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专题 03 细胞的能量供应和利用
第 07 练 ATP 和酶
1．（2022·广东·高考真题）某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析
错误的是（ ）
组 CaCl
pH 温度（℃） 降解率（%）
别
2
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注：+/-分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A．该酶的催化活性依赖于CaCl
2
B．结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度70℃，最适pH9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
【答案】C
【解析】分析②③组可知，没有添加CaCl，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl，A正确；
2 2
分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl，温度分别为90℃、70℃，故自变量为温度，B正确；
2
②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为
70℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充
实验，D正确。
2．（2022·重庆·高考真题）人体细胞溶酶体内较高的H+浓度（pH为5.0左右）保证了溶酶体的正常功
能。下列叙述正确的是（ ）
A．溶酶体可合成自身所需的蛋白
B．溶酶体酶泄露到细胞质基质后活性不变C．细胞不能利用被溶酶体分解后产生的物质
D．溶酶体内pH的维持需要膜蛋白协助
【答案】D
【解析】溶酶体含多种水解酶，水解酶的化学本质是蛋白质，故水解酶是在核糖体上合成的，A错误；
溶酶体内的水解酶在pH为5左右时活性最高，但溶酶体周围的细胞质基质的pH为中性，当泄露到细胞质
基质后，pH上升，酶活性会降低，B错误；被溶酶体分解后的产物，有用的留在细胞，无用的排出细胞外，
C错误；溶酶体内pH的维持依靠氢离子的浓度，而氢离子的浓度的维持为主动运输，需要膜蛋白协助，D
正确。
3．（2022·浙江·高考真题）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（ ）
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
【答案】D
【解析】1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构式
可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；ATP在水解
酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；吸能反应一般与ATP的分解相
联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
4．（2021·海南·高考真题）研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~2min后迅速分离得到细
胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几
乎一致。下列有关叙述正确的是（ ）
A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
【答案】B
【解析】根据题意可知：该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题干信息“结果发现
ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。”说明：32P标
记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；根据题干信息“放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基
团”可知，32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不同，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核
内，D错误。5．（2021·北京·高考真题）ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是（ ）
A．含有C、H、O、N、P B．必须在有氧条件下合成
C．胞内合成需要酶的催化 D．可直接为细胞提供能量
【答案】B
【解析】ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无
氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生物体的直接
能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。
6．（2022·湖南·高考真题）洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可
被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列
叙述错误的是（ ）
A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
【答案】B
【解析】由题“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活”可知，碱性蛋白酶在
一定条件下可发生自溶失活，A正确；由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分
解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的 ，B错误；
碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，而且加热也能使碱性蛋白酶失活，会降低碱性蛋白酶的洗涤
剂去污效果，添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C正确；酶具有高效性，碱性蛋白酶
能使蛋白质水解成多肽和氨基酸，具有很强的分解蛋白质的能力，可有效地清除汗渍、奶渍、酱油渍等污
渍，添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染，D正确。
7．（2022·浙江·高考真题）下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是（）
A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活
B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性
C．淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高
D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率
【答案】B
【解析】 低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误；
酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确； 酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH
范围内，随着pH升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误； 淀粉酶
的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，
D错误。
8．（2022·全国·高考真题）某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶
不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验（表中“+”表示有，“－”表示无）。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + － + －
蛋白质组分 + － + － +
低浓度Mg2+ + + + － －
高浓度Mg2+ － － － + +
产物 + － － + －
根据实验结果可以得出的结论是（ ）
A．酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C．在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D．在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
【答案】C
【解析】第①组中，酶P在低浓度Mg2+条件，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A错误；
第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2+浓度，无论是高浓度Mg2+条件下还是
低浓度Mg2+条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，BD错误；第②组和第④组对照，
无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2+浓度，第④组在高浓度Mg2+条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2+条件下，没有产物生成，说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性，C正确。
9．（2021·湖南·高考真题）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生
磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
【答案】B
【解析】通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白
质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法
磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能
起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋
白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
10．（2021·浙江·高考真题）下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述，正确的是（ ）
A．“酶的催化效率”实验中，若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎，实验结果相同
B．“探究pH对过氧化氧酶的影响”实验中，分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物
C．“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是检验酶液中是否混有还原糖
D．设温度对蛋白酶活性影响的实验方案时，可选择本尼迪特试剂检测反应产物
【答案】B
【解析】熟马铃薯块茎中酶已经失活，用其代替生马铃薯块茎，实验结果不相同，A错误；“探究pH对过
氧化氧酶的影响”实验中，不同pH为自变量，在酶溶液中分别加入不同pH的缓冲液后，再与底物混合，
以保证反应pH为预设pH，B正确；“探究酶的专一性”实验中，设置1、2号试管的目的是检验淀粉溶液
和蔗糖溶液中是否混有还原糖，C错误；探究温度对蛋白酶活性影响的实验中，温度作为自变量，而本尼
迪特试剂检验还原糖需要水浴加热，会改变实验温度，影响实验结果，故不能选择本尼迪特试剂检测反应产物，D错误。
11．（2020·北京·高考真题）用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解HO 的实验，两组实验
2 2
结果如图。第1组曲线是在pH=7．0、20℃条件下，向5mL1%的HO 溶液中加入0．5mL酶悬液的结果。与
2 2
第1组相比，第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了（ ）
A．悬液中酶的浓度 B．HO 溶液的浓度
2 2
C．反应体系的温度 D．反应体系的pH
【答案】B
【解析】提高酶的浓度能够提高速率，不能提高氧气的量，A错误；提高HO 溶液的浓度，就是提高底物
2 2
浓度，产物的量增加，B正确；适度的提高温度可以加快反应速率，不能提高产物的量，C错误；改变反应
体系的pH，可以改变反应速率，不能提高产物的量，D错误。
12．（2021·海南·高考真题）某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下
列有关叙述错误的是（ ）
A．该酶可耐受一定的高温
B．在t 时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
1C．不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D．相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
【答案】D
【解析】据图可知，该酶在70℃条件下仍具有一定的活性，故该酶可以耐受一定的高温，A正确；据图可
知，在t 时，酶促反应速率随温度升高而增大，即反应速率与温度的关系为40℃＜＜50℃＜60℃＜70℃，
1
B正确；由题图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率（曲线变平缓）时所需时间不同，其中
70℃达到该温度下的最大反应速率时间最短，C正确；相同温度下，不同反应时间内该酶的反应速率可能
相同，如达到最大反应速率（曲线平缓）之后的反应速率相同，D错误。
13．（2021·湖北·高考真题）很久以前，勤劳的中国人就发明了制饴（麦芽糖）技术，这种技术在民间
沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．麦芽含有淀粉酶，不含麦芽糖
B．麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成
C．55～60℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D．麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
【答案】C
【解析】麦芽糖属于植物细胞特有的二糖，在麦芽中存在麦芽糖，A错误；麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水
缩合而成的，B错误；细菌的生长需要适宜温度，据图可知，该过程中需要在55-60℃条件下保温6小时左
右，目的是抑制细菌的生长，避免杂菌污染，C正确；一般而言，植物体内酶的最适温度高于动物，故麦
芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度高，D错误。
14．（2021·浙江·高考真题）1897年德国科学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；
还有研究发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，利用下
列材料和试剂进行了实验。
材料和试剂：酵母菌、酵母汁、A溶液（含有酵母汁中的各类生物大分子）、B溶液（含有酵母汁中的各类
小分子和离子）、葡萄糖溶液、无菌水。实验共分6组，其中4组的实验处理和结果如下表。
组
实验处理 实验结果
别
① 葡萄糖溶液＋无菌水 －
② 葡萄糖溶液＋酵母菌 ＋
③ 葡萄糖溶液＋A溶液 －
④ 葡萄糖溶液＋B溶液 －
注：“＋”表示有乙醇生成，“－”表示无乙醇生成
回答下列问题：
（1）除表中4组外，其它2组的实验处理分别是：___________；__________。本实验中，这些起辅助作
用的小分子和离子存在于酵母菌、___________。
（2）若为了确定B溶液中是否含有多肽，可用___________试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙
醇发酵是否是必需的，可增加一组实验，该组的处理是___________。
（3）制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是___________，以确保
酶的活性。
（4）如何检测酵母汁中是否含有活细胞？（写出2项原理不同的方法及相应原理）
_____________________
【答案】 葡萄糖溶液＋酵母汁 葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液 酵母汁和B溶液 双
缩脲 葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液 保护酶分子空间结构和提供酶促反
应的适宜pH 染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可
以繁殖。
【解析】（1）结合分析可知：为验证上述无细胞的酵母汁可以进行“乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥
催化作用需要小分子和离子辅助”的结论，还需要加设两组实验，一组为葡萄糖溶液＋酵母汁（预期实验
结果为有乙醇生成），另外一组为葡萄糖溶液＋A溶液（含有酵母汁中的各类生物大分子，包括相关酶）
＋B溶液（含有酵母汁中的各类小分子和离子），此组预期结果为有乙醇生成；本实验中，起辅助作用的
小分子和离子可在酵母菌（细胞中含有各类物质）、酵母汁和B溶液（含有酵母汁中的各类小分子和离
子）中存在。（2）多肽用双缩脲试剂进行检测；据题干信息可知，M离子存在于B溶液中，故为验证M对
乙醇发酵的是否为必需的，则应加设一组实验，即葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液：若有乙
醇生成，则证明B不是必须的，若无乙醇生成，则证明B是必须的。（3）酶的作用条件温和，需要适宜的
温度和PH等条件，实验中缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH。（4）检测酵母汁中是否含有活细胞的方法有：染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透性：若为死细胞，则能被染色；酵
母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖：一段时间后若酵母菌数量增加，则为活细胞。
15．（2021·湖北·高考真题）使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类
型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，
酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧
杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，
并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取___________支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加等量________________，
一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处
理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①：_________________________________。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②：_________________________________。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：_________________________________。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：_________________________________。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
【答案】(1) 2 甲物质溶液、乙物质溶液
(2) 透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高 透析前后，两组的酶活性均不变
加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变 加甲物质
溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高
【解析】
(1)分析题意可知，实验目的探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲乙物质的有
无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：
取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液（单一变量和无关变量一致原
则）；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行
透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。(2)据题意可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作用，
透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：
①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。
②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。
③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，
透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。
④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，
透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。
