复实验3次。
④改变恒温水箱的温度，重复上述实验步骤，完成其他温度条件下的实验，并记录实验结果如表所示。回答下列问题：
（1）实验中对照组A、B注射器中所加的试剂为_____。
（2）由表中数据可知，在30℃~60℃范围内，对照组移动的平均速率随温度的升高而增大，说明_____。
（3）实验中酵母菌所代替的过氧化氢酶的活性大小可用_____来直观表示，原因是_____。
（4）60℃下实验组和对照组注射器B中的读数相同，原因是_____。
8.α-淀粉酶是一类淀粉水解酶，广泛存在于动物、植物及微生物细胞中。回答下列问题：
（1）若利用α-淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证“酶的专一性”，可选用_____（填“碘液”“斐林试剂”或“碘液或斐林试剂”）进行检测。
（2）不同生物合成的α-淀粉酶的最适pH不同，为探究pH对不同生物α-淀粉酶活性的影响，某同学进行了相关实验，其结果如下图所示：
①根据图示，在pH为6.8左右的环境中____酶的活性较高。
②验证pH对淀粉酶活性影响的实验中，酶的相对活性的大小可以用____来表示。
（3）研究发现，一定浓度的NaCl溶液会使酶的溶解度降低，发生盐析现象，从而使酶促反应速率降低。某实验小组探究了不同浓度的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解的反应速率的影响，获得的实验结果如下表所示。请回答下列相关问题：
①分析表格可知，0.30ml·L-1的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解的反应速率具有____（填“促进”或“抑制”）作用；若加水稀释到0.15ml·L-1，则淀粉酶催化淀粉水解的反应速率会上升，原因是____。
②请在该实验的基础上，设计实验进一步探究NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解的反应速率的最适浓度，简要写出实验思路：____。
答案以及解析
1.答案：（1）蛋白质或RNA；氨基酸或核糖核苷酸
（2）降低化学反应的活化能；高效
（3）实验思路：取两支洁净的试管，一支试管中加入适量的荧光素溶液、荧光素酶溶液和葡萄糖溶液，另一支试管中加入等量的荧光素溶液、荧光素酶溶液和ATP溶液；将试管放入黑暗环境中，观察试管能否发出荧光。预期实验结果：加入ATP溶液的试管发出荧光，加入葡萄糖溶液的试管没有发出荧光
（4）A—P~P~P；细胞呼吸
解析：本题考查酶的本质、作用机理及特点、ATP的结构和功能。
（1）绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA，蛋白质的基本组成单位是氨基酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸。
（2）酶具有催化作用的机理是降低化学反应所需的活化能，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，具有高效性。
（3）本实验的自变量是ATP和葡萄糖，因此要设计两组实验，一组加入ATP溶液，一组加入葡萄糖溶液，因变量为是否发出荧光，实验思路和预期实验结果见答案。
（4）ATP的结构简式为A—P~P~P，萤火虫通过细胞呼吸合成ATP。
2、
（1）答案：A—P~P~P；呼吸作用；ATP和ADP相互迅速转化
解析：ATP的结构简式是A—P〜P〜P。人类和大多数的动物都有神经细胞，对人类和动物来说，ATP合成所需的能量来自其进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。细胞中ATP和ADP的相互转化，既为生命活动及时提供了能量，又避免一时用不尽的能量白白流失掉。
（2）答案：腺苷
解析：ATP由1分子腺嘌呤、1分子核酸和3分子磷酸组成，其中A代表腺苷。
（3）答案：①典型神经递质在神经细胞间的信息传递；②受体
解析：由题图中信息可知，神经递质由突触前膜释放作用于突触后膜。①科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现靶细胞膜能接收到部分神经信号。②ATP由突触前膜的小泡释放，经过突触间隙作用于靶细胞膜的ATP受体——P2X受体。
3.答案：（1）A-B；变大
（2）底物已被完全消耗（合理即可）
（3）酶浓度等（合理即可）
（4）不变（或为0）；胃蛋白酶的最适pH在1.5左右，pH为10时胃蛋白酶已经变性失活，再改变pH，酶促反应速率不变
解析：（1）酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，结合甲图分析（如图所示）可知，酶降低的活化能可以用甲图中A-B表示。
与无机催化剂相比，酶降低反应活化能的效果更显著，如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B将变大。
（2）乙图曲线表示生成物的量随反应时间的变化，时间为160min时，生成物的量不再增加，原因可能是底物已被完全消耗。
（3）丙图ABC曲线若表示酶促反应速率随反应物浓度的变化，达到平衡后，酶促反应速率不再增大，制约BC段酶促反应速率的因素是酶浓度等。
（4）胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，在pH=10的环境中胃蛋白酶已经变性失活，若胃蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH由开始的10逐渐降低到2，此过程中酶活性不能恢复，酶促反应速率将不变（为0）。
4.答案：（1）无关；自
（2）乙
（3）使新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合；碘液；剩余量
（4）不科学；因为温度会直接影响H2O2的分解
（5）该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低；6~8
解析：（1）（2）（3）实验一探究的是温度对酶活性的影响，自变量是温度，因变量是酶活性（通过测定单位时间内淀粉的剩余量来体现），其他条件属于无关变量；α-淀粉酶作用的最适温度为60℃是已知的，则乙组为对照组。该实验应先使酶和底物分别达到预设温度，再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。该实验检测试剂宜用碘液（淀粉遇碘液变蓝），不能用斐林试剂，因为斐林试剂检测还原糖时需要水浴加热，会影响实验结果。
（4）过氧化氢在常温常压下就能分解，加热的条件下分解会加快，会影响实验结果。
（5）实验二探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量为pH，因变量是H2O2完全分解所需时间，所用时间越短，说明该pH下过氧化氢酶的催化效果越好。在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置梯度。
5.答案：（1）降低化学反应活化能
（2）抑制；专一；B；图2中C显示的作用机理为板栗壳黄酮和脂肪竞争胰脂肪酶上的活性部位，从而降低了脂肪与胰脂肪酶结合的概率，进而使酶促反应速率下降，此种抑制可以通过增加脂肪浓度而缓解，与图1所示结果不符
（3）pH和是否加入板栗壳黄酮；大；在pH为7.4条件下，配制一系列浓度梯度的板栗壳黄酮溶液，并将其与脂肪、胰脂肪酶混合（其他条件相同且适宜），分别测定对照组与加入板栗壳黄酮组的酶活性
解析：（1）酶能降低化学反应的活化能，使反应速率加快，因此胰脂肪酶能高效催化脂肪水解为甘油和脂肪酸。
（2）据图1实验结果显示，加入板栗壳黄酮的实验组酶促反应速率比对照组低，说明板栗壳黄酮会抑制胰脂肪酶的活性。图2中A显示在正常情况下，脂肪与胰脂肪酶活性部位结构互补时，胰脂肪酶才能发挥作用，这说明酶在与底物发生特异性结合时才能正常发挥作用，即酶作用的专一性。图2中的B为板栗壳黄酮与酶结合后导致酶的空间结构发生改变，进而使脂肪无法与胰脂肪酶发生结合，从而抑制酶促反应，该抑制作用会导致脂肪分解速率下降，且不能通过增加底物浓度缓解；图2中的C为板栗壳黄酮和脂肪竞争胰脂肪酶上的活性位点，从而降低了脂肪与胰脂肪酶结合的概率，进而使酶促反应速率下降，此种抑制可以通过增加脂肪浓度而缓解。据图1可知，加入板栗壳黄酮组的酶促反应速率低于对照组，且脂肪浓度增加到一定值时，其反应速率保持不变且依然比对照组低，因此板栗壳黄酮对胰脂肪酶的作用机理应为B。
（3）①本实验的目的是研究不同pH条件下板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，则本实验的自变量为pH和是否加入板栗壳黄酮。②由图3可知，不加板栗壳黄酮，胰脂肪酶活性最高时的pH约为7.4，加入板栗壳黄酮，胰脂肪酶活性最高时的pH变大。③若要探究pH为7.4条件下，不同浓度的板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，则实验的自变量为板栗壳黄酮浓度，因变量为酶活性。因此实验的基本思路是在pH为7.4条件下，配制一系列浓度梯度的板栗壳黄酮溶液，并将其与脂肪、胰脂肪酶混合，在其他条件相同且适宜的情况下，分别测定对照组与加入板栗壳黄酮组的酶活性。
6.答案：（1）南方鲇初始的生长状况、体重等属于无关变量，需相同且适宜
（2）专一性；脂肪酶能够降低有关化学反应的活化能
（3）低；在一定脂防酶添加量范围内，脂肪酶能够提高饲料的利用率和南方鲇的生长性能
（4）不能；该实验添加脂肪酶的实验组过少，实验组结果差异较小，不足以说明相关问题
解析：（1）本实验的目的是探究脂肪酶对南方站的生长性能和饲料利用率的影响，所以南方站初始的生长状况、体重等属于无关变量，需相同且适宜。
（2）脂肪酶只能水解脂肪，不能水解蛋白质，说明了酶具有专一性；酶具有催化作用的原因是酶能够降低化学反应的活化能。
（3）饲料系数越低，说明南方鲇增加一单位质量所消耗的饲料越多，所以饲料的利用率越低；分析表格中的数据，可以看出在一定脂肪酶添加量范围内，脂肪酶能够提高饲料的利用率和南方站的生长性能（增重率、特定生长率、蛋白质效率）。
（4）从表格的几组数据看出，随着脂肪酶的添加量的增加，饲料的利用率出现升高，南方站的生长性能变好，但由于该实验添加脂肪酶的实验组过少，实验组结果较为接近，不足以说明脂防酶的添加量越大，饲料的利用奉越高，南方站的生长性能越好。
7.（1）答案：A中加一定浓度的过氧化氢溶液，B中加同种死的酵母菌溶液或蒸馏水（或A中加同种死的酵母菌溶液或蒸馏水，B中加一定浓度的过氧化氢溶液）
解析：实验中实验组加入一定浓度的过氧化氢溶液和一定浓度的某种酵母菌溶液，对照组加入等量的一定浓度的过氧化氢溶液和同种死的酵母菌溶液或蒸馏水。
（2）答案：过氧化氢自动分解的速率随温度的升高而加快
解析：对照组中加入的为蒸馏水或死的酵母菌溶液，即无过氧化氢酶溶液，但由数据可知，在30℃~60℃范围内，对照组也有移动，且移动的平均速率随温度的升高而增大，说明过氧化氢自动分解的速率随温度的升高而加快。
（3）答案：实验组与对照组的差值；实验组的数据代表酵母菌中过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气的量和过氧化氢自动分解产生氧气的量之和
解析：实验组的数据代表酵母菌中过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气的量和过氧化氢自动分解产生氧气的量之和，因此，实验组与对照组的差值可代表酵母菌所代替的过氧化氢酶的活性。
（4）答案：60℃时酵母菌中的过氧化氢酶失去活性
解析： 60℃下实验组和对照组注射器B中的读数相同，原因是60℃时酵母菌中的过氧化氢酶失去活性。
8.答案：（1）斐林试剂
（2）①麦芽α-淀粉
②单位时间内底物的消耗量（或单位时间内产物的生成量）
（3）①抑制；较高浓度的NaCl溶液使酶促反应速率降低是盐析的结果，而盐析并没有使淀粉酶的空间结构发生改变，故加水稀释后盐析作用消除，酶促反应速率上升
②在NaCl溶液浓度为0.10～0.20 ml·L-1的范围内，设置更小浓度梯度的NaCl溶液，测定不同浓度下淀粉酶催化淀粉水解的反应速率
解析：（1）在验证酶的专一性时可选用不同底物和同一种酶。由于碘液只能检测淀粉是否水解，不能检测蔗糖是否水解，故利用α-淀粉酶、淀粉、蔗糖来验证酶的专一性时，不能选择碘液进行检测，可选择斐林试剂进行检测。
（2）①据图可知，在pH为6.8左右的环境中，麦芽α-淀粉酶的活性比芽孢杆菌α-淀粉酶的活性、人类唾液α-淀粉酶的活性高。②酶活性可用酶促反应速率（单位时间内底物的消耗量或单位时间内产物的生成量）来表示。
（3）①分析表格数据可知，当NaCl溶液的浓度为0.30ml·L-1时，酶促反应速率相对值为4.3，低于NaCl溶液浓度为0的组别（对照组）的酶促反应速率相对值，故0.30ml·L-1的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解具有抑制作用。若将该浓度的NaCl溶液加水稀释到0.15ml·L-1，则淀粉酶催化淀粉水解的速率会上升，这是因为较高浓度的NaCl溶液使酶促反应速率降低是盐析的结果，而盐析并没有使淀粉酶的空间结构发生改变，加水稀释后盐析作用消除，酶促反应速率上升。②分析表格数据可知，NaCl溶液促进淀粉酶催化淀粉水解的最适浓度在0.10~0.20ml·L-1之间，若要进一步探究NaCl溶液促进淀粉酶催化淀粉水解的最适浓度，可在NaC1溶液浓度为0.10~0.20ml·L-1的范围内，设置更小的浓度梯度，测定相应NaCl溶液浓度下淀粉酶催化淀粉水解的速率。
甲组
乙组
丙组
①新鲜α-淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
②可溶性淀粉溶液
5mL
5mL
5mL
③温度
0℃
60℃
90℃
④测定单位时间内淀粉的
A组
B组
C组
D组
E组
pH
5
6
7
8
9
H2O2完全分解所需时间（秒）
300
180
90
192
284
脂肪酶添加量（g·kg-1）
初重（g）
末重（g）
增重率（%）
特定生长率（%/天）
饲料系数
蛋白质效率（%）
0
37.6
318.7
433.3
2.90
0.853
263.6
0.1
57.6
329.0
471.2
3.02
0.887
277.6
0.3
37.6
333.8
479.5
3.07
0.903
281.8
实验组别
注射器B中的读数（单位刻度）
实验组
对照组
10℃条件下的实验结果
2.0
0.1
20℃条件下的实验结果
2.6
0.1
30℃条件下的实验结果
4.5
0.1
40℃条件下的实验结果
3.6
0.3
50℃条件下的实验结果
2.4
0.6
60℃条作下的实验结果
1.2
1.2
NaCl溶液浓度/（ml·L-1）
0
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
酶促反应速率相对值
5.0
5.7
6.2
6.5
6.0
5.4
4.3