专题突破练3 酶和ATP一、单项选择题1.大肠杆菌中发现的RNaseP是一种由蛋白质和RNA组成的复合体(一种酶),某实验小组提取核心组件M1(可在一定盐离子环境下体外单独催化tRNA加工过程),经蛋白酶处理后的M1仍然具有催化功能,而经RNA水解酶处理后的M1不再具备催化功能。下列说法正确的是( )A.可用双缩脲试剂检测核心组件成分M1B.M1能为tRNA的体外加工过程提供活化能C.M1功能的丧失主要影响基因表达中的转录过程D.核心组件M1也具有高效性、专一性和作用条件较温和的特点2.(2021山东新高考联盟调研)Taq酶是一种发现于嗜热菌中耐高温的DNA聚合酶,在PCR扩增技术中有重要的作用。下列关于Taq酶的说法,正确的是( )A.Taq酶可以为DNA复制过程提供能量B.Taq酶耐高温说明温度对Taq酶的活性没有影响C.Taq酶耐高温的特性与其特定的结构有关D.Taq酶的基本单位可以与双缩脲试剂发生紫色反应3.(2021山东潍坊摸底)YAP蛋白质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的基因存在缺陷,则皮脂腺会发育得较小4.(2021山东烟台二模)下图表示不同质量浓度的Ca2+和Cu2+对淀粉酶活性影响的实验结果。下列叙述错误的是( )A.本实验采用的对照方法有空白对照和相互对照B.本实验因变量的检测指标可以是单位时间内淀粉的剩余量C.实验过程中温度、pH等因素应该保持相同且适宜D.实验结果显示,不同质量浓度的Ca2+和Cu2+均会抑制酶的活性5.实验室有以下材料和用具:淀粉、过氧化氢溶液、淀粉酶溶液、肝研磨液、斐林试剂、碘液、盐酸、氢氧化钠溶液及其他必需的材料。某兴趣小组探究环境条件对酶活性的影响时,设计了下列方案,其中最合理的是( )选项环境因素底物酶检测指标或试剂ApH淀粉溶淀粉酶碘液
液B温度过氧化氢溶液肝研磨液气泡产生的速率C温度淀粉溶液淀粉酶斐林试剂DpH过氧化氢溶液肝研磨液气泡产生的速率6.(2021湖北七市联考)淀粉酶有多种类型,如α-淀粉酶可使淀粉内部随机水解,β-淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。下图为对两种淀粉酶的研究实验结果。下列有关叙述错误的是( )图1 pH对淀粉酶活性的影响图2 β-淀粉酶在50℃条件下的热稳定性A.β-淀粉酶水解淀粉的产物能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀B.β-淀粉酶的最适pH低于α-淀粉酶,在人的胃内α-淀粉酶活性低于β-淀粉酶C.将β-淀粉酶在50℃条件下处理1h后,酶的空间结构遭到破坏,永久失活D.Ca2+、淀粉与淀粉酶共存时,更有利于较长时间维持β-淀粉酶的热稳定性7.(2021吉林长春高三期中)工业发酵生产中需要酶具有较高活性及持久活性。为研究pH和温度对某种淀粉酶活性的影响,在五组试管中加入等量且适量的可溶性淀粉溶液,其他处理如下表所示。下列分析正确的是( )实验步骤甲乙丙丁戊①添加物质体积分数为5%的HCl-1mL-1mL-体积分数为2%的新鲜淀粉1mL1mL1mL--
酶溶液蒸馏水1mL-1mLab②保温处理5min50℃50℃75℃50℃75℃③用等量斐林试剂检测是否出现砖红色沉淀+++++++++++++-注“+”代表产生物质,“+”的数量表示其含量;“-”代表未添加物质或无对应物质产生。A.表中a、b处数据均为1mLB.该淀粉酶具有较强耐热、耐酸性能C.HCl可能具有降低淀粉水解所需活化能的作用D.利用该淀粉酶应选择75℃和pH为7.0的条件进行工业生产二、不定项选择题8.(2021山东日照二模)某小组为研究温度对酶活性的影响,在t1、t2、t3温度下,分别用淀粉酶水解淀粉,保温相同时间后测定生成物的量分别为a、b、c,且b>a>c,温度各升高相同幅度,重复上述实验,测定生成物的量分别为a'、b'、c',且a'>a,b'>b,c>c'。下列相关分析正确的是( )A.该淀粉酶的最适温度在t2和t3之间B.当温度为t1时,可通过提高淀粉浓度来提高酶的活性C.当温度在t2和t3之间时,随温度升高酶的活性降低D.b>c是因为温度为t3时部分酶的空间结构可能发生改变9.(2021江西吉安联考)KRAS蛋白酶能够结合鸟苷三磷酸(GTP)和鸟苷二磷酸(GDP)。当结合GTP时,KRAS处于活性状态;当结合GDP时,则处于抑制状态。正常情况下,KRAS与GDP结合,在接受胞外生长因子的刺激后,鸟苷酸转换因子(GEFs)增强使KRAS与GTP结合。GTP酶以及正常细胞GTP酶激活蛋白(GAPs)则能促进GTP的水解(见下图)。下列叙述正确的是( )A.GTP失去两分子磷酸后成为DNA的基本组成单位B.据图可知,正常情况下细胞中KRAS酶处于活性状态C.胞外生长因子可以促进KRAS酶活性增强D.GTP和GDP不会使KRAS酶结构改变10.(2021山东聊城高三期中)腺苷酸激酶(AK)是生物体内普遍存在的一种单体酶,广泛存在于微生物、植物和动物体内,在维持细胞能量平衡中起重要作用。AK存在于线粒体内外膜间隙,可耐100℃高温而不失活,AK催化如下的反应:MgATP2-+AMP2-→MgADP-+ADP3-。下列叙述错误的是( )A.AK能专一性地将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上形成ADPB.AK经胰蛋白酶处理会失活,它能直接为ADP的合成提供能量C.AK的热稳定性与其分子的特定空间结构有密不可分的关系D.AMP转化为ADP破坏了ATP与ADP相互转化的能量供应机制
11.(2021山东潍坊高三期中)有报道称:体内的活性氧浓度越低越好,长期大量服用抗氧化剂,可以延缓衰老。因此,有人认为活性氧对身体有害,对机体正常的肌肉工作效率只有负面影响。为了探究该报道的真伪,科研人员利用大鼠的横膈肌进行了如下实验。下列相关叙述正确的是( )组别材料处理横膈肌收缩力度1大鼠的横膈肌一定量X溶液b2大鼠的横膈肌等量H2O2酶处理后的X溶液<b3大鼠的横膈肌等量添加抗氧化剂的X溶剂<b4大鼠的横膈肌(若干小组)在每组X溶液中分别添加一定剂量的浓度为0.1~10μmol/L的H2O2随H2O2浓度增加,先增大后减小记录现象后在高H2O2浓度的溶液中再加入抗氧化剂增大注X溶液为横膈肌细胞所处内环境的模拟培养液。A.本实验的设计遵循了对照原则,其对照形式仅为空白对照B.本实验的目的之一是探究H2O2(活性氧)对大鼠横膈肌收缩力度的影响C.实验需要控制好大鼠的横膈肌的生理状态、X溶液浓度等无关变量D.实验结果表明,一定浓度的活性氧对肌肉功能的正常发挥起促进作用,证明报道中对抗氧化的宣传是不够科学的三、非选择题12.(2021山东青岛胶南高三期中)已知细胞中酶A可催化某种物质的分解,图中的甲代表酶A在一定温度与一定pH条件下,进行催化作用所得到的反应速率与底物浓度的关系。请回答下列问题。(1)和无机催化剂相比,酶的催化效率更高的原因是 。 (2)在该温度与该pH条件下,要提升最大反应速率,可采取的措施是 。若在酶与底物的反应系统中加入某化学物质,使反应曲线向右移动如乙所示,试问所加化学物质对此反应速率的作用是 。 (3)改变哪些因素可以使图中甲向左移动至丙? (至少答出两点)。 (4)在测定酶A催化作用最适pH时,需在一定pH范围内设置 ,分别测定酶活性,
将测得的数据绘制成曲线图,若曲线出现 ,则其对应的pH即为其最适pH。 13.(2021山东泰安测试)临床上大手术后患者常会发生术后疲劳综合征(POFS),表现为肌肉无力、疲劳感增加等症状。为探明POFS与肌细胞能量代谢的关系,研究人员将若干生理状态相同的健康成年雄性大鼠随机均分为对照组和模型组,其中对模型组大鼠进行开腹后切除70%中段小肠的处理。定期检测术后肌肉中ATP、ADP、AMP的含量(单位:mg/kg),结果如下表所示。回答下列问题。组别被分析物术后第1天术后第3天术后第7天对照组ATP880.31003.21833.8ADP640.7739.7866.6AMP209.2274.3511.8模型组ATP819.5936.11822.4ADP641.5746.7934.0AMP210.3275.2547.7注AMP为ADP水解失去一个磷酸基团后的产物。(1)肌细胞中产生ATP的部位是 。AMP与腺嘌呤脱氧核糖核苷酸的区别是 。 (2)对照组大鼠应进行 处理。 (3)根据实验结果推测,POFS可能的病因是 。 (4)实验大鼠神经细胞吸收K+的过程 (填“需要”或“不需要”)ATP。 14.细菌污染是导致食品变质的一个重要因素,相关部门工作人员抽检时,利用ATP发光法判断食品中细菌数量是否符合标准,具体的过程如下所示。第一步,取适量待测食品制备成组织样液。第二步,向一定量的样液中加入适量的荧光素—荧光素酶复合溶液。第三步,适宜条件下反应一段时间后,检测荧光强度,并进行数据的记录与处理,得出样液中ATP的含量。第四步,计算得出该样品的细菌数量。(1)荧光素在荧光素酶的催化下被氧化,可发出荧光,该反应需要吸收ATP水解时释放出的能量。请写出ATP水解的反应式: 。检测时出现的发光反应,涉及的能量变化为 。 (2)检测荧光强度可反映出样液中ATP的含量,荧光强度与ATP的含量 。又由于每个细菌的细胞中ATP的含量差异 ,所以可计算出细菌的数量。 (3)有研究者利用此方法对屠宰后鸡肉的ATP含量进行了测定,以判断鸡肉的新鲜程度。请推测随着时间的延长,鸡肉中的ATP含量会 ,理由是 。 专题突破练3 酶和ATP1.D 解析:由题意可知,核心组件M1的成分是RNA,而双缩脲试剂用于检测蛋白质,A项错误。M1具有催化功能,其原理是可以降低化学反应所需的活化能,B项错误。M1催化tRNA的加工,M1功能丧失会影响翻译过程,不影响转录过程,C
项错误。核心组件M1具有催化功能,是一种酶,因此,也具有高效性、专一性和作用条件较温和的特点,D项正确。2.C 解析:酶只起到催化作用,不能为DNA复制提供能量,A项错误。Taq酶耐高温,但温度能影响Taq酶的活性,B项错误。酶的结构决定功能,Taq酶的耐高温特性与其特定的结构有关,C项正确。Taq酶的基本单位为氨基酸,氨基酸不能与双缩脲试剂发生显色反应,蛋白质可以与双缩脲试剂发生紫色反应,D项错误。3.B 解析:由题意可知,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项正确。蛋白酶Caspase-3通过特殊机制调控YAP蛋白,而不是降低了YAP蛋白催化化学反应的活化能,B项错误。蛋白酶Caspase-3能在皮脂腺发育的调控过程中发挥作用,C项正确。蛋白酶Caspase-3通过特殊机制调控YAP蛋白,从而影响腺体大小,因此蛋白酶Caspase-3能在皮脂腺发育的调控过程中发挥作用,同时也说明若控制蛋白酶Caspase-3的基因存在缺陷,皮脂腺会发育得较小,D项正确。4.D 解析:本实验设置的对照有不含Ca2+和Cu2+的空白对照以及Ca2+和Cu2+不同质量浓度之间的相互对照,A项正确。本实验的因变量是淀粉酶的活性,其检测指标可以是单位时间内淀粉的剩余量,B项正确。本实验的自变量是Ca2+和Cu2+的质量浓度,故实验中温度、pH等无关变量应该保持相同且适宜,C项正确。由题图可知,在质量浓度为0~0.10mg/mL的Ca2+作用下,部分淀粉酶的活性高于空白对照,D项错误。5.D 解析:在探究pH对酶活性的影响时,若选择淀粉为底物,则淀粉在酸性条件下会发生水解,干扰实验结果,A项不合理。温度会影响过氧化氢的分解,以温度为自变量时不宜用过氧化氢作为底物,B项不合理。用斐林试剂检测淀粉的水解产物时需要加热,温度会影响实验结果,C项不合理。肝研磨液中含有过氧化氢酶,能催化过氧化氢分解产生氧气,气泡产生的速率可以反映pH对酶活性的影响,D项合理。6.B 解析:β-淀粉酶水解淀粉的产物是麦芽糖,属于还原糖,能与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀,A项正确。β-淀粉酶的最适pH低于α-淀粉酶,因为胃液pH为0.9~1.5,在人的胃内α-淀粉酶活性高于β-淀粉酶活性,B项错误。将β-淀粉酶在50℃条件下处理1h后,酶的空间结构遭到破坏,酶活性丧失,永久失活,C项正确。Ca2+、淀粉与淀粉酶共存时,更有利于较长时间维持β-淀粉酶的热稳定性,D项正确。7.C 解析:本实验为“研究pH和温度对某种淀粉酶活性的影响”,自变量为温度和pH,因变量为淀粉酶的活性,实验设计应遵循实验的单一变量原则,所加液体体积应一致,故题表中b处数据为2mL,A项错误。乙、丁对照表明在体积分数为5%的HCl条件下,该淀粉酶无活性,故该淀粉酶无较强的耐酸性能,B项错误。甲、乙的自变量是加入淀粉酶或加入HCl,用斐林试剂进行检测,两组均出现了砖红色沉淀,说明HCl具有降低淀粉水解所需活化能的作用,C项正确。工业发酵生产中需要酶具有“持久活性”,75℃时该酶是否具有持久活性未知,D项错误。8.AD 解析:t2温度低于最适温度,且在三个温度中最接近最适温度,而t3温度高于最适温度,故最适温度在t2和t3之间,A项正确。酶的活性受温度和pH影响,与淀粉浓度无关,B项错误。升高温度后b'>b,证明在t2时升高温度,酶活性增强,C项错误。由以上分析可知,最适温度在t2和t3之间,所以t3时部分酶的空间结构可能发生改变,D项正确。9.C 解析:GTP由一分子核糖、一分子鸟嘌呤、三分子磷酸构成,GTP失去两分子磷酸后成为鸟嘌呤核糖核苷酸,为RNA的基本组成单位,A项错误。正常情况下KRAS与GDP结合,与GDP结合处于抑制状态,B项错误。胞外生长因子促进KRAS与GTP结合,使KRAS活化,C项正确。和GDP结合能够改变KRAS的活性,
即能够改变其结构,D项错误。10.BD 解析:AK是生物体内普遍存在的一种单体酶,在维持细胞能量平衡中起重要作用,该酶可以耐高温,且可以催化MgATP2-+AMP2-→MgADP-+ADP3-,酶具有专一性,由反应式可知,AK能专一性地将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上形成ADP,A项正确。AK是一种酶,其具有催化作用,不能为反应提供能量,B项错误。AK可耐100℃高温而不失活,其化学本质为蛋白质,蛋白质的特性与其空间结构密不可分,C项正确。AK在维持细胞能量平衡中起重要作用,故AK催化AMP转化为ADP的过程没有破坏ATP与ADP相互转化的能量供应机制,D项错误。11.BCD 解析:本实验的设计遵循了对照原则,其对照形式包括空白对照、相互对照等,A项错误。1组和2组对比,4组各组之间对比可得知本实验的目的之一是探究H2O2(活性氧)对大鼠横膈肌收缩力度的影响,B项正确。该实验的自变量为H2O2浓度和抗氧化剂的有无,实验需要控制好大鼠的横膈肌的生理状态、X溶液浓度等无关变量,C项正确。与对照组相比,2组和3组横膈肌收缩力度均较小,4组中随H2O2浓度增加,横膈肌收缩力度先增大后减小,在高H2O2浓度的溶液中再加入抗氧化剂,横膈肌收缩力度增大,说明一定浓度的活性氧对肌肉功能的正常发挥起促进作用,证明报道中对抗氧化的宣传是不够科学的,D项正确。12.答案(1)酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著 (2)增大酶量 减缓反应速率(或使反应速率变慢) (3)pH、温度 (4)pH梯度(系列pH) 峰值(最大值)解析:(1)和无机催化剂相比,酶的催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著。(2)题图中曲线是在一定的温度和pH条件下测定的某种酶的催化反应速率与反应物浓度的关系,则影响酶促反应速率的因素主要是底物浓度(反应物浓度)和酶浓度。由于反应的温度与pH是一定的,图中底物浓度作为自变量,底物浓度达到一定值之后,底物浓度再增加,反应速率不再改变,因此要提升最大反应速率,只能增大酶量。在此酶与底物的反应系统中加入某化学物质,使反应曲线向右移动如乙所示,说明使反应的速率减慢了,因此,所加化学物质对此反应速率的作用是减缓反应速率或使反应速率变慢。(3)要使甲向左移动至丙,说明该改变使反应速率加快,丙所处温度和pH较适宜,所以改变的因素可以是pH、温度。(4)在测定某种酶催化作用最适pH时,需在一定pH范围内设置pH梯度,分别测定酶活性,若测得数据出现峰值,则其对应的pH即为其最适pH。13.答案(1)细胞质基质和线粒体 AMP中的五碳糖为核糖,而腺嘌呤脱氧核糖核苷酸中的五碳糖为脱氧核糖 (2)仅开腹但不切除70%中段小肠 (3)术后肌细胞中ATP含量降低,ADP、AMP积累,造成了肌细胞能量供应不足 (4)需要解析:(1)肌细胞中产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体。AMP与腺嘌呤脱氧核糖核苷酸不同,其中的五碳糖分别为核糖和脱氧核糖。(2)对照组大鼠应进行开腹但不切除70%中段小肠处理。(3)由题表数据可知,术后肌细胞中ATP含量降低,ADP、AMP积累,含量增加,造成了肌细胞能量供应不足,导致POFS的发生。(4)实验大鼠神经细胞吸收K+属于逆浓度吸收,需要ATP。14.答案(1)ATPADP+Pi+能量 化学能转变为光能(2)成正比(或呈正相关) 不显著(3)不断降低 ATP无法合成,又不断被消耗解析:(1)ATP水解的反应式:ATPADP+Pi+能量。利用ATP发光,是将ATP
的化学能转变为光能。(2)由于ATP的化学能转变为光能,根据荧光强度可反映出样液中ATP的含量,荧光强度与ATP的含量成正比;由于每个细菌的细胞中ATP的含量差异不显著,所以可计算出细菌的数量。(3)随着时间的延长,鸡肉中的ATP含量由于不能合成,但又不断被消耗,所以会不断降低。
