专题二 第1讲 新陈代谢、酶和ATP
[基础等级评价]
1．(精选考题·上海高考)下列有关人3体中酶和激素的叙述正确的是( )
A．酶和激素都是蛋白质
B．酶和激素都与物质和能量代谢有关
C．酶和激素都由内分泌细胞分泌
D．酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
解析：少数酶是RNA，只有部分激素如胰岛素、生长激素等是蛋白质；酶能催化物质和能量代谢，而激素对物质和能量代谢的相关反应起调节作用；酶并非都由内分泌细胞分泌；酶不一定需释放到血液中，有的酶在细胞内发挥作用。
答案：B
2．如图甲表示麦芽糖酶催化麦芽糖水解的模型，图乙表示在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。下列相关叙述错误的是( )
A．该模型能解释酶的催化具有专一性，其中c代表麦芽糖酶
B．限制g～h上升的原因是酶的数量，故整个实验中应设置“麦芽糖酶的量一定”
C．如果温度升高或降低5℃，g点都将下移
D．可用斐林试剂鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的催化分解
解析：酶的空间结构与反应物相匹配，体现了酶的催化具有专一性；反应前后c的数量和结构不变，说明其为麦芽糖酶。曲线g～h段随着麦芽糖量的增加，催化速率不变，说明此时限制催化速率的因素最有可能是酶的数量，故该实验是在一定麦芽糖酶量的条件下进行的。由于该实验是在最适温度下进行的，故不论升高温度还是降低温度，酶的活性均会下降，g点都将下移。麦芽糖酶能将1分子麦芽糖分解成2分子的葡萄糖，而麦芽糖和葡萄糖均属于还原糖，故不能用斐林试剂鉴定麦芽糖是否完全分解。
答案：D
3．下表是某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案，a～d代表试管，①～⑦代表实验步骤。对该实验方案的有关评价，错误的是( )
a
b
c
d
①
淀粉溶液2 mL
蔗糖溶液2mL
唾液淀粉酶溶液2 mL
唾液淀粉酶溶液2 mL
②
50～65℃温水中水浴加热10 min
③
将c试管中的溶液倒入a试管，
将d试管中的溶液倒入b试管
④
50～65℃温水中水浴加热10 min
⑤
加入现配的斐林试剂溶液2 mL
⑥
观察并记录颜色变化
A．淀粉酶的用量属于自变量
B．②和④会影响酶的活性
C．②的温度、④的加热时间设置错误
D．④和⑤的顺序有误
解析：该实验是验证酶的专一性，实验的自变量应为酶催化的不同底物。
答案：A
4．(精选考题·西宁重点中学联考)生物体内能量代谢中ATP合成和利用过程如图所示，以下说法正确的是( )
A．a过程和b过程都有[H]的生成和消耗
B．光合作用合成的产物中的化学能全部来自ATP
C．O2由红细胞进入肝脏细胞的线粒体可使肝脏细胞内的ADP含量减少
D．ATP是由1分子腺嘌呤和3个磷酸基团组成的，生物体的细胞内含有大量的ATP
解析：动物、植物和人细胞的有氧呼吸过程和绿色植物的光合作用过程，都有[H]的生成和消耗。光合作用合成的产物中的化学能来自ATP和NADPH。细胞内ADP和ATP含量不多，它们之间相互转化并保持动态平衡，O2不会使肝脏细胞内的ADP含量减少。
答案：A
5．下列各选项的“○”中所代表的物质，基本组成单位相同的一组是( )
解析：ATP中的A代表腺苷，它由一分子的核糖和一分子的腺嘌呤组成。A项中的两个A分别表示腺苷和腺嘌呤；B项中的两个A分别表示腺苷和腺嘌呤脱氧核苷酸；D项中的两个A分别表示腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核苷酸；C项中的A－P表示一磷酸腺苷，第二个A表示腺嘌呤核糖核苷酸，二者的基本组成单位相同。
答案：C
6．以下是有关酶的两个实验，根据表格内容分析回答下列问题：
表1
操作步骤
操作方法
试管A
试管B
试管C
1
加淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2
加淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
3
温度处理
60℃
100℃
0℃
4
加碘液
2滴
2滴
2滴
表2
操作步骤
操作方法
试管A
试管B
1
加淀粉溶液
2 mL
2
加蔗糖溶液
2 mL
3
加斐林试剂甲
2 mL
2 mL
4
加斐林试剂乙
数滴
数滴
5
加淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
(1)表1为探究________________的实验。
(2)该实验的正确步骤为________(用表中操作步骤中的序号表示)。
(3)该实验把温度处理改为pH分别为5、7、9能否用于探究pH对酶活性的影响，为什么？________________________________。
(4)表2为探究________________的实验。
(5)请修正操作步骤中的错误：____________________；____________________；____________________。
解析：根据实验题目可以确定自变量，根据自变量也可以确定实验题目；探究温度对酶活性的影响时，要使两溶液温度均达到后，才能混合，这样不会因混合而引起温度的变化；碘液会与氢氧化钠溶液反应，所以在碱性条件下就不能用碘液鉴定淀粉了；斐林试剂的用法与双缩脲试剂用法不同，要等量混合加入，并且要进行水浴加热。
答案：(1)酶的活性受温度影响
(2)2－3－1－3－4
(3)不能，因为氢氧化钠与碘液反应，不能在碱性条件下用碘液对淀粉进行鉴定
(4)酶的专一性
(5)斐林试剂甲和乙要等量混合后使用 应先加酶溶液后加斐林试剂 加斐林试剂后要水浴加热
[发展等级评价]
(限时30分钟，满分100分)
一、选择题(每小题5分，共60分)
1．酶是一类生物催化剂，生物的生命活动离不开酶的催化。下面关于酶的叙述正确的是( )
A．因为酶的催化效率高，故酶促反应速率与酶的浓度无关
B．有些酶由蛋白质构成，有些酶则是由脂质或核酸构成
C．酶促反应能释放出更多的能量
D．RNA聚合酶的最终水解产物是氨基酸
解析：影响酶的催化效率的因素有温度、pH、底物浓度和酶浓度等；多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶促反应能改变化学反应的速度，与能量的释放无关；RNA聚合酶的本质是蛋白质，最终水解产物是氨基酸。
答案：D
2．以下各种酶与其作用部位不相匹配的是( )
A．解旋酶——磷酸二酯键
B．肽酶——肽键
C．ATP水解酶——高能磷酸键
D．限制酶——磷酸二酯键
解析：解旋酶断开的是DNA双链之间的氢键，肽酶断开的是肽键，ATP水解酶断开的是ATP中的高能磷酸键，限制酶断开的是DNA链中的磷酸二酯键。
答案：A
3．食虫植物猪笼草的分泌液能将昆虫消化，作为自己的养料来源。下列有关验证猪笼草分泌液中含有蛋白酶的实验设计方案中，正确的是( )
A．实验组和对照组加入猪笼草的分泌液，再分别加入等量的双缩脲试剂和清水
B．实验组和对照组分别加入等量的猪笼草的分泌液和清水，再加入双缩脲试剂
C．实验结果是加入双缩脲试剂后实验组紫色反应逐渐消失，对照组无颜色变化
D．实验原理是酶具有专一性的特点和双缩脲试剂与蛋白质作用可产生紫色反应
解析：验证猪笼草分泌液中含有蛋白酶的实验，不可能一步完成，往往会由于思维定势的影响而出错。该实验正确的设计方案应是：首先用双缩脲试剂验证猪笼草分泌液中含有蛋白质(可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应来检验)，然后再验证猪笼草分泌液中含有蛋白酶(用它能够分解蛋白块来证明其是酶，原理是酶的专一性特点)，从而得出猪笼草分泌液中含有蛋白酶的结论。
答案：D
4．如图表示酶活性受温度影响的曲线，下列有关分析错误
的是( )
A．图中a和c点处酶的结构相同
B．b点表示该酶的最大活性
C．d点表示该酶的最适温度
D．同一种酶在不同温度下可能具有相同的催化效率
解析：低温能抑制酶的活性，但不会使酶的结构发生改变，高温使酶结构遭到破坏而变性失活。b点是曲线的最高点，表示该酶的最大活性。d点位于横坐标上，表示该酶的最适温度。虽然a、c点对应的温度不同，但酶促反应速率相同。
答案：A
5．(精选考题·广西八校联考)下面是验证唾液淀粉酶专一性的实验设计。已知：(1)滴加本迪森试剂如出现黄色，证明还原糖的存在；(2)唾液淀粉酶将淀粉水解成麦芽糖，但不能水解蔗糖为葡萄糖和果糖；(3)麦芽糖、果糖、葡萄糖具有还原性，而淀粉和蔗糖不具有还原性。对该实验的分析错误的是( )
加入物质
试管1
试管2
试管3
试管4
1%淀粉溶液(滴)
4
－
4
－
2%蔗糖溶液(滴)
－
4
－
4
稀释的唾液(滴)
－
－
1
蒸馏水(滴)
1
1
－
恒温处理15 min
37℃
37℃
37℃
37℃
本迪森试剂(滴)
1
1
1
1
沸水浴(min)
4
4
4
4
实验现象
不变黄
不变黄
变黄
不变黄
A．试管3空白处加入1滴稀释的唾液才能得出结果
B．试管4空白处应加入1滴水
C．实验过程中应使每支试管具有等量的物质
D．本迪森试剂是为了指示试管中是否含有麦芽糖、果糖、葡萄糖等还原糖
解析：试管3变黄，说明有还原糖，空白处应该滴加1滴稀释的唾液(唾液中的唾液淀粉酶可以用来水解淀粉)。试管4已经加入唾液，不能再加蒸馏水。
答案：B
6．(精选考题·江西师大附中模拟)下图表示在不同条件下，酶催化反应的速度(或生成物量)变化。下列有关叙述中，不正确的是( )
A．图③不能表示在反应开始的一段时间后，反应速度与时间的关系
B．图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系
C．图①虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度的关系
D．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
解析：由于酶的催化作用有“钝化现象”或者说有一定的“寿命”，因此随时间推移，酶将逐渐失活；其他条件不变时，增加酶浓度，可明显缩短反应时间；在①曲线中做垂直于横轴的一条直线；在底物浓度一定时，酶量增加一倍，反应速度则增加一倍；过氧化氢酶的催化效率具有高效性，因此可用图②中的虚线表示。
答案：A
7．某人进行有关酶特性的实验，操作如表表示。预计三支试管的颜色变化分别是( )
试管编号
淀粉糊
实验处理(等量)
Ⅰ
2 mL
煮沸的唾液＋碘液
Ⅱ
2 mL
唾液＋碘液
Ⅲ
2 mL
蒸馏水＋碘液
A．Ⅰ、Ⅲ变蓝；Ⅱ不变蓝 B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均不变蓝
C．Ⅰ、Ⅲ不变蓝；Ⅱ变蓝 D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为蓝色
解析：由表格分析可知：因高温可以使酶变性，Ⅰ、Ⅲ号试管中的淀粉均未被水解，加碘后变蓝；Ⅱ号试管中的淀粉被水解后加碘不变蓝。
答案：A
8．有人进行实验以研究化合物P对淀粉酶活性的影响，结果如图所示。下列分析不正确的是( )
A．实验中应保持pH不变
B．曲线1作为对照实验
C．P对该酶的活性有抑制作用
D．若反应温度升高，则A点上移
解析：本实验探究化合物P对淀粉酶活性的影响，说明自变量为化合物P的有无，pH为无关变量，应保持一致；不加化合物P的实验为对照组；分析曲线图可知，曲线1的反应速率比曲线2大，说明化合物P对该酶的活性有抑制作用；从图中不能得出温度升高，A点上移的结论。
答案：D
9．(精选考题·成都质检)下列结构在光下不能产生ATP的是( )
A．细胞质基质 B．叶绿体内膜
C．叶绿体的类囊体 D．线粒体的内膜
解析：在细胞质的基质中进行有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸阶段，都可以产生ATP。在线粒体的内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，产生大量的ATP。在叶绿体的类囊体上进行光合作用的光反应阶段，可以产生ATP。而在叶绿体的内膜中无ATP的产生。
答案：B
10．下列有关ATP的叙述，不正确的是( )
A．人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量比安静时减少
B．若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加
C．人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
D．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
解析：人在安静状态时进行有氧呼吸；在剧烈运动时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。一分子的葡萄糖在有氧呼吸时产生38个ATP分子，在无氧呼吸时产生2个ATP分子，因此剧烈运动时每摩尔葡萄糖生成的ATP比安静状态时要少。Na＋等无机盐离子跨膜运输方式是主动运输，需要ATP提供能量。细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，需要将细胞内的Na＋及时排到细胞外，需消耗ATP的量增加。人在寒冷环境中，肾上腺素和甲状腺激素分泌增加，导致体内代谢活动增强，产热量增加，同时细胞产生ATP的量增加。ATP在细胞内的含量很少，但转化速度很快，从而使细胞内的ATP与ADP的含量处于动态平衡之中。
答案：D
11．(精选考题·西宁模拟)下图为生物体的新陈代谢示意图，下列对图示描述错误的是( )
A．①过程为光能转变成电能、电能转变成活跃的化学能的过程
B．②过程为活跃的化学能转变成稳定的化学能的过程
C．③过程为稳定的化学能转变成活跃的化学能的过程
D．④过程为活跃的化学能转变成热能散失的过程
解析：以图解的形式表示光合作用和呼吸作用中的能量转变过程。④过程中ATP水解释放的能量主要用于各项生命活动。
答案：D
12．如图表示生物体部分代谢过程。下列有关分析正确的是( )
A．可进行④过程的生物为厌氧型生物
B．能进行过程③的生物无核膜，属自养型生物为生产者
C．②和④过程只能发生于不同细胞中
D．过程①只能在植物细胞的叶绿体中进行
解析：需氧型生物(如绿色植物)也可存在④过程；③过程为化能合成作用，硝化细菌能完成该过程，硝化细菌无核膜，属自养型生物，为生产者；②、④过程可发生在同一细胞中，过程①不仅发生于叶绿体中，还可发生于蓝藻等原核生物中。
答案：B
二、非选择题
13．(16分)肝脏研磨液和氯化铁溶液中的Fe3＋都能催化过氧化氢分解成水和氧气。现用肝脏研磨液、氯化铁溶液和人的新鲜唾液等材料，依下表设计实验，并得到结果，请分析回答：
实验序号
反应物
加入物质
条件
现象
1
H2O2
肝脏研磨液
室温
大量气泡
2
H2O2
氯化铁溶液
室温
少量气泡
3
H2O2
新鲜唾液
室温
无气泡
(1)实验1、2的现象出现差别的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验1、3的现象不同，说明什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)能证明酶在细胞外也具有催化作用的实验是________。
(4)实验1持续一段时间后，不再产生气泡。出现上述现象的原因可能为：A.肝脏研磨液已失效；B.过氧化氢已被彻底分解。你认为正确的一项是________，请设计一个实验加以证明：________________________________________________________。
(5)实验1、2的条件均改为“加热煮沸”，产生的现象会有何不同？说明原因。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：本题考查与酶有关的知识及实验。酶与无机催化剂相比，具有高效性和专一性，但是酶的催化活性受温度、pH的影响。
答案：(1)肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶的催化效率比氯化铁高(或酶具有高效性)
(2)酶的催化作用具有专一性
(3)1
(4)B 向实验1的装置中再加入适量的过氧化氢，若有气泡产生即可证明
(5)现象：实验1装置中没有气泡产生，实验2装置中仍有气泡产生；原因：高温能够破坏酶的结构，使酶失活，而对无机催化剂影响较小
14．(24分)下面是某同学设计的“探究温度是否影响酶的活性”的实验。
(一)实验假设：温度会影响酶的活性。
(二)材料用具：小烧杯、试管、淀粉、碘液、水浴锅、冰箱、蒸馏水、清水。
(三)实验步骤：
①用淀粉和蒸馏水在烧杯中制备多于6 mL的可溶性淀粉溶液；
②取唾液若干，并用蒸馏水适当稀释后备用；
③取3支试管，分别编为1号、2号、3号，各加入2 mL可溶性淀粉溶液，另取3支试管，分别编为4号、5号、6号，各加入1 mL稀释后的唾液；
④将1号和4号、2号和5号、3号和6号试管分别放入37℃的温水、沸水、冰块中10分钟(水浴锅内加清水，然后加热到需要的温度；冰块可用清水放于冰箱中制备)；
⑤向1号、2号、3号3支试管中分别加入________________，摇匀后放置5 min；
⑥________________________________________________________________________。
(1)请在上面的空白处，补全实验步骤。
(2)此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑
________________________________________等因素。
(3)步骤④与步骤⑤能否调换顺序？请说明理由。
________________________________________。
(4)1号、2号、3号3支试管加入的淀粉、唾液的浓度和量及保温时间均相同，这是为了________________________________________，以便得出科学结论。
(5)在此实验中，因变量通常用碘液检测，碘液检测的是底物还是产物？________。该实验中一般不用斐林试剂检测，是因为斐林试剂的检测需要________条件，这将干扰实验的自变量，对实验结果造成影响。
(6)实验小组以3%过氧化氢溶液和获得的过氧化氢酶为材料进行温度对酶催化活性影响的探究，得到如图所示的结果，根据实验结果得出“过氧化氢酶能耐受100℃高温”的结论，请问这一结论是否可靠？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：本实验的自变量是温度，因变量是酶的活性，无关变量是pH、淀粉溶液的浓度和量、酶的浓度和量、保温时间等。实验的检测指标是淀粉是否完全水解。对于温度的设置可以是一定梯度的温度，也可以是低温、适宜温度、高温。实验步骤可以从“分组编号、实验处理和结果观察”三个方面进行表述。步骤④与步骤⑤不能调换顺序，因为酶具有高效性，当酶与淀粉接触时会将淀粉分解，影响实验现象的观察。在实验过程中，除自变量外，无关变量要相同，以保证实验结果是单一变量(温度的不同)所引起的。由于过氧化氢在高温下能够分解，故不能得到过氧化氢酶具有耐受100℃高温的结论。
答案：(1)⑤4号、5号、6号试管中的唾液 ⑥向3支试管中各加入1滴碘液，观察溶液颜色变化 (2)淀粉溶液的浓度和量、pH、酶的浓度、保温时间、实验操作顺序 (3)不能。因为调换顺序后，2号与3号试管中的淀粉也会被分解 (4)避免因淀粉、唾液的浓度和量以及保温时间的不同给实验结果造成误差，确保实验结果的不同是由于温度的差异引起的 (5)底物 水浴加热 (6)不可靠。因为高温也能使过氧化氢分解
15．(教师备选题)人体运动的动力来自肌肉的收缩。肌肉收缩需要能量，能量来源于能源物质的分解。下图是肌细胞的代谢活动简图(说明：图中甲、乙是呼吸作用的过程，数字①～④代表其他生理过程)，请据图作答：
(1)图中③和④过程进行的方式分别是____________和____________。
(2)肌肉进行中等水平活动时，能量主要来自有氧呼吸，图中能表示有氧呼吸过程的是________。
(3)如果剧烈运动，无氧呼吸的过程就会加强，内环境的pH将________________________，与平时运动量相比，剧烈运动新增添的引起pH变动的物质是________。在pH调节中它将与________结合生成________，最终通过________排出体外。
(4)人体细胞中CO2的产生场所是________。
解析：③和④过程分别表示的是葡萄糖和氧气进入肌细胞的运输方式，即主动运输和自由扩散。有氧呼吸是指葡萄糖彻底氧化分解并释放能量的过程，甲表示无氧呼吸，乙表示有氧呼吸。无氧呼吸的过程加强，就会产生乳酸进入内环境，使pH略微下降，但是内环境中有缓冲物质，最终使pH趋于稳定。
答案：(1)主动运输 自由扩散 (2)乙
(3)先略微下降后趋于稳定 乳酸 Na2CO3 乳酸钠 肾脏 (4)线粒体
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