第5章 细胞的能量供应和利用
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共20小题,每小题2.5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.某实验小组研究化合物X对淀粉酶活性的影响,结果如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.化合物X可能影响反应的最适温度
B.化合物X可能破坏了淀粉酶的结构
C.化合物X可能影响了反应的pH
D.化合物X可能与底物结构类似
答案:A
解析:图中曲线显示,加入X前和加入X后的最适温度相同,说明化合物X不影响反应的最适温度。
2.萤火虫尾部的发光器由部分组织细胞构成,离体的发光器会逐渐失去发光能力。将发光器研磨液分为两组,分别滴加等体积的ATP溶液和葡萄糖溶液后,ATP组立即重新出现荧光,葡萄糖组重新出现荧光的时间滞后。下列叙述错误的是( )
A.发光器离体后细胞内能源物质逐渐耗尽
B.实验结果说明ATP是直接能源物质
C.实验结果说明葡萄糖不能作为能源物质
D.有机物中的化学能可转化为光能
答案:C
解析:由题意可知,发光器由部分组织细胞构成,发光器离体后细胞内能源物质逐渐耗尽。实验结果说明发光器发光所需的能量是由ATP直接提供的,葡萄糖不是发光器发光的直接能源物质,但是葡萄糖能作为能源物质。有机物中的化学能可转化为光能。
3.用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解过氧化氢的实验,两组实验结果如下图所示。第1组曲线是在pH=7.0、温度为20 ℃的条件下,向5 mL体积分数为1%的过氧化氢溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第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.过氧化氢溶液的浓度
C.反应体系的温度 D.反应体系的pH
答案:B
解析:由题图可知,第2组比第1组生成O2的总量高。提高酶的浓度能够提高反应速率,但不能提高O2的生成量,A项不符合题意。提高过氧化氢溶液的浓度,就是提高底物浓度,会使产物的量增加,B项符合题意。适当提高温度可以加快反应速率,但不能提高产物的量,C项不符合题意。改变反应体系的pH,可以改变反应速率,但不能提高产物的量,D项不符合题意。
4.下列关于叶绿体、线粒体的结构和功能的叙述,错误的是( )
A.与真核生物光合作用有关的酶分布在叶绿体的基质和基粒上
B.与真核生物有氧呼吸有关的酶分布在细胞质基质、线粒体的内膜和基质中
C.线粒体与有氧呼吸有关,需氧型生物的细胞中均有线粒体
D.叶绿体与植物细胞的光合作用有关,但不是所有的植物细胞都有叶绿体
答案:C
解析:需氧型原核生物的细胞中不含线粒体。
5.癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的[H]比正常细胞少
答案:B
解析:产生等量的ATP时,无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸消耗的多,A项正确。无氧呼吸的第二阶段丙酮酸转化为乳酸过程中不生成ATP,无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段,B项错误。无氧呼吸过程中丙酮酸被利用生成乳酸发生在细胞质基质中,C项正确。癌细胞主要进行无氧呼吸,其产生[H]的过程仅发生在第一阶段,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的[H]比正常细胞少,D项正确。
6.下列有关有氧呼吸与无氧呼吸的叙述,正确的是( )
A.二者反应的场所相同——都只有细胞质基质
B.二者释放的能量多少不同——有氧呼吸少,无氧呼吸多
C.二者都有共同的终产物——CO2
D.二者反应的实质相同——分解有机物并释放能量
答案:D
解析:有氧呼吸的场所有细胞质基质和线粒体,无氧呼吸的场所只有细胞质基质,A项错误。有氧呼吸释放的能量多,无氧呼吸释放的能量少,B项错误。有氧呼吸产生H2O和CO2;产生酒精的无氧呼吸产生CO2,产生乳酸的无氧呼吸不产生CO2,C项错误。细胞呼吸的实质是分解有机物并释放能量,所以有氧呼吸和无氧呼吸的实质是相同的,D项正确。
7.下列有关硝化细菌合成有机物的叙述,正确的是( )
①不利用光能
②利用环境中物质氧化释放的能量
③需要叶绿素的参与
④将H2O和CO2合成为有机物
⑤储能不多,对自然界作用不大
⑥属于异养型
A.①②③ B.①②④
C.①④⑤ D.②④⑥
答案:B
解析:硝化细菌能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的化学能,将H2O和CO2合成为有机物。硝化细菌不含叶绿素,此类生物的同化作用类型为自养型。
8.右图曲线表示某植株光合速率和呼吸速率随温度而变化的趋势。下列相关叙述错误的是( )
温度对光合速率和呼吸速率的影响
A.曲线a表示植株固定CO2的总量
B.净光合产量最大时的呼吸也最强
C.保持一定的昼夜温差有利于提高产量
D.光合作用和细胞呼吸的酶具有不同的最适温度
答案:B
解析:曲线c表示植株的呼吸速率,曲线b则是总光合速率与呼吸速率的差值,即净光合速率,由图可知净光合速率在20 ℃左右达到最大,而20 ℃左右时的呼吸速率还比较低,B项错误。
9.在a、b、c、d 四种条件下,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表所示。底物是葡萄糖,则下列叙述正确的是( )
条件 CO2释放量 O2吸收量
a 10 0
b 8 3
c 6 4
d 7 7
A.a条件下,呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B.b条件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C.c条件下,无氧呼吸最弱
D.d条件下,产生的CO2全部来自线粒体
答案:D
解析:a条件下,植物种子不吸收O2,但产生CO2,故只进行无氧呼吸,呼吸产物除CO2外,还有酒精,A项错误。b条件下,植物种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,有氧呼吸消耗3体积O2,产生3体积CO2,消耗葡萄糖的相对量为0.5,无氧呼吸产生5体积CO2,消耗葡萄糖的相对量为2.5,B项错误。c条件下,植物种子同时进行有氧呼吸和无氧呼吸;d条件下,植物种子只进行有氧呼吸,产生的CO2全部来自线粒体,此时无氧呼吸最弱,C项错误,D项正确。
10.果农将广柑储藏于密闭的土窖中,储藏时间可以达4至5 个月;某地利用大窖套小窖的办法,可使黄瓜储藏期达到3个月。上述方法在生物学上称为“自体保藏法”。下列关于“自体保藏法”的分析,错误的是( )
A.自体保藏法是一种简便的果蔬储藏法,但其易受外界环境的影响
B.自体保藏法的原理是依靠果蔬呼吸释放的CO2抑制自身的呼吸作用
C.在密闭环境中,CO2浓度越高,储藏效果越好
D.在自体保藏法中如能将温度控制在1~5 ℃,储藏时间会更长
答案:C
解析:在密闭环境中,CO2浓度升高到一定程度时,无氧呼吸的强度较大,无氧呼吸消耗的有机物较多,储藏效果会下降。
11.生物利用的能源物质主要是糖类和脂肪,脂肪的O含量比糖类中少,而H含量比糖类中多。可用一定时间内生物产生CO2的体积与消耗O2的体积的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类。下列叙述错误的是( )
A.将果蔬储藏于充满N2的密闭容器中,上述比值小于1
B.严重的糖尿病患者与正常人相比,上述比值会减小
C.富含脂肪的种子在萌发初期,上述比值小于1
D.某动物以草为食,推测上述比值接近1
答案:A
解析:将果蔬储藏于充满N2的密闭容器中,则细胞进行无氧呼吸产生酒精和CO2,故产生CO2的体积与消耗O2的体积的比值大于1,A项错误。由题意可知,细胞以脂肪作为呼吸底物时,产生CO2的体积与消耗O2的体积的比值小于1;严重的糖尿病患者,其细胞利用糖类的能力减弱,细胞会以脂肪作为能源物质,所以产生CO2的体积与消耗O2的体积的比值小于1,B、C两项正确。草食性动物一般是以糖类作为细胞呼吸底物,所以产生的CO2的体积与消耗O2的体积的比值接近1,D项正确。
12.秋季枫树等植物的叶片变为红色,主要是花青素含量增加而叶绿素含量减少所致。实验小组对此进行实验验证:用无水乙醇提取叶片中的色素,用层析液进行分离,结果滤纸条上出现四条色素带,靠近层析液的两条色素带非常窄。下列有关推断不合理的是( )
A.变窄的是叶黄素和叶绿素a
B.低温条件下叶绿素容易被破坏
C.滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素
D.叶绿素易溶于无水乙醇
答案:A
解析:绿叶中色素的提取和分离实验中色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,因此远离层析液的两条色素带非常窄。秋天叶片变黄的原因可能是低温破坏了叶绿素。如果花青素溶于有机溶剂,则滤纸条上会有花青素,所以滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素,不溶于无水乙醇。提取叶绿素的原理是叶绿素易溶于有机溶剂(无水乙醇)。
13.下图表示某植物在适宜的条件下,CO2吸收速率与光照强度的关系。下列分析错误的是( )
A.若温度降低,则A点上移
B.B点时细胞呼吸消耗的O2量等于光合作用产生的O2量
C.若CO2浓度升高,则C点左移
D.在C点时该植物每小时光合作用利用的CO2总量为44 mg
答案:C
解析:图示为在适宜条件下测定的CO2吸收速率,若温度降低,则酶的活性降低,最终导致呼吸速率降低,A点上移。B点是光补偿点,此时光合速率和细胞呼吸速率相等,即细胞呼吸消耗的O2量等于光合作用产生的O2量。若CO2浓度升高,则光合作用强度增大,达到最大光合作用强度所需的最小光照强度增大,即光饱和点(C点)右移。C点时净光合速率为36 mg/h,细胞呼吸速率为8 mg/h,所以实际光合速率用CO2消耗速率表示为44 mg/h。
14.为了构建半人工光合作用反应体系,研究人员从菠菜中分离类囊体,将其与多种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴,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。下列分析错误的是( )
A.该反应体系不断消耗的物质有CO2和H2O
B.类囊体产生的ATP和O2参与CO2的固定与还原
C.该反应体系中含光合作用色素
D.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
答案:B
解析:该反应体系中能进行光合作用的整个过程,不断消耗的物质有CO2和H2O。类囊体产生的ATP参与C3的还原,产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中。该体系含有类囊体,而类囊体的薄膜上含有光合色素。乙醇酸是在光合作用暗反应阶段产生的,暗反应的场所是叶绿体基质,所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质。
15.下图表示某绿色植物在生长阶段叶肉细胞的叶绿体和线粒体内物质的转变情况,图中a、b为光合作用的原料,①~④表示相关过程。下列有关说法错误的是( )
A.图中①过程进行的场所是叶绿体类囊体薄膜
B.生长阶段①过程合成的ATP少于②过程产生的ATP
C.有氧呼吸的第一阶段,除产生[H]、ATP外,产物中还有丙酮酸
D.②④过程中产生ATP最多的是②过程
答案:B
解析:分析题图可知,①过程是发生在叶绿体基粒的类囊体薄膜上的水光解过程。生长阶段绿色植物净光合速率大于零,即光合速率>呼吸速率,可推测①过程合成的ATP多于②过程产生的ATP。有氧呼吸的第一阶段,产物有[H]、ATP和丙酮酸。有氧呼吸第三阶段产生ATP的量最多,即图示中的②过程。
16.钠—钾泵是一种专一性的载体蛋白,该蛋白既可催化ATP水解又能促进Na+、K+的转运。每消耗1 mmol ATP能将3 mmol的Na+泵出细胞,将2 mmol K+泵入细胞内。下图为细胞膜部分结构与功能的示意图,据图分析下列判断错误的是( )
A.细胞膜上的钠—钾泵能促进Na+、K+的转运和催化ATP水解
B.K+从细胞内流向细胞外可不消耗ATP
C.钠—钾泵持续运输的过程会导致ADP的大量积累
D.钠—钾泵的存在说明载体蛋白对离子运输具有选择性
答案:C
解析:细胞膜上的钠—钾泵同时具有运输Na+、K+和催化ATP水解的功能,A项正确。细胞内K+外流和细胞外Na+内流均为顺浓度的协助扩散,不消耗ATP,B项正确。钠—钾泵持续运输的过程,消耗ATP生成ADP,但ATP与ADP的相互转换非常迅速,ADP不会大量积累,C项错误。钠—钾泵只能运输Na+和K+,说明载体蛋白对离子运输具有选择性,D项正确。
17.某生物兴趣小组在不同pH条件下测定的某淀粉酶分解作用的实验结果如下图所示,下列有关叙述错误的是( )
A.该淀粉酶的最适pH为7左右
B.pH为9时淀粉酶的活性与pH为3时不同
C.将pH由13调为7,该淀粉酶的活性不会改变
D.将底物和酶换成过氧化氢和过氧化氢酶,得到的实验结果与上图相同
答案:D
解析:由题图可知,pH为7时,淀粉酶的活性最高;pH为3~7时,随着pH的升高,酶活性逐渐增强;pH为7~9时,随着pH的升高,酶活性逐渐降低;pH达到13时,酶已经变性失活。pH为7时,淀粉剩余量最少,可知该淀粉酶的最适pH约为7,A项正确。在pH为3和9时,两支试管中的淀粉剩余量相同,但pH为3时,酶可以催化淀粉水解,酸也会促进淀粉水解,而pH为9时,只有酶的催化作用,所以两种pH下酶的催化效率是不同的,即pH为3和9时酶的活性不同,B项正确。由题图可知,pH为13时,淀粉酶已经变性失活,将pH由13调为7后,淀粉酶的活性不会恢复,C项正确。不同酶的最适pH不一定相同,且酸性条件下不会促进过氧化氢的分解,所以将底物和酶换成过氧化氢和过氧化氢酶,得到的实验结果与题图不同,D项错误。
18.用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙,同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样,立即测定甲瓶中的氧气含量,并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶,分别测定两瓶中的氧气含量,结果如下表所示(不考虑化能合成作用)。下列有关分析合理的是( )
玻璃瓶 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
氧气含量 4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg
A.丙瓶中生物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜
B.在一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg
C.在一昼夜后,丙瓶水样的pH比乙瓶的高
D.在一昼夜内,乙瓶中生物实际光合作用释放的氧气量约为0.7 mg
答案:B
解析:丙瓶中生物进行细胞呼吸,产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体基质,线粒体内膜是消耗[H]的场所。甲瓶(透光玻璃瓶甲)中氧气含量减去丙瓶中氧气含量的值为1.1 mg,代表的是一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量。一昼夜后,丙瓶生物释放CO2较多,所以丙瓶水样的pH比乙瓶的低。乙瓶中生物的呼吸速率与丙瓶相同,所以乙瓶中生物实际光合作用释放的氧气量约为(5.6-4.9)+1.1= 1.8(mg)。
19.现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液,通入不同体积分数的O2时,其产生的酒精和CO2的量如下图所示。在O2的体积分数为a时,下列叙述错误的是( )
A.酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
B.1/3的葡萄糖用于发酵
C.产生的CO2中,来自有氧呼吸的占3/5
D.酵母菌产生CO2的场所有细胞质基质和线粒体
答案:B
解析:O2的体积分数为a时,酵母菌产生的CO2量大于酒精,说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,A项正确。O2的体积分数为a时,酒精的产生量是6 mol,CO2的释放量是15 mol,则有氧呼吸产生的CO2为9 mol,无氧呼吸产生的CO2为6 mol,设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y,根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可得出关系式为1∶x=6∶9,1∶y=2∶6,解得x=1.5,y=3,因此用于无氧呼吸的葡萄糖约占3/(3+1.5)=2/3,B项错误。由以上分析可知,有氧呼吸产生的CO2为9 mol,无氧呼吸产生的CO2为6 mol,则产生的CO2中,来自有氧呼吸的占9/15=3/5,C项正确。酵母菌有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体,无氧呼吸产生CO2的场所是细胞质基质,D项正确。
20.叶绿体中的GAP脱氢酶(以下简称为G酶)是光合作用暗反应中唯一能利用NADPH还原C3的酶,因此可用 NADPH的氧化速率表示G酶的活性。某学习小组为探究光照对叶绿体中G酶活性的影响,将正常生长的盆栽花生在暗处放置24 h后,再给予光照和黑暗处理,并定时剪取叶片测定叶绿体中G酶活性,结果如下图所示。下列说法错误的是( )
A.从叶肉细胞中分离出叶绿体可采用差速离心法,G酶分布在叶绿体的内膜上和基质中
B.构建体外测定G酶活性的反应体系,需要G酶、ATP、C3、NADPH、缓冲物质和适宜的温度等
C.暗处放置24 h后再给予光照处理,叶绿体中NADPH的生成量会增加
D.实验说明光照条件下叶绿体中G酶的活性较高
答案:A
解析:细胞中不同结构的细胞器质量不同,从叶肉细胞中分离出叶绿体可采用差速离心法。G酶分布在叶绿体基质中。G酶是暗反应所需的酶,构建体外测定G酶活性的反应体系,需要G酶、ATP、C3、NADPH、缓冲物质和适宜的温度等。光反应会生成NADPH,暗处放置24 h后NADPH会被消耗,再给予光照处理,叶绿体中NADPH的生成量会增加。实验说明光照条件下叶绿体中G酶的活性较高,黑暗条件下G酶的活性下降。
二、非选择题(本题共5小题,共50分)
21.(10分)某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素,做了3个实验,相应的实验结果如下图所示(实验1、实验2均在适宜条件下进行,实验3除了自变量外,其他条件适宜)。请分析并回答下列问题。
实验1
实验2
实验3
(1)实验1、2、3中的自变量分别为 。
(2)实验2结果反映,在B、C点所对应的过氧化氢浓度范围内,过氧化氢溶液浓度会 (填“升高”“降低”或“不影响”)过氧化氢酶的活性,BC段O2产生速率不再增大的原因最可能是 。
(3)实验1中,若温度升高10 ℃,过氧化氢酶催化反应的曲线斜率将 ,Fe3+催化反应的曲线斜率将 。(填“增大”“减小”或“不变”)
(4)实验3的结果显示,过氧化氢酶的最适pH为 点对应的pH。实验结果表明,当pH小于D点对应的pH或大于F点对应的pH时,过氧化氢酶的活性将永久丧失,其原因是 。
答案:(1)催化剂的种类、过氧化氢浓度和pH
(2)不影响 酶的数量有限
(3)减小 增大
(4)E 酶的空间结构被破坏
解析:(1)分析曲线图可知,实验1、2、3中的自变量分别为催化剂的种类、过氧化氢浓度和pH。(2)由实验2曲线图可知,在BC段,O2的产生速率不随过氧化氢浓度的变化而变化,可能是因为酶的数量有限。(3)已知实验1是在适宜条件下进行的,若温度升高,酶的活性将会降低,Fe3+催化的反应速率会变大,因为温度升高会促进过氧化氢的分解。(4)由实验3曲线可知,过氧化氢酶的最适pH为E点对应的pH,当pH过大或过小时,会破坏酶的空间结构,从而导致酶的活性永久丧失。
22.(10分)生物体内的新陈代谢与ATP、酶有密切关系。图甲表示细胞某些代谢过程与ATP的关系;图乙表示酶在化学变化中的作用。请分析回答下列问题。
甲
乙
(1)图甲中,若生物体为蓝细菌,细胞消耗ADP的主要场所是 。而在玉米体内,叶肉细胞通过生理过程①产生ATP的具体部位是 。
(2)从太阳光能转变为骨骼肌收缩所需的能量,需要依次经过图甲中 (填数字)过程。
(3)图乙若表示过氧化氢酶作用于一定量的H2O2(温度和pH等条件都保持最适宜)时生成物量与反应时间的关系,在d分钟后曲线变成水平的主要原因是 。若其他条件不变,将该酶的浓度增加一倍,请在图上画出生成物量变化的曲线。
(4)过氧化氢酶之所以能够加快化学反应的速率是因为它能 。Fe3+也能催化H2O2的分解,但与过氧化氢酶相比,要达到生成物量的最大值,反应时间一般 (填“大于”“小于”或“等于”)d分钟。
答案:(1)细胞质(基质) 叶绿体的类囊体薄膜
(2)①②③④
(3)底物已被完全消耗尽 如下图虚线所示
(4)降低化学反应的活化能 大于
解析:蓝细菌为原核细胞,产生ATP的主要场所是细胞质基质,而玉米为真核细胞,产生ATP的过程既有细胞呼吸,也有光合作用的光反应阶段①,其场所为叶绿体的类囊体薄膜。从太阳光能转变为骨骼肌收缩所需的能量,需要依次经过光反应将光能转化成ATP中的化学能,再经过暗反应,转变成有机物中稳定的化学能,经细胞呼吸再将有机物中的化学能转化成ATP中的化学能,然后ATP水解释放能量供给骨骼肌收缩。
23.(10分)下图表示某植物的成熟叶肉细胞内部分生理活动过程。回答下列问题。
(1)过程②中生成O2的过程为光合作用的 阶段,场所是 。
(2)据上图可知,影响绿色植物光合作用的外部因素有 (答出2点即可)。当光照强度减弱时,其他因素不变,光反应产物 减少,暗反应中 减少, 增加。
(3)图中③的完整过程在细胞内发生的具体场所包括 ,葡萄糖经过③过程彻底氧化分解,释放能量最多的阶段是第 阶段。
(4)经④过程后,葡萄糖中能量的主要去向是 。
答案:(1)光反应 叶绿体类囊体薄膜 (2)光照强度(光照)、二氧化碳浓度、水 NADPH、ATP C5 C3 (3)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜) 三 (4)储存于酒精中
解析:(1)光合作用的光反应阶段生成O2,发生的场所是叶绿体类囊体薄膜。(2)据题图可知,影响绿色植物光合作用的外部因素有光照强度(光照)、二氧化碳浓度、水。当光照强度减弱时,光反应生产的NADPH、ATP减少,于是暗反应中C3的还原减弱,生成的C5减少,C3增加。(3)细胞内有氧呼吸的场所是细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜),有氧呼吸第三阶段释放能量最多。(4)无氧呼吸只生成少量ATP,其中大部分能量存留在产物中,所以经④过程后,葡萄糖中能量的主要去向是储存于酒精中。
24.(10分)肠道中存在大肠杆菌,某同学对大肠杆菌的呼吸作用类型产生了兴趣,于是他进行了相关探究实验。实验过程大体如下。
①将大肠杆菌(培养液中的有机物为葡萄糖)均分为甲、乙两组,甲组通入氧气,乙组不通入气体。
②检测两组是否产生二氧化碳。
分析该实验并回答下列问题。
(1)实验前,该同学认为大肠杆菌为无氧呼吸,其判断的依据是 。大肠杆菌与硝化细菌的代谢类型有差异,因为硝化细菌能 。
(2)大肠杆菌是一类兼性厌氧菌。若用溴麝香草酚蓝溶液检测二氧化碳,将两组培养液进行二氧化碳检测对比,可发现 的现象;为进一步检测乙组的产物中是否有酒精,还需使用的试剂是 。
(3)若实验发现甲组产生了二氧化碳,乙组未产生二氧化碳,该同学认为大肠杆菌只能进行有氧呼吸,请评价该结论: 。大肠杆菌有氧呼吸不涉及丙酮酸的跨膜运输,原因是 。
答案:(1)肠道中缺氧 利用某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物
(2)甲组溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的速率快于乙组 酸性重铬酸钾溶液
(3)上述结论不准确,乙组还可能进行产生乳酸的无氧呼吸 大肠杆菌无线粒体,丙酮酸在细胞质基质中氧化分解
25.(10分)图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图,图乙为所测得的结果。请据图回答下列问题。
甲
乙
(1)请写出控制本实验自变量的一种方法: 。
(2)为了防止无关变量对实验结果造成干扰,本实验还应设置对照实验,请问对照组装置应如何设计 。
(3)实验测得,当用40 W的灯泡照射时,红色液滴没有发生移动,这是因为此时 ,当改用80 W的灯泡照射时,叶绿体中C5的含量将 。
(4)图乙中B点以后,限制茉莉花光合速率的主要环境因素有 等。
(5)图甲所示装置无法测得A点数据,除非将其中的NaHCO3溶液换为 溶液,且将装置放在 环境中。在A点,产生ATP的结构有 。
(6)茉莉花的生长需要浇水,但浇水过多易发生烂根现象。请说明原因: 。
答案:(1)用不同瓦数的灯泡或改变灯与广口瓶之间的距离 (2)将装置中的茉莉花换成死茉莉花,其他设置与装置甲一样 (3)光合速率等于呼吸速率 增多 (4)温度、CO2浓度 (5)NaOH 黑暗(或遮光) 细胞质基质和线粒体 (6)浇水过多,土壤缺氧,植物细胞进行无氧呼吸产生的酒精对植物体有毒害作用
解析:(1)要改变光照强度,有两种方法:一是灯泡不变,通过改变灯与广口瓶之间的距离来改变光照强度;二是灯与广口瓶之间的距离不变,通过改变灯泡的功率来改变光照强度。(2)对照组实验装置在外界环境不变时,液滴应是不移动的,因此应放一株同样的死茉莉花。(3)用40 W的灯泡照射时,瓶中气体量不发生变化,说明细胞呼吸消耗的氧气量等于光合作用产生的氧气量。改用80 W的灯泡照射时,光照强度增强,产生的ATP和NADPH增多,C3的还原加快,生成C5的速率加快,C5的含量将增多。(4)图乙中B点时,光合作用强度达到最大,之后不再随着光照强度的增加而增大,说明光照强度不再是限制因素,温度、CO2浓度可能会成为限制因素。(5)图乙中A点只进行呼吸作用,不进行光合作用,要测量呼吸强度,必须将装置放在黑暗处,否则植物会进行光合作用。(6)浇水过多时,土壤缺氧,植物细胞进行无氧呼吸产生的酒精对植物体有毒害作用,会造成烂根。第5章 细胞的能量供应和利用
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共20小题,每小题2.5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.某实验小组研究化合物X对淀粉酶活性的影响,结果如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.化合物X可能影响反应的最适温度
B.化合物X可能破坏了淀粉酶的结构
C.化合物X可能影响了反应的pH
D.化合物X可能与底物结构类似
2.萤火虫尾部的发光器由部分组织细胞构成,离体的发光器会逐渐失去发光能力。将发光器研磨液分为两组,分别滴加等体积的ATP溶液和葡萄糖溶液后,ATP组立即重新出现荧光,葡萄糖组重新出现荧光的时间滞后。下列叙述错误的是( )
A.发光器离体后细胞内能源物质逐渐耗尽
B.实验结果说明ATP是直接能源物质
C.实验结果说明葡萄糖不能作为能源物质
D.有机物中的化学能可转化为光能
3.用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解过氧化氢的实验,两组实验结果如下图所示。第1组曲线是在pH=7.0、温度为20 ℃的条件下,向5 mL体积分数为1%的过氧化氢溶液中加入0.5 mL酶悬液的结果。与第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.过氧化氢溶液的浓度
C.反应体系的温度 D.反应体系的pH
4.下列关于叶绿体、线粒体的结构和功能的叙述,错误的是( )
A.与真核生物光合作用有关的酶分布在叶绿体的基质和基粒上
B.与真核生物有氧呼吸有关的酶分布在细胞质基质、线粒体的内膜和基质中
C.线粒体与有氧呼吸有关,需氧型生物的细胞中均有线粒体
D.叶绿体与植物细胞的光合作用有关,但不是所有的植物细胞都有叶绿体
5.癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的[H]比正常细胞少
6.下列有关有氧呼吸与无氧呼吸的叙述,正确的是( )
A.二者反应的场所相同——都只有细胞质基质
B.二者释放的能量多少不同——有氧呼吸少,无氧呼吸多
C.二者都有共同的终产物——CO2
D.二者反应的实质相同——分解有机物并释放能量
7.下列有关硝化细菌合成有机物的叙述,正确的是( )
①不利用光能
②利用环境中物质氧化释放的能量
③需要叶绿素的参与
④将H2O和CO2合成为有机物
⑤储能不多,对自然界作用不大
⑥属于异养型
A.①②③ B.①②④
C.①④⑤ D.②④⑥
8.右图曲线表示某植株光合速率和呼吸速率随温度而变化的趋势。下列相关叙述错误的是( )
温度对光合速率和呼吸速率的影响
A.曲线a表示植株固定CO2的总量
B.净光合产量最大时的呼吸也最强
C.保持一定的昼夜温差有利于提高产量
D.光合作用和细胞呼吸的酶具有不同的最适温度
9.在a、b、c、d 四种条件下,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表所示。底物是葡萄糖,则下列叙述正确的是( )
条件 CO2释放量 O2吸收量
a 10 0
b 8 3
c 6 4
d 7 7
A.a条件下,呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B.b条件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C.c条件下,无氧呼吸最弱
D.d条件下,产生的CO2全部来自线粒体
10.果农将广柑储藏于密闭的土窖中,储藏时间可以达4至5 个月;某地利用大窖套小窖的办法,可使黄瓜储藏期达到3个月。上述方法在生物学上称为“自体保藏法”。下列关于“自体保藏法”的分析,错误的是( )
A.自体保藏法是一种简便的果蔬储藏法,但其易受外界环境的影响
B.自体保藏法的原理是依靠果蔬呼吸释放的CO2抑制自身的呼吸作用
C.在密闭环境中,CO2浓度越高,储藏效果越好
D.在自体保藏法中如能将温度控制在1~5 ℃,储藏时间会更长
11.生物利用的能源物质主要是糖类和脂肪,脂肪的O含量比糖类中少,而H含量比糖类中多。可用一定时间内生物产生CO2的体积与消耗O2的体积的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类。下列叙述错误的是( )
A.将果蔬储藏于充满N2的密闭容器中,上述比值小于1
B.严重的糖尿病患者与正常人相比,上述比值会减小
C.富含脂肪的种子在萌发初期,上述比值小于1
D.某动物以草为食,推测上述比值接近1
12.秋季枫树等植物的叶片变为红色,主要是花青素含量增加而叶绿素含量减少所致。实验小组对此进行实验验证:用无水乙醇提取叶片中的色素,用层析液进行分离,结果滤纸条上出现四条色素带,靠近层析液的两条色素带非常窄。下列有关推断不合理的是( )
A.变窄的是叶黄素和叶绿素a
B.低温条件下叶绿素容易被破坏
C.滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素
D.叶绿素易溶于无水乙醇
13.下图表示某植物在适宜的条件下,CO2吸收速率与光照强度的关系。下列分析错误的是( )
A.若温度降低,则A点上移
B.B点时细胞呼吸消耗的O2量等于光合作用产生的O2量
C.若CO2浓度升高,则C点左移
D.在C点时该植物每小时光合作用利用的CO2总量为44 mg
14.为了构建半人工光合作用反应体系,研究人员从菠菜中分离类囊体,将其与多种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴,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。下列分析错误的是( )
A.该反应体系不断消耗的物质有CO2和H2O
B.类囊体产生的ATP和O2参与CO2的固定与还原
C.该反应体系中含光合作用色素
D.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
15.下图表示某绿色植物在生长阶段叶肉细胞的叶绿体和线粒体内物质的转变情况,图中a、b为光合作用的原料,①~④表示相关过程。下列有关说法错误的是( )
A.图中①过程进行的场所是叶绿体类囊体薄膜
B.生长阶段①过程合成的ATP少于②过程产生的ATP
C.有氧呼吸的第一阶段,除产生[H]、ATP外,产物中还有丙酮酸
D.②④过程中产生ATP最多的是②过程
16.钠—钾泵是一种专一性的载体蛋白,该蛋白既可催化ATP水解又能促进Na+、K+的转运。每消耗1 mmol ATP能将3 mmol的Na+泵出细胞,将2 mmol K+泵入细胞内。下图为细胞膜部分结构与功能的示意图,据图分析下列判断错误的是( )
A.细胞膜上的钠—钾泵能促进Na+、K+的转运和催化ATP水解
B.K+从细胞内流向细胞外可不消耗ATP
C.钠—钾泵持续运输的过程会导致ADP的大量积累
D.钠—钾泵的存在说明载体蛋白对离子运输具有选择性
17.某生物兴趣小组在不同pH条件下测定的某淀粉酶分解作用的实验结果如下图所示,下列有关叙述错误的是( )
A.该淀粉酶的最适pH为7左右
B.pH为9时淀粉酶的活性与pH为3时不同
C.将pH由13调为7,该淀粉酶的活性不会改变
D.将底物和酶换成过氧化氢和过氧化氢酶,得到的实验结果与上图相同
18.用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙,同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样,立即测定甲瓶中的氧气含量,并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶,分别测定两瓶中的氧气含量,结果如下表所示(不考虑化能合成作用)。下列有关分析合理的是( )
玻璃瓶 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
氧气含量 4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg
A.丙瓶中生物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜
B.在一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg
C.在一昼夜后,丙瓶水样的pH比乙瓶的高
D.在一昼夜内,乙瓶中生物实际光合作用释放的氧气量约为0.7 mg
19.现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液,通入不同体积分数的O2时,其产生的酒精和CO2的量如下图所示。在O2的体积分数为a时,下列叙述错误的是( )
A.酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
B.1/3的葡萄糖用于发酵
C.产生的CO2中,来自有氧呼吸的占3/5
D.酵母菌产生CO2的场所有细胞质基质和线粒体
20.叶绿体中的GAP脱氢酶(以下简称为G酶)是光合作用暗反应中唯一能利用NADPH还原C3的酶,因此可用 NADPH的氧化速率表示G酶的活性。某学习小组为探究光照对叶绿体中G酶活性的影响,将正常生长的盆栽花生在暗处放置24 h后,再给予光照和黑暗处理,并定时剪取叶片测定叶绿体中G酶活性,结果如下图所示。下列说法错误的是( )
A.从叶肉细胞中分离出叶绿体可采用差速离心法,G酶分布在叶绿体的内膜上和基质中
B.构建体外测定G酶活性的反应体系,需要G酶、ATP、C3、NADPH、缓冲物质和适宜的温度等
C.暗处放置24 h后再给予光照处理,叶绿体中NADPH的生成量会增加
D.实验说明光照条件下叶绿体中G酶的活性较高
二、非选择题(本题共5小题,共50分)
21.(10分)某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素,做了3个实验,相应的实验结果如下图所示(实验1、实验2均在适宜条件下进行,实验3除了自变量外,其他条件适宜)。请分析并回答下列问题。
实验1
实验2
实验3
(1)实验1、2、3中的自变量分别为 。
(2)实验2结果反映,在B、C点所对应的过氧化氢浓度范围内,过氧化氢溶液浓度会 (填“升高”“降低”或“不影响”)过氧化氢酶的活性,BC段O2产生速率不再增大的原因最可能是 。
(3)实验1中,若温度升高10 ℃,过氧化氢酶催化反应的曲线斜率将 ,Fe3+催化反应的曲线斜率将 。(填“增大”“减小”或“不变”)
(4)实验3的结果显示,过氧化氢酶的最适pH为 点对应的pH。实验结果表明,当pH小于D点对应的pH或大于F点对应的pH时,过氧化氢酶的活性将永久丧失,其原因是 。
22.(10分)生物体内的新陈代谢与ATP、酶有密切关系。图甲表示细胞某些代谢过程与ATP的关系;图乙表示酶在化学变化中的作用。请分析回答下列问题。
甲
乙
(1)图甲中,若生物体为蓝细菌,细胞消耗ADP的主要场所是 。而在玉米体内,叶肉细胞通过生理过程①产生ATP的具体部位是 。
(2)从太阳光能转变为骨骼肌收缩所需的能量,需要依次经过图甲中 (填数字)过程。
(3)图乙若表示过氧化氢酶作用于一定量的H2O2(温度和pH等条件都保持最适宜)时生成物量与反应时间的关系,在d分钟后曲线变成水平的主要原因是 。若其他条件不变,将该酶的浓度增加一倍,请在图上画出生成物量变化的曲线。
(4)过氧化氢酶之所以能够加快化学反应的速率是因为它能 。Fe3+也能催化H2O2的分解,但与过氧化氢酶相比,要达到生成物量的最大值,反应时间一般 (填“大于”“小于”或“等于”)d分钟。
23.(10分)下图表示某植物的成熟叶肉细胞内部分生理活动过程。回答下列问题。
(1)过程②中生成O2的过程为光合作用的 阶段,场所是 。
(2)据上图可知,影响绿色植物光合作用的外部因素有 (答出2点即可)。当光照强度减弱时,其他因素不变,光反应产物 减少,暗反应中 减少, 增加。
(3)图中③的完整过程在细胞内发生的具体场所包括 ,葡萄糖经过③过程彻底氧化分解,释放能量最多的阶段是第 阶段。
(4)经④过程后,葡萄糖中能量的主要去向是 。
24.(10分)肠道中存在大肠杆菌,某同学对大肠杆菌的呼吸作用类型产生了兴趣,于是他进行了相关探究实验。实验过程大体如下。
①将大肠杆菌(培养液中的有机物为葡萄糖)均分为甲、乙两组,甲组通入氧气,乙组不通入气体。
②检测两组是否产生二氧化碳。
分析该实验并回答下列问题。
(1)实验前,该同学认为大肠杆菌为无氧呼吸,其判断的依据是 。大肠杆菌与硝化细菌的代谢类型有差异,因为硝化细菌能 。
(2)大肠杆菌是一类兼性厌氧菌。若用溴麝香草酚蓝溶液检测二氧化碳,将两组培养液进行二氧化碳检测对比,可发现 的现象;为进一步检测乙组的产物中是否有酒精,还需使用的试剂是 。
(3)若实验发现甲组产生了二氧化碳,乙组未产生二氧化碳,该同学认为大肠杆菌只能进行有氧呼吸,请评价该结论: 。大肠杆菌有氧呼吸不涉及丙酮酸的跨膜运输,原因是 。
25.(10分)图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图,图乙为所测得的结果。请据图回答下列问题。
甲
乙
(1)请写出控制本实验自变量的一种方法: 。
(2)为了防止无关变量对实验结果造成干扰,本实验还应设置对照实验,请问对照组装置应如何设计 。
(3)实验测得,当用40 W的灯泡照射时,红色液滴没有发生移动,这是因为此时 ,当改用80 W的灯泡照射时,叶绿体中C5的含量将 。
(4)图乙中B点以后,限制茉莉花光合速率的主要环境因素有 等。
(5)图甲所示装置无法测得A点数据,除非将其中的NaHCO3溶液换为 溶液,且将装置放在 环境中。在A点,产生ATP的结构有 。
(6)茉莉花的生长需要浇水,但浇水过多易发生烂根现象。请说明原因: 。
