细胞的能量“通货”——ATP
(45分钟100分)
一、选择题(包括12小题,每小题5分,共60分)
1.(2013·天津联考)下列有关酶的叙述正确的是 ()
A.酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸
B.酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率
C.在动物细胞培养中,胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞
D.RNA聚合酶能够与mRNA结合从而使游离的核糖核苷酸连接起来
2.对ATP的叙述正确的是()
A.1分子ATP由一分子腺嘌呤和三分子磷酸组成
B.一个ATP分子中有三个磷酸基团、三个高能磷酸键
C.细胞内ATP的含量总是处于动态平衡之中
D.叶肉细胞消耗的ATP全部来自叶绿体和线粒体
3.下图表示人体内某种消化酶在体外最适温度条件下,反应物浓度对酶催化反应速率的影响。据图分析,下列说法正确的是(
)
A.如果在A点时,温度再提高5℃,则反应速率可能会上升
B.在其他条件不变的情况下,在B点时,往反应物中加入少量同样的酶,酶的活性会增大,催化反应速率加快
C.在A点时,限制反应速率的因素是反应物的浓度
D.在C点时,限制反应速率的因素是反应物的浓度和酶的浓度
4.(2013·黄山模拟)下图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应物的量和反应时间的关系,据图可获得的信息是()
- 1 -
A.若a、b、c表示温度,则一定a>b>c
B.若a、b、c表示酶的浓度,则a>b>c
C.若a、b、c表示底物的浓度,则a>b>c
D.若a、b、c表示pH,则一定是a>b>c
5.(2013·滁州模拟)反应式ADP+Pi+能量
应式中“能量”相关的叙述正确的是( )
A.向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程
B.向右反应所需要的能量可以来自乳酸的氧化分解
C.向左反应产生的能量可以用于叶绿体中H2O的分解或CO2的固定
D.向左反应产生的能量可以用于组织细胞吸收CO2和O2
6.图一表示温度对酶促反应速率的影响示意图,由图一可知,图二中当温度为2a时生成物量与时间关系的是(
) ATP是在所有活细胞中均发生的反应。下列与反
A.曲线1 B.曲线2 C.曲线3 D.曲线4
7.下图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改变正确的是( )
A.pH=a时,e点下移,d点左移
B.pH=c时,e点为0
C.温度降低时,e点不移,d点右移
D.H2O2量增加时,e点不移,d点左移
8.(2013·烟台模拟)下图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是(
)
A.酶量是限制曲线AB段酶促反应速率的主要因素
B.酶量减少后,图示酶促反应速率可用曲线a表示
C.升高温度后,图示酶促反应速率可用曲线c表示
D.减小pH,重复该实验,A、B点位置都不变
9.下列有关ATP的叙述中,正确的是( )
A.把酵母菌的培养条件从有氧改为无氧时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
B.甘油分子由小肠腔进入小肠绒毛上皮细胞的过程中,细胞消耗ATP的量增加
C.C3还原的过程中,叶绿体基质内产生ADP的速率增加
D.酒精发酵和乳酸发酵产生等量ATP时,细胞内生成的CO2量相等
10.ATP是细胞内的直接能源物质,可通过多种途径产生,如下图所示。以下说法正确的是
( )
A.a过程和b过程都有[H]的生成
B.a过程和b过程都要在细胞器中进行
C.O2由红细胞进入肝脏细胞的线粒体使肝脏细胞内的ADP含量迅速下降
D.①②在物质和能量上都可成为可逆反应
11.下列关于ATP分子的说法正确的是( )
A.由于ATP是高能化合物,所以与生物体内能量的释放、转移和利用关系最密切
B.ATP在植物体内与动物体内的来源相同
C.几乎所有生物都以ATP为直接能源物质的事实,是这些生物有共同原始祖先的证据之一
D.植物叶肉细胞内线粒体数目少于动物肌细胞内线粒体数目,证明植物细胞叶绿体也为叶肉细胞的很多生命活动提供ATP
12.(能力挑战题)下列是有关某种淀粉酶的实验,处理方式及结果如下表及图所示,根据结果判断,叙述正确的是( )
A.此种淀粉酶在作用40 min后便会失去活性
B.在60℃的环境中此种淀粉酶已失去活性
C.此种淀粉酶在中性环境中的催化效率比偏碱性中的高
D.物质甲对试管Ⅲ中淀粉酶活性的促进作用大于试管Ⅱ
二、非选择题(包括2小题,共40分)
13.(20分)(2013·太原模拟)阅读下面材料回答问题:
材料Ⅰ:苹果的鲜食风味与其果肉细胞中的酚类物质种类与数量息息相关,果肉细胞中含有一些促使这些酚类物质氧化的酚氧化酶,若组织细胞受损或衰老,结构解体时,酚氧化酶有机会与酚类物质接触而使物质氧化成棕褐色。
材料Ⅱ:茶叶细胞中也存在众多种类的酚类物质与氧化酶。茶叶制作工艺中,有手工或机械揉搓、热锅高温炒制、晒干、炒干等方法。
(1)据材料Ⅰ,我们可以推测,正常水果不会变成褐色,是细胞内具有__________的缘故,这也表明细胞的这种结构具有 的特性。
(2)家庭中为了延缓切开的苹果变为褐色的时间,可以如何处理? ,试说明原因: 。
(3)细胞含有酚氧化酶,人们利用酚氧化酶活性可加工制作商品。请回答红茶制取过程中必须有 关键过程(提示:红茶颜色为褐色)。这一过程的目的是 。
(4)试回答绿茶制取过程中必须有 关键过程(提示:绿茶颜色为绿色)。这一过程的目的是 。
14.(20分)(能力挑战题)最新研究证实ATP既是能量“通货”,也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子,其作为信号分子的作用机理如下图所示。请分析回答:
(1)在下列生物体的生命活动中,不直接依赖于ATP水解的是( ) A.胃蛋白酶的合成 C.骨骼肌的收缩
B.细胞的生长 D.红细胞吸收葡萄糖
(2)由图可知,细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下,磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是 。
(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质,还能释放ATP,两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析,科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是 。
(4)为了研究X物质对动物细胞的影响,某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24小时,然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率,经过多次实验后,所得数据如表所示:
①该实验的因变量是 。
②实验数据表明,该实验的因变量之间有何联系?。
答案解析
1.【解析】选C。多数酶的成分是蛋白质,少数是RNA,则基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸;酶的作用原理是降低活化能,提高化学反应速率,不能为反应物提供能量;胰蛋白酶能水解细胞之间的蛋白质,使细胞分散开;RNA聚合酶能与DNA结合,使游离的脱氧核苷酸连接起来。
2.【解析】选C。1分子ATP由一分子腺苷和三分子磷酸组成;一个ATP分子中有三个磷酸基团、两个高能磷酸键;细胞内ATP的含量总是处于动态平衡之中;叶肉细胞消耗的ATP来自叶绿体、细胞质基质和线粒体。
3.【解题指南】明确题干中的关键信息——“酶在最适温度条件下”,这是解题的关键。分清影响酶活性的因素和影响酶促反应速率的因素。
【解析】选C。酶已经处在最适温度条件下,再升高温度,酶的活性会下降。在A点时,随着反应物浓度的增加,反应速率也增大,表明限制反应速率的因素是反应物的浓度。在B点时,加入少量同样的酶,催化速率加快,但是酶的活性不变。在C点时,限制反应速率的因素不是反应物的浓度,应该是酶的浓度或含量。
4.【解析】选B。由图示曲线知:a、b、c最大反应速率依次减小,故a可表示相对最适温度、相对最适pH或较大的酶浓度。
5.【解析】选B。细胞内蛋白质的水解为吸能反应,不会形成ATP;乳酸氧化分解释放能量,形成ATP;水光解过程会形成ATP;组织细胞吸收O2进行有氧呼吸,形成ATP。
6.【解析】选B。图一表示温度对酶促反应速率的影响示意图,由图可知,随着温度的升高,酶促反应速率先上升后下降;由图一可知,当温度为2a时,酶促反应速率大于温度为a时,所以,图二中可用来表示温度为2a时生成物量与时间关系的是曲线2。
7.【解析】选C。酶只能改变反应的速率,不能改变反应完成的平衡点。当反应物的量一定时,无论酶的活性高还是低,e点(反应完成的平衡点)是不变的,A、B项错误;当H2O2量增加时,e点位置会向上移动,D项错误;温度降低时,酶活性降低,反应完成所需的时间延长,但反应完成的平衡点不变,故e点不移,d点右移,C项正确。
8.【解析】选B。在AB段,酶促反应速率随反应物浓度的升高而升高,说明AB段影响酶促反应速率的主要因素是反应物浓度;在反应物浓度不变的情况下,酶促反应速率下降主要受酶量的影响;曲线b是最适温度下的关系曲线,此时再升高温度,酶促反应速率会下降;pH大小会影响酶促反应速率。
9.【解题指南】
(1)考查实质:ATP与ADP的相互转化。
(2)解题思路:ATP来源于光合作用和细胞呼吸,在耗能的生命活动中其水解释放能量,转化形成ADP。解答时首先要明确酵母菌细胞呼吸过程的实质、甘油的吸收方式、C3还原的过程及酒精发酵和乳酸发酵的实质。
【解析】选C。酵母菌是兼性厌氧型生物,将其培养条件从有氧改为无氧时,细胞中ATP与ADP的含量仍处于动态平衡。甘油分子通过自由扩散由小肠腔进入小肠绒毛上皮细胞,不产生也不消耗能量。C3还原的过程中,消耗ATP,叶绿体基质内产生ADP的速率增加。乳酸发酵不产生CO2。
10.【解析】选A。在动物、植物和人体细胞的呼吸过程中,都有[H]的生成;光合作用的光反应阶段产生[H]。动物、植物和人的无氧呼吸过程在细胞质基质中进行。细胞内ADP和ATP含量不多,它们之间相互转化并保持动态平衡。ATP形成过程中的能量来自光合作用和呼吸作用,而ATP分解释放的能量用于生物体的各项生命活动,故在能量上,①②之间不可逆。
11.【解析】选C。A项的因果关系不对。由于ATP中远离A的高能磷酸键在酶的作用下易断裂和重新形成,在细胞内不停地与ADP相互转化,所以与生物体内能量的释放、转移和利用关系密切。ATP在植物体内的来源有细胞呼吸和光合作用,动物体内ATP的来源只有细胞呼吸。叶绿体虽然进行光合作用可以产生ATP,但这些ATP只能用于暗反应,不能用于其他生命活动。几乎所有的生物都以ATP为直接能源物质,因此可以作为生物有共同原始祖先的证据之一。
【方法技巧】能源及能源物质的知识归纳
(1)主要能源物质——糖类。
(2)能源物质——糖类、脂肪、蛋白质。
(3)主要储能物质——脂肪。
(4)直接能源物质——ATP。
(5)根本能源——光能。
12.【解析】选B。由图中试管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相应处理及其淀粉含量的改变情况可知:试管Ⅱ与试管Ⅰ仅有温度不同,导致试管Ⅰ中淀粉含量不下降的原因可能是温度过高导致酶变性失活;试管Ⅱ(pH=8)、试管Ⅲ(pH=7)内的淀粉都减少了,但是试管Ⅱ减少得更快,说明此淀粉酶在碱性环境中的催化效率比在中性环境中高。
13.【解析】(1)由于生物膜系统的存在,真核细胞内完成各种功能的酶存在的部位不同。这种特性也充分体现了生物膜的选择透过性。
(2)酶的活性受温度的影响,低温环境可以抑制酶的活性。
(3)制备红茶时需要采用手工或机械揉搓的方式破坏细胞的生物膜系统,使酚氧化酶有机会与酚类底物接触而使底物氧化成棕褐色的物质。
(4)制备绿茶时则需要防止酚氧化酶与酚类底物接触,但细胞的破坏是难免的,于是便有了热锅高温炒制使酶变性失活的方法,这是利用了酶高温失活的特性。
答案：(1)生物膜系统 选择透过性
(2)把切开的苹果置于0～4℃冰箱中
低温抑制酶的活性
(3)将细胞揉破 破坏生物膜系统,使酚类物质与氧化酶接触而发生反应
(4)热锅炒制 使酶变性失活
14.【解题指南】
(1)知识储备:
①ATP的A代表腺苷,包括腺嘌呤和核糖。
②某些细胞具有接受ATP的受体。
③ATP是直接的能源物质,若细胞中含量过少会导致细胞死亡。
(2)解题关键:ATP结构简式的书写,ATP与ADP相互转化的特点,及设计探究实验对自变量的控制和因变量的确定。
【解析】(1)ATP是生物体进行各项生命活动的直接能源物质,各项生命活动如新物质(有机物)的合成、无机盐离子的吸收、细胞的生长和分裂及肌肉收缩等都需要ATP水解供能。葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散,不需要消耗能量。
(2)ATP中的高能磷酸键断裂时,会释放出大量的能量,ATP水解脱下两个磷酸基团后生成的AMP能参与形成的生物大分子是RNA,如果磷酸基团完全脱落,剩下的是腺苷。
(3)据图分析,科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是设法把ATP与典型神经递质分开,单独去研究其作用,即①科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后,发现受体细胞仍能接受到部分神经信号;②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体。
(4)①该实验的因变量是实验结果所观察到的实验现象,即细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率。
②实验数据表明,该实验的因变量之间的联系:细胞内ATP浓度下降,能量供应减少,细胞死亡的百分率增加。
答案：(1)D (2)腺苷
(3)①科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后,发现受体细胞仍能接受到部分神经信号;②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体
(4)①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率
②细胞内ATP浓度下降,能量供应减少,细胞死亡的百分率增加 - 10 -
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