2025版高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第1讲酶和ATP提能训练

第3单元细胞的能量供应和利用第1讲酶和ATPA组一、单选题1．(2023·山东济宁统考三模)多酶片具有糖衣与肠溶衣双层包衣，外层含胃蛋白酶，内层含胰酶、脂肪酶、淀粉酶等多种酶，可用于治疗消化不良、食欲不振等。下列叙述错误的是(B)A．多酶片咀嚼服用较整颗服用药效低B．双层包衣可防止胃蛋白酶被胰酶催化水解C．多酶片发挥作用的原理是降低食物水解所需的活化能D．双层包衣和酶的分层设计，可使不同的酶在不同部位释放并发挥作用解析：包衣可以保护酶不被破坏，胃蛋白酶在胃中起作用，胰酶(含脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶)在小肠中起作用，双层包衣和酶的分层设计，以便不同的酶在不同部位释放并发挥作用，而咀嚼服用可能会影响酶的活性，A正确；双层包衣有利于不同的酶在相应的场所起作用，胃蛋白酶起作用的部位在胃内，而胰蛋白酶起作用的部位在小肠，B错误；多酶片中的酶具有催化作用，其催化作用的原理是降低食物水解所需的活化能，C正确；双层包衣和酶的分层设计，可使不同的酶在不同部位释放并发挥作用，进而使酶充分发挥催化作用，D正确。故选B。2．(2023·浙江温州乐清市知临中学校考二模)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来研究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，错误的是(C)A．淀粉溶液浓度和无机盐种类是本实验的自变量B．Q点条件下淀粉完全水解所需的时间较P点的长C．甲组反应速率更快，说明Cl－能降低淀粉水解的活化能D．Cu2＋不是通过与淀粉竞争酶分子上的活性中心来降低反应速率解析：由图像横坐标和各曲线标注可知，淀粉溶液浓度和无机盐种类是本实验的自变量，A正确；根据图示分析可知，Q点和P点的淀粉水解速率相同，但Q点对应的淀粉溶液浓度更大，所以Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点长，B正确；甲组反应速率更快，说明Cl－能提高淀粉酶降低淀粉水解的活化能的效果，C错误；Cu2＋是重金属离子，会使淀粉酶发生空间结构改变而变性，从而降低反应速率，不是通过与淀粉竞争酶分子上的活性中心来降低反应速率，D正确。故选C。3．(2024·福建省福州市福清虞阳中学高三期中)茶叶中的多酚氧化酶能使茶多酚氧化，形成茶多酚的氧化产物茶黄素、茶红素和茶褐素等。绿茶加工过程中的杀青就是利用适当的高温钝化酶的活性，在短时间内制止由酶引起的一系列化学变化，形成绿茶绿叶绿汤的品质特点。下列叙述正确的是(B)A．多酚氧化酶只能催化茶多酚氧化是因为酶具有高效性B．绿茶能保持绿色与短时间内高温破坏多酚氧化酶空间结构有关C．杀青后，多酚氧化酶不能与双缩脲试剂发生紫色反应D．多酚氧化酶为茶多酚氧化形成茶黄素、茶红素和茶褐素的过程提供能量解析：多酚氧化酶只能催化茶多酚氧化，是因为酶具有专一性，A错误；据题意可知，绿茶能保持绿色与短时间内高温破坏多酚氧化酶空间结构有关，B正确；杀青就是利用适当的高温钝化酶的活性，在短时间内制止由酶引起的一系列化学变化，形成绿茶绿叶绿汤的品质特点。高温导致蛋白质变性，蛋白质结构变得伸展松散，暴露出的肽键能与双缩脲试剂发生紫色反应，故杀青后，多酚氧化酶能与双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；酶在催化反应过程中可以降低化学反应所需的活化能，不提供能量，D错误。故选B。4．(2023·天津高三统考模拟预测)酶使化学反应能够在常温常压下进行，下列对酶活性的实验设计不合理的是(C)实验编号探究课题选用材料与试剂①温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液②pH对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂③酶的高效性H2O2溶液、新鲜的土豆浸出液、FeCl3溶液④酶的专一性蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液、碘液A．①④ B.②③④C．①②④ D.②③解析：过氧化氢加热易分解，不适合作为反应物探究温度对酶活性的影响，①不合理；可溶性淀粉溶液可以直接被无机催化剂H＋水解，不适合作为反应物探究pH对酶活性的影响，②不合理；新鲜的土豆浸出液含过氧化氢酶，可以与无机催化剂FeCl3对比来探究酶的高效性，③合理；碘液既不与蔗糖溶液反应，也不与蔗糖的水解产物反应，不适合作为该实验的检测试剂，应选用斐林试剂鉴定实验结果，④不合理。综上所述，①②④不合理，C符合题意，A、B、D不符合题意。故选C。5．(2023·山东枣庄高三统考期末)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为分子开关，形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”，形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”，机制如下图所示。下列有关叙述正确的是(D)A．ATP与ADP具有相同的组成元素和脱氧核糖，均含有可转移的磷酸基团B．适宜光照下，叶肉细胞内的吸能反应均伴随着ATP的合成过程C．蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累D．Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化解析：ADP是ATP水解掉一个磷酸基团形成的，ATP与ADP具有相同的组成元素和核糖，均含有可转移的磷酸基团，A错误；ATP的合成过程需要吸收能量，所以适宜光照下，叶肉细胞内的放能反应均伴随着ATP的合成过程，B错误；分析图可知，蛋白质被磷酸化激活的过程中，蛋白质需要连接一个磷酸分子，所以周围环境中会有ADP的积累，不会有磷酸分子的积累，C错误；Ca2＋逆浓度梯度进入细胞是主动运输需要消耗能量，因此该过程需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化，D正确。故选D。6．下列关于酶和ATP的叙述中，正确的有几项(B)①酶是由活细胞产生的，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；②酶促反应与外界条件无关，酶只有在生物体内才起作用；③酶能降低化学反应的活化能，具有专一性、高效性等特性；④所有的酶和ATP在元素组成上，都含有C、H、O、N、P；⑤一个ATP分子中，含有三个特殊的化学键；⑥植物细胞中叶绿体光反应阶段合成的ATP，直接用于暗反应阶段CO2的固定；⑦对于动物、真菌和细菌来说，细胞呼吸是其产生ATP的唯一来源A．一项 B．二项C．三项 D．四项解析：酶是由活细胞产生的有机物，绝大多数酶的化学成分是蛋白质，少数酶是RNA，①正确；酶的活性受到温度、pH等条件影响，酶促反应与外界条件有关，酶在适宜条件下就能发挥催化作用，②错误；和不加酶相比，酶能降低化学反应的活化能，且酶只能催化一种或一类化学反应具有专一性、和无机催化剂相比酶具有高效性等特性，③正确；酶是蛋白质或RNA，蛋白质一定含有C、H、O、N，ATP含有C、H、O、N、P，不是所有的酶都含有C、H、O、N、P，④错误；一个ATP分子中，含有两个特殊的化学键，⑤错误；植物细胞中叶绿体光反应阶段合成的ATP，直接用于暗反应阶段C3的还原，⑥错误；对于动物、真菌和绝大多数细菌来说，细胞呼吸是其产生ATP的唯一来源，少数细菌能进行光合作用，光合作用也是产生ATP的来源，⑦错误，A、C、D错误，B正确。故选B。7．(2024·山东威海高三期末)下列关于“探究pH对胰蛋白酶活性的影响”实验的说法，错误的是(B)A．将胰蛋白酶置于不同pH条件下处理一段时间后再与反应物混合B．反应结束后向试管中加入双缩脲试剂可检测出酶的作用效果C．两支试管中的pH不同，其反应速率可能相同D．pH过低或过高对胰蛋白酶活性的影响机理相同解析：该题探究pH对酶活性的影响，应先将底物和酶设在达到实验所要的pH值，再将相同pH值条件下的酶和底物混合，A正确；反应结束后，胰蛋白酶中的肽键还保持完整，但空间结构被破坏，此时，向试管中加入双缩脲试剂可出现紫色反应，但这不能检测出酶的作用效果，B错误；酶具有最适pH，在最适pH的两侧，存在pH不同，其反应速率相同的情况，C正确；pH过低或过高都会导致胰蛋白酶因空间结构被破坏而失活，D正确。故选B。二、综合题8．(2023·四川眉山校考三模)ATP和酶是维持细胞正常代谢的两种重要物质。下图为ATP的结构式和某类酶促反应原理模型图。回答下列问题：(1)ATP结构式中的五碳糖是核糖(填“核糖”或“脱氧核糖”)。若以ATP为原料合成某种酶，则需要ATP脱掉两分子磷酸基团。(2)ATP在细胞中含量都很低，但是细胞内的ATP与ADP相互转化的能量供应机制实现了细胞对大量能量的需求。酶的含量也很低，但是因为其具有高效性，所以能够保证化学反应的正常进行。(3)若某类酶促反应模型中产物是两分子葡萄糖，则图中的酶的名称为麦芽糖酶，推测该酶促反应过程不需要(填“需要”或“不需要”)ATP提供能量。解析：(1)由题图知ATP结构式中的五碳糖含有两个羟基为核糖。若以ATP为原料合成某种酶，该酶本质应为RNA，此时ATP需要脱掉两分子磷酸基团。(2)细胞中的ATP含量虽然很低，但是细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制可以实现对细胞大量供能。因为酶具有高效性，所以酶的含量虽然很低，但是也能够保证化学反应的正常进行。(3)两分子葡萄糖脱水形成的化合物为麦芽糖，所以若某类酶促反应模型中产物是两分子葡萄糖，则图中的酶的名称应该为麦芽糖酶，该过程不消耗能量，故该酶促反应过程是不需要ATP提供能量的。B组一、单选题1．(2024·广东高三期末)酶A、酶B与酶C是科学家分别从菠菜叶、酵母菌与大肠杆菌中纯化出的ATP水解酶。研究人员分别测量其对不同浓度的ATP的水解反应速率，实验结果如下图。下列叙述正确的是(D)A．在相同ATP浓度下，酶A催化产生的最终ADP和Pi量最多B．各曲线达到最大反应速率一半时，酶C所需要的ATP浓度最低C．ATP浓度相同时，酶促反应速率大小为：酶A<酶B<酶CD．当反应速率相对值达到400时，酶A所需要的ATP浓度最低解析：据图可知，在相同ATP浓度下，酶A催化产生的反应速率相对值最高，但ADP和Pi的生成量与底物ATP的量有关，在相同ATP浓度下，三者产生的最终ADP和Pi量相同，A错误；据图可知，酶A、酶B和酶C的最大反应速率分别是1200、800和400，各曲线达到最大反应速率一半时，三种酶需要的ATP浓度分别是10、10和10，三者相同，B错误；据图可知，ATP浓度相同时，酶促反应速率大小为酶A＞酶B＞酶C，C错误；当反应速率相对值达到400时，酶A、酶B和酶C的所需要的ATP浓度依次增加，即酶A所需要的ATP浓度最低，D正确。故选D。2．(2024·河南高三期末)GTP是细胞信号传导的重要物质，其结构和ATP类似，可以和ATP相互转化，研究发现细胞信号传导过程中GTP会在GTP酶的作用下水解为GDP。下列说法中正确的是(C)A．该细胞信号传导过程属于细胞中的放能反应B．GTP中的“G”由鸟嘌呤和脱氧核糖组成C．GTP和ATP彻底水解的产物只有含氮碱基不同D．GTP脱去两个磷酸基团后可作为合成DNA的原料解析：GTP的水解会释放能量，因此该细胞信号传导过程属于细胞中的吸能反应，A错误；GTP中的“G”表示鸟苷，由鸟嘌呤和核糖组成，B错误；GTP是由鸟嘌呤、核糖、磷酸组成，ATP是由腺嘌呤、核糖、磷酸组成，所以二者彻底水解的产物只有含氮碱基是不同的，C正确；GTP脱去两个磷酸基团后可以作为原料合成RNA，D错误。故选C。3．(2023·内蒙古赤峰高三统考期末)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(A—P～P～P)。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和ADP的含量，结果如下表所示，根据实验结果，下列有关分析正确的是(B)磷酸腺苷对照组/(10－6mol·g－1)实验组/(10－6mol·g－1)收缩前收缩后收缩前收缩后ATP1．301．301．300.75ADP0.600.600.600.95A．对照组中的肌肉组织细胞中无ATP和ADP的相互转化B．实验组中的肌肉组织细胞中有ATP分解也有ATP合成C．对照组中的磷酸肌酸没有参与ATP的再生合成D．实验组数据表明部分生命活动可利用靠近A的磷酸键解析：肌肉收缩需要ATP提供能量，对照组肌肉收缩前后ATP和ADP的含量没有变化，故有ATP和ADP的相互转化，A错误；肌肉细胞呼吸作用释放的能量少部分可用于合成ATP，且实验组肌肉细胞收缩后ATP含量降低ADP含量升高，故实验组中有ATP的消耗，也有ATP的生成，B正确；磷酸肌酸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，对照组中的磷酸肌酸参与ATP的再生合成，C错误；实验组数据中没有AMP的含量变化，故不能表明部分生命活动利用了靠近A的磷酸键，D错误。故选B。4.(2023·山东滨州三模)物质甲、乙通过反应①、②相互转化的反应如图所示，α、β、γ所示位置的磷酸基团分别记为Pα、Pβ、Pγ，下列说法正确的是(D)A．反应①常与放能反应相联系，反应②常与吸能反应相联系B．反应②可以发生在线粒体内膜、叶绿体内膜上C．通过PCR反应扩增DNA时，甲物质可为反应提供能量D．用32P标记Pα的甲作为RNA合成的原料，可使RNA分子被标记解析：①为ATP的水解，一般与吸能反应相联系，②为ATP的合成，一般与放能反应相联系，A错误；②为ATP的合成，在有氧呼吸的第三阶段可以在线粒体内膜上合成，而叶绿体内膜不合成ATP，B错误；PCR扩增目的基因时，不需要ATP来供能，C错误；RNA的基本单位为核糖核苷酸，α位的磷酸基团参与构成核糖核苷酸，用32P标记Pα的甲作为RNA合成的原料，可使RNA分子被标记，D正确。5．(2024·湖南郴州一中高三校联考模拟预测)酶促反应速率受到诸多因素的影响，曲线甲表示最适温度条件下，某一因素对酶促反应速率的影响，曲线乙、丙表示在不同的温度、pH条件下测定的酶活性对反应速率的影响。下列相关实验的叙述，错误的是(C)A．曲线甲反应速率的快慢可通过单位时间内反应物减少量或产物的增加量表示B．探究温度对酶活性的影响时，先将酶和底物分别置于不同温度梯度下水浴C．宜选用淀粉和淀粉酶为实验材料，探究曲线丙中pH对酶活性的影响D．酶保存时，所选温度应低于D点，此时酶的活性很低，但酶的空间结构稳定解析：酶促反应速率可用单位时间内反应物减少量或产物的增加量表示，A正确；探究温度对酶活性的影响时，先将酶和底物分别置于不同温度梯度下水浴保温，以保证酶和底物在反应前达到预设的温度，B正确；由于酸性条件下淀粉自身会分解，因此探究曲线丙中pH对酶活性的影响实验中不能用淀粉做反应物，C错误；保存酶时应选择低温条件，因为低温条件下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，有利于保存酶，D正确。故选C。6．(2023·浙江统考三模)酶是一类能催化生化反应的有机物，其活性会受到多种环境因素的影响。下列叙述正确的是(D)A．具有生物催化作用的RNA统称为核酶，具有生物催化作用的蛋白质统称为蛋白酶B．随着温度升高酶变性的速率加快，因此随着温度的升高酶促反应速率也会逐渐降低C．抑制剂甲会与底物竞争性结合酶的催化活性部位，从而阻碍酶与底物的结合，则通过增加底物浓度也不会减弱该抑制作用D．抑制剂乙通过与酶的非催化活性部位结合从而改变了酶的构型，则反应体系中增加酶量有助于提高酶促反应速率解析：核酶指的是具有催化功能的RNA，蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称，具有生物催化作用的蛋白质不能统称为蛋白酶，A错误；一定范围内酶的活性随温度的升高而升高，超过一定温度，酶本身会随温度升高而发生热变性，温度越高酶变性速率越快，直到失去活性，因此，一定范围内随着温度的升高酶促反应速率增大，超过一定温度，酶促反应速率降低，B错误；抑制剂甲会与底物竞争性结合酶的催化活性部位，从而阻碍酶与底物的结合，则通过增加底物浓度会减弱该酶的抑制作用，C错误；抑制剂乙通过与酶的非催化活性部位结合从而改变了酶的构型，则反应体系中增加酶量有助于提高酶促反应速率，D正确。故选D。7．(2023·山东滨州一模)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。下图为“诱导契合学说”示意图，下列说法正确的是(A)A．某种酶能催化可逆反应双向进行的事实，可用这一模型解释B．酶与底物形成络合物时，为底物转化成产物提供了活化能C．酶活性中心的构象发生变化的过程伴随着肽键的断裂D．底物诱导酶空间结构改变与强酸强碱作用原理一致解析：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，因此酶可以和不同底物结合，发生不同的改变，催化不同的化学反应，进而能催化可逆反应双向进行，A正确；根据酶的作用机理，酶与底物形成络合物时，为底物转化成产物的化学反应降低了活化能，B错误；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，否则变形过程无法恢复，C错误；底物诱导酶空间结构改变是酶活性中心的构象发生变化，