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高中生物学苏教版2019必修一单元测试第三章 细胞中能量的转换和利用
一、单选题
1.(2022·浙江模拟)下列有关酶的叙述,正确的是( )
A.是有分泌功能的细胞产生的
B.有的从食物中获得,有的在体内转化而来
C.组成酶的化学元素一定有C、H、O、N
D.酶是具有生物催化作用的有机物,在细胞代谢中起调节作用
【答案】C
【知识点】酶的相关综合
【解析】【解答】A、酶是活细胞产生的,并非只有分泌功能的细胞才能产生,A错误;
B、酶是由活细胞产生的,不能从食物中获得,B错误;
C、大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,蛋白质的组成元素是C、H、O、N,RNA的组成元素是C、H、O、N、P,因此组成酶的化学元素一定有C、H、O、N,C正确;
D、酶是具有生物催化作用的有机物,在细胞代谢中起催化作用,起调节作用的是激素,D错误。
故答案为:C。
【分析】酶
(1)酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物,其中大部分是蛋白质、少量是RNA。
(2)酶催化作用的实质:降低化学反应的活化能,在反应前后本身性质不会发生改变。
(3)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。
(4)酶的变性:过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活;低温使酶活性明显下降,但在适宜温度下其活性可以恢复。
2.(2022高三下·安徽期中)去氧三磷酸腺苷(dATP )和三磷酸腺苷(ATP)的结构类似,二者在组成上的差异在于前者含有脱氧核糖,后者含有核糖。下列相关叙述错误的是( )
A.与一个ATP分子相比,一个dATP分子少了一个氧原子
B.dATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是DNA的基本单位之一
C.在细胞内ATP合成速率的快慢与ADP生成速率的快慢无关
D.dATP和ATP在细胞内含量少,但都可作为直接能源物质
【答案】C
【知识点】ATP的化学组成和特点;ATP与ADP相互转化的过程;ATP的作用与意义
【解析】【解答】A、脱氧核糖比核糖少一个氧原子,所以一个dATP分子比一个ATP分子少了一个氧原子,A正确;
B、dATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是腺嘌呤脱氧核苷酸,是DNA的基本单位之一,B正确;
C、ATP与ADP相互转化,因此,在细胞内ATP合成速率的快慢与ADP生成速率的快慢有关,C错误;
D、dATP和ATP都是高能磷酸化合物,在细胞内含量少,两者都属于直接能源物质,D正确。
故答案为:C。
【分析】ATP结构:ATP(三磷酸腺苷)的结构简式为A─P~P~P,A-表示腺苷、P-表示磷酸基团;“~”表示高能磷酸键。
(1)ATP的元素组成为:C、H、O、N、P。
(2)ATP中的“A”是腺苷,RNA中的“A”是腺嘌呤。
(3)ATP水解可直接为生命活动提供能量,是直接提供能量的物质。
(4)ATP与RNA的关系:ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一:腺嘌呤核糖核苷酸。
(5)ATP与ADP可相互转变。ATP和ADP的转化过程中,能量来源不同∶ATP水解释放的能量,来自高能磷酸键的化学能,并用于生命活动;合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。场所不同∶ATP水解在细胞的各处。ATP合成在线粒体、叶绿体、细胞质基质。细胞内的化学反应可以分为吸能反应和放能反应,放能反应一般与ATP的合成相联系,吸能反应一般与ATP的水解相联系。
3.(2022高一下·湖北期中)下列关于酶的叙述,正确有几项( )
①酶是由活细胞产生的
②酶既可以作为催化剂,又可以作为另一个反应的底物
③酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应
④酶具有多样性
⑤细胞中酶的催化作用发挥后会被及时降解
⑥胃蛋白酶进入小肠后,仍能发挥作用
A.一项 B.两项 C.三项 D.四项
【答案】C
【知识点】酶的相关综合
【解析】【解答】①酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,①正确;
②酶既可以作为催化剂,又可以作为另一个反应的底物,比如蛋白酶能催化淀粉酶(化学本质是蛋白质)的分解,此时淀粉酶就是底物,②正确;
③酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA,化学本质为蛋白质的酶能与双缩脲试剂发生紫色反应,化学本质为RNA的酶不能,③错误;
④自然界中酶的种类很多,因此酶具有多样性,④正确;
⑤酶本身在化学反应前后不发生改变,细胞中酶的催化作用发挥后不会立即被分解,能多次重复利用,⑤错误;
⑥胃蛋白酶的最适pH呈酸性,进入小肠后,pH不适合,导致酶活性丧失,不能发挥作用,⑥错误。
综上所述,①②④正确,C正确,ABD错误。
故答案为:C。
【分析】酶:
(1)来源:活细胞产生。
(2)功能:具有催化作用。
(3)作用机理:降低化学反应的活化能。
(4)本质:大多数是蛋白质,少数是RNA。
(5)合成原料:氨基酸或核糖核苷酸。
(6)合成场所:核糖体、细胞核等。
(7)特点:高效性、专一性、作用条件温和。
4.(2022高一下·江西期中)如图甲表示蔗糖酶催化蔗糖水解的模型,图乙表示在最适温度条件下,蔗糖酶的催化速率与蔗糖浓度的关系。下列相关叙述错误的是( )
A.图甲中的a表示蔗糖酶,c和d表示的物质都是还原糖
B.将图甲中的b换成麦芽糖,水解反应不能进行的原因是酶具有专一性
C.图乙中的F点以后,限制催化速率的主要因素是蔗糖酶的数量
D.在图乙中的F点以后,大幅提高温度可以使催化速率进一步提高
【答案】D
【知识点】酶的特性;探究影响酶活性的因素
【解析】【解答】A、结合分析可知,a在反应前后没有发生变化,为蔗糖酶,b分解形成了d、c,因此b是反应底物蔗糖,b、c是反应产物葡萄糖和果糖,其中葡萄糖和果糖都是还原糖,A正确;
B、酶具有专一性,图中的a是蔗糖酶,将图甲中的b换成麦芽糖,水解反应不能进行,B正确;
C、当蔗糖量大于F后,随着蔗糖量增加,催化速率不再增大,说明该阶段限制酶催化速率的因素不再是底物浓度,可能是酶的数量等,C正确;
D、图乙是在最适温度下进行的,故大幅提高温度会导致酶的活性降低,酶促反应速率会降低,D错误。
故答案为:D。
【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;酶的催化具有高效性(酶的催化效率远远高于无机催化剂)、专一性(一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行)、需要适宜的温度和pH值(在最适条件下,酶的催化活性是最高的,低温可以抑制酶的活性,随着温度升高,酶的活性可以逐渐恢复,高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变,使酶永久性的失活)。
5.(2022高一下·赣州期中)下列关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.人体激烈运动时,细胞呼吸作用释放的二氧化碳比消耗的氧气多
B.有氧呼吸过程中,葡萄糖进入线粒体中彻底氧化分解为二氧化碳和水
C.无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时,脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
【答案】D
【知识点】有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、人体细胞无氧呼吸不产生CO2,有氧呼吸消耗氧气的体积与产生CO2的体积相同,因此人体激烈运动时,细胞呼吸作用释放的二氧化碳与消耗的氧气一样多,A错误;
B、葡萄糖不进入线粒体,有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP,场所是细胞质基质,B错误;
C、无氧呼吸不需要O2的参与,也没有[H]的积累,[H]在无氧呼吸第二阶段被消耗,C错误;
D、脂肪中含有C、H比例高于糖类,质量相同时,脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多,D正确。
故答案为:D。
【分析】1、有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H]和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
2、无氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质的基质中,与有氧呼吸的第一阶段完全相同。即一分子的葡萄糖在酶的作用下分解成两分子的丙酮酸,过程中释放少量的[H]和少量能量。第二阶段:在细胞质的基质中,丙酮酸在不同酶的催化下,分解为酒精和二氧化碳,或者转化为乳酸。无氧呼吸第二阶段不产生能量。
3、与糖类相比,脂肪分子中的氢含量多,氧含量少,氧化分解时产生的能量多,因此是良好的储能物质。
6.(2022高一下·浙江期中)图为ATP的结构图,有关该物质的说法正确的是( )
A.酒精进入人体肝细胞需消耗ATP
B.图中c键更易断裂为生命活动供能
C.图中的a是构成DNA的基本单位
D.ATP-ADP循环使细胞内能量循环利用
【答案】B
【知识点】ATP的相关综合
【解析】【解答】A、酒精进入人体肝细胞不需消耗ATP,属于自由扩散,A错误;
B、图中b和c表示特殊化学键,而c键更易断裂,使ATP水解为ADP,为生命活动供能,B正确;
C、图中a表示腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位,不是DNA的基本单位,C错误;
D、ATP-ADP不断循环,相互转化,但是细胞内的能量不能循环利用,D错误。
故答案为:B。
【分析】1、ATP:
(1)组成元素:C、H、O、N、P。
(2)分子结构:一分子ATP由一分子腺苷、三分子磷酸基团和两个高能磷酸键组成。腺苷由腺嘌呤和核糖组成。
(3)ATP结构与RNA的关系:
(4)主要功能:ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
(5)蛋白质的结构等许多吸能反应与ATP水解反应相联系,由ATP水解提供能量;葡萄糖氧化分解等许多放能反应与ATP合成反应相联系,释放的能量储存在ATP中,用来为吸能反应直接供能。 合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体等;分解ATP的场所是生物体内的需能部位。
2、自由扩散:顺浓度梯度运输,不需要能量和转运蛋白。如脂溶性物质甘油、脂肪酸、性激素、乙醇及氧气、二氧化碳等。
7.(2022高一下·浙江期中)在探究“探究pH对H2O2酶的影响”的实验中,pH和气泡产生速率分别属于( )
A.因变量、自变量 B.自变量、无关变量
C.自变量、因变量 D.因变量、无关变量
【答案】C
【知识点】探究影响酶活性的因素
【解析】【解答】H2O2在H2O2酶的作用下生成水和O2,探究pH对H2O2酶的影响,人为改变的是pH的大小,因此pH是自变量,气泡产生速率可以反映过氧化氢酶的活性,为因变量。
故答案为:C。
【分析】探究 pH 对酶活性的影响:
(1)实验原理:pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验生成氧气的多少。
(2)实验分析:①自变量为:pH。②因变量:气泡数量的多少或卫生香燃烧的情况③无关变量:过氧化氢和过氧化氢酶的量、溶液所处的温度和反应时间等。
8.(2022高一下·江西期中)细胞呼吸的原理可用于指导生产和生活实际。下列相关叙述正确的是( )
A.储藏种子、水果和蔬菜的适宜条件是低温、低氧和干燥
B.制备果酒时发酵瓶不能装满,有利于酵母菌在有氧呼吸过程中大量繁殖
C.夏季对水淹的玉米田排涝,可以避免玉米根细胞无氧呼吸产生乳酸
D.蔬菜大棚夜间适当降温可以使细胞呼吸暂时停止,有利于蔬菜的增产
【答案】B
【知识点】细胞呼吸原理的应用
【解析】【解答】A、水果和蔬菜应在低温、低氧及一定湿度的环境中保存以延长贮存时间,A错误;
B、葡萄汁装入发酵瓶时要留有约1/3的空间,这样既有利于酵母菌的有氧呼吸,又有利于防止防止发酵液溢出,B正确;
C、及时排涝可以为作物根部提供氧气,避免根细胞进行无氧呼吸产生酒精导致烂根,C错误;
D、温室种植蔬菜,要提高产量,夜间应适当降低温度,因为夜间降低温度能减弱呼吸作用(而非停止),减少有机物的消耗,有利于有机物积累,D错误。
故答案为:B。
【分析】细胞呼吸原理的应用:(1)种植农作物时,疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸,有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。(2)利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒,利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。(3)利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。(4)稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。(5)皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖,引起破伤风。(6)提倡慢跑等有氧运动,是不致因剧烈运动导致氧的不足,使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸,引起肌肉酸胀乏力。(7)粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。(8)果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。
9.(2022高一下·浙江期中)关于人体内的酶的叙述,正确的是( )
A.不同季节体内酶的活性不同
B.人体不同部位的酶最适pH相同
C.酶与底物结合后,形状发生改变
D.不同体细胞中酶的种类相同,数量不同
【答案】C
【知识点】酶的相关综合
【解析】【解答】A、人属于恒温动物,不同季节人体的体温基本不变,所以体内酶的活性基本不变,A错误;
B、不同酶的最适pH值不同,如胃蛋白酶的最适pH为1.5-2.5,胰蛋白酶的最适pH为8,B错误;
C、酶与底物发生结合后,形状发生改变,反应完后恢复原状,C正确;
D、由于细胞分化同一个体内的各类细胞的结构和功能不同,各个细胞内发生的化学反应的种类和速率不同,因此不同体细胞中酶的种类和数量均不同,D错误。
故答案为:C。
【分析】酶:
(1)来源:活细胞产生。
(2)功能:具有催化作用。
(3)作用机理:降低化学反应的活化能。
(4)本质:大多数是蛋白质,少数是RNA。
(5)合成原料:氨基酸或核糖核苷酸。
(6)合成场所:核糖体、细胞核等。
(7)特点:高效性、专一性、作用条件温和。
(8)在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。温度和pH偏高和偏低,酶活性都会明显降低。过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。低温不会破坏酶的空间结构,使酶失活。底物浓度和酶浓度也会影响酶促反应的速率。
10.(2022高一下·湖北期中)ATP是细胞的能量“通货”。下列相关叙述错误的是( )
A.ATP是细胞中的直接能源物质,活细胞中一直都在合成ATP
B.ATP中的“A”由腺嘌呤和核糖组成
C.细胞内含有大量ATP,以保障机体所需的大量能量
D.细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相联系
【答案】C
【知识点】ATP的相关综合
【解析】【解答】A、ATP是细胞中的直接能源物质,含量少但转化快,每个活细胞都需要能量,因此活细胞中一直都在合成ATP,A正确;
B、ATP中的“A”由腺嘌呤和核糖组成,称为腺苷,“T”代表三个,“P”代表磷酸,B正确;
C、细胞内含有少量ATP,为保障机体所需的大量能量,ATP与ADP的转化时刻在进行,C正确;
D、ATP的水解是放能反应,细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相联系,D正确。
故答案为:C。
【分析】ATP:
(1)组成元素:C、H、O、N、P。
(2)分子结构:一分子ATP由一分子腺苷、三分子磷酸基团和两个高能磷酸键组成。腺苷由腺嘌呤和核糖组成。
(3)ATP结构与RNA的关系:
(4)主要功能:ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
(5)蛋白质的结构等许多吸能反应与ATP水解反应相联系,由ATP水解提供能量;葡萄糖氧化分解等许多放能反应与ATP合成反应相联系,释放的能量储存在ATP中,用来为吸能反应直接供能。 合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体等;分解ATP的场所是生物体内的需能部位。
11.(2022高二下·吉林月考)研究人员从菠菜中分离类囊体,将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹,从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
A.该反应体系由脂质分子包裹的结构与叶绿体外膜的结构相同
B.该反应体系会消耗O2和H2O
C.类囊体产生的ATP和NADH参与CO2的固定和还原
D.推测叶绿体基质中可能也会产生有机物乙醇酸
【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】A、该反应体系是单层脂质分子包裹的,而叶绿体的外膜是双层脂质分子,A错误;
B、光合作用光反应消耗 H2O,暗反应消耗 CO2,该反应体系能够连续进行光合作用,也会消耗CO2和H2O,B错误;
C、类囊体产生的是 NADPH,C错误;
D、乙醇酸的产生类似于光合作用暗反应的过程产生的,故推测叶绿体基质中可能也会产生乙醇酸,D正确。
故答案为:D。
【分析】 光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在叶绿体基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
12.(2022高一下·丽水月考)细胞呼吸为细胞生活提供能量,人体细胞内葡萄糖分解的部分过程如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.过程①能为过程②提供[H]和ATP
B.过程②需要H2O和O2的参与
C.过程③除图中物质外还有CO2
D.过程①③只能产生少量的ATP
【答案】B
【知识点】有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、 ① 是有氧呼吸的第一阶段,产生的 [H] 是给第三阶段做准备,A错误;
B、 ② 是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段,第二阶段需要H2O的参与,第三阶段有O2 的参与,B正确;
C、 ③ 是无氧呼吸,产生乳糖的反应中不会产生 CO2 ,C错误;
D、 过程① 中能产生少量的ATP和4个 [H],D错误;
故答案为:B
【分析】(1)有氧呼吸的具体过程如下:
阶段 场所 物质变化 能量变化
第一阶段 细胞质基质 1C6H12O6→2C3H4O3+4[H] 少量能量
第二阶段 线粒体基质 2C3H4O3 +6H2O→6CO2+20[H] 少量能量
第三阶段 线粒体内膜 24[H]+6O2→12 H2O 大量能量
(2)无氧呼吸
(1)无氧呼吸两个阶段都在细胞质基质中进行。无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸完全相同,都产生了共同的中间产物丙酮酸;第二阶段在不同酶的催化下生成酒精和CO2或乳酸 。(2)无氧呼吸总反应式①酵母菌、多数植物、苹果: 1C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 。②乳酸菌、骨骼肌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚: 1C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)+少量能量 。13.(2022高一下·凤阳月考)如图所示,质量分数为10%的NaOH溶液的作用是( )
A.吸收O2 B.吸收空气中的CO2
C.检验酒精的产生 D.检验CO2的产生
【答案】B
【知识点】探究酵母菌的呼吸方式
【解析】【解答】由于空气中含有少量的CO2,会影响实验结果,又NaOH能与CO2反应,所以质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2,B正确。
故答案为:B。
【分析】“探究酵母菌细胞呼吸的方式”(实验I):(1)NaOH溶液的作用是除去酵母菌呼吸释放的二氧化碳,所以装置中液滴移动的距离代表酵母菌有氧呼吸消耗的氧气;(2)清水不吸收气体,也不释放气体,所以装置中液滴移动的距离代表呼吸作用释放的二氧化碳的量与消耗氧气的量的差值。
探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中:(1)检测CO2的产生:使澄清石灰水变浑浊,或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。(2)检测酒精的产生:橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与酒精发生反应,变成灰绿色。
14.(2022高一下·凤阳月考)真核生物完成有氧呼吸全过程的结构是( )
A.细胞质基质 B.线粒体 C.完整的细胞 D.叶绿体
【答案】C
【知识点】有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】根据有氧呼吸的过程可知,第一阶段发生在细胞质基质中;第二阶段发生在线粒体基质;第三阶段发生在线粒体内膜中。即有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中,需要完整的细胞。
故答案为:C。
【分析】有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H](NADH)和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H] (NADH)和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H] (NADH)和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
15.(2022高一下·凤阳月考)下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图,有关说法正确的是( )
A.甲合成ATP的能量来源不同于丙
B.乙过程能在黑暗环境中长期进行
C.丙过程产生的ATP可用于乙过程
D.丙过程进行的场所是线粒体基质
【答案】A
【知识点】光合作用的过程和意义;有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、甲过程合成ATP所需的能量来源于光能,丙过程合成ATP所需的能量来源于有机物氧化分解释放的化学能,A正确;
B、暗反应要进行,需要光反应为其提供[H]和ATP。长时间黑暗,当用完光反应产生的[H]和ATP时,暗反应会停止,植物的光合作用过程也会停止,B错误;
C、暗反应需要的ATP只能来源于光反应,C错误;
D、丙是有氧呼吸过程,其场所是细胞质基质、线粒体基质与线粒体内膜,D错误。
故答案为:A。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在细胞质基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H](NADH)和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H] (NADH)和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H] (NADH)和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
16.(2022高一下·长春月考)下图是探究酵母菌呼吸方式类型的装置,下列有关说法正确的是
( )
A.装置一中液滴不动,装置二中液滴不动,说明酵母菌只进行产乳酸的无氧呼吸
B.装置一中液滴不移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌死亡
D.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸
【答案】D
【知识点】探究酵母菌的呼吸方式
【解析】【解答】 A、装置一中液滴不动,装置二中液滴不动,说明是进行产乳酸的无氧呼吸或者装蛋中生物已己死亡,酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳,不是乳酸,A错误;
B、装置甲中液滴不移动,装置乙中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸,B错误;
C、装置甲中液滴左移,装置乙中液滴不移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸,C错误;
D、装置甲中液滴左移,装置乙中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸,D正确。
故答案为:D。
【分析】 酵母菌是兼性厌氧生物,既可进行有氧呼吸又可进行无氧呼吸,因此酵母菌进行呼吸作用时可分为三种情況:
一、只进行有氧呼吸;二、只进行无氧呼吸;三、既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。结合装置甲和装
置乙对其液滴移动情况加以分析:
1、若只进行有氧呼吸,装置甲中O2被消耗,产生的CO2被NaOH吸收,容器内压强降低,液滴左移,装置乙中O2被消耗,产生的CO2不能被清水吸收,液滴不动。
2、若只进行无氧呼吸,装置甲中的O2不消耗,产生的CO2,被NaOH吸收,容器内压强不变,液滴不移动,装置乙中O2不消耗,产生的CO2,不能被清水吸收,液滴右移。
3、若既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,装置甲中O2被消耗,产生的CO2,被NaOH吸收,容器内压强降低,液滴左移,装置乙中O2不消耗,产生的CO2,不能被清水吸收,液滴右移。
17.(2022高一下·潜山月考)《齐民要术》中记载了利用荫坑储存葡萄的方法(如图所示)。日前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷救库(充入氨气静换部分空气),延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述错误的是( )
A.储存水果时,荫坑和气调冷藏库中的CO2浓度增大,CO2全部来源于水果的细胞质基质
B.荫坑中储存的果蔬,其线粒体内膜上的[H]与O2反应产生H2O,并释放能量
C.气调冷藏库中的低温条件可以降低细胞质基质和线粒体中街的活性,降低呼吸速率
D.荫坑和气调冷藏库的低温和低氧条件减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
【答案】A
【知识点】细胞呼吸原理的应用
【解析】【解答】A、储存水果时,荫坑和气调冷藏库中的CO2浓度增大,CO2全部来源于水果的细胞质基质和线粒体基质,有氧呼吸的第二阶段产生CO2,发生在线粒体基质,无氧呼吸的第二阶段产生CO2,发生在细胞质基质中,A错误;
B、荫坑和气调冷藏库环境里温度低、低氧,抑制了酶的活性,减少了有氧呼吸作用强度,但是细胞内呼吸作用还在进行,其线粒体内膜上的[H]与O2反应产生H2O,并释放能量,B正确;
C、细胞呼吸的场所在细胞质基质和线粒体内,气调冷藏库环境里温度低,可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性,减弱呼吸作用的强度,C正确;
D、荫坑和气调冷藏库环境里温度低、低氧,抑制了细胞的呼吸作用,进而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解,D正确。
故答案为:A。
【分析】1、有氧呼吸:
第一阶段:在细胞质基质中进行,葡萄糖丙酮酸+[H]+少量ATP。
第二阶段:在线粒体基质中进行,丙酮酸+H2OCO2+[H]+少量ATP。
第三阶段:在线粒体内膜上进行,[H]+O2H2O+大量ATP。
2、影响呼吸作用的因素有温度、氧气浓度、水分等。
18.(2022·广东模拟)他莫昔芬(Tam)是一种治疗乳腺癌的药物,长期使用 Tam 的患者的癌细胞系 R 相比初次使用Tam 的患者的癌细胞系 C,死亡率明显下降,氧气消耗速率降低,葡萄糖摄取速率显著提高,有关细胞系 R 的推断不合理的是 ( )
A.可能对 Tam 产生了耐药性 B.乳酸产生量升高
C.线粒体数量增多 D.细胞膜上葡萄糖转运蛋白增多
【答案】C
【知识点】无氧呼吸的过程和意义;主动运输
【解析】【解答】A、长期使用Tam的患者癌细胞的死亡率下降,说明癌细胞对Tam产生了抗药性,A不符合题意;
B、人体细胞进行无氧呼吸产生乳酸。据题可知该细胞氧气消耗速率降低,葡萄糖摄取速率显著提高,说明该细胞无氧呼吸增强,乳酸的产生量应该增多,B不符合题意;C、线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,据题可知该细胞氧气消耗速率降低,说明有氧呼吸减弱,则线粒体数量减少,C符合题意;D、葡萄糖是主要的能源物质,该细胞葡萄糖摄取速率显著提高,说明细胞膜上葡萄糖转运蛋白可能增多了,D不符合题意。故答案为: C。【分析】有氧呼吸和无氧呼吸的比较:
有氧呼吸 无氧呼吸
不
同 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
是否需氧 需要O2 不需要O2
分解产物 CO2和H2O 酒精和CO2或乳酸
释放能量 释放大量能量,形成大量ATP 释放少量能量,形成少陵ATP
相同点 第一阶段完全相同,均有丙酮酸这一中间产物,都能释放能量,都需要酶
19.(2022高一下·深州期末)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃、30℃,如图曲线表示该植物在25℃时光合速率与光照强度的关系。若将温度调节到30℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),从理论上讲,图中相应点的移动分别是( )
A.a点上移,b点左移,m值上升 B.a点上移,b点左移,m值不变
C.a点下移,b点右移,m值下降 D.a点下移,b点右移,m值上升
【答案】C
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】a点表示细胞呼吸强度,故a点下移;b点表示光合作用强度=细胞呼吸强度时的光照强度,要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等,需增大光照强度以使光合作用强度增大,故b点右移;m值等于光合作用强度-细胞呼吸强度,故m值下降。
综上所述,C正确,ABD错误。
故答案为:C。
【分析】曲线中补偿点和饱和点的移动规律
CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向:一般有左移、右移之分,其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点,CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度),位于横轴上。
①呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。
②呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。
③阴生植物与阳生植物相比,CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
20.(2022高一下·普宁竞赛)下图表示水稻叶肉细胞内部分代谢过程。下列有关说法正确的是( )
A.过程④总是与放能反应相联系
B.过程②消耗CO2释放O2,过程③消耗O2释放CO2
C.过程②发生在叶绿体基质,过程③发生在线粒体内膜
D.过程①产生NADPH,过程②消耗NADPH,过程③产生NADH也消耗NADH
【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义;有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A.过程④是ATP水解释放能量,转化为ADP和Pi,这一过程总是与放能反应相联系,A不符合题意;
B.过程②是光合作用暗反应阶段C3接受ATP和NADPH释放的能量并被NADPH还原,最终经过一系列反应转化为糖类的过程,该过程不能释放氧气,过程③是有氧呼吸过程,消耗氧气释放二氧化碳,B不符合题意;
C.过程②发生在叶绿体基质,过程③可能发生在线粒体内膜,也可能发生在细胞质基质或线粒体基质,C不符合题意;
D.过程①是光合作用的光反应阶段,能产生NADPH,过程②是暗反应阶段消耗NADPH,过程③是有氧呼吸,该过程中能产生NADH也消耗NADH,D符合题意。
故答案为:D
【分析】光合作用过程和有氧呼吸过程
二、实验探究题
21.(2020高一上·连云港期末)某同学在研究pH对猪肝过氧化氢酶活性的影响时,发现随pH升高,猪肝过氧化氢酶活性增高,那么猪肝过氧化氢酶的最适pH是多少呢 为此,他设计了如下实验。
研究目的:探究猪肝过氧化氢酶的最适pH。
推荐器材:新鲜的猪肝研磨液、过氧化氢溶液、氢氧化钠溶液、烧杯、滤纸片、计时器、水浴锅等。
研究思路:将新鲜猪肝研磨液浸入到滤纸片内,放入不同pH的过氧化氢溶液中,滤纸片在下沉的过程中能催化过氧化氢分解为水和氧气,氧气附着在滤纸片上,随着氧气的增多,滤纸片由下沉转为上浮(如下图所示)。
实验设计:
第一步:将若干片同样大小的滤纸片(1cm2)浸入新鲜的猪肝研磨液中,取出晾干各用。
第二步:取5只小烧杯,分别标记为①、②、③、④、⑤号,各加入pH分别为7.0、8.0、9.0、10.0、11.0的100mL过氧化氢溶液,放入37℃水浴锅中进行加热处理10分钟。
第三步:分别将浸有新鲜猪肝研磨液的滤纸片,放入不同编号的烧杯中,观察实验现象,记录实验数据。
第四步:将上述每组实验重复三次。
回答下列问题:
(1)第二步中,用37℃水浴锅加热的最可能原因是 。
(2)第三步中,要观察的实验现象是 要记录的实验数据是 。
(3)第四步将每组实验重复三次的目的是 。
(4)如果根据记录的数据分析,得知在pH为8.0和9.0时,记录的数据平均值相同,而且最小,你能得出的结论是 。
【答案】(1)保持最适温度(或适宜温度)
(2)滤纸片的下沉与上浮(滤纸片的沉浮);从下沉开始到浮出水面的时间(沉浮时间)
(3)多次测量取平均值,保证测量精确(或保证科学测量)
(4)(猪肝的)过氧化氢酶最适pH在8.0~9.0之间
【知识点】探究影响酶活性的因素
【解析】【解答】解:(1)37℃水浴锅加热是为了提供过氧化氢酶的最适温度。(2)根据题干信息“氧气附着在滤纸片上,随着氧气的增多,滤纸片由下沉转为上浮”,可知本实验要观察的现象是滤纸片的下沉与上浮,具体记录的实验数据是滤纸片从下沉开始到浮出水面的时间。(3)进行多次重复实验室取平均值,可以保证测量精确,减少实验误差。(4)记录的时间最小,说明过氧化氢酶活性更高,因此在pH为8.0和9.0时,记录的数据平均值相同且最小可以得出过氧化氢酶最适pH在8.0~9.0之间。
【分析】该实验的目的是探究过氧化氢酶的活性的最适pH。实验设计应该遵循对照原则和单一变量原则,该实验的自变量是pH,因变量是过氧化氢酶的活性,其他都是无关变量。影响酶活性的因素主要有温度和pH,低温能使酶的活性降低,但不会使酶失活,而高温、过酸和过碱都会使酶失活。
22.(2022高一下·重庆市月考)为研究晴朗夏季一昼夜某绿色植物光合作用的变化情况,设置如图甲所示的无色透明的密闭小室。将图甲装置放在自然环境下,测得小室中植物的氧气释放速率随时间的变化情况如图乙曲线所示。
(1)据图乙曲线变化趋势可知,图甲装置中影响植物氧气释放速率的两个主要环境因素是 。
(2)若该曲线中的数据是同一季节阴天所测得(其他环境条件基本相同),则曲线中的c点应该向 (“左”还是“右”)移动。从12点到14点这段时间内,C3的生成速率 ,原因是 。
(3)在记录图甲装置液滴移动的过程中,获得以下实验数据,该组数据应该与图乙曲线中的 段(填字母)相对应。
每隔20分钟记录一次刻度数据
… 24 29 32 34 …
【答案】(1)光照强度、温度
(2)右;减小;气温高,部分气孔关闭,CO2供应不足,C3的生成速率降低
(3)de或fg
【知识点】光合作用的过程和意义;影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】(1)甲图内有二氧化碳缓冲液,二氧化碳含量充足,此时影响植物光合作用的因素是光照强度和温度。
(2)c点光合速率与呼吸速率相等时,植物的氧气释放量为零,如果在同一季节阴天所测得(其他环境条件基本相同),由于光合作用降低,呼吸作用增强,所以达到光合速率和呼吸速率相等的时间右移动。
在中午12点到14点由于温度高,蒸腾作用强,植物为了降低水分的流失,气孔关闭,导致二氧化碳的供应不足,影响了暗反应中二氧化碳的固定,所以e与f相比,e时刻C3的合成速率慢。
(3)根据表格中的数据可以看出,氧气浓度增加,说明光合作用强度大于呼吸作用强度,而增加的速率减慢,所以只能是图中的de或fg段。
【分析】1、光合作用过程:
(1)光反应: 叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与氧化型辅酶I(NADP+)结合,形成还原型辅酶I(NADPH)。NADPH作为活泼的还原剂,参与暗反应阶段的化学反应,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用;在有关酶的催化作用下,光能提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。这样,光能就转化为储存ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。
(2)暗反应:从外界吸收的CO2,在Rubisco的作用下与C5结合形成两个C3分子,在相关酶的催化作用下,C3接受ATP和NADPH释放的能量,并且被NADPH还原。随后,一些接受能量并被还原的C3,在酶的作用下经过一系列的反应转化成糖类。另一些接受能量并被还原的C3,经过一系列的变化,又形成C5。
2、 影响光合作用的因素:
(1)光照强度:主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生。
(2)CO2的浓度:影响暗反应阶段C3的生成。
(3)温度:通过影响酶的活性来影响光合作用。
三、综合题
23.(2021高一上·惠来月考) 细胞的生命活动离不开酶和ATP的参与,ATP合成酶是催化ADP和Pi合成ATP的酶。为研究酶的特性,科研人员在一块含有淀粉的琼脂块上,分别用不同方法处理四个位置(圆形),如下图表示。
(1)ATP结构简式是 。从功能角度分析,ATP合成酶广泛分布于真核细胞的细胞质基质以及 (填膜结构)上。
(2)科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(三磷酸鸟苷)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因是 。
(3)将如图所示方法处理后的含有淀粉的琼脂块,放入37℃恒温箱中保温处理24小时后,用等量碘液滴在四个圆形位置,观察到的现象是有 个蓝色斑块,由此说明酶的特点有 。
【答案】(1)A-P~P~P;线粒体内膜、(叶绿体)类囊体薄膜
(2)含有两个特殊化学键,远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂释放能量
(3)3;专一性、需要适宜的温度和pH(作用条件温和)
【知识点】酶的特性;ATP的化学组成和特点;ATP与ADP相互转化的过程
【解析】【解答】(1)ATP含有1分子腺嘌呤,3分子磷酸,2个特殊的化学键,其结构简式是A-P~P~P;真核细胞能够合成ATP是通过呼吸作用和光合作用的光反应,因此ATP合成酶广泛分布于真核细胞的细胞质基质以及线粒体内膜、(叶绿体)类囊体薄膜上。
(2)GTP和ATP的区别是GTP含有鸟苷,而ATP含腺苷,其他结构相同,所以GTP功能的原因是GTP含有两个特殊化学键,远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂释放能量。
(3)①唾液和强酸混合,导致唾液淀粉酶失活,不能分解淀粉,加入碘液后呈蓝色;②唾液煮沸后,唾液淀粉酶失去活性,不能分解淀粉,加入碘液后呈蓝色;③蔗糖酶不能分解淀粉,所以加入碘液后呈蓝色;④新鲜唾液可以分解淀粉,加入碘液后没有蓝色,所以有3个蓝色斑块;由此说明了酶具有专一性、需要适宜的温度和pH(或作用条件温和)的特点。
【分析】1、ATP结构:ATP(三磷酸腺苷)的结构简式为A─P~P~P,A-表示腺苷、P-表示磷酸基团;“~”表示高能磷酸键。
(1)ATP的元素组成为:C、H、O、N、P。
(2)ATP中的“A”是腺苷,RNA中的“A”是腺嘌呤。
(3)ATP水解可直接为生命活动提供能量,是直接提供能量的物质。
(4)ATP与RNA的关系:ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一:腺嘌呤核糖核苷酸。
(5)ATP与ADP可相互转变。ATP和ADP的转化过程中,能量来源不同∶ATP水解释放的能量,来自高能磷酸键的化学能,并用于生命活动;合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。场所不同∶ATP水解在细胞的各处。ATP合成在线粒体、叶绿体、细胞质基质。细胞内的化学反应可以分为吸能反应和放能反应,放能反应一般与ATP的合成相联系,吸能反应一般与ATP的水解相联系。
2、酶
(1)酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物,其中大部分是蛋白质、少量是RNA。
(2)酶催化作用的实质:降低化学反应的活化能,在反应前后本身性质不会发生改变。
(3)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。
(4)酶的变性:过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活;低温使酶活性明显下降,但在适宜温度下其活性可以恢复。
24.(2021高一上·抚顺期末)回答问题:
(1)图1表示某绿色植物的叶肉细胞中发生的部分生理过程,其中序号表示反应阶段,字母表示物质。
请分析并回答下列问题:
Ⅰ.①阶段发生的具体场所是 ,④阶段发生的具体场所是 。
Ⅱ.下列字母表示的物质分别是:C E F
Ⅲ.图1各阶段中,能够产生ATP的有 ,能够消耗ATP的有
(2)图2表示在不同光照强度下该植物光合作用速率变化曲线,请据图回答:
Ⅳ.图2中a点时叶肉细胞中能产生ATP的场所有 ,d点时植物的真正光合速率是 (CO2mg/100cm2· h)。
Ⅴ.图2在d点时,叶绿体中ADP的移动方向是 。图3所示中与图2中c点相符合的是 。
【答案】(1)类囊体薄膜;线粒体基质;氧气;NADH或[H];丙酮酸;①③④⑤;②
(2)细胞质基质和线粒体;18;叶绿体基质到类囊体薄膜;D
【知识点】光合作用的过程和意义;有氧呼吸的过程和意义;光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】Ⅰ.由图1可知,①表示光合作用的光反应阶段,在叶绿体的类囊体薄膜上进行;④表示有氧呼吸的第二阶段,在线粒体基质中进行。
Ⅱ.由图1可知,C表示O2,E表示NADH([H]),F表示丙酮酸。
Ⅲ.由图1可知,绿色植物的叶肉细胞中发生光合作用和有氧呼吸,能够产生ATP的有光合作用的光反应阶段和有氧呼吸的三个阶段,既是图中的①③④⑤,能够消耗ATP的有光合作用的暗反应阶段,既是图中的②。
Ⅳ.由图2可知,a点光照强度为零,只有呼吸作用,没有光合作用,呼吸速率为6CO2mg/100cm2· h,因此能产生ATP的是有氧呼吸的三个阶段,场所有细胞质基质和线粒体;d点时净光合速率为12CO2mg/100cm2· h,由于净光合速率=真正(实际)光合速率-呼吸速率,所以d点时植物的真正光合速率=12CO2mg/100cm2· h+6CO2mg/100cm2· h=18CO2mg/100cm2· h。
Ⅴ.由图2可知,d点呼吸作用速率小于光合速率,光合作用的光反应阶段在不断的产生ATP,暗反应阶段在不断消化ATP,叶绿体中ADP的移动方向是叶绿体基质到类囊体薄膜;图2中c点整株植物的呼吸作用速率等于光合速率,由图3可知,图3所示细胞为叶肉细胞,因此,与图2中c点相符合的是D图。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在叶绿体基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H]和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
3、真正光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。
25.(2021高一上·齐齐哈尔期末)如图1表示某高等植物体内的生理过程。该种作物不耐强光,研究人员测定其叶片的净光合速率(Pn)和胞间CO2浓度(Ci)的日变化数据,得到图2的实验结果。回答下列问题:
(1)图1中阶段Ⅱ进行的场所是 ,③过程称为 ;若ATP和NADpH供应受阻,则叶绿体中X的含量会 (填“升高”“不变”或“降低”)。
(2)图1中Ⅲ阶段CO2和水产生的场所分别是 ;若该植物根部在水淹较长时间后,其④过程的产物Y是 。
(3)图2中9:00~11:00,叶片净光合速率增大的主要原因是 。在该时间段内,叶肉细胞产生ATP的场所有 。该植物在11:00~13:00净光合速率下降的主要原因是 。
(4)图2中14:00~17:00,叶片的净光合速率不断下降,叶片积累的有机物的总量逐渐 。在17:00时,胞间CO2浓度最高,主要是由 两种因素共同决定的。
【答案】(1)叶绿体基质;CO2的固定;升高
(2)线粒体基质、线粒体内膜;酒精和CO2
(3)光照强度增强;叶绿体、细胞质基质和线粒体;植物叶片上部分气孔关闭,CO2供应减少而导致光合速率降低
(4)增多;光照强度下降、气孔开放较大
【知识点】光合作用的过程和意义;影响光合作用的环境因素;有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】(1)图1中阶段Ⅱ为暗反应过程,该过程进行的场所是叶绿体基质,③过程称为二氧化碳的固定;若ATP和NADpH供应受阻,则三碳化合物(X)的还原减慢,而二氧化碳的固定还在正常进行,所以叶绿体中X的含量会升高。(2)图1中Ⅲ阶段CO2和水产生在有氧呼吸的第二、三阶段,这两个过程的场所分别是线粒体基质和线粒体内膜;若该植物根部在水淹较长时间后,则会造成缺氧而引起无氧呼吸,则④过程的产物Y是酒精和CO2。(3)图2中9:00至11:00之间,净光合速率Pn升高,是由于光照强度增大,光反应产生的还原氢和ATP数量增多,三碳化合物还原速度加快,光合作用与呼吸作用的差值增大,在该时间段内,叶肉细胞产生ATP的过程既有光合作用又有呼吸作用,则产生ATP的场所有叶绿体、细胞质基质和线粒体。该植物在11:00~13:00净光合速率下降的原因是由于温度高、光照太强植物叶片上部分气孔关闭,CO2供应减少而导致光合速率降低,进而表现为净光合速率下降。(4)图2中14:00~17:00,叶片的净光合速率不断下降,但依然大于零,因此叶片积累的有机物的总量逐渐增多。在17:00时,胞间CO2浓度最高,主要是由于光照强度下降利用的二氧化碳减少,而气孔开放较大进入的二氧化碳较多导致的。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应,光反应是水光解产生氧气和还原氢,同时将光能转变成化学能储存在ATP中,暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原,二氧化碳固定是二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物,三碳化合物还原是三碳化合物被还原氢和ATP还原形成有机物和五碳化合物。2、影响光合作用的外因包括二氧化碳浓度、光照、温度、矿质元素、水等,二氧化碳通过影响光合作用的暗反应阶段影响光合作用,光照强度通过影响光反应进而影响光合作用,温度通过影响酶活性而影响光合作用。题图分析,图1中①为ATP水解供能,②为供氢,③为二氧化碳的固定;④为无氧呼吸,⑤为有氧呼吸;Ⅰ为光反应阶段,Ⅱ为暗反应阶段,Ⅲ为呼吸作用。
26.(2022·湖南)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床,作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8~10μmol/(s·m2)时,固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒,浸种1天后,播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中,保湿透气,昼/夜温为35℃/25℃,光照强度为2μmol/(s·m2),每天光照时长为14小时。回答下列问题:
(1)在此条件下,该水稻种子 (填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米,至少1片绿叶视为成苗),理由是 。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上,光照强度为10μmol/(s·m2),其他条件与上述实验相同,该水稻 (填“能”或“不能”)繁育出新的种子,理由是 (答出两点即可)。
(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田),为防鸟害、鼠害减少杂草生长,须灌水覆盖,该种子应具有 特性。
【答案】(1)能;种子萌发形成幼苗的过程中,消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物,且光照有利于叶片叶绿素的形成
(2)不能;光照强度为10μmol/(s m2),等于光补偿点,每天光照时长为14小时,此时光照时没有有机物的积累,黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物,故全天没有有机物积累;且每天光照时长大于12小时,植株不能开花
(3)耐受酒精毒害
【知识点】光合作用的过程和意义;影响光合作用的环境因素;有氧呼吸的过程和意义;细胞呼吸原理的应用
【解析】【解答】(1)水稻种子有胚乳,在种子萌发的初期所需要消耗的能量来源主要由胚乳中储存的有机物提供,不需要较强的光合作用,但同时适量的光照有利于种子萌发后叶片中叶绿素的合成,所以在人工气候室中,保湿透气,昼/夜温为35℃/25℃,光照强度为2μmol/(s·m2),每天光照时长为14小时条件下,该水稻种子可以萌发。
故答案为:能;种子萌发形成幼苗的过程中,消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物,且光照有利于叶片叶绿素的形成。
(2)由题意可知,该水稻品种在光照强度为8~10μmol/(s·m2)时,固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量,则只有在光照强度高于8~10μmol/(s·m2)时有机物才会得到积累,作物才能正常生长发育;此外日照时长短于12小时才能开花,在光照14小时情况下作物不会开花结种子。
故答案为:不能;光照强度为10μmol/(s m2),等于光补偿点,每天光照时长为14小时,此时光照时没有有机物的积累,黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物,故全天没有有机物积累;且每天光照时长大于12小时,植株不能开花。
(3)灌水覆盖导致无氧环境,无氧条件下植物无氧呼吸产生酒精,则该水稻应具有耐受酒精毒害的特性,在水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田),为防鸟害、鼠害减少杂草生长,可用灌水覆盖。
故答案为:耐受酒精毒害。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在细胞质基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、影响光合作用的环境因素。(1)温度对光合作用的影响:在最适温度下酶的活性最强,光合作用强度最大,当温度低于最适温度,光合作用强度随温度的增加而加强,当温度高于最适温度,光合作用强度随温度的增加而减弱。(2)二氧化碳浓度对光合作用的影响:在一定范围内,光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值,光合作用强度不再增强。(3)光照强度对光合作用的影响:在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值,光合作用强度不再增强。(4)光质:绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b,类胡萝卜素和叶黄素,其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能,叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收最少。(5)水:水是光合作用产物和反应物,水的含量影响光合作用。(6)矿质元素:叶绿素的合成需要Mg2+,光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成,所以矿质元素也会影响光合作用。
3、有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H](NADH)和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H] (NADH)和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H] (NADH)和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
4、细胞呼吸原理的应用:(1)种植农作物时,疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸,有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。(2)利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒,利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。(3)利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。(4)稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。(5)皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖,引起破伤风。(6)提倡慢跑等有氧运动,是不致因剧烈运动导致氧的不足,使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸,引起肌肉酸胀乏力。(7)粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。(8)果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。
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高中生物学苏教版2019必修一单元测试第三章 细胞中能量的转换和利用
一、单选题
1.(2022·浙江模拟)下列有关酶的叙述,正确的是( )
A.是有分泌功能的细胞产生的
B.有的从食物中获得,有的在体内转化而来
C.组成酶的化学元素一定有C、H、O、N
D.酶是具有生物催化作用的有机物,在细胞代谢中起调节作用
2.(2022高三下·安徽期中)去氧三磷酸腺苷(dATP )和三磷酸腺苷(ATP)的结构类似,二者在组成上的差异在于前者含有脱氧核糖,后者含有核糖。下列相关叙述错误的是( )
A.与一个ATP分子相比,一个dATP分子少了一个氧原子
B.dATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是DNA的基本单位之一
C.在细胞内ATP合成速率的快慢与ADP生成速率的快慢无关
D.dATP和ATP在细胞内含量少,但都可作为直接能源物质
3.(2022高一下·湖北期中)下列关于酶的叙述,正确有几项( )
①酶是由活细胞产生的
②酶既可以作为催化剂,又可以作为另一个反应的底物
③酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应
④酶具有多样性
⑤细胞中酶的催化作用发挥后会被及时降解
⑥胃蛋白酶进入小肠后,仍能发挥作用
A.一项 B.两项 C.三项 D.四项
4.(2022高一下·江西期中)如图甲表示蔗糖酶催化蔗糖水解的模型,图乙表示在最适温度条件下,蔗糖酶的催化速率与蔗糖浓度的关系。下列相关叙述错误的是( )
A.图甲中的a表示蔗糖酶,c和d表示的物质都是还原糖
B.将图甲中的b换成麦芽糖,水解反应不能进行的原因是酶具有专一性
C.图乙中的F点以后,限制催化速率的主要因素是蔗糖酶的数量
D.在图乙中的F点以后,大幅提高温度可以使催化速率进一步提高
5.(2022高一下·赣州期中)下列关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.人体激烈运动时,细胞呼吸作用释放的二氧化碳比消耗的氧气多
B.有氧呼吸过程中,葡萄糖进入线粒体中彻底氧化分解为二氧化碳和水
C.无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时,脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
6.(2022高一下·浙江期中)图为ATP的结构图,有关该物质的说法正确的是( )
A.酒精进入人体肝细胞需消耗ATP
B.图中c键更易断裂为生命活动供能
C.图中的a是构成DNA的基本单位
D.ATP-ADP循环使细胞内能量循环利用
7.(2022高一下·浙江期中)在探究“探究pH对H2O2酶的影响”的实验中,pH和气泡产生速率分别属于( )
A.因变量、自变量 B.自变量、无关变量
C.自变量、因变量 D.因变量、无关变量
8.(2022高一下·江西期中)细胞呼吸的原理可用于指导生产和生活实际。下列相关叙述正确的是( )
A.储藏种子、水果和蔬菜的适宜条件是低温、低氧和干燥
B.制备果酒时发酵瓶不能装满,有利于酵母菌在有氧呼吸过程中大量繁殖
C.夏季对水淹的玉米田排涝,可以避免玉米根细胞无氧呼吸产生乳酸
D.蔬菜大棚夜间适当降温可以使细胞呼吸暂时停止,有利于蔬菜的增产
9.(2022高一下·浙江期中)关于人体内的酶的叙述,正确的是( )
A.不同季节体内酶的活性不同
B.人体不同部位的酶最适pH相同
C.酶与底物结合后,形状发生改变
D.不同体细胞中酶的种类相同,数量不同
10.(2022高一下·湖北期中)ATP是细胞的能量“通货”。下列相关叙述错误的是( )
A.ATP是细胞中的直接能源物质,活细胞中一直都在合成ATP
B.ATP中的“A”由腺嘌呤和核糖组成
C.细胞内含有大量ATP,以保障机体所需的大量能量
D.细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相联系
11.(2022高二下·吉林月考)研究人员从菠菜中分离类囊体,将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹,从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原,并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
A.该反应体系由脂质分子包裹的结构与叶绿体外膜的结构相同
B.该反应体系会消耗O2和H2O
C.类囊体产生的ATP和NADH参与CO2的固定和还原
D.推测叶绿体基质中可能也会产生有机物乙醇酸
12.(2022高一下·丽水月考)细胞呼吸为细胞生活提供能量,人体细胞内葡萄糖分解的部分过程如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.过程①能为过程②提供[H]和ATP
B.过程②需要H2O和O2的参与
C.过程③除图中物质外还有CO2
D.过程①③只能产生少量的ATP
13.(2022高一下·凤阳月考)如图所示,质量分数为10%的NaOH溶液的作用是( )
A.吸收O2 B.吸收空气中的CO2
C.检验酒精的产生 D.检验CO2的产生
14.(2022高一下·凤阳月考)真核生物完成有氧呼吸全过程的结构是( )
A.细胞质基质 B.线粒体 C.完整的细胞 D.叶绿体
15.(2022高一下·凤阳月考)下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图,有关说法正确的是( )
A.甲合成ATP的能量来源不同于丙
B.乙过程能在黑暗环境中长期进行
C.丙过程产生的ATP可用于乙过程
D.丙过程进行的场所是线粒体基质
16.(2022高一下·长春月考)下图是探究酵母菌呼吸方式类型的装置,下列有关说法正确的是
( )
A.装置一中液滴不动,装置二中液滴不动,说明酵母菌只进行产乳酸的无氧呼吸
B.装置一中液滴不移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌死亡
D.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸
17.(2022高一下·潜山月考)《齐民要术》中记载了利用荫坑储存葡萄的方法(如图所示)。日前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷救库(充入氨气静换部分空气),延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述错误的是( )
A.储存水果时,荫坑和气调冷藏库中的CO2浓度增大,CO2全部来源于水果的细胞质基质
B.荫坑中储存的果蔬,其线粒体内膜上的[H]与O2反应产生H2O,并释放能量
C.气调冷藏库中的低温条件可以降低细胞质基质和线粒体中街的活性,降低呼吸速率
D.荫坑和气调冷藏库的低温和低氧条件减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
18.(2022·广东模拟)他莫昔芬(Tam)是一种治疗乳腺癌的药物,长期使用 Tam 的患者的癌细胞系 R 相比初次使用Tam 的患者的癌细胞系 C,死亡率明显下降,氧气消耗速率降低,葡萄糖摄取速率显著提高,有关细胞系 R 的推断不合理的是 ( )
A.可能对 Tam 产生了耐药性 B.乳酸产生量升高
C.线粒体数量增多 D.细胞膜上葡萄糖转运蛋白增多
19.(2022高一下·深州期末)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃、30℃,如图曲线表示该植物在25℃时光合速率与光照强度的关系。若将温度调节到30℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),从理论上讲,图中相应点的移动分别是( )
A.a点上移,b点左移,m值上升 B.a点上移,b点左移,m值不变
C.a点下移,b点右移,m值下降 D.a点下移,b点右移,m值上升
20.(2022高一下·普宁竞赛)下图表示水稻叶肉细胞内部分代谢过程。下列有关说法正确的是( )
A.过程④总是与放能反应相联系
B.过程②消耗CO2释放O2,过程③消耗O2释放CO2
C.过程②发生在叶绿体基质,过程③发生在线粒体内膜
D.过程①产生NADPH,过程②消耗NADPH,过程③产生NADH也消耗NADH
二、实验探究题
21.(2020高一上·连云港期末)某同学在研究pH对猪肝过氧化氢酶活性的影响时,发现随pH升高,猪肝过氧化氢酶活性增高,那么猪肝过氧化氢酶的最适pH是多少呢 为此,他设计了如下实验。
研究目的:探究猪肝过氧化氢酶的最适pH。
推荐器材:新鲜的猪肝研磨液、过氧化氢溶液、氢氧化钠溶液、烧杯、滤纸片、计时器、水浴锅等。
研究思路:将新鲜猪肝研磨液浸入到滤纸片内,放入不同pH的过氧化氢溶液中,滤纸片在下沉的过程中能催化过氧化氢分解为水和氧气,氧气附着在滤纸片上,随着氧气的增多,滤纸片由下沉转为上浮(如下图所示)。
实验设计:
第一步:将若干片同样大小的滤纸片(1cm2)浸入新鲜的猪肝研磨液中,取出晾干各用。
第二步:取5只小烧杯,分别标记为①、②、③、④、⑤号,各加入pH分别为7.0、8.0、9.0、10.0、11.0的100mL过氧化氢溶液,放入37℃水浴锅中进行加热处理10分钟。
第三步:分别将浸有新鲜猪肝研磨液的滤纸片,放入不同编号的烧杯中,观察实验现象,记录实验数据。
第四步:将上述每组实验重复三次。
回答下列问题:
(1)第二步中,用37℃水浴锅加热的最可能原因是 。
(2)第三步中,要观察的实验现象是 要记录的实验数据是 。
(3)第四步将每组实验重复三次的目的是 。
(4)如果根据记录的数据分析,得知在pH为8.0和9.0时,记录的数据平均值相同,而且最小,你能得出的结论是 。
22.(2022高一下·重庆市月考)为研究晴朗夏季一昼夜某绿色植物光合作用的变化情况,设置如图甲所示的无色透明的密闭小室。将图甲装置放在自然环境下,测得小室中植物的氧气释放速率随时间的变化情况如图乙曲线所示。
(1)据图乙曲线变化趋势可知,图甲装置中影响植物氧气释放速率的两个主要环境因素是 。
(2)若该曲线中的数据是同一季节阴天所测得(其他环境条件基本相同),则曲线中的c点应该向 (“左”还是“右”)移动。从12点到14点这段时间内,C3的生成速率 ,原因是 。
(3)在记录图甲装置液滴移动的过程中,获得以下实验数据,该组数据应该与图乙曲线中的 段(填字母)相对应。
每隔20分钟记录一次刻度数据
… 24 29 32 34 …
三、综合题
23.(2021高一上·惠来月考) 细胞的生命活动离不开酶和ATP的参与,ATP合成酶是催化ADP和Pi合成ATP的酶。为研究酶的特性,科研人员在一块含有淀粉的琼脂块上,分别用不同方法处理四个位置(圆形),如下图表示。
(1)ATP结构简式是 。从功能角度分析,ATP合成酶广泛分布于真核细胞的细胞质基质以及 (填膜结构)上。
(2)科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(三磷酸鸟苷)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因是 。
(3)将如图所示方法处理后的含有淀粉的琼脂块,放入37℃恒温箱中保温处理24小时后,用等量碘液滴在四个圆形位置,观察到的现象是有 个蓝色斑块,由此说明酶的特点有 。
24.(2021高一上·抚顺期末)回答问题:
(1)图1表示某绿色植物的叶肉细胞中发生的部分生理过程,其中序号表示反应阶段,字母表示物质。
请分析并回答下列问题:
Ⅰ.①阶段发生的具体场所是 ,④阶段发生的具体场所是 。
Ⅱ.下列字母表示的物质分别是:C E F
Ⅲ.图1各阶段中,能够产生ATP的有 ,能够消耗ATP的有
(2)图2表示在不同光照强度下该植物光合作用速率变化曲线,请据图回答:
Ⅳ.图2中a点时叶肉细胞中能产生ATP的场所有 ,d点时植物的真正光合速率是 (CO2mg/100cm2· h)。
Ⅴ.图2在d点时,叶绿体中ADP的移动方向是 。图3所示中与图2中c点相符合的是 。
25.(2021高一上·齐齐哈尔期末)如图1表示某高等植物体内的生理过程。该种作物不耐强光,研究人员测定其叶片的净光合速率(Pn)和胞间CO2浓度(Ci)的日变化数据,得到图2的实验结果。回答下列问题:
(1)图1中阶段Ⅱ进行的场所是 ,③过程称为 ;若ATP和NADpH供应受阻,则叶绿体中X的含量会 (填“升高”“不变”或“降低”)。
(2)图1中Ⅲ阶段CO2和水产生的场所分别是 ;若该植物根部在水淹较长时间后,其④过程的产物Y是 。
(3)图2中9:00~11:00,叶片净光合速率增大的主要原因是 。在该时间段内,叶肉细胞产生ATP的场所有 。该植物在11:00~13:00净光合速率下降的主要原因是 。
(4)图2中14:00~17:00,叶片的净光合速率不断下降,叶片积累的有机物的总量逐渐 。在17:00时,胞间CO2浓度最高,主要是由 两种因素共同决定的。
26.(2022·湖南)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床,作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8~10μmol/(s·m2)时,固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒,浸种1天后,播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中,保湿透气,昼/夜温为35℃/25℃,光照强度为2μmol/(s·m2),每天光照时长为14小时。回答下列问题:
(1)在此条件下,该水稻种子 (填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米,至少1片绿叶视为成苗),理由是 。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上,光照强度为10μmol/(s·m2),其他条件与上述实验相同,该水稻 (填“能”或“不能”)繁育出新的种子,理由是 (答出两点即可)。
(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田),为防鸟害、鼠害减少杂草生长,须灌水覆盖,该种子应具有 特性。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】酶的相关综合
【解析】【解答】A、酶是活细胞产生的,并非只有分泌功能的细胞才能产生,A错误;
B、酶是由活细胞产生的,不能从食物中获得,B错误;
C、大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,蛋白质的组成元素是C、H、O、N,RNA的组成元素是C、H、O、N、P,因此组成酶的化学元素一定有C、H、O、N,C正确;
D、酶是具有生物催化作用的有机物,在细胞代谢中起催化作用,起调节作用的是激素,D错误。
故答案为:C。
【分析】酶
(1)酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物,其中大部分是蛋白质、少量是RNA。
(2)酶催化作用的实质:降低化学反应的活化能,在反应前后本身性质不会发生改变。
(3)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。
(4)酶的变性:过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活;低温使酶活性明显下降,但在适宜温度下其活性可以恢复。
2.【答案】C
【知识点】ATP的化学组成和特点;ATP与ADP相互转化的过程;ATP的作用与意义
【解析】【解答】A、脱氧核糖比核糖少一个氧原子,所以一个dATP分子比一个ATP分子少了一个氧原子,A正确;
B、dATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是腺嘌呤脱氧核苷酸,是DNA的基本单位之一,B正确;
C、ATP与ADP相互转化,因此,在细胞内ATP合成速率的快慢与ADP生成速率的快慢有关,C错误;
D、dATP和ATP都是高能磷酸化合物,在细胞内含量少,两者都属于直接能源物质,D正确。
故答案为:C。
【分析】ATP结构:ATP(三磷酸腺苷)的结构简式为A─P~P~P,A-表示腺苷、P-表示磷酸基团;“~”表示高能磷酸键。
(1)ATP的元素组成为:C、H、O、N、P。
(2)ATP中的“A”是腺苷,RNA中的“A”是腺嘌呤。
(3)ATP水解可直接为生命活动提供能量,是直接提供能量的物质。
(4)ATP与RNA的关系:ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一:腺嘌呤核糖核苷酸。
(5)ATP与ADP可相互转变。ATP和ADP的转化过程中,能量来源不同∶ATP水解释放的能量,来自高能磷酸键的化学能,并用于生命活动;合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。场所不同∶ATP水解在细胞的各处。ATP合成在线粒体、叶绿体、细胞质基质。细胞内的化学反应可以分为吸能反应和放能反应,放能反应一般与ATP的合成相联系,吸能反应一般与ATP的水解相联系。
3.【答案】C
【知识点】酶的相关综合
【解析】【解答】①酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,①正确;
②酶既可以作为催化剂,又可以作为另一个反应的底物,比如蛋白酶能催化淀粉酶(化学本质是蛋白质)的分解,此时淀粉酶就是底物,②正确;
③酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA,化学本质为蛋白质的酶能与双缩脲试剂发生紫色反应,化学本质为RNA的酶不能,③错误;
④自然界中酶的种类很多,因此酶具有多样性,④正确;
⑤酶本身在化学反应前后不发生改变,细胞中酶的催化作用发挥后不会立即被分解,能多次重复利用,⑤错误;
⑥胃蛋白酶的最适pH呈酸性,进入小肠后,pH不适合,导致酶活性丧失,不能发挥作用,⑥错误。
综上所述,①②④正确,C正确,ABD错误。
故答案为:C。
【分析】酶:
(1)来源:活细胞产生。
(2)功能:具有催化作用。
(3)作用机理:降低化学反应的活化能。
(4)本质:大多数是蛋白质,少数是RNA。
(5)合成原料:氨基酸或核糖核苷酸。
(6)合成场所:核糖体、细胞核等。
(7)特点:高效性、专一性、作用条件温和。
4.【答案】D
【知识点】酶的特性;探究影响酶活性的因素
【解析】【解答】A、结合分析可知,a在反应前后没有发生变化,为蔗糖酶,b分解形成了d、c,因此b是反应底物蔗糖,b、c是反应产物葡萄糖和果糖,其中葡萄糖和果糖都是还原糖,A正确;
B、酶具有专一性,图中的a是蔗糖酶,将图甲中的b换成麦芽糖,水解反应不能进行,B正确;
C、当蔗糖量大于F后,随着蔗糖量增加,催化速率不再增大,说明该阶段限制酶催化速率的因素不再是底物浓度,可能是酶的数量等,C正确;
D、图乙是在最适温度下进行的,故大幅提高温度会导致酶的活性降低,酶促反应速率会降低,D错误。
故答案为:D。
【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;酶的催化具有高效性(酶的催化效率远远高于无机催化剂)、专一性(一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行)、需要适宜的温度和pH值(在最适条件下,酶的催化活性是最高的,低温可以抑制酶的活性,随着温度升高,酶的活性可以逐渐恢复,高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变,使酶永久性的失活)。
5.【答案】D
【知识点】有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、人体细胞无氧呼吸不产生CO2,有氧呼吸消耗氧气的体积与产生CO2的体积相同,因此人体激烈运动时,细胞呼吸作用释放的二氧化碳与消耗的氧气一样多,A错误;
B、葡萄糖不进入线粒体,有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP,场所是细胞质基质,B错误;
C、无氧呼吸不需要O2的参与,也没有[H]的积累,[H]在无氧呼吸第二阶段被消耗,C错误;
D、脂肪中含有C、H比例高于糖类,质量相同时,脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多,D正确。
故答案为:D。
【分析】1、有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H]和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
2、无氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质的基质中,与有氧呼吸的第一阶段完全相同。即一分子的葡萄糖在酶的作用下分解成两分子的丙酮酸,过程中释放少量的[H]和少量能量。第二阶段:在细胞质的基质中,丙酮酸在不同酶的催化下,分解为酒精和二氧化碳,或者转化为乳酸。无氧呼吸第二阶段不产生能量。
3、与糖类相比,脂肪分子中的氢含量多,氧含量少,氧化分解时产生的能量多,因此是良好的储能物质。
6.【答案】B
【知识点】ATP的相关综合
【解析】【解答】A、酒精进入人体肝细胞不需消耗ATP,属于自由扩散,A错误;
B、图中b和c表示特殊化学键,而c键更易断裂,使ATP水解为ADP,为生命活动供能,B正确;
C、图中a表示腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位,不是DNA的基本单位,C错误;
D、ATP-ADP不断循环,相互转化,但是细胞内的能量不能循环利用,D错误。
故答案为:B。
【分析】1、ATP:
(1)组成元素:C、H、O、N、P。
(2)分子结构:一分子ATP由一分子腺苷、三分子磷酸基团和两个高能磷酸键组成。腺苷由腺嘌呤和核糖组成。
(3)ATP结构与RNA的关系:
(4)主要功能:ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
(5)蛋白质的结构等许多吸能反应与ATP水解反应相联系,由ATP水解提供能量;葡萄糖氧化分解等许多放能反应与ATP合成反应相联系,释放的能量储存在ATP中,用来为吸能反应直接供能。 合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体等;分解ATP的场所是生物体内的需能部位。
2、自由扩散:顺浓度梯度运输,不需要能量和转运蛋白。如脂溶性物质甘油、脂肪酸、性激素、乙醇及氧气、二氧化碳等。
7.【答案】C
【知识点】探究影响酶活性的因素
【解析】【解答】H2O2在H2O2酶的作用下生成水和O2,探究pH对H2O2酶的影响,人为改变的是pH的大小,因此pH是自变量,气泡产生速率可以反映过氧化氢酶的活性,为因变量。
故答案为:C。
【分析】探究 pH 对酶活性的影响:
(1)实验原理:pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验生成氧气的多少。
(2)实验分析:①自变量为:pH。②因变量:气泡数量的多少或卫生香燃烧的情况③无关变量:过氧化氢和过氧化氢酶的量、溶液所处的温度和反应时间等。
8.【答案】B
【知识点】细胞呼吸原理的应用
【解析】【解答】A、水果和蔬菜应在低温、低氧及一定湿度的环境中保存以延长贮存时间,A错误;
B、葡萄汁装入发酵瓶时要留有约1/3的空间,这样既有利于酵母菌的有氧呼吸,又有利于防止防止发酵液溢出,B正确;
C、及时排涝可以为作物根部提供氧气,避免根细胞进行无氧呼吸产生酒精导致烂根,C错误;
D、温室种植蔬菜,要提高产量,夜间应适当降低温度,因为夜间降低温度能减弱呼吸作用(而非停止),减少有机物的消耗,有利于有机物积累,D错误。
故答案为:B。
【分析】细胞呼吸原理的应用:(1)种植农作物时,疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸,有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。(2)利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒,利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。(3)利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。(4)稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。(5)皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖,引起破伤风。(6)提倡慢跑等有氧运动,是不致因剧烈运动导致氧的不足,使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸,引起肌肉酸胀乏力。(7)粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。(8)果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。
9.【答案】C
【知识点】酶的相关综合
【解析】【解答】A、人属于恒温动物,不同季节人体的体温基本不变,所以体内酶的活性基本不变,A错误;
B、不同酶的最适pH值不同,如胃蛋白酶的最适pH为1.5-2.5,胰蛋白酶的最适pH为8,B错误;
C、酶与底物发生结合后,形状发生改变,反应完后恢复原状,C正确;
D、由于细胞分化同一个体内的各类细胞的结构和功能不同,各个细胞内发生的化学反应的种类和速率不同,因此不同体细胞中酶的种类和数量均不同,D错误。
故答案为:C。
【分析】酶:
(1)来源:活细胞产生。
(2)功能:具有催化作用。
(3)作用机理:降低化学反应的活化能。
(4)本质:大多数是蛋白质,少数是RNA。
(5)合成原料:氨基酸或核糖核苷酸。
(6)合成场所:核糖体、细胞核等。
(7)特点:高效性、专一性、作用条件温和。
(8)在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。温度和pH偏高和偏低,酶活性都会明显降低。过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。低温不会破坏酶的空间结构,使酶失活。底物浓度和酶浓度也会影响酶促反应的速率。
10.【答案】C
【知识点】ATP的相关综合
【解析】【解答】A、ATP是细胞中的直接能源物质,含量少但转化快,每个活细胞都需要能量,因此活细胞中一直都在合成ATP,A正确;
B、ATP中的“A”由腺嘌呤和核糖组成,称为腺苷,“T”代表三个,“P”代表磷酸,B正确;
C、细胞内含有少量ATP,为保障机体所需的大量能量,ATP与ADP的转化时刻在进行,C正确;
D、ATP的水解是放能反应,细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相联系,D正确。
故答案为:C。
【分析】ATP:
(1)组成元素:C、H、O、N、P。
(2)分子结构:一分子ATP由一分子腺苷、三分子磷酸基团和两个高能磷酸键组成。腺苷由腺嘌呤和核糖组成。
(3)ATP结构与RNA的关系:
(4)主要功能:ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
(5)蛋白质的结构等许多吸能反应与ATP水解反应相联系,由ATP水解提供能量;葡萄糖氧化分解等许多放能反应与ATP合成反应相联系,释放的能量储存在ATP中,用来为吸能反应直接供能。 合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体等;分解ATP的场所是生物体内的需能部位。
11.【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】A、该反应体系是单层脂质分子包裹的,而叶绿体的外膜是双层脂质分子,A错误;
B、光合作用光反应消耗 H2O,暗反应消耗 CO2,该反应体系能够连续进行光合作用,也会消耗CO2和H2O,B错误;
C、类囊体产生的是 NADPH,C错误;
D、乙醇酸的产生类似于光合作用暗反应的过程产生的,故推测叶绿体基质中可能也会产生乙醇酸,D正确。
故答案为:D。
【分析】 光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在叶绿体基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
12.【答案】B
【知识点】有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、 ① 是有氧呼吸的第一阶段,产生的 [H] 是给第三阶段做准备,A错误;
B、 ② 是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段,第二阶段需要H2O的参与,第三阶段有O2 的参与,B正确;
C、 ③ 是无氧呼吸,产生乳糖的反应中不会产生 CO2 ,C错误;
D、 过程① 中能产生少量的ATP和4个 [H],D错误;
故答案为:B
【分析】(1)有氧呼吸的具体过程如下:
阶段 场所 物质变化 能量变化
第一阶段 细胞质基质 1C6H12O6→2C3H4O3+4[H] 少量能量
第二阶段 线粒体基质 2C3H4O3 +6H2O→6CO2+20[H] 少量能量
第三阶段 线粒体内膜 24[H]+6O2→12 H2O 大量能量
(2)无氧呼吸
(1)无氧呼吸两个阶段都在细胞质基质中进行。无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸完全相同,都产生了共同的中间产物丙酮酸;第二阶段在不同酶的催化下生成酒精和CO2或乳酸 。(2)无氧呼吸总反应式①酵母菌、多数植物、苹果: 1C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 。②乳酸菌、骨骼肌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚: 1C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)+少量能量 。13.【答案】B
【知识点】探究酵母菌的呼吸方式
【解析】【解答】由于空气中含有少量的CO2,会影响实验结果,又NaOH能与CO2反应,所以质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2,B正确。
故答案为:B。
【分析】“探究酵母菌细胞呼吸的方式”(实验I):(1)NaOH溶液的作用是除去酵母菌呼吸释放的二氧化碳,所以装置中液滴移动的距离代表酵母菌有氧呼吸消耗的氧气;(2)清水不吸收气体,也不释放气体,所以装置中液滴移动的距离代表呼吸作用释放的二氧化碳的量与消耗氧气的量的差值。
探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中:(1)检测CO2的产生:使澄清石灰水变浑浊,或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。(2)检测酒精的产生:橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与酒精发生反应,变成灰绿色。
14.【答案】C
【知识点】有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】根据有氧呼吸的过程可知,第一阶段发生在细胞质基质中;第二阶段发生在线粒体基质;第三阶段发生在线粒体内膜中。即有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中,需要完整的细胞。
故答案为:C。
【分析】有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H](NADH)和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H] (NADH)和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H] (NADH)和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
15.【答案】A
【知识点】光合作用的过程和意义;有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、甲过程合成ATP所需的能量来源于光能,丙过程合成ATP所需的能量来源于有机物氧化分解释放的化学能,A正确;
B、暗反应要进行,需要光反应为其提供[H]和ATP。长时间黑暗,当用完光反应产生的[H]和ATP时,暗反应会停止,植物的光合作用过程也会停止,B错误;
C、暗反应需要的ATP只能来源于光反应,C错误;
D、丙是有氧呼吸过程,其场所是细胞质基质、线粒体基质与线粒体内膜,D错误。
故答案为:A。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在细胞质基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H](NADH)和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H] (NADH)和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H] (NADH)和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
16.【答案】D
【知识点】探究酵母菌的呼吸方式
【解析】【解答】 A、装置一中液滴不动,装置二中液滴不动,说明是进行产乳酸的无氧呼吸或者装蛋中生物已己死亡,酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳,不是乳酸,A错误;
B、装置甲中液滴不移动,装置乙中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸,B错误;
C、装置甲中液滴左移,装置乙中液滴不移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸,C错误;
D、装置甲中液滴左移,装置乙中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸,D正确。
故答案为:D。
【分析】 酵母菌是兼性厌氧生物,既可进行有氧呼吸又可进行无氧呼吸,因此酵母菌进行呼吸作用时可分为三种情況:
一、只进行有氧呼吸;二、只进行无氧呼吸;三、既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。结合装置甲和装
置乙对其液滴移动情况加以分析:
1、若只进行有氧呼吸,装置甲中O2被消耗,产生的CO2被NaOH吸收,容器内压强降低,液滴左移,装置乙中O2被消耗,产生的CO2不能被清水吸收,液滴不动。
2、若只进行无氧呼吸,装置甲中的O2不消耗,产生的CO2,被NaOH吸收,容器内压强不变,液滴不移动,装置乙中O2不消耗,产生的CO2,不能被清水吸收,液滴右移。
3、若既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,装置甲中O2被消耗,产生的CO2,被NaOH吸收,容器内压强降低,液滴左移,装置乙中O2不消耗,产生的CO2,不能被清水吸收,液滴右移。
17.【答案】A
【知识点】细胞呼吸原理的应用
【解析】【解答】A、储存水果时,荫坑和气调冷藏库中的CO2浓度增大,CO2全部来源于水果的细胞质基质和线粒体基质,有氧呼吸的第二阶段产生CO2,发生在线粒体基质,无氧呼吸的第二阶段产生CO2,发生在细胞质基质中,A错误;
B、荫坑和气调冷藏库环境里温度低、低氧,抑制了酶的活性,减少了有氧呼吸作用强度,但是细胞内呼吸作用还在进行,其线粒体内膜上的[H]与O2反应产生H2O,并释放能量,B正确;
C、细胞呼吸的场所在细胞质基质和线粒体内,气调冷藏库环境里温度低,可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性,减弱呼吸作用的强度,C正确;
D、荫坑和气调冷藏库环境里温度低、低氧,抑制了细胞的呼吸作用,进而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解,D正确。
故答案为:A。
【分析】1、有氧呼吸:
第一阶段:在细胞质基质中进行,葡萄糖丙酮酸+[H]+少量ATP。
第二阶段:在线粒体基质中进行,丙酮酸+H2OCO2+[H]+少量ATP。
第三阶段:在线粒体内膜上进行,[H]+O2H2O+大量ATP。
2、影响呼吸作用的因素有温度、氧气浓度、水分等。
18.【答案】C
【知识点】无氧呼吸的过程和意义;主动运输
【解析】【解答】A、长期使用Tam的患者癌细胞的死亡率下降,说明癌细胞对Tam产生了抗药性,A不符合题意;
B、人体细胞进行无氧呼吸产生乳酸。据题可知该细胞氧气消耗速率降低,葡萄糖摄取速率显著提高,说明该细胞无氧呼吸增强,乳酸的产生量应该增多,B不符合题意;C、线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,据题可知该细胞氧气消耗速率降低,说明有氧呼吸减弱,则线粒体数量减少,C符合题意;D、葡萄糖是主要的能源物质,该细胞葡萄糖摄取速率显著提高,说明细胞膜上葡萄糖转运蛋白可能增多了,D不符合题意。故答案为: C。【分析】有氧呼吸和无氧呼吸的比较:
有氧呼吸 无氧呼吸
不
同 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
是否需氧 需要O2 不需要O2
分解产物 CO2和H2O 酒精和CO2或乳酸
释放能量 释放大量能量,形成大量ATP 释放少量能量,形成少陵ATP
相同点 第一阶段完全相同,均有丙酮酸这一中间产物,都能释放能量,都需要酶
19.【答案】C
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】a点表示细胞呼吸强度,故a点下移;b点表示光合作用强度=细胞呼吸强度时的光照强度,要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等,需增大光照强度以使光合作用强度增大,故b点右移;m值等于光合作用强度-细胞呼吸强度,故m值下降。
综上所述,C正确,ABD错误。
故答案为:C。
【分析】曲线中补偿点和饱和点的移动规律
CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向:一般有左移、右移之分,其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点,CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度),位于横轴上。
①呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。
②呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。
③阴生植物与阳生植物相比,CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
20.【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义;有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A.过程④是ATP水解释放能量,转化为ADP和Pi,这一过程总是与放能反应相联系,A不符合题意;
B.过程②是光合作用暗反应阶段C3接受ATP和NADPH释放的能量并被NADPH还原,最终经过一系列反应转化为糖类的过程,该过程不能释放氧气,过程③是有氧呼吸过程,消耗氧气释放二氧化碳,B不符合题意;
C.过程②发生在叶绿体基质,过程③可能发生在线粒体内膜,也可能发生在细胞质基质或线粒体基质,C不符合题意;
D.过程①是光合作用的光反应阶段,能产生NADPH,过程②是暗反应阶段消耗NADPH,过程③是有氧呼吸,该过程中能产生NADH也消耗NADH,D符合题意。
故答案为:D
【分析】光合作用过程和有氧呼吸过程
21.【答案】(1)保持最适温度(或适宜温度)
(2)滤纸片的下沉与上浮(滤纸片的沉浮);从下沉开始到浮出水面的时间(沉浮时间)
(3)多次测量取平均值,保证测量精确(或保证科学测量)
(4)(猪肝的)过氧化氢酶最适pH在8.0~9.0之间
【知识点】探究影响酶活性的因素
【解析】【解答】解:(1)37℃水浴锅加热是为了提供过氧化氢酶的最适温度。(2)根据题干信息“氧气附着在滤纸片上,随着氧气的增多,滤纸片由下沉转为上浮”,可知本实验要观察的现象是滤纸片的下沉与上浮,具体记录的实验数据是滤纸片从下沉开始到浮出水面的时间。(3)进行多次重复实验室取平均值,可以保证测量精确,减少实验误差。(4)记录的时间最小,说明过氧化氢酶活性更高,因此在pH为8.0和9.0时,记录的数据平均值相同且最小可以得出过氧化氢酶最适pH在8.0~9.0之间。
【分析】该实验的目的是探究过氧化氢酶的活性的最适pH。实验设计应该遵循对照原则和单一变量原则,该实验的自变量是pH,因变量是过氧化氢酶的活性,其他都是无关变量。影响酶活性的因素主要有温度和pH,低温能使酶的活性降低,但不会使酶失活,而高温、过酸和过碱都会使酶失活。
22.【答案】(1)光照强度、温度
(2)右;减小;气温高,部分气孔关闭,CO2供应不足,C3的生成速率降低
(3)de或fg
【知识点】光合作用的过程和意义;影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】(1)甲图内有二氧化碳缓冲液,二氧化碳含量充足,此时影响植物光合作用的因素是光照强度和温度。
(2)c点光合速率与呼吸速率相等时,植物的氧气释放量为零,如果在同一季节阴天所测得(其他环境条件基本相同),由于光合作用降低,呼吸作用增强,所以达到光合速率和呼吸速率相等的时间右移动。
在中午12点到14点由于温度高,蒸腾作用强,植物为了降低水分的流失,气孔关闭,导致二氧化碳的供应不足,影响了暗反应中二氧化碳的固定,所以e与f相比,e时刻C3的合成速率慢。
(3)根据表格中的数据可以看出,氧气浓度增加,说明光合作用强度大于呼吸作用强度,而增加的速率减慢,所以只能是图中的de或fg段。
【分析】1、光合作用过程:
(1)光反应: 叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与氧化型辅酶I(NADP+)结合,形成还原型辅酶I(NADPH)。NADPH作为活泼的还原剂,参与暗反应阶段的化学反应,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用;在有关酶的催化作用下,光能提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。这样,光能就转化为储存ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。
(2)暗反应:从外界吸收的CO2,在Rubisco的作用下与C5结合形成两个C3分子,在相关酶的催化作用下,C3接受ATP和NADPH释放的能量,并且被NADPH还原。随后,一些接受能量并被还原的C3,在酶的作用下经过一系列的反应转化成糖类。另一些接受能量并被还原的C3,经过一系列的变化,又形成C5。
2、 影响光合作用的因素:
(1)光照强度:主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生。
(2)CO2的浓度:影响暗反应阶段C3的生成。
(3)温度:通过影响酶的活性来影响光合作用。
23.【答案】(1)A-P~P~P;线粒体内膜、(叶绿体)类囊体薄膜
(2)含有两个特殊化学键,远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂释放能量
(3)3;专一性、需要适宜的温度和pH(作用条件温和)
【知识点】酶的特性;ATP的化学组成和特点;ATP与ADP相互转化的过程
【解析】【解答】(1)ATP含有1分子腺嘌呤,3分子磷酸,2个特殊的化学键,其结构简式是A-P~P~P;真核细胞能够合成ATP是通过呼吸作用和光合作用的光反应,因此ATP合成酶广泛分布于真核细胞的细胞质基质以及线粒体内膜、(叶绿体)类囊体薄膜上。
(2)GTP和ATP的区别是GTP含有鸟苷,而ATP含腺苷,其他结构相同,所以GTP功能的原因是GTP含有两个特殊化学键,远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂释放能量。
(3)①唾液和强酸混合,导致唾液淀粉酶失活,不能分解淀粉,加入碘液后呈蓝色;②唾液煮沸后,唾液淀粉酶失去活性,不能分解淀粉,加入碘液后呈蓝色;③蔗糖酶不能分解淀粉,所以加入碘液后呈蓝色;④新鲜唾液可以分解淀粉,加入碘液后没有蓝色,所以有3个蓝色斑块;由此说明了酶具有专一性、需要适宜的温度和pH(或作用条件温和)的特点。
【分析】1、ATP结构:ATP(三磷酸腺苷)的结构简式为A─P~P~P,A-表示腺苷、P-表示磷酸基团;“~”表示高能磷酸键。
(1)ATP的元素组成为:C、H、O、N、P。
(2)ATP中的“A”是腺苷,RNA中的“A”是腺嘌呤。
(3)ATP水解可直接为生命活动提供能量,是直接提供能量的物质。
(4)ATP与RNA的关系:ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一:腺嘌呤核糖核苷酸。
(5)ATP与ADP可相互转变。ATP和ADP的转化过程中,能量来源不同∶ATP水解释放的能量,来自高能磷酸键的化学能,并用于生命活动;合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。场所不同∶ATP水解在细胞的各处。ATP合成在线粒体、叶绿体、细胞质基质。细胞内的化学反应可以分为吸能反应和放能反应,放能反应一般与ATP的合成相联系,吸能反应一般与ATP的水解相联系。
2、酶
(1)酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物,其中大部分是蛋白质、少量是RNA。
(2)酶催化作用的实质:降低化学反应的活化能,在反应前后本身性质不会发生改变。
(3)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。
(4)酶的变性:过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活;低温使酶活性明显下降,但在适宜温度下其活性可以恢复。
24.【答案】(1)类囊体薄膜;线粒体基质;氧气;NADH或[H];丙酮酸;①③④⑤;②
(2)细胞质基质和线粒体;18;叶绿体基质到类囊体薄膜;D
【知识点】光合作用的过程和意义;有氧呼吸的过程和意义;光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】Ⅰ.由图1可知,①表示光合作用的光反应阶段,在叶绿体的类囊体薄膜上进行;④表示有氧呼吸的第二阶段,在线粒体基质中进行。
Ⅱ.由图1可知,C表示O2,E表示NADH([H]),F表示丙酮酸。
Ⅲ.由图1可知,绿色植物的叶肉细胞中发生光合作用和有氧呼吸,能够产生ATP的有光合作用的光反应阶段和有氧呼吸的三个阶段,既是图中的①③④⑤,能够消耗ATP的有光合作用的暗反应阶段,既是图中的②。
Ⅳ.由图2可知,a点光照强度为零,只有呼吸作用,没有光合作用,呼吸速率为6CO2mg/100cm2· h,因此能产生ATP的是有氧呼吸的三个阶段,场所有细胞质基质和线粒体;d点时净光合速率为12CO2mg/100cm2· h,由于净光合速率=真正(实际)光合速率-呼吸速率,所以d点时植物的真正光合速率=12CO2mg/100cm2· h+6CO2mg/100cm2· h=18CO2mg/100cm2· h。
Ⅴ.由图2可知,d点呼吸作用速率小于光合速率,光合作用的光反应阶段在不断的产生ATP,暗反应阶段在不断消化ATP,叶绿体中ADP的移动方向是叶绿体基质到类囊体薄膜;图2中c点整株植物的呼吸作用速率等于光合速率,由图3可知,图3所示细胞为叶肉细胞,因此,与图2中c点相符合的是D图。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在叶绿体基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H]和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
3、真正光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。
25.【答案】(1)叶绿体基质;CO2的固定;升高
(2)线粒体基质、线粒体内膜;酒精和CO2
(3)光照强度增强;叶绿体、细胞质基质和线粒体;植物叶片上部分气孔关闭,CO2供应减少而导致光合速率降低
(4)增多;光照强度下降、气孔开放较大
【知识点】光合作用的过程和意义;影响光合作用的环境因素;有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】(1)图1中阶段Ⅱ为暗反应过程,该过程进行的场所是叶绿体基质,③过程称为二氧化碳的固定;若ATP和NADpH供应受阻,则三碳化合物(X)的还原减慢,而二氧化碳的固定还在正常进行,所以叶绿体中X的含量会升高。(2)图1中Ⅲ阶段CO2和水产生在有氧呼吸的第二、三阶段,这两个过程的场所分别是线粒体基质和线粒体内膜;若该植物根部在水淹较长时间后,则会造成缺氧而引起无氧呼吸,则④过程的产物Y是酒精和CO2。(3)图2中9:00至11:00之间,净光合速率Pn升高,是由于光照强度增大,光反应产生的还原氢和ATP数量增多,三碳化合物还原速度加快,光合作用与呼吸作用的差值增大,在该时间段内,叶肉细胞产生ATP的过程既有光合作用又有呼吸作用,则产生ATP的场所有叶绿体、细胞质基质和线粒体。该植物在11:00~13:00净光合速率下降的原因是由于温度高、光照太强植物叶片上部分气孔关闭,CO2供应减少而导致光合速率降低,进而表现为净光合速率下降。(4)图2中14:00~17:00,叶片的净光合速率不断下降,但依然大于零,因此叶片积累的有机物的总量逐渐增多。在17:00时,胞间CO2浓度最高,主要是由于光照强度下降利用的二氧化碳减少,而气孔开放较大进入的二氧化碳较多导致的。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应,光反应是水光解产生氧气和还原氢,同时将光能转变成化学能储存在ATP中,暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原,二氧化碳固定是二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物,三碳化合物还原是三碳化合物被还原氢和ATP还原形成有机物和五碳化合物。2、影响光合作用的外因包括二氧化碳浓度、光照、温度、矿质元素、水等,二氧化碳通过影响光合作用的暗反应阶段影响光合作用,光照强度通过影响光反应进而影响光合作用,温度通过影响酶活性而影响光合作用。题图分析,图1中①为ATP水解供能,②为供氢,③为二氧化碳的固定;④为无氧呼吸,⑤为有氧呼吸;Ⅰ为光反应阶段,Ⅱ为暗反应阶段,Ⅲ为呼吸作用。
26.【答案】(1)能;种子萌发形成幼苗的过程中,消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物,且光照有利于叶片叶绿素的形成
(2)不能;光照强度为10μmol/(s m2),等于光补偿点,每天光照时长为14小时,此时光照时没有有机物的积累,黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物,故全天没有有机物积累;且每天光照时长大于12小时,植株不能开花
(3)耐受酒精毒害
【知识点】光合作用的过程和意义;影响光合作用的环境因素;有氧呼吸的过程和意义;细胞呼吸原理的应用
【解析】【解答】(1)水稻种子有胚乳,在种子萌发的初期所需要消耗的能量来源主要由胚乳中储存的有机物提供,不需要较强的光合作用,但同时适量的光照有利于种子萌发后叶片中叶绿素的合成,所以在人工气候室中,保湿透气,昼/夜温为35℃/25℃,光照强度为2μmol/(s·m2),每天光照时长为14小时条件下,该水稻种子可以萌发。
故答案为:能;种子萌发形成幼苗的过程中,消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物,且光照有利于叶片叶绿素的形成。
(2)由题意可知,该水稻品种在光照强度为8~10μmol/(s·m2)时,固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量,则只有在光照强度高于8~10μmol/(s·m2)时有机物才会得到积累,作物才能正常生长发育;此外日照时长短于12小时才能开花,在光照14小时情况下作物不会开花结种子。
故答案为:不能;光照强度为10μmol/(s m2),等于光补偿点,每天光照时长为14小时,此时光照时没有有机物的积累,黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物,故全天没有有机物积累;且每天光照时长大于12小时,植株不能开花。
(3)灌水覆盖导致无氧环境,无氧条件下植物无氧呼吸产生酒精,则该水稻应具有耐受酒精毒害的特性,在水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田),为防鸟害、鼠害减少杂草生长,可用灌水覆盖。
故答案为:耐受酒精毒害。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段,光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上,是水光解产生氧气和NADPH,同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应又叫碳反应,发生在细胞质基质中,分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程;二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定;三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物,同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、影响光合作用的环境因素。(1)温度对光合作用的影响:在最适温度下酶的活性最强,光合作用强度最大,当温度低于最适温度,光合作用强度随温度的增加而加强,当温度高于最适温度,光合作用强度随温度的增加而减弱。(2)二氧化碳浓度对光合作用的影响:在一定范围内,光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值,光合作用强度不再增强。(3)光照强度对光合作用的影响:在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值,光合作用强度不再增强。(4)光质:绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b,类胡萝卜素和叶黄素,其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能,叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收最少。(5)水:水是光合作用产物和反应物,水的含量影响光合作用。(6)矿质元素:叶绿素的合成需要Mg2+,光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成,所以矿质元素也会影响光合作用。
3、有氧呼吸全过程:第一阶段:在细胞质基质中,一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H](NADH)和少量能量,这一阶段不需要氧的参与。第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,分解为二氧化碳、大量的[H] (NADH)和少量能量。第三阶段:在线粒体的内膜上,[H] (NADH)和氧气结合,形成水和大量能量,这一阶段需要氧的参与。
4、细胞呼吸原理的应用:(1)种植农作物时,疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸,有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。(2)利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒,利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。(3)利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。(4)稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。(5)皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖,引起破伤风。(6)提倡慢跑等有氧运动,是不致因剧烈运动导致氧的不足,使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸,引起肌肉酸胀乏力。(7)粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。(8)果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。
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