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酶与ATP
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每题5分，共65分)
1．(2014•武汉调研)
右图是研究物质A和物质B对某种酶活性影响的变化曲线，下列叙述正确的是( )
A．物质A能提高该化学反应的活化能
B．物质B能提高该种酶的催化活性
C．减小底物浓度可以消除物质A对该种酶的影响
D．增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响
解析 本题考查酶活性的相关知识，难度较大。酶能降低化学反应的活化能，而图中物质A能提高该种酶的催化活性，可知物质A并不会提高该化学反应的活化能；据图分析，可知物质B抑制了该种酶的催化活性；比较加入物质A与只加酶的反应曲线可知，物质A在底物浓度低时对该酶也有影响；图中当底物浓度达到饱和时，加入物质B与只加酶的反应曲线一致，说明提高底物浓度可以消除物质B的影响。
答案 D
2．(2014•海淀区适应性练习)下图的阴影部分表示四种条件下能发生化学反应的活化过氧化氢分子，四种反应条件是37 ℃、60 ℃、37 ℃下加入新鲜肝脏研磨液、37 ℃下加入FeCl3。其中表示37 ℃下加入新鲜肝脏研磨液的图像最可能是( )
解析 本题考查酶的特性、难度中等。在37 ℃下，加入新鲜肝脏研磨液(其中含有过氧化氢酶)和加入FeCl3溶液二者比较，过氧化氢酶降低化学反应活化能的效果更明显，因此，加入新鲜肝脏研磨液后过氧化氢活化分子出现的概率更大，D项和C项分别表示加入新鲜肝脏研磨液和加入FeCl3溶液的情况；A项和B项分别表示在37 ℃和60 ℃下过氧化氢活化分子出现的概率。
答案 D
3．(2014•福建卷)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )
A．蛋白酶 B．RNA聚合酶
C．RNA D．逆转录酶
解析 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数为RNA。当用蛋白酶去除蛋白质后，蛋白质被水解失去相应功能，此时核糖体中的酶仍然可催化氨基酸脱水缩合反应，说明该酶的本质是RNA，而不是蛋白质，所以C正确，A错误；酶具有专一性，只能催化一种或一类化学反应，RNA聚合酶催化DNA―→RNA的转录过程，所以B不正确；逆转录酶催化RNA―→DNA的过程，所以D不正确。
答案 C
4．(2014•重庆卷)下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是( )
A．乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化
B．体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快
C．乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量
D．正常生理状况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关
解析 本题考查乙醇在人体内代谢过程，通过对课本知识的掌握，酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类反应，故乙醇→乙醛与乙醛→乙酸两个氧化反应由不同种氧化酶催化，故A错；在一定范围内。随着体内乙醇浓度增大，与乙醇分解相关的酶促反应速率变大，但当乙醇浓度达到某一点时，该酶促反应速率达到最大值，此时，乙醇浓度继续增大，该酶促反应速率不再变化，故B错；人体分解乙醇的速率与酶的活性有关，酶的活性受温度的影响，人体内恒温，该反应不会随环境温度变化而改变，故D错；乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水，同时释放能量，故C正确。
答案 C
5．(2014•湖北孝感二模)图示某酶促反应过程，它所反映的酶某一特性以及字母a、b、c、d最有可能代表的物质依次是( )
A．高效性、蛋白酶、蛋白质、多肽
B．专一性、麦芽糖酶、麦芽糖、葡萄糖
C．专一性、淀粉酶、淀粉、麦芽糖
D．高效性、脂肪酶、脂肪、甘油和脂肪酸
解析 从图示过程可知：a是酶，b是该酶的底物，d不是该酶的底物，c表示b被分解成的相同小分子物质，该小分子物质含有两个基本单位。该过程反映了酶的专一性。a最可能是淀粉酶，b物质是淀粉，淀粉被分解成麦芽糖，麦芽糖由两分子葡萄糖组成。
答案 C
6．(2014•吉林大学附中一模)下图表示在最适温度和pH条件下，某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析，下列有关说法正确的是( )
A．若在A点提高反应温度，反应速率会加快
B．若在B点增加酶的浓度，反应速率不会加快
C．若在C点增加反应物浓度，反应速率将加快
D．反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
解析 由于该图是在最适温度下绘制的，因此改变温度会使酶活性降低，反应速率变慢，A错误；B点后反应速率不随反应物浓度的增加而加快，说明反应物浓度不是限制因素，可能受酶浓度的限制，因此当在B点及以后提高酶的浓度，反应速率加快，提高反应物浓度，反应速率不会变化，B、C错误；从曲线图可知，A点后B点前，随着反应物浓度的增加，反应速率加快，说明此时的主要限制因素是反应物浓度，D正确。
答案 D
7．(2014•江苏南京三模)下表是其他条件均为最适宜情况下探究乳糖酶催化乳糖水解的相关实验结果，以下分析正确的是( )
实验一(乳糖浓度为10%) 实验二(酶浓度为2%)
酶浓度 相对反应速率 乳糖浓度 相对反应速率
0 0 0 0
1% 25 5% 25
2% 50 10% 50
4% 100 20% 65
5% 200 30% 65
A.实验一若继续增加酶浓度，相对反应速率不再增大
B．实验二若继续增加乳糖浓度，相对反应速率会增大
C．实验二若将反应温度提高5 ℃，相对反应速率将增大
D．实验一的自变量是酶浓度，实验二的自变量是乳糖浓度
解析 在底物足够多的情况下，酶促反应速率会随酶浓度增加而加快；当所有的酶都参与反应时，反应速率将达到最大；本实验结果是在其他条件均为最适情况下获得的，故再提高温度，反应速率会下降。
答案 D
8．(2014•江苏启东一模)在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上，结果产生( )
A．一分子AMP和一分子ADP
B．两分子ADP
C．一分子ATP和一分子ADP
D．一分子ADP
解析 腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上，结果使一分子ATP脱下一个磷酸基团而成为ADP，而一分子的腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)结合上一个磷酸基团后，就成为ADP，综上，该过程共产生两分子ADP，B正确。
答案 B
9．(2014•广东广州二模)如图表示物质S在酶E的催化下水解成P的反应图解，下列叙述正确的是 ( )
S＋H2O――→酶E2P
A．酶E可为该反应提供活化能
B．酶E水解的产物是H2O、CO2等物质
C．若S是麦芽糖，则可用斐林试剂来检测P的生成情况
D．若S代表二肽，则E、P可分别代表肽酶、氨基酸
解析 酶的催化作用机理是降低反应活化能，A错误；绝大多数酶是蛋白质，水解产物是氨基酸，氧化分解产物是H2O、CO2等物质，B错误；麦芽糖也是还原糖，与其水解产物葡萄糖一样，可与斐林试剂共热产生砖红色沉淀，C错误。
答案 D
10．食虫植物是一种会捕获并消化动物的植物。为了验证其分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如下图所示。在适宜温度的水浴中保温一段时间后，试管1、2中加入适量双缩脲试剂，试管3、4不加任何试剂。下列有关实验的叙述正确的是( )
A．如果试管1中出现紫色反应，即能证明分泌液中有蛋白酶
B．实验②的观测指标能证明分泌液中有蛋白酶
C．由试管2、3构成的对照实验，即可得出实验结论
D．实验①是对照组、实验②为实验组，两组一起才能达到实验目的
解析 蛋白酶本身是蛋白质，试管1和2中都会有蛋白质存在，加入双缩脲试剂均会出现紫色，不能得出相应的结论，A、D项错误；实验②用的是蛋白块，如果分泌液中含有蛋白酶，蛋白块就会逐渐变小，所以可以将蛋白块的体积变化作为观测指标，B正确；试管2、3构成的实验有两个变量，不能得出相应的结论，C项错误。
答案 B
11．(2014•甘肃兰州一中)ATP是细胞的能量通货，是生命活动的直接能源物质，下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是( )
A．图1中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键
B．图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量
C．ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性
D．酶1和酶2催化作用的机理是降低反应的活化能
解析 图1中A表示腺嘌呤，b、c是高能磷酸键。ATP水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂。酶催化作用具有高效性，酶催化作用的机理是降低反应的活化能。
答案 A
12．(2014•山东滨州一模)低等植物细胞中心体移向两极时，下列几种酶最活跃的是( )
A．RNA聚合酶和DNA聚合酶
B．解旋酶和淀粉合成酶
C．纤维素酶和果胶酶
D．ATP水解酶和ATP合成酶
解析 低等植物细胞中心体移向两极，表明细胞处于有丝分裂前期，中心体的移动会消耗能量，此时ATP水解酶和ATP合成酶很活跃，D项正确；分裂前期，DNA高度螺旋，不能解旋，因此不能进行DNA复制、转录，RNA聚合酶和DNA聚合酶、解旋酶的活性都不会很高，A项错误；淀粉合成酶主要存在于光合作用很旺盛的细胞中，而这些细胞一般不进行细胞分裂，B项错误；纤维素酶和果胶酶主要用于细胞壁的分解，C项错误。
答案 D
13．(2014•广西五市联考)图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是( )
A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速度加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
解析 气体量不再增加可能是H2O2被完全分解了。
答案 C
二、简答题(共35分)
14．(17分)(2014•福建周宁一中、政和一中二次联考)有人做了下面的实验以研究pH对酶活性的影响：准备5支盛有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白质，试管均置于25 ℃室温条件下，各试管蛋白块消失的时间记录于下表：
酶溶液的pH 1 2 3 4 5
蛋白块消失的时间(min) 13 9 11 45 60
(1)请根据表中数据，在下面的坐标图中画出pH与酶活性的关系曲线。
(2)提供两种使实验能在更短时间内完成的方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。w
(3)如果要确认上述实验中蛋白块的消失是由于酶的作用而不是其他因素的作用，还应补充怎样的对照实验？
________________________________________________________________________。
(4)除了本实验外，请另外设计一种简便易行的方案来测定pH对酶活性的影响：________________________________________________________________________。
解析 蛋白块消失的时间越短，对应酶的活性越大。酶的活性除了受pH影响之外，还受温度的影响，蛋白块消失的时间也与酶和反应物的接触面积大小有关。设置对照实验是为了排除酶之外的其他因素的作用，则对照组除不加入酶或使酶失活之外，其余条件都应与实验组相同。
答案 (1)如下图
(2)适当提高温度以增加酶的催化活性；提高酶的浓度(或将蛋白块切小些，以增加蛋白酶和蛋白质的接触面积等)(答对两点即可，其他答案合理亦可)
(3)将胃蛋白酶溶液加热，使酶失去活性后再加入试管(或将胃蛋白酶溶液改为清水或蒸馏水等)
(4)用过氧化氢酶催化H2O2分解，改变pH，检测氧生成量的变化(其他答案符合题意亦可)
15．(18分)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
(1)查询资料得知，18 ℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部分蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是____________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________。
图1
(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18 ℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃间。他们设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是________，可用________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在________。
③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于____________中以保持恒温。单位时间内____________________________________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？________。理由：________________________________________________________________________。
图2
(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低____________________的比例，以减少对海洋的污染。
解析 (1)酶的活性越高，其催化效率就越高，由题图1中曲线可知三种蛋白酶中，幽门盲囊蛋白酶的活性最高。
(2)①蛋白酶的分解底物是蛋白质，因此实验中干酪素的化学本质是蛋白质，鉴定蛋白质常用的试剂为双缩脲试剂。②根据题图1所示，胃蛋白酶的最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶的最适pH为8。③探究温度对酶活性影响的实验中一般用恒温水浴来控制不同的反应温度；酶促反应速率能体现酶催化效率的高低，酶促反应进行的快慢程度，用单位时间内底物浓度的减少或产物浓度的增加量表示。④图2的实验结果中，四个实验温度下酶活性随温度的升高而升高，但没有出现峰值，因此不能断定18 ℃为最适温度。
(3)酶具有专一性，由于大菱鲆淀粉酶与脂肪酶含量少，因此饵料中淀粉、脂肪的含量要少。
答案 (1)幽门盲囊蛋白酶
(2)①蛋白质 双缩脲 ②2和8 ③水浴 底物消耗量(或产物生成量) ④不能 据图可知随着温度升高酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现
(3)淀粉、脂肪