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专题二 细胞代谢
每日一练(酶与ATP)
(限时25分钟)
一、选择题
1.下列对酶的叙述,正确的是 ( )
A.所有的酶都是蛋白质
B.酶在催化反应前后本身的性质会发生改变
C.高温使酶分子结构破坏而失去活性
D.酶与无机催化剂的催化效率相同
【答案】 C
【解析】 A.大多数酶的化学本质是蛋白质,少数酶的化学本质是RNA,A错误;B.酶是生物催化剂,在生化反应前后其性质和数量都不会发生变化,B错误;C.高温、过酸或过碱都会使酶的分子结构被破坏而失去活性,C正确;D.酶是生物催化剂,与无机催化剂相比,酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍,即酶具有高效性, D错误。
2.右图是研究物质A和物质B对某种酶活性影响的曲线,下列叙述错误的是 ( )
A.底物浓度不能改变酶催化活性
B.物质B能通过破坏酶的空间结构,使酶变性而降低反应速度
C.减小底物浓度不能消除物质A对该种酶的影响
D.增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响
【答案】 B
【解析】 酶的催化活性与温度、pH等条件有关,酶的催化活性与底物浓度无关,A正确;由图可知,物质B能降低该种酶的催化活性使反应速度降低,但可以通过增加底物浓度消除物质B的作用,说明物质B不是通过破坏酶的空间结构,使酶变性而降低反应速度,B错误;由图可知,物质A能增强酶的活性,加快化学反应速率,减小底物浓度不能消除物质A对该种酶的影响,C正确;增大底物浓度后,只加酶的曲线与加酶和物质B的曲线彼此重叠,说明增大底物浓度可以消除物质B对该种酶的影响,D正确。
3.下列有关酶特性的实验设计中,最科学、严谨的一项是( )
选项 实验目的 实验设计
A 验证酶的催化作用具有高效性 实验组:2 mL 3%的H2O2溶液+1 mL过氧化氢酶,保温5 min后观察
对照组:2 mL 3%的H2O2溶液+1 mL蒸馏水,保温5 min后观察
B 验证酶的催化作用具有专一性 实验组:2 mL 3%的可溶性淀粉溶液+1 mL新鲜唾液,保温5 min后碘液检验
对照组:2 mL 3%的蔗糖溶液+1 mL新鲜唾液,保温5 min后碘液检验
C 探究酶作用的适宜温度 5 mL 3%的可溶性淀粉溶液+2 mL新鲜唾液+碘液,每隔5 min将溶液温度升高10 ℃,观察溶液颜色变化
D 探究pH对酶催化速率的影响 向3支试管分别加入1 mL不同pH的缓冲液,再均依次加入1 mL新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、2 mL 3%的H2O2溶液,观察气泡产生速率
【答案】 D
【解析】 A.要验证酶的高效性,实验的自变量应该是催化剂的种类,该选项的实验设计只能证明酶具有催化作用,证明酶具有催化作用,自变量是有无酶;证明酶具有高效性,自变量是催化剂的种类,A错误;B.由于碘液不能鉴定蔗糖是否水解,故该实验不能用碘液来鉴定,B错误;C.探究温度对酶活性的影响时,应该先将底物和酶分别用相应的温度处理再混合,C错误;D.验证pH对酶催化速率的影响,实验的自变量是不同的pH,可以用H2O2和H2O2酶进行实验,D正确。
4.植物细胞工程中常需要去掉细胞壁,在不损伤植物细胞内部结构情况下,可用于去除细胞壁的物质是 ( )
A.脂肪酶 B.蛋白酶
C.盐酸 D.纤维素酶
【答案】 D
【解析】 A.细胞壁的成分是纤维素和果胶,脂肪酶的作用是催化脂肪的水解,不能除去细胞壁,A错误;B.细胞壁的成分是纤维素和果胶,蛋白酶的作用是催化蛋白质的水解,不能除去细胞壁,B错误; C.盐酸不能除去细胞壁,还会杀死细胞,C错误;D.细胞壁的成分是纤维素和果胶,纤维素酶的作用是催化纤维素的水解从而除去细胞壁,D正确。
5.下列关于酶的叙述有几项是正确的 ( )
①是有分泌功能的细胞产生的
②有的从食物中获得,有的在体内转化而来
③凡是活细胞都能产生酶
④酶只能在核糖体上合成
⑤酶的水解产物是氨基酸
⑥酶在代谢中有多种功能
⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用
⑧酶只是起催化作用,其催化作用的实质是为化学反应提供活化能
A.0项 B.1项 C.2项 D.3项
【答案】 A
【解析】 ①不具有分泌功能的细胞也可以产生酶,①错误;②酶是由活细胞产生的,②错误;③大多活细胞都能产生酶,但哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶,③错误;④酶的化学本质是蛋白质或RNA,可以在核糖体或细胞核中合成,④错误;⑤酶的水解产物是氨基酸或核糖核苷酸,⑤错误;⑥酶只具有催化作用,⑥错误;⑦酶不能起调控作用,⑦错误;⑧酶只是起催化作用,其催化作用的实质是降低化学反应所需的活化能,⑧错误。综上所述,B、C、D不符合题意,A符合题意。
6.科学家发现,小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放ATP 的多少有关。下列有关ATP的叙述,正确的是 ( )
A.图中的A代表腺苷,b、c为特殊的化学键
B.a是构成DNA的基本单位之一
C.ATP是生物体内的储能物质
D.ATP中的“A”与构成RNA中的“A”表示的不是同一种物质
【答案】 D
【解析】 A.图中的A代表腺嘌呤,A错误;B.a是构成RNA的基本单位之一,B错误;C.ATP是生物体内直接的能源物质,C错误; D.ATP中的“A”指腺苷,构成RNA中的“A”表示腺嘌呤核糖核苷酸,二者不是同一种物质,D正确。
7.下列有关ATP的叙述,错误的是 ( )
A.ATP和ADP的相互转化只能发生于线粒体和叶绿体中
B.人在剧烈运动时,ATP和ADP间的相互转化速率更快
C.吸能反应一般与ATP水解相联系,放能反应一般与ATP合成相联系
D.ATP中的化学能可以用于肌细胞收缩、生物发电、大脑思考等活动
【答案】 A
【解析】 A.ATP和ADP的相互转化也可以发生在细胞质基质中, A错误;B.人在剧烈运动时,ATP和ADP间的相互转化速率更快,B正确;C.吸能反应一般与ATP水解相联系,放能反应一般与ATP合成相联系,C正确;D.ATP中的化学能可以用于肌细胞收缩、生物发电、大脑思考等各项生命活动,D正确。
8.ATP是生命活动直接的能源物质。dATP(d表示脱氧)是脱氧核苷三磷酸的英文名称缩写,其结构式可简写成dA-P~P~P。下列分析错误的是 ( )
A.一分子dATP有三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成
B.细胞内生成dATP时有能量的储存,常与放能反应相联系
C.在DNA合成过程中,dATP是构成DNA的基本单位之一
D.dATP具有高能磷酸键,可能为细胞中某些反应提供能量
【答案】 C
【解析】 A.dATP和ATP的结构相似,一分子dATP有三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成,A正确;B.细胞内生成dATP时要形成高能磷酸键,有能量的储存,常与放能反应相联系,B正确;C.构成DNA的基本单位是四种脱氧核糖核苷酸,而dATP是三磷酸脱氧核苷,有三分子磷酸,所以dATP不是构成DNA的基本单位,C错误;D.dATP具有高能磷酸键,可能为细胞中某些反应提供能量,D正确。
二、非选择题
9.甘薯和马铃薯都富含淀粉,但甘薯吃起来比马铃薯甜,为探究其原因,某兴趣小组以甘薯和马铃薯块茎为材料,在不同温度、其他条件相同的情况下处理30 min后,测定还原糖含量,结果表明马铃薯不含还原糖,甘薯的还原糖含量见下表:
(1)由表可见,温度为70 ℃时甘薯还原糖含量最高,这是因为
。
甘薯中含有淀粉酶,催化的最适温度为70 ℃
处理温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
甘薯还原糖含量/(mg·g-1) 22.1 23.3 25.8 37.6 40.5 47.4 54.7 68.9 45.3 28.6
(2)马铃薯不含还原糖的原因可能是无淀粉酶。
为了探究马铃薯是否含有淀粉酶,请完成以下实验:
实验原理:①淀粉酶水解淀粉产生还原糖;
②还原糖与斐林试剂反应,产生砖红色沉淀。
备选材料与用具:甘薯提取液(去淀粉和还原糖),马铃薯提取液(去淀粉),二苯胺试剂,斐林试剂,双缩脲试剂,质量分数为3%的淀粉溶液和质量分数为3%的蔗糖溶液等。
实验步骤:
第一步:取A、B两支试管,在A管中加入甘薯提取液,B管中加入等量的马铃薯提取液。
第二步:70 ℃水浴保温5 min后,在A、B两支试管中各加入
。
第三步:70 ℃水浴保温5 min后,在A、B两支试管中再各加入
。
第四步: 。
实验结果: 。
(3)马铃薯不含还原糖,但咀嚼时间长些就会略带甜味,这是由于 的作用。
等量的淀粉
等量斐林试剂
50~65 ℃水浴保温
A试管出现砖红色沉淀,B试管不出现砖红色沉淀
唾液淀粉酶
【详解】
(1)甘薯中含有淀粉酶,淀粉酶能催化淀粉水解生成还原糖,温度影响酶的活性,在表格显示的温度中70 ℃酶的活性最高,因此相同时间内还原糖的含量最高。
(2)由于马铃薯中无淀粉酶,因此马铃薯淀粉含量较高,也不含还原糖。分析题干可知,该实验的目的是探究马铃薯中是否含有淀粉酶,则实验原理:①淀粉酶水解淀粉产生还原糖;②还原糖与斐林试剂反应,产生砖红色沉淀。
实验步骤:该实验的自变量是加入马铃薯溶液、甘薯溶液,因变量是能否与斐林试剂反应产生砖红色沉淀,根据实验设计的对照原则和单一变量原则,设计实验步骤如下。
第一步:取A、B两支试管,在A管中加入甘薯提取液,B管中加入等量马铃薯提取液。
实验设计应遵循无关变量一致原则,故:
第二步:70 ℃水浴保温5 min后,在A、B两支试管中各加入等量淀粉溶液。
第三步:70 ℃水浴保温5 min后,在A、B两支试管中再各加入等量斐林试剂。
还原糖的鉴定需要水浴加热,故第四步:50~65 ℃水浴保温,观察颜色变化。
实验结果:A试管出现砖红色沉淀,B试管不出现砖红色沉淀,说明甘薯溶液中含有淀粉酶催化淀粉水解形成还原糖,马铃薯中无淀粉酶,不能水解淀粉形成还原糖。
(3)马铃薯不含还原糖,人吃马铃薯时,口腔内的唾液淀粉酶催化淀粉水解形成麦芽糖,因此咀嚼时间长些就会略带甜味。
10.分析ATP与ADP相互转化的示意图,回答下列问题:
(1)图中Pi代表磷酸,则B为 ,C为 。
(2)E是能量,在人和动物体内E1来自 ,绿色植物体内则来自 和 。
(3)在生物体的生命活动中,E2主要用于___________________
等生命活动。
(4)A1和A2相同吗 。
ATP ADP
呼吸作用
呼吸作用 光合作用
主动运输、肌细胞收缩、
吸能反应
不相同
【详解】
(1)根据ATP与ADP的相互转化过程,B是ATP,C是ADP。
(2)E表示能量,在人和动物体内来自细胞呼吸,在绿色植物体内则来自呼吸作用和光合作用。
(3)E2为ATP水解释放的能量,来自特殊化学键释放的化学能,在生物体的生命活动中,E2主要用于主动运输、肌细胞收缩、吸能反应等生命活动。
(4)据图可知,A1和A2表示酶,二者不同,分别催化ATP的生成与水解。
每日一练(细胞呼吸)
(限时15分钟)
一、选择题
1.下列叙述错误的是 ( )
A.醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸
B.酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖汁产生酒精
C.泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵
D.腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶
【答案】 A
【解析】醋酸杆菌酿醋时需要持续通气,即利用醋酸杆菌的有氧呼吸,不是无氧呼吸,A错误;酵母菌在无氧条件下,产生酒精,B正确;泡菜的制作利用了乳酸菌的无氧呼吸,产物是乳酸,C正确;制作腐乳利用了毛霉等微生物产生的蛋白酶和脂肪酶,D正确。
2.种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是 ( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
【答案】 D
【解析】 A.若二氧化碳的生成量=酒精的生成量,则说明不消耗氧气,故只有无氧呼吸,A正确;B.若只进行有氧呼吸,则消耗的氧气量=生成的二氧化碳量,B正确;C.若只进行无氧呼吸,说明不消耗氧气,产乳酸的无氧呼吸不会产生二氧化碳,C正确;D.若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,若无氧呼吸产酒精,则消耗的氧气量小于二氧化碳的生成量,若无氧呼吸产乳酸,则消耗的氧气量=二氧化碳的生成量,D错误。
3.若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发,得到n株黄化苗。那么,与萌发前的这n粒干种子相比,这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为 ( )
A.有机物总量减少,呼吸强度增强
B.有机物总量增加,呼吸强度增强
C.有机物总量减少,呼吸强度减弱
D.有机物总量增加,呼吸强度减弱
【答案】 A
【解析】根据题意分析,种子萌发时,吸水膨胀,种皮变软,呼吸作用逐渐增强,将储藏在子叶或胚乳中的营养物质逐步分解,转化为可以被细胞吸收利用的物质,所以种子萌发过程中,呼吸作用强度增加,而有机物因呼吸作用消耗而总量不断减少。综上所述,B、C、D不符合题意,A符合题意。
4.马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是 ( )
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
【答案】 B
【解析】马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸,无葡萄糖,A错误;马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段,葡萄糖被分解成丙酮酸,丙酮酸在第二阶段转化成乳酸,B正确;马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸属于无氧呼吸的第一阶段,会生成少量ATP,C错误;马铃薯块茎储存时,氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸,酸味会减少,D错误。
5.下列关于生物体中细胞呼吸的叙述,错误的是 ( )
A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
【答案】 C
【解析】 A.植物在黑暗中有氧时可进行有氧呼吸,无氧时可进行无氧呼吸,A正确;B.食物链上的营养级同化的能量有三个去向:呼吸散失、传递给下一个营养级(除了最高营养级)和被分解者分解利用,B正确;C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是CO2和H2O、CO2和酒精,某些组织或器官是乳酸,C错误;D.植物光合作用的光反应阶段和呼吸作用过程中都可以合成ATP,D正确。
二、非选择题
6.人体血液中有红细胞、白细胞和血小板。红细胞有运输氧气的功能。回答下列问题。
(1)通常,成人体内生成红细胞的场所是 ;成熟红细胞不能合成血红蛋白,其原因是 。
(2)金属元素 是合成血红蛋白的必需原料。镰刀型细胞贫血症患者体内的血红蛋白分子的多肽链上发生了 。
(3)无氧呼吸是成熟红细胞获得能量的途径,无氧呼吸产生能量的过程发生的场所是 。
(4)大面积烧伤患者的创面会大量渗出细胞外液,通常需要给患者输入 (填“红细胞悬浮液”或“血浆”)来维持机体内环境的稳态。
骨髓
没有细胞核
铁
氨基酸的替换
细胞质基质
血浆
【详解】
(1)骨髓中的造血干细胞可以增殖分化成红细胞、白细胞等,因此通常成人体内生成红细胞的场所是骨髓;成熟红细胞无细胞核和众多细胞器,不能合成血红蛋白。
(2)金属元素铁是合成血红蛋白的必需原料。镰刀型细胞贫血症出现的根本原因是基因突变,基因中发生了碱基对的替换,导致患者体内的血红蛋白分子的多肽链上发生了氨基酸的替换。
(3)无氧呼吸的场所只有一个,是细胞质基质。
(4)大面积烧伤患者的创面会大量渗出细胞外液,通常需要给患者输入血浆,增加细胞外液的量,来维持机体内环境的稳态。
每日一练(光合作用)
(限时50分钟)
一、选择题
1.下列关于高等植物光合作用的叙述,错误的是 ( )
A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B.红光照射时,胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C.光反应中,将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D.红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
【答案】 B
【解析】光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能,但需要利用光反应阶段形成的[H]和ATP,A正确;胡萝卜素不能吸收红光,B错误;光反应中,将光能转变为ATP中活跃的化学能,需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与,C正确;红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用,光能可以转变为ATP中活跃的化学能,D正确。
2.下列关于绿色植物的叙述,错误的是 ( )
A.植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸
B.植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的
C.遮光培养可使植物叶肉细胞中的叶绿素含量下降
D.植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用
【答案】 B
【解析】有氧呼吸不需要光照,植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸,A正确;植物细胞中ATP不一定都是在膜上合成的,如细胞质基质和线粒体基质也可以合成ATP,B错误;合成叶绿素需要光照,遮光培养会导致光照减弱,会导致叶肉细胞中的叶绿素含量下降,C正确;植物幼茎的绿色部分含有叶绿体,能进行光合作用,所有的活细胞都能进行呼吸作用,D正确。
3.高等植物细胞中,下列过程只发生在生物膜上的是 ( )
A.光合作用中的光反应
B.光合作用中CO2的固定
C.葡萄糖分解产生丙酮酸
D.以DNA为模板合成RNA
【答案】 A
【解析】光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行水的光解,A正确;光合作用中 CO2 的固定发生在叶绿体基质中,B错误;葡萄糖分解产生丙酮酸发生在细胞质基质中,C错误;以DNA为模板合成RNA主要发生在细胞核中,D错误。
4.植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如 O2 的释放)来绘制的。下列叙述错误的是 ( )
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中 ATP 的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用 CO2 的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在 640~660 nm波长光下释放 O2 是由叶绿素参与光合作用引起的
【答案】 A
【解析】A.类胡萝卜素只吸收蓝紫光,基本不吸收红光,所以不能利用红光的能量合成ATP,A错误;B.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B正确;C.由于光反应产生的[H]和ATP能用于暗反应,暗反应要吸收CO2,所以光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示,C正确;D.根据吸收光谱可知,叶片在640~660 nm波长(红光区域)光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,D正确。
5.关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是 ( )
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
【答案】 C
【解析】提取叶绿体中的色素用的是无水乙醇,因为叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中,A正确;根是植物吸收水分和矿质元素的主要器官,构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收,B正确;植物进行光合作用只能吸收可见光,不能吸收红外光和紫外光,C错误;叶绿素的形成需要光,黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的,D正确。
6.如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是 ( )
A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度
B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
【答案】 D
【解析】 A.若横坐标是CO2浓度,纵坐标表示净光合速率,则根据题中信息无法判断出较高温度下和较低温度下呼吸速率的大小,同理,也无法判断出较低和较高温度下光合速率的大小,所以无法判断甲和乙的关系,A错误;B.若横坐标是温度,则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势,B错误;C.若横坐标是光波长,则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低,与图中甲乙曲线变化不符,C错误;D.若横坐标是光照强度,较高浓度的二氧化碳有利于光合作用的进行,因此甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度,D正确。
二、非选择题
7.在晴朗的夏日,某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化,结果如图。回答下列问题。
(1)据图分析,与10时相比,7时蔬菜的光合作用强度低,此时,主要的外界限制因素是 ;从10时到12时,该蔬菜的光合作用强度 。
光照强度
降低
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度,小组成员将菜地分成A、B两块,10~14时在A菜地上方遮阳,B菜地不遮阳,其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高,主要原因是_________________________________________________
。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖,测得棚内温度比B菜地高,一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比,C菜地蔬菜产量低,从光合作用和呼吸作用的原理分析,原因是_________________________________
_______________________________________________________
。
B地光照强度过高,导致蔬菜气孔关闭,二氧化碳吸收受阻,光合作用速率降低
C的温度上升,与光合作用有关的酶的活性下降,与呼吸作用有关的酶的活性增加,C的净光合作用降低,产量下降,因此C的蔬菜产量低于B
【详解】
(1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,与10时相比,7时光照强度弱,此时,影响光合作用的主要因素是光照强度, 10时到12时,从图中分析可知,光合作用强度在降低。
(2)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,当光照强度持续增加同时温度上升,会对植物组织内部灼烧,部分气孔关闭,导致植物从外界吸收二氧化碳受阻,植物暗反应受到限制,光合作用强度降低。
(3)当温度升高后,与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低,光合作用强度降低,呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度,呼吸速率上升,最终导致净光合速率降低,蔬菜的有机物积累减少,产量降低。
8.气候变化与生态系统的碳循环相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。
(1)生态系统碳的吸收主要是通过 作用实现的,碳的释放主要是通过 作用实现的。
(2)表中 时期的生态系统处于稳定状态,原因是
。
(3)由于过度的人工碳排放,破坏了生态系统的 ,导致大气中 增加并引起全球气候变化。
(4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的,类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的 阶段;又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的 直接发酵转化为燃料乙醇。
时期 碳吸收量/(kg C·a-1) 碳释放量/(kg C·a-1)
A 1.20×1014 1.20×1014
B 1.20×1014 1.26×1014
光合
呼吸
A
碳吸收量等于碳释放量
稳定性
CO2
光反应
葡萄糖
【详解】
(1)生态系统中碳的吸收有光合作用和化能合成作用,主要是光合作用;碳的释放有化石燃料的燃烧、细胞呼吸等,生态系统中主要是通过呼吸作用实现的。
(2)A时期:碳的吸收量=碳的释放量,B时期:碳的吸收量<碳的释放量,因此A时期的生态系统处于稳定状态。
(3)过度的人工碳排放,破坏了生态系统的稳定性,导致大气中CO2增加并引起全球气候变化。
(4)类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的光反应阶段;蓝藻能在细胞内将光合作用产生的有机物——葡萄糖直接发酵转化为燃料乙醇。
考点:本题考查物质循环及光合作用等知识点,意在考查学生用文字、图表等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容的能力及获取信息、利用信息和所学基础知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题。
9.观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下,蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。
图1 正常和长期干旱条件下蝴蝶兰CO2吸收速率的日变化
(1)依上图1分析,长期干旱条件下的蝴蝶兰在0~4时 (填“有”或“无”)ATP和[H]的合成,原因是________________________
;此时段 (填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生,原因是
;10~16时无明显CO2吸收的直接原因是____________________________________
。
此时细胞有呼吸作用,呼吸作用第一、二阶段均有[H]产生,第一二三阶段均有ATP生成
叶绿体在无光时没有光反应提供的ATP和[H]
有
无
由于干旱,植物为适应环境,减少蒸腾作用,气孔关闭,二氧化碳无法进入细胞
(2)从下图2可知,栽培蝴蝶兰应避免 ,以利于其较快生长。此外,由于蝴蝶兰属阴生植物,栽培时还需适当
。
图 2 正常和长期干旱条件下蝴蝶兰的干重增加量
(3)蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的 ,通过植物组织培养技术大规模生产,此过程中细胞分化的根本原因是_________
。
长期干旱(长期缺水)
遮阴
全能性
基因的 选择性表达
【详解】
(1)由图1可知,长期干旱条件下的蝴蝶兰在0~4时,CO2的吸收速率为3 μmol/(m2·s),说明能利用外界环境中的CO2,但CO2的还原过程因没有ATP和[H]而不能发生。ATP和[H]不仅是光反应阶段的产物,也是呼吸作用的产物,活细胞都能进行呼吸作用;在干旱条件下,由于水的限制作用,气孔关闭,CO2进入受阻,所以光合作用明显降低。
(2)由图2可知,干旱条件下干重的增加量大约只有正常情况的1/4,所以要使其较快生长,需要克服水分这一限制因素,阴生植物栽培时应避免强光照射。
(3)植物组织培养技术充分利用了植物细胞的全能性,细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。
10.荔枝叶片发育过程中,净光合速率及相关指标的变化间下表。
注:“—”表示未测数据。
叶片 发育情况 叶面积占最大面积的比例/% 总叶绿素含量 气孔相对开放度 净光合速率
A 新叶展开前 19 — — -2.8
B 新叶展开中 87 1.1 55 1.6
C 新叶展开完成 100 2.9 81 2.7
D 新叶已成熟 100 11.1 100 5.8
(1)B的净光合速率较低,推测原因可能是:①叶绿素含量低,导致光能吸收不足;② ,导致______________
。
(2)将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中,一段时间后,A的叶肉细胞中,将开始积累 ;D的叶肉细胞中,ATP含量将 。
(3)与A相比,D合成生长素的能力 ;与C相比,D的叶肉细胞的叶绿体中,数量明显增多的结构是 。
(4)叶片发育过程中,叶片面积逐渐增大,是_________________ 的结果;D的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著,其根本原因是 。
气孔开放度相对低
暗反应中CO2供应不足
酒精 增多
低
基粒
细胞分化(细胞生长)
基因的选择性表达
【详解】
(1)根据表格中的信息,B组和C、D组的比较可知:叶绿素含量为低,影响光反应,气孔开放程度低,二氧化碳吸收量比较少,影响暗反应,所以导致光合效率较低。
(2)A组光合速率小于呼吸速率,且由于是密闭的容器,导致容器内氧气越来越少而进行无氧呼吸,产生酒精。D组光合速率大于呼吸速率,且由于是密闭的容器,导致容器内二氧化碳越来越少,暗反应减弱,而光反应不变,导致ATP增多。
(3)幼嫩的叶是合成生长素的主要部分之一,所以与A相比,D组合成生长素的能力低;由表中信息可知,从新叶展开前到新叶已成熟过程中叶绿素含量逐渐在增加,叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上,因此D的叶肉细胞的叶绿体中,基粒明显增多。
(4)叶片发育过程中,叶片面积逐渐增大,是细胞分化(细胞生长)的结果;细胞分化的根本原因是基因的选性表达。
11.观测不同光照条件下生长的柑橘,结果见下表,请回答下列问题:
注:括号内的百分数以强光照的数据作为参考。
光照强度 叶色 平均叶面积/cm2 气孔密度
/(个·mm-2) 净光合速率/(μmolCO2·m-2·s-1)
强 浅绿 13.6(100%) 826(100%) 4.33(100%)
中 绿 20.3(149%) 768(93%) 4.17(96%)
弱 深绿 28.4(209%) 752(91%) 3.87(89%)
(1)CO2以 方式进入叶绿体后,与 结合而被固定,固定产物的还原需要光反应提供的 。
(2)在弱光下,柑橘通过 和 来吸收更多的光能,以适应弱光环境。
(3)与弱光下相比,强光下柑橘平均每片叶的气孔总数 ,单位时间内平均每片叶CO2吸收量 。对强光下生长的柑橘适度遮阴,持续观测叶色、叶面积和净光合速率,这三个指标中,最先发生改变的是 ,最后发生改变的是 。
自由扩散 五碳化合物
ATP和[H]
增加叶面积 提高叶绿素含量
较少
较少
净光合速率 叶面积
【详解】
(1)二氧化碳进入细胞的方式是自由扩散;在光合作用的暗反应过程中,二氧化碳与细胞中的C5结合生成C3,该过程叫做二氧化碳的固定;在ATP供能,C3被[H]还原成有机物或C5。
(2)据表可知,弱光下,叶片颜色深,且叶面积大,因此弱光下柑橘可以通过增加叶绿素的含量和增大平均叶面积,来吸收更多的光能。
(3)气孔总数=气孔密度×平均叶面积,即强光比弱光的气孔总数少;单位时间内平均每片叶CO2吸收量=净光合速率×平均叶面积,因此强光比弱光下单位时间内平均每片叶CO2吸收量少;光照条件是影响光合作用数量的环境因素,因此降低光照强度,净光合作用速率首先发生变化,叶面积随着植物的生长发生变化,需要时间长,因此叶面积最后发生变化。(共21张PPT)
专题二 细胞代谢
每日一默(酶与ATP)
(限时10分钟)
一、酶
(1)细胞代谢:细胞中每时每刻进行的化学反应的统称。酶是细胞代谢的基础。
(2)酶的概念:
产生的具有 作用的 ,其中绝大多数酶是 ,少数为RNA。
化学本质: 。
作用: 。
作用机理: 。
(3)酶的特性:
① :酶的催化效率是无机
催化剂的107~1013倍。
② :每种酶只能催化一种
或一类化合物的化学反应。
活细胞 催化 有机物
蛋白质
绝大多数酶是蛋白质,少数为RNA
降低活化能
催化
高效性
专一性
(4)影响酶活性的条件: 。
影响酶促反应速率的因素
甲 乙
酶活性最大时的温度为 ,酶活性最大时的pH为 。
胃蛋白酶的最适pH为1.5,胰蛋白酶的最适pH为7.8~8.5。
会使酶的空间结构遭到破坏,使酶失活。
酶不失活,空间结构没有破坏,在适宜的温度下酶的活性可恢复。
温度和pH
最适温度
高温、强酸、强碱
最适pH
低温
二、ATP(腺苷三磷酸)
(1)功能: 。
是主要能源物质; 是直接能源物质;
是良好的储能物质。
(2)ATP的结构简式: 。
A代表 ,P代表磷酸基团,~代表
。
ATP是生命活动的直接能源物质
糖类 ATP
脂肪
A—P~P~P
腺苷(腺嘌呤+核糖)
高能磷酸键
(3)ATP与ADP的转化:
能合成ATP的过程有: ;能合成ATP的场所有: 。
ATP的水解总是跟 反应相关联,其反应式:
。
ATP的合成总是跟 反应相关联,其反应式:
。
细胞内ATP的含量 ,但ATP与ADP转化迅速,能持续地为生命活动提供能量。
呼吸作用
光合作用和呼吸作用
光合作用和
呼吸作用
细胞质基质、线粒体和叶绿体
吸能
放能
很少
每日一默(细胞呼吸)
(限时15分钟)
一、细胞呼吸概念和反应式
(1)本质:细胞内氧化分解有机物, 能量,合成ATP。
(2)总反应式
①有氧呼吸: 。
②无氧呼吸:酒精发酵为 。
乳酸发酵为 。
呼吸作用释放的能量,一小部分合成ATP,其余以 的形式散失。
释放
热能
二、有氧呼吸
①场所: 。
线粒体、细胞质基质
细胞质
基质 葡萄糖 丙酮酸
少量[H]
少量ATP 少量
线粒体
基质 丙酮酸
H2O CO2
大量[H]
少量ATP 少量
线粒体
内膜 [H]
O2 H2O
大量ATP 大量
②过程:
有氧呼吸 场所 反应物 产物 能量
第一阶段
第二阶段
第三阶段
三、无氧呼吸
①场所:细胞质基质
②过程:
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。产生酒精的叫 ,产生乳酸的叫 。
有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段 ;无氧呼吸只有第
阶段释放能量,第二阶段不释放能量。
大多数生物既能进行有氧呼吸也能进行短时间无氧呼吸,但好氧细菌如醋酸菌、硝化细菌等只能进行 呼吸;而厌氧菌如乳酸菌只能进行 呼吸。
动物、人、乳酸菌、玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根
大多数植物、酵母菌
酒精发酵 乳酸发酵
完全相同
一
有氧
无氧
四、探究酵母菌的呼吸方式
检测CO2的产生:用 或 检测,现象分别为 或 。
检测酒精的产生:用橙色的 ,在 条件下与酒精发生化学反应,变成 。
澄清石灰水 溴麝香草酚蓝水溶液
变浑浊 由蓝变绿再变黄
重铬酸钾溶液 酸性
灰绿色(橙色→灰绿色)
五、影响呼吸作用的因素: 。
①温度:温度主要是通过影响 来影响呼吸作用。
②氧气浓度:
温度、O2浓度、CO2浓度和含水量等
酶的活性
②无氧呼吸 有机物、含水量等有限 有氧呼吸 P点有氧呼吸较弱,无氧呼吸又受到抑制,放出CO2最少,呼吸作用消耗的有机物最少 低氧
每日一默(光合作用)
(限时20分钟)
一、光合作用
(1)绿叶中色素的提取与分离实验
实验原理:①提取色素的试剂: ;②分离色素的试剂: ,分离色素的方法: ;不同色素在层析液的溶解度不同,溶解度大的在滤纸条上的扩散快。
注意事项:①SiO2作用是 ,CaCO3作用是
。
②滤液细线不能触及层析液,原因是: 。
无水乙醇
层析液 纸层析法
使研磨充分
防止色素被破坏
色素会溶解于层析液
实验结果
滤纸条上的色素带由上到下的色素名称依次是:
,含量最多的色素是:
,含量最少的色素是: 。
叶绿素主要吸收的光谱: ;类胡萝卜素主要吸收的光谱: 。
胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
叶绿素a 胡萝卜素
蓝紫光、红光
蓝紫光
(2)光合作用的过程
光反应(希尔反应) 暗反应(碳反应)
场所
条件
物质
变化 ①水的光解:
②NADPH的合成:
③ATP的合成:
ADP+Pi+能量 ATP ①CO2的固定:
②C3的还原:
③C5的再生:
能量
变化
实质 将无机物合成有机物,__________能量
联系 光反应为暗反应提供____________,暗反应为光反应提供_______________,两者是同时但不同步进行
光合作用总反应式:____________________________
CO2+H2O (CH2O)+O2
光反应(希尔反应) 暗反应(碳反应)
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 光、色素、酶、水等 NADPH、ATP、酶、CO2等
物质
变化
能量
变化 光能→ATP和NADPH中化学能 ATP和NADPH中化学能→有机物中化学能
实质 将无机物合成有机物,储存能量
联系 光反应为暗反应提供ATP和NADPH,暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+,两者是同时但不同步进行
(3)影响光合作用的外界因素: 。
光合作用强度(光合速率):指植物在单位时间内通过光合作用制造的 (或固定的 或产生的 )。
光照强度、CO2浓度、温度、水等
有机物数量 CO2量 O2量
有机物制造量
CO2固定量
O2产生量 =
=
= 有机物积累量
CO2吸收量
O2释放量 +
+
+ 有机物呼吸消耗量
CO2呼吸产生量
O2呼吸消耗量
= +
总光合速率 净光合速率 呼吸速率
总光合速率:常用 、 和
来表示。
净光合速率:常用 、 和
来表示。
有机物制造量 CO2固定量
O2产生量
有机物累积量 CO2吸收量
O2释放量
①光照强度:
A点光照强度为0,只进行 , 点以后,植物才能正常生长。
C点以后光合速率不再随光照强度增大而增大,限制的主要外部因素是: 。
总光合速率
呼吸作用 B
最大值
=
>
<
CO2浓度、含水量、酶和色素的数量等有限
②二氧化碳浓度:
CO2增大到一定浓度后,光合速率不再随CO2浓度的增大而增大,限制的主要外部因素是 。
最大值
=
光照强度、含水量、酶和色素的数量等
③温度:温度可影响酶的活性来影响光合作用。
夏天晴朗白天温度较高时光合速率会下降,原因是:_________
。
大棚蔬菜种植白天适当提高温度,晚上适当降低温度,原因是:
_______________________________________________________
。
有氧呼吸不一定要有线粒体,如醋酸菌、硝化细菌等好氧细菌无线粒体也能进行有氧呼吸,原因是:________________________
;光合作用不一定要有叶绿体,如蓝细菌无叶绿体也能进行光合作用,原因是: 。
温度过高,气孔会关闭,CO2供应会减少,从而使光合速率下降
白天适当提高温度有利于光合作用,晚上适当降低温度能降低细胞呼吸,从而有利于植物有机物的积累
醋酸菌、硝化细菌等好氧细菌含有与有氧呼吸有关的酶
蓝藻含有叶绿素和藻蓝素
二、化能合成作用
生物利用体外环境中的某些 所释放的化学能,把二氧化碳和水合成储存能量的有机物的过程。
化能合成作用与光合作用的主要区别:能量来源不同,化能合成作用利用的是 , 而光合作用利用的是 。
化能合成生物和光合生物都是 生物。
化能合成生物有: 。
无机物氧化
无机物氧化释放的化学能
太阳能
自养
硝化细菌、硫细菌等
