专题04 细胞代谢中的酶和ATP-2025年高考生物【热点·重点·难点】专练（新高考通用）

专题04细胞代谢中的酶和ATP 目录 1.命题趋势：明考情知方向 2.重难诠释：知重难、攻薄弱（核心背记+长难句作答） 3.创新情境练：知情境、练突破（10min限时练) 4.限时提升练：综合能力提升（30min限时练） 考点 三年考情分析 2025考向预测 酶在代谢中 的作用 2024 广东卷 酶的实验设计 2024河北卷 酶的作用 2023 浙江卷 酶的特性 2023全国乙T32(1), 2023广东T1, 2022全国乙T4, 2022广东T13,2021 山东T16 1.考点预测：考查酶和ATP主要结合呼吸作用,结合其他涉及能量的知识进行考查;结合核酸的组成和能量代谢考查ATP的结构、产生和作用。 2.考法预测：该部分内容的命题以选择题为主，也可能在大题中以实验设计的形式考查。试题情境来源于生活或者最新研究成果的相关知识，要求考生在新情境中的迁移应用核心素养，侧重对科学思维和科学探究的考查。 预计在2025年高考中，以选择题的形式进行考查。借助与生活、健康相关的问题的为依托，将相关的知识点以实验设计的方式综合考查。 ATP在 能 量 代 谢 中 的 作用 2024 安徽卷 载体蛋白磷酸化 2024甘肃卷 ATP的作用 2023全国甲T1,2022山东T3 重难点核心背记 1．酶的相关辨析 (1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能，也不能作为能源(或组成)物质。 (2)辨析酶、激素、神经递质、抗体 ①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。 ②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。 ③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。 (3)酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性，酶催化的化学反应的速率称为酶促反应速率。通常以测出的酶促反应速率来衡量酶活性，但是酶促反应速率并不等于酶活性，如高温使过氧化氢酶活性为零时(不起催化作用)，过氧化氢的分解速率并不为零。 2．ATP的四个易错点 (1)ATP的产生场所 ①绿色植物叶肉细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。 ②动物及其他真核生物产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。 ③原核细胞产生ATP的场所为细胞质基质和细胞膜。 (2)ATP≠能量 ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。因此，线粒体不仅可分解有机物，也能合成有机物(ATP)。 (3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中 ATP含量很少，只是转化非常迅速及时。 (4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。耗能较多时，ATP水解迅速，但其合成也迅速。 3．调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化 类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化 概念 在蛋白激酶催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程 图示过程 意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活 （建议用时：10分钟） 创新情境 联系生活 1．（荧光素）ATP荧光微生物检测技术可用于迅速检测微生物含量，该技术原理是：荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的催化下，与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素并发出荧光，检测荧光值大小可反映微生物含量。下列说法正确的是（　　） A．ATP的元素组成和脂肪的相同 B．ATP荧光微生物检测技术也可用于检测病毒含量 C．微生物代谢旺盛时，ATP合成速率约等于ATP水解速率 D．微生物的ATP主要产生在线粒体中 2．（泛素-蛋白酶体系统）泛素（Ub）是广泛存在于真核细胞中的一类小分子蛋白质。研究发现，在真核细胞中存在一种由Ub介导的异常蛋白降解途径——泛素-蛋白酶体系统（UPS）。Ub依次经E1、E2和E3转交给异常蛋白，完成对异常蛋白的泛素化修饰，最终由蛋白酶体降解，过程如下图所示。下列说法错误的是（    ）    A．真核细胞中蛋白质的水解可发生在UPS和溶酶体中 B．由泛素化过程可推测Ub中含有可被蛋白酶体识别的结构 C．蛋白质泛素化降解过程属于放能反应，而蛋白质的合成属于吸能反应 D．泛素化的过程相当于给相应物质打上“分子标签”，有助于对它们的分类和识别 3．（酶抑制剂）酶抑制剂有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两种类型，作用机理如甲图所示。叶酸是某些细菌生长所必需的物质，由叶酸合成酶催化对氨基苯甲酸转化而来，磺胺类药物作为酶抑制剂可结合叶酸合成酶，抑制叶酸的合成（乙图），起到杀菌的作用。下列说法正确的是（    ） A．甲图中，竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温抑制酶活性的机理相同 B．根据甲图可知，竞争性抑制剂与底物结构相似，竞争酶的活性位点 C．磺胺类药物最可能是叶酸合成酶的非竞争性抑制剂 D．促进细菌吸收对氨基苯甲酸，可增强磺胺类药物的杀菌作用 4．（酶探究实验）普洱茶需经高温杀青后进行发酵，发酵时茶叶中的蛋白质被黑曲霉蛋白酶降解，形成普洱茶独特的风味。为研究杀青温度和时长对黑曲霉蛋白酶的影响，在不同的温度条件下，分别对黑曲霉蛋白酶处理10min、60min、90min后，测定酶活力，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（    ）    A．处理温度于45℃~70℃时，酶活力随处理时间的延长降低 B．该酶在70℃下处理10min后，下调温度至60℃时酶活力增大 C．据图分析，适宜的杀青条件为时长10min、温度约60℃ D．40℃时不同时长的处理，酶活力变化不大，40℃为该酶最适储存温度 （建议用时：30分钟） 一、单选题 1．（2024·江苏·高考真题）关于人体中肝糖原、脂肪和胃蛋白酶，下列叙述正确的是（    ） A．三者都含有的元素是C、H、O、N B．细胞中肝糖原和脂肪都是储能物质 C．肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同 D．胃蛋白酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸 2．（2024·安徽·高考真题）在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是（    ） A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体 B．酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用 C．ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性 D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化 3．（2024·广东·高考真题）现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是（　　） 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++ Ce5 + ++ — — Ay3-Bi-CB — — ++ +++ Ay3 — — +++ ++ Bi — — — — CB — — — — 注：—表示无活性，+表示有活性，+越多表示活性越强。 A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响 B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关 C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 4．（2024·宁夏四川·高考真题）ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示高能磷酸键，下列叙述错误的是（    ）    A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C．β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂 D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键 5．（2024·浙江·高考真题）红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶（PAL）能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液，测定 PAL 的活性，测定过程如下表。 下列叙述错误的是（    ） A．低温提取以避免PAL 失活 B．30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C．④加H2O补齐反应体系体积 D．⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 6．（2024·四川达州·一模）“诱导契合学说”认为：在与底物结合之前，酶的空间结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物完全互补的空间结构，继而完成酶促反应。为验证该学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶（S酶）进行研究。S酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU，且与两者结合的催化中心位置相同。下列说法不正确的是（    ） 注：SCU为S酶催化CU反应后的构象，SCTH为S酶催化CTH反应后的构象。 A．S酶催化CTH或CU后的构象不同，但S酶仍具有专一性 B．实验②的反应简式可表示为SCU+CTH→SCTH+反应产物 C．实验④几乎没有反应，原因是SCTH不能为反应提供活化能 D．实验④的结果表明，SCTH构象的酶可能不能再被CU诱导 7．（2024·全国·模拟预测）图1表示酶量一定、条件适宜的情况下底物浓度对酶促反应速率的影响曲线，其中“Vmax”表示该条件下最大反应速率，“Km”表示在该条件下达到1/2 Vmax时的底物浓度。图2为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的示意图。下列相关叙述错误的是（    ） A．底物浓度和抑制剂影响酶促反应速率的原理不相同 B．Km的大小可体现酶与底物结合能力的强弱 C．若升高反应体系的温度，则图1中的M点将向左下方移动 D．在反应体系中分别加入适量上述两种抑制剂，Vmax都会下降 8．（2024·湖北·一模）在淀粉一琼脂块上分别用蘸有不同液体的棉签涂抹五个圆点：①无菌水，②新鲜唾液，③与pH1.5的盐酸混合的新鲜唾液，④煮沸的新鲜唾液，⑤3%的蔗糖酶溶液，然后将其放入37℃恒温箱中保温，2h后取出该淀粉一琼脂块，加入碘液（红棕色）处理1min，洗掉碘液后，观察圆点的颜色变化。下列叙述错误的是（　　） A．圆点①和②颜色不同，说明唾液中淀粉酶具有高效性 B．圆点②和④颜色不同，说明酶在高温下容易失去活性 C．圆点②和⑤颜色不同，说明酶具有专一性 D．圆点③和④颜色都为蓝色，但引起酶失活的原因不相同 9．（2024·山东青岛·模拟预测）淀粉酶有多种类型，α-淀粉酶是一种内切酶，可使淀粉内部随机水解，β-淀粉酶是一种外切酶，可使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。对这两种淀粉酶进行的相关实验结果如图1和图2所示。下列说法正确的是（　　） A．淀粉经α-淀粉酶和β-淀粉酶分别水解后的产物都能被人体直接吸收 B．、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 C．β-淀粉酶在50℃条件下处理1小时后，用双缩脲试剂检测不能呈现紫色 D．β-淀粉酶的最适pH值低于α-淀粉酶，在人胃内β-淀粉酶的活性高于α-淀粉酶 10．（2025·河北邯郸·模拟预测）啤酒生产时，麦芽中多酚氧化酶PPO的作用会降低啤酒质量，因此，制备麦芽的过程中需降低其活性。如下图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线。下列叙述正确的是（    ）    A．本实验的自变量是pH，温度是无关变量 B．相同pH条件下时，随着温度升高，酶促反应产物越多 C．把制备麦芽的反应条件控制在温度80℃、pH8.4是制备啤酒最佳条件 D．低温不能破坏PPO的空间结构，高温能够破坏PPO的空间结构 二、非选择题 11．（24-25高三上·广东·阶段练习）研究人员对β-葡萄糖苷酶的催化活性进行研究，得到结果如图。回答下列问题： (1)据图分析，该实验的自变量是 。随着反应时间的延长，反应60min和120min对应的酶活性最高时的温度为 。该实验结果说明该酶的最适温度并非固定值，而是 。产生这种现象的原因是温度在影响分子热运动和 两个层面综合影响酶的催化活性。 (2)为了验证上述变量之间的关系，研究人员对常温储存的β-葡萄糖苷酶的活性进行了如下表中的3组实验，完成下列表格。 实验材料 实验组：常温储存的β-葡萄糖苷酶；阳性对照组： ；阴性对照组 实验条件 置于 ℃水浴以确保酶促反应高效进行 结果测量 每分钟取适量溶液测定结果，连续测量至第15min (3)加酶洗衣粉的最适温度为40℃～50℃，为提高加酶洗衣粉的冷水洗涤效率，请简要阐述改造酶制剂可行的设计思路： 。 12．（2024·甘肃平凉·模拟预测）细胞代谢过程中会产生一些对细胞有害的代谢废物，如。过氧化氢酶（CAT）是一种广泛存在于动物、植物和微生物体内的末端氧化酶，能将分解为和。回答下列问题： (1)为验证酶的特性，某实验小组在30℃条件下进行了如表所示的实验。通过对比实验 ，可验证酶的高效性；对比实验 ，可验证酶的专一性。 组别 加入物质 实验现象 实验1 2mLH2O2+2滴FeCl3 放出少量气泡 实验2 2mLH2O2+2滴新鲜肝脏研磨液 放出大量气泡 实验3 2mLH2O2+2滴新鲜唾液 无气泡产生 (2)该实验小组将新鲜肝脏研磨液煮沸后冷却至30℃，然后将其与混合，发现试管中无气泡产生，原因是 。 (3)调控CAT的生物合成对机体具有十分重要的意义。该实验小组在黑曲霉发酵培养过程中分别加入不同的金属离子（浓度均为：2g·mL-1）培养结束后检测不同金属离子对菌体干重和CAT活力的影响，部分实验结果如图所示。 ①该实验的自变量是 。 ②据图分析，各金属离子中对黑曲霉生长的抑制作用最明显的是 。若要促进黑曲霉生长，减少生长过程中的代谢废物，最好选择金属离子 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04细胞代谢中的酶和ATP 目录 1.命题趋势：明考情知方向 2.重难诠释：知重难、攻薄弱（核心背记+长难句作答） 3.创新情境练：知情境、练突破（10min限时练) 4.限时提升练：综合能力提升（30min限时练） 考点 三年考情分析 2025考向预测 酶在代谢中 的作用 2024 广东卷 酶的实验设计 2024河北卷 酶的作用 2023 浙江卷 酶的特性 2023全国乙T32(1), 2023广东T1, 2022全国乙T4, 2022广东T13,2021 山东T16 1.考点预测：考查酶和ATP主要结合呼吸作用,结合其他涉及能量的知识进行考查;结合核酸的组成和能量代谢考查ATP的结构、产生和作用。 2.考法预测：该部分内容的命题以选择题为主，也可能在大题中以实验设计的形式考查。试题情境来源于生活或者最新研究成果的相关知识，要求考生在新情境中的迁移应用核心素养，侧重对科学思维和科学探究的考查。 预计在2025年高考中，以选择题的形式进行考查。借助与生活、健康相关的问题的为依托，将相关的知识点以实验设计的方式综合考查。 ATP在 能 量 代 谢 中 的 作用 2024 安徽卷 载体蛋白磷酸化 2024甘肃卷 ATP的作用 2023全国甲T1,2022山东T3 重难点核心背记 1．酶的相关辨析 (1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能，也不能作为能源(或组成)物质。 (2)辨析酶、激素、神经递质、抗体 ①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。 ②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。 ③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。 (3)酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性，酶催化的化学反应的速率称为酶促反应速率。通常以测出的酶促反应速率来衡量酶活性，但是酶促反应速率并不等于酶活性，如高温使过氧化氢酶活性为零时(不起催化作用)，过氧化氢的分解速率并不为零。 2．ATP的四个易错点 (1)ATP的产生场所 ①绿色植物叶肉细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。 ②动物及其他真核生物产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。 ③原核细胞产生ATP的场所为细胞质基质和细胞膜。 (2)ATP≠能量 ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。因此，线粒体不仅可分解有机物，也能合成有机物(ATP)。 (3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中 ATP含量很少，只是转化非常迅速及时。 (4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。耗能较多时，ATP水解迅速，但其合成也迅速。 3．调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化 类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化 概念 在蛋白激酶催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程 图示过程 意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活 （建议用时：10分钟） 创新情境 联系生活 1．（荧光素）ATP荧光微生物检测技术可用于迅速检测微生物含量，该技术原理是：荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的催化下，与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素并发出荧光，检测荧光值大小可反映微生物含量。下列说法正确的是（　　） A．ATP的元素组成和脂肪的相同 B．ATP荧光微生物检测技术也可用于检测病毒含量 C．微生物代谢旺盛时，ATP合成速率约等于ATP水解速率 D．微生物的ATP主要产生在线粒体中 【答案】C 【分析】ATP是细胞内的直接能源物质，在细胞内含量很少，但是转化很快，在ATP水解酶的作用下，ATP水解形成ADP和Pi，同时释放能量，供细胞生命活动需要，合成ATP的能量来自呼吸作用和光合作用，其合成场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体。 【详解】A、ATP的元素组成为C、H、O、N、P，脂肪的元素组成为C、H、O，A错误； B、病毒无细胞结构，不能合成 ATP，故 ATP 荧光微生物检测技术不可用于检测病毒含量，B 错误； C、ATP和ADP相互转化且相对稳定，因此微生物代谢旺盛时，ATP合成速率约等于ATP水解速率 ，C正确； D、部分微生物无线粒体，D错误。 故选 C。 2．（泛素-蛋白酶体系统）泛素（Ub）是广泛存在于真核细胞中的一类小分子蛋白质。研究发现，在真核细胞中存在一种由Ub介导的异常蛋白降解途径——泛素-蛋白酶体系统（UPS）。Ub依次经E1、E2和E3转交给异常蛋白，完成对异常蛋白的泛素化修饰，最终由蛋白酶体降解，过程如下图所示。下列说法错误的是（    ）    A．真核细胞中蛋白质的水解可发生在UPS和溶酶体中 B．由泛素化过程可推测Ub中含有可被蛋白酶体识别的结构 C．蛋白质泛素化降解过程属于放能反应，而蛋白质的合成属于吸能反应 D．泛素化的过程相当于给相应物质打上“分子标签”，有助于对它们的分类和识别 【答案】C 【分析】题图分析：E3与异常蛋白结合形成E3•异常蛋白，Ub与E1消耗ATP提供的能量形成Ub•E1，E1•Ub再与E2形成E2•Ub。E2•Ub再与E3•异常蛋白反应形成异常蛋白•Ub，最终由蛋白酶体将异常蛋白降解成多肽。 【详解】A、依题意，泛素-蛋白酶体系统（UPS）是真核细胞中一种异常蛋白降解途径，在真核细胞中，溶酶体也可以降解蛋白，因此，真核细胞中蛋白质的水解发生在UPS和溶酶体中，A正确； B、蛋白质被多个泛素结合后，会进入蛋白酶体被降解，因此蛋白酶体有识别泛素和降解蛋白质的功能，B正确； C、蛋白质泛素化后，被蛋白酶体降解成短肽或氨基酸，需要消耗能量，属于吸能反应，C错误； D、由图可知，泛素与错误折叠的蛋白质和损伤的线粒体结合，就像给蛋白质和线粒体贴上标签，使之与正常的蛋白质和线粒体区分开，D正确。 故选C。 3．（酶抑制剂）酶抑制剂有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两种类型，作用机理如甲图所示。叶酸是某些细菌生长所必需的物质，由叶酸合成酶催化对氨基苯甲酸转化而来，磺胺类药物作为酶抑制剂可结合叶酸合成酶，抑制叶酸的合成（乙图），起到杀菌的作用。下列说法正确的是（    ） A．甲图中，竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温抑制酶活性的机理相同 B．根据甲图可知，竞争性抑制剂与底物结构相似，竞争酶的活性位点 C．磺胺类药物最可能是叶酸合成酶的非竞争性抑制剂 D．促进细菌吸收对氨基苯甲酸，可增强磺胺类药物的杀菌作用 【答案】B 【分析】1、竞争性抑制作用：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低的作用。 2、非竞争性抑制作用：抑制剂可以与游离酶结合，使酶的催化活性降低。 【详解】A、由图甲可知，竞争性抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，而高温破坏了酶的空间结构，故两者作用机理不同，A错误： B、根据甲图可知，竞争性抑制剂与底物结构相似，竞争酶的活性位点，B正确； C、图乙显示，存在磺胺类药物时，增大对氨基苯甲酸的浓度，也能达到相同的最大反应速率，可推知磺胺类药物最可能是叶酸合成酶的竞争性抑制剂，C错误； D、高浓度的氨基苯甲酸有利于叶酸的合成，因此可通过抑制细菌吸收对氨基苯甲酸增强磺胺类药物的杀菌作用，D错误。 故选B。 4．（酶探究实验）普洱茶需经高温杀青后进行发酵，发酵时茶叶中的蛋白质被黑曲霉蛋白酶降解，形成普洱茶独特的风味。为研究杀青温度和时长对黑曲霉蛋白酶的影响，在不同的温度条件下，分别对黑曲霉蛋白酶处理10min、60min、90min后，测定酶活力，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（    ）    A．处理温度于45℃~70℃时，酶活力随处理时间的延长降低 B．该酶在70℃下处理10min后，下调温度至60℃时酶活力增大 C．据图分析，适宜的杀青条件为时长10min、温度约60℃ D．40℃时不同时长的处理，酶活力变化不大，40℃为该酶最适储存温度 【答案】C 【分析】酶作用条件较温和，温度过高或者过低均会降低酶的活性。温度过高会破坏酶的空间结构。 【详解】A、由图可知，在处理温度为50℃时，处理时间为60分钟的酶活力等于90分钟，故酶活力并非随处理时间的延长降低，A错误； B、由图可知，70℃下处理10min部分酶可能已经不可逆失活，当温度下调至60℃时酶的活性不会增大，B错误； C、由图可知，在时长10min、温度约60℃时酶的活力相对较高，所以适宜的杀青条件为时长10min、温度约60℃，C正确； D、保存酶时应在低温、适宜pH条件下保存，D错误。 故选C。 （建议用时：30分钟） 一、单选题 1．（2024·江苏·高考真题）关于人体中肝糖原、脂肪和胃蛋白酶，下列叙述正确的是（    ） A．三者都含有的元素是C、H、O、N B．细胞中肝糖原和脂肪都是储能物质 C．肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同 D．胃蛋白酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸 【答案】B 【分析】1、糖类分为单糖、二糖和多糖，糖类是主要的能源物质，组成元素是C、H、O。 2、脂质分为脂肪、磷脂和固醇，固醇包括胆固醇、性激素、维生素D，磷脂的组成元素是C、H、O、N、P，脂肪的组成元素是C、H、O。 3、胃蛋白酶的本质是蛋白质。 【详解】A、肝糖原和脂肪只含有C、H、O，不含N元素，A错误； B、动物细胞中特有的储能物质是肝糖原，动物细胞和植物细胞都含有的储能物质是脂肪，B正确； C、肝糖原的基本组成单位是葡萄糖，胃蛋白酶的基本组成单位是氨基酸，C错误； D、酶具有专一性，胃蛋白酶只能水解蛋白质，不能水解脂肪，D错误。 故选B。 2．（2024·安徽·高考真题）在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是（    ） A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体 B．酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用 C．ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性 D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化 【答案】D 【分析】信号分子与特异性受体结合后发挥调节作用。图中信号分子与膜外侧酶联受体识别、结合，ATP水解产生的磷酸基团结合到激酶区域使之具有活性，有活性的激酶区域能将应答蛋白转化为有活性的应答蛋白。 【详解】A、由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞外侧的酶联受体，A错误； B、酶联受体位于质膜上，化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但不具有运输作用，B错误； C、ATP水解产生ADP和磷酸基团，磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性，C错误； D、细胞分化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控相关蛋白质，活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。 故选D。 3．（2024·广东·高考真题）现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是（　　） 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++ Ce5 + ++ — — Ay3-Bi-CB — — ++ +++ Ay3 — — +++ ++ Bi — — — — CB — — — — 注：—表示无活性，+表示有活性，+越多表示活性越强。 A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响 B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关 C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 【答案】B 【分析】酶的特性为高效性、专一性、作用条件温和，作用机理为降低化学反应活化能。 【详解】A、由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5 可能存在相互影响，A正确； B、由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误； C、由表可知，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确； D、需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。 故选B。 4．（2024·宁夏四川·高考真题）ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示高能磷酸键，下列叙述错误的是（    ）    A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C．β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂 D．光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键 【答案】C 【分析】细胞生命活动的直接能源物质是ATP，ATP的结构简式是A-P～P～P，其中“A”是腺苷，“P”是磷酸；“A”代表腺苷，“T”代表3个。 【详解】A、ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确； B、ATP分子水解两个高能磷酸键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确； C、ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂，C错误； D、光合作用光反应，可将光能转化活跃的化学能储存于ATP的高能磷酸键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键，D正确。 故选C。 5．（2024·浙江·高考真题）红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶（PAL）能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取 PAL 酶液，测定 PAL 的活性，测定过程如下表。 下列叙述错误的是（    ） A．低温提取以避免PAL 失活 B．30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C．④加H2O补齐反应体系体积 D．⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 【答案】B 【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA． 2、酶的特性：高效性、专一性和作用条件温和的特性． 3、影响酶活性的因素主要是温度和pH，在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低．另外低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活． 【详解】A、温度过高，酶失活，因此本实验采用低温提取，以避免PAL 失活，A正确； B、本实验是测定酶活性的实验，需要根据单位时间内产物生成量来计算酶活性，所以不能在 1h 内将试管里的苯丙氨酸消耗完，否则产物量由实验开始时的底物量决定，而与酶活性无关，无法达到实验目的，B错误； C、④加H2O，补齐了②试管1没有加入的液体的体积，即补齐反应体系体积，保存无关变量相同，C正确； D、pH过低或过高酶均会失活，⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D正确。 故选B。 6．（2024·四川达州·一模）“诱导契合学说”认为：在与底物结合之前，酶的空间结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物完全互补的空间结构，继而完成酶促反应。为验证该学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶（S酶）进行研究。S酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU，且与两者结合的催化中心位置相同。下列说法不正确的是（    ） 注：SCU为S酶催化CU反应后的构象，SCTH为S酶催化CTH反应后的构象。 A．S酶催化CTH或CU后的构象不同，但S酶仍具有专一性 B．实验②的反应简式可表示为SCU+CTH→SCTH+反应产物 C．实验④几乎没有反应，原因是SCTH不能为反应提供活化能 D．实验④的结果表明，SCTH构象的酶可能不能再被CU诱导 【答案】C 【分析】分析题目信息：由①②组实验可知，S酶既可以催化CTH也可以催化CU反应，结合“诱导契合学说”可知，S酶与不同反应底物结合时，空间结构会发生相应改变；由③④组实验可知，SCU能催化CTH反应，而SCTH不能催化CU反应，可能是由于SCTH构象的酶不能再被CU诱导。 【详解】A、酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，分析题目信息可知，S酶催化CTH或CU后的构象不同，S酶和SCU能催化CU和CTH反应，SCTH只能催化CTH反应，与酶的专一性定义一致，S酶仍具有专一性，A正确； B、由②组实验可知，SCU能催化CTH反应，结合“诱导契合学说”内容可推，SCU能够被底物CTH诱导出现相应互补的空间结构变为SCTH，因此实验②的反应简式可表示为SCU+CTH→SCTH+反应产物，B正确； C、酶的作用原理为降低化学反应需要的活化能，而不是为反应提供活化能，C错误； D、由④组实验可知，SCTH不能催化CU反应，可能是由于SCTH构象的酶不能再被CU诱导，D正确。 故选C。 7．（2024·全国·模拟预测）图1表示酶量一定、条件适宜的情况下底物浓度对酶促反应速率的影响曲线，其中“Vmax”表示该条件下最大反应速率，“Km”表示在该条件下达到1/2 Vmax时的底物浓度。图2为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的示意图。下列相关叙述错误的是（    ） A．底物浓度和抑制剂影响酶促反应速率的原理不相同 B．Km的大小可体现酶与底物结合能力的强弱 C．若升高反应体系的温度，则图1中的M点将向左下方移动 D．在反应体系中分别加入适量上述两种抑制剂，Vmax都会下降 【答案】D 【分析】分析图1：在一定范围内，酶促反应速率随底物浓度的升高而加快，到速率最大时，酶促反应速率不再随底物浓度的升高而加快。 图2：非竞争性抑制剂与酶活性部位以外的位点结合，使酶的结构发生改变，底物不能与酶结合；竞争性抑制剂竞争性结合酶与底物的结合位点。 【详解】A、抑制剂通过影响酶的活性如竞争性抑制剂通过与底物竞争酶的结合位点，非竞争性抑制剂通过与酶结合从而改变酶与底物结合位点的形态来影响酶促反应速率，而底物浓度不影响酶的活性，A正确； B、Km表示酶促反应速率为1/2Vmax时的底物浓度，酶与底物亲和力越高，酶促反应速率越大，则Km越小，即Km的大小体现了酶与底物结合能力的强弱，B正确； C、据题干信息，图1曲线是在条件适宜的情况下测定的，若升高反应体系的温度，酶活性降低，Vmax降低，达到Vmax时的底物浓度也减少，因此M点将向左下方移动，C正确； D、据图分析，竞争性抑制剂与底物竞争酶的结合位点，若反应体系中加入一定量的竞争性抑制剂，随着底物浓度增大，底物与酶结合的概率增加，Vmax与不加抑制剂时相同；而非竞争性抑制剂改变了酶的空间结构，Vmax比不加抑制剂时的小，D错误。 故选D。 8．（2024·湖北·一模）在淀粉一琼脂块上分别用蘸有不同液体的棉签涂抹五个圆点：①无菌水，②新鲜唾液，③与pH1.5的盐酸混合的新鲜唾液，④煮沸的新鲜唾液，⑤3%的蔗糖酶溶液，然后将其放入37℃恒温箱中保温，2h后取出该淀粉一琼脂块，加入碘液（红棕色）处理1min，洗掉碘液后，观察圆点的颜色变化。下列叙述错误的是（　　） A．圆点①和②颜色不同，说明唾液中淀粉酶具有高效性 B．圆点②和④颜色不同，说明酶在高温下容易失去活性 C．圆点②和⑤颜色不同，说明酶具有专一性 D．圆点③和④颜色都为蓝色，但引起酶失活的原因不相同 【答案】A 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，酶的特性有：高效性、专一性、作用条件温和。 【详解】A、①加的是清水，②加的是新鲜唾液（含唾液淀粉酶），②出现红棕色，说明淀粉被水解，即唾液中淀粉酶具有催化作用；而酶的高效性是与无机催化剂相比较的，A错误； B、②是新鲜唾液，④是煮沸的新鲜唾液，后者中的酶由于高温而变性失活，所以②为红棕色，④为蓝色，该结果说明酶在高温下容易失去活性，B正确； C、酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类反应进行。圆点⑤为蔗糖酶，不能催化淀粉水解，⑤颜色为蓝色，②为红棕色，二者颜色不同，说明酶具有专一性，C正确； D、高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，发生不可逆改变，使酶永久失活，引起圆点③④显色反应的原因是不同的，③是过酸导致淀粉酶变性失活，④是高温导致淀粉酶变性失活，D正确。 故选A。 9．（2024·山东青岛·模拟预测）淀粉酶有多种类型，α-淀粉酶是一种内切酶，可使淀粉内部随机水解，β-淀粉酶是一种外切酶，可使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。对这两种淀粉酶进行的相关实验结果如图1和图2所示。下列说法正确的是（　　） A．淀粉经α-淀粉酶和β-淀粉酶分别水解后的产物都能被人体直接吸收 B．、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 C．β-淀粉酶在50℃条件下处理1小时后，用双缩脲试剂检测不能呈现紫色 D．β-淀粉酶的最适pH值低于α-淀粉酶，在人胃内β-淀粉酶的活性高于α-淀粉酶 【答案】B 【分析】由图可知，不同的淀粉酶的最适pH不同；在不同的处理下β-淀粉酶在50℃条件下处理一段时间后酶活性有所不同。 【详解】A、通过题干信息可知，淀粉经α-淀粉酶和β-淀粉酶分别水解后的产物可能都不是单糖，不能被人体直接吸收，A错误； B、由图1可知，Ca2+、淀粉与淀粉酶共存时，β-淀粉酶的热稳定性维持的时间更长，说明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，B正确； C、β-淀粉酶在50℃条件下处理1小时后，酶活性丧失，其空间结构遭到破坏，但肽键正常，故用双缩脲试剂检测能够看到紫色反应，C错误； D、由图2可知，β-淀粉酶的最适pH值低于α-淀粉酶，两种淀粉酶在胃液（pH为1.5左右）中会失活，D错误。 故选B。 10．（2025·河北邯郸·模拟预测）啤酒生产时，麦芽中多酚氧化酶PPO的作用会降低啤酒质量，因此，制备麦芽的过程中需降低其活性。如下图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线。下列叙述正确的是（    ）    A．本实验的自变量是pH，温度是无关变量 B．相同pH条件下时，随着温度升高，酶促反应产物越多 C．把制备麦芽的反应条件控制在温度80℃、pH8.4是制备啤酒最佳条件 D．低温不能破坏PPO的空间结构，高温能够破坏PPO的空间结构 【答案】D 【分析】分析题图曲线可知，该实验的自变量是温度和pH，因变量是PPO的活性，由曲线可知，同一温度条件下酶活性有最适宜pH，pH过高或过低都会影响酶的活性，同一pH条件下温度过高或过低都会使酶活性降低，不同温度条件下的最适宜pH相同。 【详解】A、依据曲线图可知，为单坐标多曲线，其自变量不止一个，其中横坐标的pH及温度都是自变量，A错误； B、由题图可知，同一pH条件下，在一定范围内，随着温度升高，酶促反应速率变大，单位时间内酶促反应产物越多，但超过一定温度后，随着温度升高，酶促反应速率下降，单位时间内酶促反应产物越少，B错误； C、由题意知，麦芽中多酚氧化酶（PPO）的作用会降低啤酒质量，因此，制备麦芽过程中需降低其活性，而题图中显示在温度80℃、pH8.4时酶活性最强，C错误； D、低温抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构，高温使酶失活的原因是破坏了酶的空间结构，D正确。 故选D。 二、非选择题 11．（24-25高三上·广东·阶段练习）研究人员对β-葡萄糖苷酶的催化活性进行研究，得到结果如图。回答下列问题： (1)据图分析，该实验的自变量是 。随着反应时间的延长，反应60min和120min对应的酶活性最高时的温度为 。该实验结果说明该酶的最适温度并非固定值，而是 。产生这种现象的原因是温度在影响分子热运动和 两个层面综合影响酶的催化活性。 (2)为了验证上述变量之间的关系，研究人员对常温储存的β-葡萄糖苷酶的活性进行了如下表中的3组实验，完成下列表格。 实验材料 实验组：常温储存的β-葡萄糖苷酶；阳性对照组： ；阴性对照组 实验条件 置于 ℃水浴以确保酶促反应高效进行 结果测量 每分钟取适量溶液测定结果，连续测量至第15min (3)加酶洗衣粉的最适温度为40℃～50℃，为提高加酶洗衣粉的冷水洗涤效率，请简要阐述改造酶制剂可行的设计思路： 。 【答案】(1) 温度和反应时间 37℃ 随反应时间而发生变化 蛋白质空间结构 (2) 低温储存的β-葡萄糖苷酶 高温失活的β-葡萄糖苷酶 42℃ (3)在常年低温环境中筛选耐低温或嗜冷微生物，从生物体中寻找符合要求的低温酶（或可以利用人工智能技术、基因编辑技术预测并定点优化现有酶的蛋白质空间结构） 【分析】酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA。 【详解】（1）图中横坐标是温度、不同曲线表示反应时间不同，所以该实验的自变量是温度和反应时间。 据图分析可知，反应时间为20min时，相对活性峰值是在温度为42℃时，随着反应时间的延长，当到60min和120min时，相对活性峰值的温度为37℃，表明该酶最适温度随着反应时间而发生变化，这主要是由于温度对分子热运动和蛋白质的空间结构的影响有关，一般来说，温度越高，分子热运动越大，而温度过高会使酶变性，降低酶活性。 （2）阳性对照是正常方式储存，目前对酶的储存方式是低温储存β-葡萄糖苷酶，阴性对照目的是让酶失活，即高温失活的β-葡萄糖苷酶。由于该实验是进行15min，最适温度为42℃，所以条件温度控制在42℃。   （3）加酶洗衣粉的最适温度为40℃～50℃，为提高加酶洗衣粉的冷水洗涤效率，关键在于使酶的最适温度调整为低温，例如可以在常年低温环境中筛选耐低温或嗜冷微生物，从生物体中寻找符合要求的低温酶（或可以利用人工智能技术、基因编辑技术预测并定点优化现有酶的蛋白质空间结构）。 12．（2024·甘肃平凉·模拟预测）细胞代谢过程中会产生一些对细胞有害的代谢废物，如。过氧化氢酶（CAT）是一种广泛存在于动物、植物和微生物体内的末端氧化酶，能将分解为和。回答下列问题： (1)为验证酶的特性，某实验小组在30℃条件下进行了如表所示的实验。通过对比实验 ，可验证酶的高效性；对比实验 ，可验证酶的专一性。 组别 加入物质 实验现象 实验1 2mLH2O2+2滴FeCl3 放出少量气泡 实验2 2mLH2O2+2滴新鲜肝脏研磨液 放出大量气泡 实验3 2mLH2O2+2滴新鲜唾液 无气泡产生 (2)该实验小组将新鲜肝脏研磨液煮沸后冷却至30℃，然后将其与混合，发现试管中无气泡产生，原因是 。 (3)调控CAT的生物合成对机体具有十分重要的意义。该实验小组在黑曲霉发酵培养过程中分别加入不同的金属离子（浓度均为：2g·mL-1）培养结束后检测不同金属离子对菌体干重和CAT活力的影响，部分实验结果如图所示。 ①该实验的自变量是 。 ②据图分析，各金属离子中对黑曲霉生长的抑制作用最明显的是 。若要促进黑曲霉生长，减少生长过程中的代谢废物，最好选择金属离子 。 【答案】(1) 1和2 2和3 (2)温度过高会导致酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活 (3) 金属离子种类、培养时间 Zn2+ Ca2+ 【分析】酶的特性：①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍；②专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应；③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。 【详解】（1）与无机催化剂相比，酶的催化效率较高，说明酶的高效性，据图可知，实验1和2自变量为催化剂种类，因此对比实验1和2可验证酶的高效性；酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，可以是同种酶催化不同的底物，或者不同的酶催化同一底物，因此对比实验2和3可验证酶的专一性。 （2）高温会导致酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，高温处理后即使将酶置于适宜温度下也不能再催化反应，因此将新鲜肝脏研磨液煮沸后冷却至30℃，然后将其与H2O2混合，试管中也无气泡产生。 （3）①从题干信息可知，该实验中分别加入不同的金属离子，该实验的自变量是金属离子种类；且从图中可知，本实验统计了24h和48h时菌体干重和CAT活力，因此本实验的自变量还有培养时间。 ②据图可知，ZnCO3组的菌体干重和CAT活力均最低，CaCO3组的菌体干重和CAT活力均最高，说明各金属离子中对黑曲霉生长的抑制作用最明显的是Zn2+，促进黑曲霉生长最好选择金属离子 Ca2+。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$