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专题四 细胞代谢:酶与ATP
高考生物学二轮复习易错点剖析与强化训练
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酶促反应速率不同于酶活性
温度、pH都能影响酶的空间结构,改变酶的活性,进而影响酶促反应速率。
底物浓度或酶浓度也能影响酶促反应速率。当底物浓度相同,在一定范围内,随着酶浓度的增大,酶促反应速率增大;当酶浓度相同时,在一定范围内,随着底物浓度的增大,酶促反应速率增大。但底物浓度或酶浓度没有改变酶活性。
思维定式
酶促反应速率不同于酶活性
1.某同学用不同pH的溶液处理人体消化道中的某种酶,实验记录如表所示。下列有关该实验的分析,正确的是( )
A.实验温度为无关变量,但其设置的情况会影响实验结果
B.该实验探究了pH对蛋白块中蛋白质结构的影响
C.将E组pH缓慢降低,该酶的活性将逐渐升高
D.该酶应在最适温度和最适pH条件下保存
A
组别 A B C D E
实验处理 1块1cm3的正方体凝固蛋白块+等量酶溶液
实验温度 ?
酶溶液的pH 1 2 3 4 5
蛋白块消失的时间/min 13 9 11 45 60
酶促反应速率不同于酶活性
解析:实验温度为无关变量,但其设置的情况会影响实验结果,无关变量应该设置为相同且适宜,A正确;该实验旨在探究pH对人体消化道中某种酶活性的影响,B错误;实验中的酶为蛋白酶,E组pH条件下,该酶的结构发生了不可逆的破坏,再降低pH,该酶的活性不会恢复,C错误;该酶应在低温和最适pH条件下保存,D错误。
酶促反应速率不同于酶活性
2.姜汁中的生姜蛋白酶可以促进牛奶中的酪蛋白水解,使牛奶凝固。传统美食姜撞奶的制作过程;将牛奶煮沸后冷却至一定的温度,快速冲入盛有现榨姜汁的容器中。下列有关叙述错误的是( )
A.将牛奶煮沸后冷却至一定的温度再冲入姜汁,可防止生姜蛋白酶失活
B.快速冲入会使酪蛋白与生姜蛋白酶更好接触,提高反应速率
C.适当增加生姜汁量会提高生姜蛋白酶的活性,延长凝固时间
D.将生姜磨成姜汁有利于释放出生姜细胞中的生姜蛋白酶
解析:高温会使酶的空间结构发生改变,从而使酶变性失活,将煮沸的牛奶冷却至一定的温度再冲入姜汁可防止生姜蛋白酶失活,A正确;快速冲入可使牛奶中的酪蛋白与姜汁中的生姜蛋白酶更好接触,提高反应速率,B正确;增加生姜汁量可增加生姜蛋白酶的量,可提高酶促反应速率,但不能提高蛋白酶的活性,C错误;将生姜磨成姜汁,破坏了植物细胞的结构,有利于释放出生姜细胞中的生姜蛋白酶,D正确。
C
明辨酶的八个易错点
项目 正确说法 错误说法
产生场所 活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等) 具有分泌功能的细胞才能产生
化学本质 有机物(大多数为蛋白质,少数为RNA) 蛋白质
作用场所 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 只在细胞内起催化作用
温度影响 低温只抑制酶的活性,不会使酶变性失活 低温和高温均使酶变性失活
作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能
来源 生物体内合成 有的可来源于食物等
合成原料 氨基酸、核糖核苷酸 只有氨基酸
合成场所 核糖体、细胞核等 只有核糖体
概念混淆
明辨酶的八个易错点
1.下列有关酶的叙述,不正确的是( )
A.酶是活细胞产生的一类有机物
B.酶催化功能的本质是降低化学反应活化能
C.过酸、过碱或高温会改变酶的空间结构
D.酶只在细胞内起催化作用
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,少数是RNA,A正确;酶的催化作用的本质是降低化学反应活化能,B正确;过酸、过碱或高温会使酶的空间结构遭到破坏,C正确;酶可以在细胞内和细胞外起催化作用,D错误。
D
明辨酶的八个易错点
2.RNA催化剂又称核酶,绝大多数RNA催化剂以自身为底物进行自体催化。原生动物四膜虫rRNA前体的内含子序列中具有核糖核酸酶等5种酶的活性,其水解RNA的速率为每分钟2次。下列有关酶的说法,正确的是( )
A.具有酶活性的RNA只存在于少数原核生物中
B.酶只能在活细胞内起作用,在细胞外会失活
C.大多数核酶具有多种酶的功能,且催化效率高
D.核酶不能与碱性溶液中铜离子发生紫色反应
解析:本题以核酶为例考查酶的本质、特性、起作用的部位。RNA酶可存在于真核细胞中,如原生动物四膜虫,A错误;适宜条件下,酶在细胞内外都能起作用,B错误;由题干信息“原生动物四膜虫rRNA前体的内含子序列中具有核糖核酸酶等5种酶的活性,其水解RNA的速率为每分钟2次”可知,大多数核酶具有多种酶的功能,但催化效率低,C错误;核酶的化学本质是RNA,不能与碱性溶液中的铜离子(双缩脲试剂)发生紫色反应,D正确。
D
酶和激素的比较“一同三不同”
项目 酶 激素
来源及作用场所 活细胞产生;细胞内或细胞外发挥作用 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生;一般细胞外发挥作用
化学本质 绝大多数是蛋白质,少数是RNA催化作用 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质
生物功能 催化作用 调节作用
共性 在生物体内均属高效能物质,即含量少、作用大、生物代谢不可缺少
概念混淆
酶和激素的比较“一同三不同”
1.下列关于动物体内激素和酶的叙述,正确的是( )
①酶具有专一性
②它们都是蛋白质
③都是由内分泌细胞分泌的
④有的动物细胞既能产生激素又能合成酶
⑤能产生酶的细胞不一定能产生激素
⑥能产生激素的细胞不一定能产生酶
⑦激素产生后一般作用于其他细胞
A.①②⑤ B.④⑤⑥⑦ C.①④⑤⑦ D.①②③⑤⑥
解析:①酶具有专一性,①正确;②酶的本质是蛋白质或RNA,激素的本质是蛋白质或固醇类等,②错误;③激素是由内分泌细胞分泌的,不是只有内分泌细胞能产生酶,③错误;④有的动物细胞既能产生激素又能合成酶,如内分泌细胞,④正确;⑤动物激素是由内分泌细胞分泌产生的,而酶不一定是由内分泌细胞分泌的,故能产生酶的细胞不一定能产生激素,⑤正确;⑥动物能产生激素的细胞为内分泌细胞,一定能产生酶,⑥错误;⑦激素产生后经体液运输,一般作用于相应的靶细胞或靶器官,⑦正确。综上,①④⑤⑦正确,即C正确。
C
酶和激素的比较“一同三不同”
2.下列有关酶和ATP的叙述,不合理的是( )
A.在耗氧量相同的情况下,不同的植物细胞产生的ATP分子数有可能不同
B.细胞通过ATP与ADP相互转化,能使放能反应释放的能量用于吸能反应
C.酶制剂宜在低温下保存,此时虽然酶的活性很低,但其空间结构稳定
D.酶与激素都在发挥作用后立即被灭活,所以活细胞中需源源不断地合成
解析:植物叶肉细胞产生ATP分子的过程包括有氧呼吸、无氧呼吸和光合作用,植物根细胞产生ATP分子的过程包括有氧呼吸、无氧呼吸,在耗氧量相同的情况下,不同的植物细胞产生的ATP分子数可能不同,A不符合题意;细胞通过ATP与ADP相互转化,能使放能反应释放的能量用于吸能反应,B不符合题意;酶制剂宜在低温下保存,在低温条件下虽然酶的活性很低,但其空间结构稳定,C不符合题意;酶在反应前后数量和化学性质不发生改变,D符合题意。
D
ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物,是一种与能量有关的物质,不能将二者等同起来。
概念混淆
ATP≠能量
1.细胞中绝大多数生命活动都是由ATP(三磷酸腺苷)直接提供能量,下列关于ATP的叙述正确的是( )
A.ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物
B.ATP只能在真核生物细胞的线粒体基质中产生
C.ATP断裂两个高能磷酸键后即是腺嘌呤脱氧核苷酸
D.ATP转化成ADP的过程只能发生在细胞的叶绿体基质中
解析:ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,除此之外,细胞内还有CTP、UTP、GTP等高能磷酸化合物,A正确;ATP在细胞质基质中也可以产生,B错误;ATP断裂两个高能磷酸键后即是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,C错误;ATP转化成ADP和Pi的过程即是ATP放能的过程,不只发生在细胞的叶绿体基质中,还发生在细胞质基质等场所,D错误。
A
ATP≠能量
2.ATP是植物、动物、细菌和真菌的细胞内通用的能量“货币”,下列有关说法不正确的是( )
A.ATP中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能
B.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
C.在代谢旺盛的细胞中会含有较多的ATP
D.为生命的共同起源提供了有力证据
解析:光合作用过程合成ATP的能量来源于光能,呼吸作用过程合成ATP的能量来源于化学能,ATP水解释放的能量也可以转化成光能和化学能;正常细胞中ATP含量很少,被不断消耗后,能迅速合成,所以正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定;ATP是植物、动物、细菌和真菌的细胞内的能量“货币”,证明植物、动物、细菌和真菌等生物有共同的原始祖先,为生命的共同起源提供了有力证据。
C
ATP与ADP的转化并不是完全可逆的
ATP与ADP的相互转化,从物质方面来看是可逆的,从酶进行的场所、能量方面来看是不可逆的,即从整体上来看二者的转化并不可逆,但可以实现不同形式的能量之间的转化,保证生命活动所需能量的持续供应。
思维定式
ATP与ADP的转化并不是完全可逆的
1.下列关于ATP和ADP的相互转化的叙述,正确的是( )
A.ATP水解和合成时所需要的酶都是一样的
B.植物细胞和动物细胞发生ADP转化成ATP所需的能量来源相同
C.ATP和ADP的相互转化从物质和能量角度来说都是可逆反应
D.ATP水解时释放出能量,ATP合成时储存了能量
解析:ATP水解和合成时所需要的酶是不同的,A错误;植物细胞通过光合作用和呼吸作用合成ATP,能量来源于光能和有机物中的化学能,动物细胞通过呼吸作用合成ATP,能量来源于有机物中的化学能,B错误;ATP与ADP的相互转化,要在不同酶的催化下才能完成,且物质可逆,能量不可逆,故不是可逆反应,C错误;ATP水解时高能磷酸键断裂,释放能量,ATP合成时储存能量,D正确。
D
ATP与ADP的转化并不是完全可逆的
2.如图为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代表腺嘌呤,b、c为特殊的化学键
B.ATP生成ADP时,图1中的c断裂并释放能量
C.图2中ATP与ADP相互转化过程中物质是可循环利用的,能量是不可逆的
D.细胞内的吸能反应一般与ATP的合成有关,放能反应与ATP的水解有关
解析:图1中的A代表腺嘌呤,b、c为特殊的化学键,A正确; ATP生成ADP时,图1中的c断裂并释放能量,B正确;ATP与ADP相互转化过程中物质是可循环利用的,能量是不可逆的,C正确;细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系,放能反应一般与ATP的合成相联系,D错误。
D
ATP转化为ADP也需要消耗水
ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需ATP酶的催化,同时也需要消耗水。凡是大分子有机物(如蛋白质、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。
思维定式
TP转化为ADP也需要消耗水
1.下列关于生物体中酶和ATP的叙述,正确的是( )
A.溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,可能是纤维素酶
B.每一种酶只能催化一种或一类化学反应,具有专一性
C.光反应阶段中水的分解需ATP水解提供能量
D.葡萄糖进入小肠上皮细胞的过程中,ATP水解会造成ADP大量积累
解析:细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖,植物细胞的细胞壁的主要成分才是纤维素,A错误;每一种酶只能催化一种或一类化学反应,具有专一性,B正确;光反应阶段中,水的分解利用光能,不需要ATP水解提供能量,C错误;葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输,需要ATP水解提供能量,但是A'IP水解形成的ADP不会大量积累,D错误。
B
TP转化为ADP也需要消耗水
2.图示为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.图甲中,c键断裂后产生了RNA的基本组成单位
B.图乙中,酶1催化的反应还需要水的参与才能进行
C.图乙中,酶1酶2不相同,这与酶的专一性有关
D.ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求
A
TP转化为ADP也需要消耗水
解析:图甲中,c键断裂后产生的是ADP,b键断裂后产生RNA的基本组成单位AMP(腺嘌呤核糖核苷酸),A错误;图乙中,酶1催化的反应是ATP的水解,即需要水的参与,B正确;ATP和ADP相互转化过程中所用的酶不同,酶1是水解酶,酶2是合成酶,C正确;ATP和ADP的相互转化维持了细胞中ATP的动态平衡,保证了机体对能量的需求,D正确。
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