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专题三：代谢中的ATP和酶之重要题型
重要题型5　借助坐标曲线考查对酶的理解能力
一、规律方法
“四看”法分析酶促反应曲线
二、技能提升
1．如图所示，abc与abd为不同类型的酶促反应实验曲线，有关曲线的判断错误的是(　　)
A．曲线abd，若X为时间，Y可表示某一化学反应产物的产量
B．若曲线abc为温度影响酶活性的曲线，则c点时酶结构中的肽键数与b点时相同
C．曲线abd，若X为底物浓度，Y可表示反应速率，bd不再增加可能是酶浓度的限制
D．曲线abc，若X轴为pH，则b点时酶的最适温度高于a点时的最适温度
【答案】D
2．某班研究“温度对酶的活性影响”实验时，两个小组的同学选择了不同的实验材料开展探究，第一组选择淀粉酶水解淀粉进行实验结果如图甲、乙所示，第二组利用肝脏研磨液与Fe3＋催化过氧化氢开展实验，其结果如图丙所示。下列相关分析不合理的是(　　)
A．两组同学都采用数学建模表示研究结果
B．酶的催化效率不一定比无机催化剂高
C．两组实验数据都反映了酶的最适宜温度时产物积累量或生成量最多
D．两组实验都反映了温度过高或过低都不利于酶的催化作用
【答案】C
3．(2016·全国Ⅱ，29)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生物体内酶的化学本质是______________________，其特性有_______________________
________________________________________________________________(答出两点即可)。
【答案】(1)B　(2)加快
(3)不变　60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA　高效性、专一性
【解析】(1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，则A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。(4)绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性、酶的作用条件较温和。
重要题型6　有关酶特性的实验探究
一、规律方法
1．依据实验目的准确选取实验材料和检测指标
实验目的
实验材料
检测指标(试剂)
备注
高效性
过氧化氢与过氧化氢酶、Fe3＋
O2产生的快慢或多少
与无机催化剂对比酶
专一性
淀粉、蔗糖与淀粉酶
斐林试剂
不能用碘液
温度对酶活性的影响
淀粉和淀粉酶
碘液
不能用斐林试剂
pH对酶活性的影响
过氧化氢与过氧化氢酶
O2产生的快慢或多少
不选用淀粉和淀粉酶
2.掌握探究酶的最适温度或最适pH的实验设计程序
提醒　(1)探究酶的高效性时，应设置“无机催化剂”作对照组。
(2)验证酶的专一性，既可用同一种酶(如淀粉酶)作用于不同的底物(如淀粉和蔗糖)，也可以用不同的酶(如淀粉酶和蛋白酶)作用于同一底物(如淀粉)。
(3)验证酶活性受温度和酸碱度影响时，要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者相遇，且不宜用H2O2探究酶活性受温度的影响。
(4)检验蛋白酶对蛋白质的分解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，不能用双缩脲试剂鉴定。
二、技能提升
1．(2016·全国Ⅰ，3)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
【答案】C
【解析】在测定酶活力的实验中，需要保证pH和温度均相同且适宜，故缓冲液应在加入底物和酶之前加入。
2．下列关于“探究温度影响淀粉酶活性”实验的叙述，错误的是(　　)
A．合理设定实验温度属于控制实验的自变量
B．淀粉与淀粉酶应分别达到设定温度后再混合
C．可选用碘液或斐林试剂对实验结果进行检测
D．淀粉的用量和保温时间均可能影响实验结果
【答案】C
【解析】斐林试剂使用时需水浴加热，会造成自变量变化，故不能用斐林试剂对实验结果进行检测。
3．为探究“影响酶活性的因素”，某同学设计了一个实验方案，见下表：
试管
底物和试剂
实验条件
1
1 cm3瘦肉块＋4 mL蒸馏水
37 ℃水浴；pH＝1.5
2
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
37 ℃水浴；pH＝8
3
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
①
4
1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶
0 ℃水浴；pH＝1.5
(1)请完成实验设计：①应为________________。
(2)2、3号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是________。请为该组实验拟定一个课题名称____________________________。
(3)本实验的因变量可以通过观察__________________________________________________
________________________来确定。
(4)在1、2号试管所研究的问题中，温度属于________变量。
【答案】(1)37 ℃水浴；pH＝1.5
(2)pH　探究pH对胃蛋白酶活性的影响
(3)相同时间内瘦肉块的体积变化(或记录瘦肉块消失所用的时间)
(4)无关
专题强化练
1．(2017·唐山一模)下列关于ATP的叙述，错误的是(　　)
A．细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B．原核细胞合成ATP时能量只能来自细胞呼吸释放的化学能
C．放能反应一般与ATP的合成相联系
D．神经元释放神经递质需要ATP供能
【答案】B
2．(2017·济宁一模)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，下列叙述错误的是(　　)
A．ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应
B．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的
D．UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料
【答案】C
【解析】细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解，放能反应总是与ATP的合成相关联，A正确；ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质，磷酸、核糖和碱基，B正确；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的，C错误；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，可作为基因转录的原料，D正确。
3．(2017·衡水中学三调)下列关于酶和ATP的叙述，正确的是(　　)
A．酶通过与反应物提供能量来提高化学反应速率
B．某种酶经蛋白酶处理后活性不变，推断其组成成分中含有核糖
C．人的成熟红细胞产生ATP的速率随氧气浓度的增大而加快
D．合成酶时，合成场所内有一定水和ATP的合成
【答案】B
【解析】酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率，酶不提供能量，A错误；酶多数是蛋白质，少数是RNA，若某种酶用蛋白酶水解后其活性不变，推断该酶的本质是RNA，RNA含有核糖，B正确；人的成熟红细胞只进行无氧呼吸，产生ATP的速率与氧气浓度无关，C错误；酶是大分子，合成酶需要消耗ATP，D错误。
4．(2017·石家庄质检)细胞代谢能在常温常压下迅速有序地进行，其中酶起着重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．酶是所有活细胞都含有的具有催化作用的有机物
B．H2O2分解实验中，加热、Fe3＋、酶降低活化能的效果依次增强
C．有些酶需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输
D．人体的各种酶发挥作用所需的最适条件是不完全相同的
【答案】B
【解析】活细胞的代谢离不开酶的催化作用，A项正确；H2O2分解实验中，加热可为H2O2的分解提供能量，而不是降低活化能，B项错误；大部分酶的化学本质为蛋白质，需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输，C项正确；人体的各种酶发挥作用所需的最适条件不完全相同，D项正确。
5．下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．酶都是由活细胞产生的，其合成包括转录和翻译两个过程
B．任何一个活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用
C．同一生物体内的各种酶催化反应条件都相同
D．细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶
【答案】D
6．下列有关酶的实验设计思路正确的是(　　)
A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
B．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
C．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响
【答案】B
【解析】淀粉酶能催化淀粉的分解，但不能催化蔗糖的分解，若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性，结果加碘液都不会变蓝色，A错误；鲜肝匀浆含过氧化氢酶可催化过氧化氢的分解，氯化铁作为无机催化剂也能催化过氧化氢的分解，但过氧化氢酶具有高效性，因此可以利用过氧化氢、鲜肝匀浆和氯化铁研究酶的高效性，B正确；过氧化氢在没有酶的情况下也能分解，而且温度不同，分解速率不同，因此不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，C错误；胃蛋白酶的最适pH是1.5，因此不能利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响，D错误。
7．下表为不同温度条件下三种酶活性高低的相对值。下列相关叙述正确的是(　　)
温度
酶种类　　　
10 ℃
20 ℃
30 ℃
40 ℃
a酶
40
65
95
75
b酶
15
60
97
25
c酶
10
25
50
90
A．a酶比b酶的最适温度高
B．c酶的最适温度一定大于40 ℃
C．温度低于20 ℃时，酶都因结构被破坏活性降低
D．40 ℃时，a酶和b酶的空间结构发生改变
【答案】D
【解析】据表无法判断a酶、b酶、c酶最适温度的具体值，A、B错误；当低于20 ℃时，酶的活性会受到抑制，但空间结构没有被破坏，C错误；当温度远超过酶的最适温度时，大部分酶的空间结构被破坏，发生不可逆的改变。当温度升高时，a酶和b酶的活性会下降，因为酶的空间结构被破坏，D正确。
8．(2017·合肥质检)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置甲、乙、丙三个实验组，各组温度条件不同，其他条件相同且适宜，测定各组在不同反应时间内的产物浓度，结果如图。以下分析正确的是(　　)
A．在t时刻之后，甲组曲线不再上升，是由于受到酶数量的限制
B．在t时刻降低丙组温度，将使丙组酶的活性提高，曲线上升
C．若甲组温度小于乙组温度，则酶的最适温度不可能大于乙组温度
D．若甲组温度大于乙组温度，则酶的最适温度不可能大于甲组温度
【答案】C
9．(2017·衡水二轮)如图是某课题组的实验结果(注：A酶和B酶分别是不同种类的纤维素酶)。请分析回答下列问题：
(1)与无机催化剂相比，酶具有高效性，是因为酶可通过________________________来提高催化反应效率。
(2)本实验的自变量是______________。在相同条件下，A酶、B酶的活性一般可用
________________________________________来比较。
(3)如果要探究pH对A酶活性的影响，应将温度控制在________ ℃左右。在80 ℃条件下，B酶活性为0，原
因是_____________________________________________________________。
(4)适宜条件下，取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀，一段时间后加入纤维素，没有得到纤维素分解产物，原因是________________________________________________；若在试管中加入双缩脲试剂，结果是________。
【答案】(1)显著降低化学反应的活化能
(2)温度、酶的种类　相同时间内，底物的消耗量或产物的生成量
(3)50　高温使酶的空间结构遭到破坏
(4)A酶(纤维素酶)已被蛋白酶催化分解　出现紫色
10．(2017·六安市皖西教学联盟检测)急性胰腺炎是多种病因导致胰酶在胰腺内被激活后引起胰腺组织消化、水肿、出血甚至坏死的炎症反应。据此回答下列相关问题：
(1)胰腺包括外分泌腺和内分泌腺，它们的主要区别是外分泌腺________(填“有”或“无”)导管；当人们最初知道胰腺内的胰岛B细胞能分泌胰岛素后，试图从磨碎的狗的胰腺中直接提取胰岛素，但未获成功，其原因是________________________________。
(2)从酶本质的角度来看，酶的合成都需要经过基因的____________过程。
(3)已知胰淀粉酶的抑制剂有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两种，非竞争性抑制剂通常与酶活性部位以外的基团结合使酶活性下降，则增加底物浓度________(填“可以”或“不可以”)解除这种抑制。
(4)已知胰淀粉酶主要在小肠中发挥作用，据此简要写出测定其催化作用最适pH的实验思路。
实验思路：_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)有　胰腺分泌的胰蛋白酶可将胰岛素分解
(2)转录　(3)不可以　(4)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，则峰值对应的pH即为其最适pH
【解析】(1)胰腺的内分泌部没有导管，外分泌部有导管，外分泌部分泌的酶通过胰管进入消化道。胰腺分泌的胰蛋白酶可将胰岛素分解，所以磨碎的狗的胰腺中提取不到胰岛素。
(2)酶的化学本质是蛋白质或RNA，其合成受基因控制，基因通过转录和翻译过程控制蛋白质的合成，通过转录合成RNA，故酶的合成都需经过转录过程。
(3)增加底物浓度时，竞争性抑制剂受到的抑制会降低，因为更多的底物有机会与酶结合；非竞争性抑制剂则由于其与底物结合的部位已发生形变，无论加入多少底物，该酶的结合催化作用也不会增强。
(4)探究胰淀粉酶的最适宜pH：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，则峰值对应的pH即为其最适pH。
11．研究人员从一种野生植物的贮藏根中提取出一种化学物质，有人认为是一种能促使葡萄糖分解的酶，有人认为是一种能促使蔗糖分解的酶。对此，研究人员设计并做了一些相关实验。请回答下列问题：
(1)要确定此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖分解的酶，研究人员设计了如上图所示的实验过程，实验中“在适宜的温度下”的目的________________________。请分析可能的实验结果。在水浴加热后，若两支试管均出现砖红色沉淀，说明____________________，若两支试管均不出现砖红色沉淀，则说明
________________________。
(2)若以上实验完成后，已经确定其为催化葡萄糖分解的酶，化学本质是蛋白质，需要确定其催化作用的最适温度，设计实验的基本思路是先确定______________，再参照上图中甲试管的处理方法进行实验。实验结束后，再选择其中砖红色沉淀最少的两支试管所对应的温度，再________________重复进行实验。
【答案】(1)避免温度对实验的干扰(或避免无关变量的干扰)　该物质是能催化蔗糖分解的酶　该物质是能催化葡萄糖分解的酶
(2)系列等温度梯度　细化温度梯度
12．ATP是细胞内生命活动的直接能源物质，回答下列问题：
(1)ATP的合成一般与________反应相关联，生物体对ATP的需求较大，细胞内ATP的含量____________(填“较多”或“较少”)，能满足生物体对ATP的需求的主要原因是
________________________________________________________________________。
(2)植物叶肉细胞内合成ATP的场所有______________________________________，其中________是活细胞产生ATP的共有场所。
(3)利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉含细菌多少进行检测步骤如下：
第一步：将腊肉研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；
第二步：记录发光强度并计算ATP含量；
第三步：测算出细菌数量。
①荧光素接受________提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。
②根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成________(填“正比”或“反比”)。
③根据ATP含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中ATP含量____________________。
【答案】(1)放能　较少　ATP与ADP的转化速率较快
(2)细胞质基质、线粒体和叶绿体　细胞质基质
(3)①ATP　②正比　③大致相同且相对稳定

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