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酶、细胞呼吸和光合作用的原理
第1讲
目 录
主题微课(一) 酶的特性及相关
实验设计分析
主题微课(二) 细胞呼吸和光合作用的原理
01
02
01
主题微课(一) 酶的特性及相关
实验设计分析
深化点(一) 与酶相关的曲线分析
1.酶的作用原理曲线
分析:①由图可知,酶的作用原理是降低化学反应的活化能。
②若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供活化能
2.酶的特性曲线
分析:①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,表明酶具有高效性。
②图2中两曲线比较,表明酶具有专一性
3.影响酶促反应速率的因素曲线
(1)温度和pH影响酶促反应速率
①分析图1和图2:温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。
②分析图3:OP段限制酶促反应速率的因素是底物浓度,P点以后的限制因素是酶浓度等。
(2)底物浓度和抑制剂影响酶促反应速率
①作用原理
②对应曲线
[例1] (2024·重庆一模)中间产物学说认为:酶(E)的活性中心部位首先与底物(S)结合,生成不稳定的中间产物(ES),然后再产生产物(P)的同时释放出酶(E)。根据这一学说,在酶浓度、pH、温度一定的条件下,可以用米氏方程V=表示底物浓度[S]与速率V之间的关系,其坐标曲线如图1,其中“Vmax”表示该条件下最大反应速率,“Km”表示在该条件下达到1/2Vmax时的底物浓度。图2表示竞争抑制剂会与底物竞争结合酶的活性中心。下列叙述正确的是( )
A.如果底物浓度足够大,反应速率可以达到Vmax,由此可判断加入竞争抑制剂后,Km值将变小
B.酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的化学反应速率表示,既可以用P的产生速率表示,也可用E的消耗速率表示
C.通过竞争抑制(如图2)的事实,可以否定酶具有专一性的特性
D.如果要把反应速率控制在1/3Vmax,则应该把底物浓度控制在1/2Km
√
[解析] 竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点从而降低反应物与酶结合的机会,加入竞争性抑制剂,Km值增大,A错误;酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的化学反应速率表示,既可以用P的产生速率表示,也可用底物(S)的消耗速率表示,其中E在化学反应前后质量和性质不变,B错误;竞争抑制剂与底物的部分结构相同,以适配酶的活性中心,因此,通过竞争抑制(如图2)的事实并不能否定酶具有专一性的特性,C错误;根据米氏方程,如果要把反应速率控制在1/3Vmax,则应该把底物浓度控制在1/2Km,D正确。
深化点(二) 与酶相关的实验设计与分析
1.探究酶特性的相关实验分析
2.探究酶实验操作的注意事项
(1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性时,不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂检测时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。
(3)在探究pH对酶活性的影响时,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶溶液接触。
(4)在探究酶的最适温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。
(5)在探究酶的最适pH的实验中,不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料,因为酸性条件会促使淀粉分解,从而影响实验结果。
[例2] (2024·浙江1月选考)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液,测定PAL的活性,测定过程如表。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
步骤 处理 试管1 试管2
④ 试管1加0.2 mL H2O,2支试管置于30 ℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O,测定2支试管中的产物量
下列叙述错误的是 ( )
A.低温提取以避免PAL失活
B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
√
[解析] 温度过高会使酶失活,因此本实验应在低温条件下对PAL进行提取,以避免PAL失活,A正确;因为试管2在步骤②中加入了HCl溶液,PAL已经变性失活,故试管2中的底物苯丙氨酸不会被PAL催化消耗,B错误;④加0.2 mL H2O,补齐了步骤②试管1中没有加入的液体(0.2 mL HCl溶液)的体积,C正确;pH过低或过高酶均会失活,故步骤⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应,D正确。
考法(一) 酶的本质和作用
1.(2024·九江三模)1982年某科研团队首先发现四膜虫核糖体RNA具有自我催化功能,之后某实验室也进一步证明了RNA的催化功能。1994年两位科学家利用SELEX技术合成了一种以单链DNA为基础成分的核酶,它能在Pb2+的辅助下水解RNA特定位置的磷酸二酯键。结合上述信息推测下列有关叙述正确的是( )
微 课 测 评 作 业
A.酶都是在细胞内发挥作用
B.酶的功能是催化物质的分解
C.酶的化学本质是蛋白质或RNA
D.DNA核酶是通过人工合成的
解析:酶也可以在生物体外发挥作用,例如淀粉酶能将试管中的淀粉分解,A错误;酶能催化物质的合成或分解,B错误;大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,由题意可知利用SELEX技术人工合成的一种核酶是以单链DNA为基础成分的,C错误,D正确。
√
2.咽喉反流是指胃内容物反向流动进入食管、咽、喉等部位,反流之后会对咽、喉造成一定损伤(如出现嗓子沙哑等症状),这与胃液中的胃酸及胃蛋白酶有关。科研人员探究了pH对胃蛋白酶相对活性的影响(如图),下列相关叙述正确的是 ( )
A.胃蛋白酶在细胞内的溶酶体中合成,存在于内环境中
B.胃蛋白酶的最适pH为2
C.将胃蛋白酶置于强碱环境中一定时间后再放入酸性环境中,胃蛋白酶活性会升高
D.咽喉反流后立即食用碱性食物可能会缓解嗓子沙哑等症状
√
解析:胃蛋白酶在核糖体中合成,存在于胃部,胃部与外界环境相通,不属于内环境,A错误。由题图可以得出胃蛋白酶的最适pH在1.5~2.5,但因为只给出了几组pH,不能确定2就是胃蛋白酶的最适pH,B错误。将胃蛋白酶置于强碱环境中,胃蛋白酶会失去活性,再置于酸性环境中,酶活性不会恢复,C错误。由题干信息可知,咽喉反流与胃液中的胃酸及胃蛋白酶有关,因此咽喉反流后立即食用碱性食物可能会缓解嗓子沙哑等症状,D正确。
考法(二) 与酶有关的曲线分析
3.(2024·保定二模)β-葡萄糖苷酶能催化纤维素水解,实验小组测定了温度对该酶活性的影响,实验结果如图所示。根据实验结果,不能得出的结论是( )
A.高温保存会破坏酶的空间结构,降低其活性
B.42 ℃时,随着反应时间的延长,酶的稳定性逐渐下降
C.各温度条件下,酶的活性可用斐林试剂进行检测
D.37 ℃时,纤维素反应60 min的消耗量与反应120 min的不同
√
解析:高温保存会破坏酶的空间结构,降低其活性,甚至使酶失活,A正确;由图可知,在42 ℃时,随着反应时间的延长,酶的活性逐渐下降,酶的稳定性逐渐下降,B正确;使用斐林试剂进行检测时需水浴加热,会改变该实验的反应条件,影响准确性,故酶的活性不可用斐林试剂进行检测,C错误;37 ℃时,纤维素反应60 min的消耗量与反应120 min的不同,因为两温度下酶活性几乎相同,反应时间越长底物消耗量越多,D正确。
4.(2024·海口三模)图示曲线为最适温度下底物浓度对酶促反应速率的影响,相关叙述正确的是 ( )
A.若将温度升高10 ℃,则d点右移、e点上移
B.P点后曲线不再上升的原因是底物已经全部分解
C.P点前后限制反应速率的主要因素均为酶浓度和酶活性
D.若在P点时向反应体系中加入少量同种酶,e点将上移
解析:实验中酶的温度已达最适温度,若在此基础上将温度升高10 ℃,酶活性会降低,d点左移、e点下移,A错误;自变量为底物浓度,P点前限制反应速率的主要因素为底物浓度,P点后限制反应速率的主要因素为酶浓度和酶活性的影响,B、C错误;若在P点时向反应体系中加入少量同种酶,会使酶浓度增大,反应速率加快,e点将上移,D正确。
√
考法(三) 与酶有关的实验设计与分析
5.(2024·成都三模)生物兴趣小组拟进行“探究温度对淀粉酶活性影响”的实验。下列关于该实验的叙述,正确的是( )
A.各个组别的温度和pH都应该相同且适宜
B.向淀粉溶液中加入酶液后再迅速调节温度
C.可用碘液检测来判断最适温度的大致范围
D.反应结束后的产物总量能够表示酶的活性
√
解析:实验的目的是“探究温度对淀粉酶活性影响”,则各组的温度应不相同,A错误;应把淀粉溶液和酶液分别在相同温度下保温一段时间,然后再混合反应,B错误;淀粉遇碘呈蓝色,在最适温度范围淀粉分解最多,颜色最浅,可根据颜色深浅判断大致的最适温度范围,C正确;在此实验中起始时反应物的总量是无关变量,每组实验应设置成相同且适宜,因此,反应结束后每组实验的产物总量也是相同的,反应结束后的产物总量不能表示酶的活性,D错误。
6.(2024·郸城三模)植物体内的多聚半乳糖醛酸酶可将果胶降解为半乳糖醛酸,能促进果实的软化和成熟脱落。为探究该酶的特性,进行以下4组实验,条件及结果如下表。下列说法错误的是 ( )
条件及 产物组别 果胶 多聚半乳糖 醛酸酶 Ca2+ Mn2+ 55 ℃ 半乳糖
醛酸
① + + - - - +
② + + + - - -
③ + + - + - +++
④ + + - - + ++
注:“+”表示存在和量的多少,“-”表示无。①~③组在常温下实验
A.分析①②③组可知,多聚半乳糖醛酸酶的活性受不同离子的影响
B.分析①④组可知,其自变量为温度,因变量为多聚半乳糖醛酸酶活性
C.55 ℃可能高于多聚半乳糖醛酸酶的最适温度
D.该实验可证明多聚半乳糖醛酸酶不具有专一性
√
解析:由①②③组自变量为离子不同,因变量为多聚半乳糖醛酸酶活性,表明多聚半乳糖醛酸酶的活性受不同离子影响,A正确;由①④组条件只有温度不同可知,自变量为温度,因变量为多聚半乳糖醛酸酶的活性,检测指标为半乳糖醛酸的生成量,B正确;④组在55 ℃下,半乳糖醛酸的含量高于①组,说明55 ℃时多聚半乳糖醛酸酶的活性高于常温,则55 ℃可能高于、低于或等于最适温度,C正确;该实验中,多聚半乳糖醛酸酶只催化了果胶的分解,未证明其不具有专一性,D错误。
02
主题微课(二) 细胞呼吸和光合
作用的原理
深化点(一) 细胞呼吸与光合作用中的电子传递
1.细胞呼吸与电子传递
在真核细胞有氧呼吸的第三阶段中,还原型辅酶I (NADH)脱去氢并释放电子(e-),电子最终传递给O2。电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质跨膜运输到线粒体内、外膜的间隙,从而建立H+浓度梯度,随后H+在ATP合酶的协助下顺浓度梯度运输到线粒体基质,并生成大量ATP,过程如图所示。
2.光合作用中光系统及电子传递链
(1)光系统Ⅱ进行水的光解,产生O2、H+和自由电子(e-),电子(e-)经过电子传递链传递,最终介导还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的产生。
(2)电子传递过程中释放能量,利用这部分能量将质子(H+)逆浓度从叶绿体基质侧泵入类囊体囊腔侧;光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H+);在叶绿体基质侧H+和NADP+形成NADPH的过程消耗H+。通过以上途径建立了质子(H+)浓度(电化学)梯度。
(3)类囊体膜对质子(H+)是高度不通透的,类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出,而ATP合酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。
情境迁移训练
(1)真核细胞有氧呼吸的第三阶段中,电子传递过程发生在_______
________ (填场所),电子最终传递给O2后会参与______ (填物质)的生成, ATP合酶的功能是__________________________ (答出两点)。
线粒
体内膜
H2O
运输H+和催化ATP的生成
(2)已知DNP不影响线粒体的电子传递,但能使部分H+不经过ATP合酶而进入线粒体基质。为研究短时低温对线粒体电子传递的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及实验结果如图1所示。
若要产生等量ATP, 4 ℃条件比25 ℃条件下有氧呼吸消耗葡萄糖的量______ (填“相等”“更多”或“更少”)。根据实验结果推测:低温条件下ATP生成量减少的原因是_______________________________________
_______________________________,发生该变化的意义是___________
________。
更多
有氧呼吸产生的能量大部分以热能形式
散失,用于合成ATP的能量很少
增加植物的
抗逆性
(3)水的光解发生在____________,其上发生的反应产物有___________。叶绿素接受光的照射后被激发,释放高势能的电子,电子的最终供体是____,水的光解造成膜内外质子(H+)势能差,而高势能的电子沿电子传递链传递时又促进H+的转运,进一步加大了质子(H+)势能差,导致质子(H+)势能差加大的另一个原因是_________________________________________________
________________,还原型辅酶Ⅱ(NADPH)在暗反应中的作用是_________
_____________________________________。
类囊体薄膜
O2、H+和e-
水
氧化型辅酶Ⅱ与H+、e-结合形成还原型辅酶Ⅱ时消耗叶
绿体基质中的H+
既能为暗
反应提供能量,又能为暗反应提供还原剂
(4)研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中,人为调整类囊体膜两侧的pH,并适时加入适量的ADP和Pi,过程如图2所示。一段时间后检测,只有实验组有ATP产生。结合光系统及电子传递链图解和实验结果,可得出的实验结论是______________________________
______________________________________________。
在光合作用光反应中,ATP合成
所需的直接能量可能来自类囊体膜内外的H+浓度差
深化点(二)从“物质与能量观”的角度分析光合作用和细胞呼吸
1.细胞呼吸和光合作用的物质转化关系
(1)“三种”元素转移途径
(2)NADPH、NADH和ATP的来源与去路
项目 来源 去路
NADPH 光反应阶段产生 用于还原C3并为C3还原供能
NADH 有氧呼吸 第一、二阶段 用于第三阶段和O2结合生成H2O
无氧呼吸 第一阶段 在第二阶段被全部消耗
ATP 光合作用 光反应阶段产生 为C3还原供能
细胞呼吸 有氧呼吸三个阶段、无氧呼吸第一阶段 用于绝大多数需要能量的生命活动
2.细胞呼吸和光合作用的能量转化关系
[典例] (2024·衡水模拟)研究表明,相对于动物,植物的细胞呼吸还包括另一条由交替氧化酶(AOX)主导的途径,该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境,具体过程如图所示,其中iATP为细胞内ATP,eATP为细胞外ATP。
(1)据图推测,图中的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ应位于_________膜上。在暗反应阶段,NADPH参与卡尔文循环时的具体作用是____________
________________ (答出2点即可)。
[解析] 分析题图可知,光系统Ⅰ和光系统Ⅱ参与光反应,故光系统Ⅰ和光系统Ⅱ应位于类囊体膜上;在暗反应阶段,NADPH作为还原剂促进C3的还原并提供能量。
类囊体
作为还原
剂并提供能量
(2)强光下,光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量,使叶绿体内NADP+含量____________。植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以________的形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。同时,eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降,进一步避免光抑制现象产生,因此强光照射下植物可避免光抑制,该调节过程为_________ (填“正反馈”或“负反馈”)。
减少(下降)
热能
负反馈
[解析] NADP+是暗反应NADPH供氢和供能后的产物,是光反应的原料,因此强光下,光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量,使叶绿体内NADP+含量减少。由题图可知,强光环境下,植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以热能的形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降,进一步避免光抑制现象产生,因此强光照射下植物可避免光抑制,该调节过程为负反馈。
(3)目前尚未发现在植物细胞的表面或质膜上存在ATP合酶,eATP可来源于______________________________________________ (填场所)产生的iATP,据图判断,eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用,理由是__________________________________________
________________________________。
[解析] 据题图可知,eATP可来源于细胞呼吸和AOX呼吸途径产生的iATP,发生的场所是细胞质基质、线粒体。据题图判断,eATP与细胞膜上的DORN1结合后能激发细胞内与光合作用相关的信号转导,故eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用。
细胞质基质、线粒体(线粒体内膜、线粒体基质)
eATP与细胞膜上的DORN1受体结合后能激发
细胞内与光合作用相关的信号转导
考法(一) 细胞呼吸的原理和过程
1.(2024·衡水模拟)真核细胞的有氧呼吸分为三个阶段,第一阶段是糖酵解、第二阶段是柠檬酸循环,第三阶段是电子传递链,具体过程如图所示(部分中间产物未标出),其中丙酮酸脱去CO2的反应属于柠檬酸循环。有氧呼吸产生的许多中间产物可以参与蛋白质或脂肪的代谢。下列相关叙述错误的是( )
微 课 测 评 作 业
A.糖酵解的场所内含有能降低化学反应活化能的酶
B.单糖中蕴含的能量可部分转移至ATP和丙酮酸中
C.有氧呼吸过程产生的丙酮酸有些可能不用于柠檬酸循环
D.柠檬酸循环不消耗水,而电子传递链会消耗水
√
解析:糖酵解的场所是细胞质基质,该场所有反应所需的酶,而酶具有降低化学反应活化能的作用,A正确;单糖经糖酵解,一部分能量会以热能形式散失,还有一部分能量转移至ATP 和丙酮酸中,B正确;丙酮酸是有氧呼吸过程中产生的中间产物,这些中间产物(包括丙酮酸)有些可参与蛋白质或脂肪的代谢,而没有用于柠檬酸循环,C正确;柠檬酸循环也就是有氧呼吸的第二阶段,该阶段消耗水,而电子传递链(即有氧呼吸第三阶段)会产生水,D错误。
2.(2024·福州二模)有氧呼吸过程中,线粒体中的NADH脱去氢释放的电子经内膜传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。已知丙酮酸是可以被氧化分解的物质;叠氮化物可抑制电子传递给氧;2,4 二硝基苯酚(DNP)使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验,图中x、y、z分别是上述3种物质中的一种,①②表示生理过程。下列说法正确的是 ( )
A.有氧呼吸第三阶段中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解
B.物质x是丙酮酸,过程①②均发生在线粒体内膜上
C.物质y是叠氮化物,该物质可解除电子传递和ATP合成之间的联系
D.物质z是DNP,该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加
√
解析:有氧呼吸第三阶段中的NADH除了来自丙酮酸的氧化分解,还有葡萄糖分解为丙酮酸的过程所产生的,A错误。物质x是丙酮酸,过程①消耗的O2量处于较低水平,且相对稳定,属于有氧呼吸第二阶段,发生于线粒体基质;过程②消耗的O2量增加,属于有氧呼吸第三阶段,发生于线粒体内膜,B错误。物质y是叠氮化物,依据题图可知,加入y之前与加入y之后,消耗的O2量均与合成的ATP量的曲线基本一致,即物质y没有解除电子传递和ATP合成之间的联系,C错误。
细胞呼吸释放的能量一部分用于合成ATP,另一部分以热能的形式释放。据题图可知,加入z后,消耗的O2量增加,可知细胞呼吸产生的总能量增多,而合成的ATP量变化不大,故该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加,则物质z为DNP,D正确。
考法(二) 光合作用的原理和过程
3.研究人员利用菠菜叶绿体的类囊体和类似于“卡尔文循环”的“Cetch循环体系”构建了一种人造叶绿体(如下图),能够高效地将CO2转化为羟基乙酸,羟基乙酸可作为合成多种有机物的原料。下列分析错误的是( )
A.为了使人造叶绿体能持续地运作,需要源源不断地输入光能
B.图中的Cetch循环需要NADP+、ADP和Pi作为直接原料
C.因为没有呼吸作用的消耗,人造叶绿体比天然叶绿体制造有机物的效率更高
D.若人造叶绿体得到广泛应用,一定程度上可减弱碳排放的影响
√
解析:人造叶绿体需要源源不断地输入光能,以通过叶绿体的类囊体膜,将NADP+、ADP和Pi转化为NADPH、ATP,Cetch循环需要NADPH、ATP、CO2等作为直接原料,相当于光合作用暗反应阶段,A正确,B错误;因为没有呼吸作用的消耗,人造叶绿体比天然叶绿体制造有机物的效率更高,若人造叶绿体得到广泛应用,一定程度上可减弱碳排放的影响,C、D正确。
4.(2024·南宁模拟)下图是叶绿体淀粉合成的调节过程示意图,光下TPT活性受到限制。相关叙述错误的是 ( )
A.TPT分布在叶绿体外膜中,具有专一性和饱和性
B.与晚上相比,白天光合速率快,叶绿体中3 磷酸甘油酸与Pi的比值高
C.细胞质基质中的Pi浓度降低时,丙糖磷酸运出叶绿体受抑制
D.白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成
√
解析:叶绿体是双层膜结构,外膜的外面是细胞质基质,据题图可知,TPT既能转运丙糖磷酸又能转运Pi,具有专一性和饱和性,但位于叶绿体内膜上,A错误;TPT能将丙糖磷酸不断运到叶绿体外,同时将释放的Pi运回叶绿体基质,当细胞质基质中Pi浓度降低时,会抑制丙糖磷酸从叶绿体中运出,C正确;白天,光照较强,光合作用形成较多3 磷酸甘油酸,促进ADPG焦磷酸化酶催化淀粉形成,且光下TPT活性受到限制,TPT不能将Pi运回叶绿体基质,不会抑制ADPG焦磷酸化酶活性,因此白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成;晚上,光反应停止,TPT活性提高,积累在叶绿体里的Pi浓度便升高,因此,白天或光照下3 磷酸甘油酸与Pi的比值相对较高,B、D正确。
5.(2024·宜昌二模)光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系统Ⅰ(PS Ⅰ)等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径,两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率,提高植物对强光的适应性(如图)。在强光下,C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题:
(1)光合色素吸收光能后,将水分解为O2和H+,同时产生电子;电子经过电子传递链,可用于______________结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭,CO2供应不足,短时间内暗反应中C3含量______。环式电子传递与线性电子传递相比,NADPH与ATP的比值______ (填“较大”“较小”或“相等”)。
NADP+与H+
降低
较小
解析:在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后,一方面将水分解为O2和H+,同时,电子经传递,可用于NADP+与H+结合形成NADPH;强光环境会导致气孔关闭,CO2供应不足,短时间内暗反应中C3含量降低;线性电子传递中,电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中,电子在PSⅠ和Cb6/f间循环,仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比,NADPH与ATP的比值较小。
(2)根据题干信息,对强光下植物光合电子传递链调控机制的理解,说法正确的有_______。
A.强光下,C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程
B.强光下,C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率
C.C37缺失使电子传递受阻,进而降低活性氧的含量,可导致植物叶片变黄
D.C37缺失突变体转入高表达的C37基因,可降低强光下的细胞凋亡率
BD
解析:强光下,C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程,A错误;由题图可知,在强光胁迫下,C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻,传递效率显著下降,因此C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率,B正确;C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻,传递效率显著下降,从而产生大量活性氧,导致活性氧积累,使叶片枯萎发黄,C错误;活性氧超过一定水平后会引发细胞凋亡,C37缺失突变体转入高表达的C37基因,可降低强光下的细胞凋亡率,D正确。
(3)现有分离得到的分别含C37和不含C37的类囊体,根据题干光反应机制,简要写出鉴定这两种类囊体的实验设计思路: ______________
_________________________________________________________________________。
解析:由题意可知,在强光下,C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量使细胞凋亡,因此可以取强光下的分别含C37和不含C37的类囊体,提取、分离色素,比较色素带上叶绿素条带的宽度,叶绿素条带宽的为含C37的类囊体,叶绿素条带窄的为不含C37的类囊体。
取强光下的分
别含C37和不含C37的类囊体,提取、分离色素,比较色素带上叶绿素
条带的宽度主题微课(一) 酶的特性及相关实验设计分析
深化点(一) 与酶相关的曲线分析
1.酶的作用原理曲线
分析:①由图可知,酶的作用原理是降低化学反应的活化能。 ②若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供活化能
2.酶的特性曲线
分析:①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,表明酶具有高效性。 ②图2中两曲线比较,表明酶具有专一性
3.影响酶促反应速率的因素曲线
(1)温度和pH影响酶促反应速率
①分析图1和图2:温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。
②分析图3:OP段限制酶促反应速率的因素是底物浓度,P点以后的限制因素是酶浓度等。
(2)底物浓度和抑制剂影响酶促反应速率
①作用原理
②对应曲线
[例1] (2024·重庆一模)中间产物学说认为:酶(E)的活性中心部位首先与底物(S)结合,生成不稳定的中间产物(ES),然后再产生产物(P)的同时释放出酶(E)。根据这一学说,在酶浓度、pH、温度一定的条件下,可以用米氏方程V=表示底物浓度[S]与速率V之间的关系,其坐标曲线如图1,其中“Vmax”表示该条件下最大反应速率,“Km”表示在该条件下达到1/2Vmax时的底物浓度。图2表示竞争抑制剂会与底物竞争结合酶的活性中心。下列叙述正确的是 ( )
A.如果底物浓度足够大,反应速率可以达到Vmax,由此可判断加入竞争抑制剂后,Km值将变小
B.酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的化学反应速率表示,既可以用P的产生速率表示,也可用E的消耗速率表示
C.通过竞争抑制(如图2)的事实,可以否定酶具有专一性的特性
D.如果要把反应速率控制在1/3Vmax,则应该把底物浓度控制在1/2Km
听课记录:
深化点(二) 与酶相关的实验设计与分析
1.探究酶特性的相关实验分析
2.探究酶实验操作的注意事项
(1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性时,不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂检测时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。
(3)在探究pH对酶活性的影响时,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶溶液接触。
(4)在探究酶的最适温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。
(5)在探究酶的最适pH的实验中,不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料,因为酸性条件会促使淀粉分解,从而影响实验结果。
[例2] (2024·浙江1月选考)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸,进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液,测定PAL的活性,测定过程如表。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O,2支试管置于30 ℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O,测定2支试管中的产物量
下列叙述错误的是 ( )
A.低温提取以避免PAL失活
B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
听课记录:
[微课测评作业]
考法(一) 酶的本质和作用
1.(2024·九江三模)1982年某科研团队首先发现四膜虫核糖体RNA具有自我催化功能,之后某实验室也进一步证明了RNA的催化功能。1994年两位科学家利用SELEX技术合成了一种以单链DNA为基础成分的核酶,它能在Pb2+的辅助下水解RNA特定位置的磷酸二酯键。结合上述信息推测下列有关叙述正确的是 ( )
A.酶都是在细胞内发挥作用
B.酶的功能是催化物质的分解
C.酶的化学本质是蛋白质或RNA
D.DNA核酶是通过人工合成的
2.咽喉反流是指胃内容物反向流动进入食管、咽、喉等部位,反流之后会对咽、喉造成一定损伤(如出现嗓子沙哑等症状),这与胃液中的胃酸及胃蛋白酶有关。科研人员探究了pH对胃蛋白酶相对活性的影响(如图),下列相关叙述正确的是 ( )
A.胃蛋白酶在细胞内的溶酶体中合成,存在于内环境中
B.胃蛋白酶的最适pH为2
C.将胃蛋白酶置于强碱环境中一定时间后再放入酸性环境中,胃蛋白酶活性会升高
D.咽喉反流后立即食用碱性食物可能会缓解嗓子沙哑等症状
考法(二) 与酶有关的曲线分析
3.(2024·保定二模)β 葡萄糖苷酶能催化纤维素水解,实验小组测定了温度对该酶活性的影响,实验结果如图所示。根据实验结果,不能得出的结论是 ( )
A.高温保存会破坏酶的空间结构,降低其活性
B.42 ℃时,随着反应时间的延长,酶的稳定性逐渐下降
C.各温度条件下,酶的活性可用斐林试剂进行检测
D.37 ℃时,纤维素反应60 min的消耗量与反应120 min的不同
4.(2024·海口三模)图示曲线为最适温度下底物浓度对酶促反应速率的影响,相关叙述正确的是 ( )
A.若将温度升高10 ℃,则d点右移、e点上移
B.P点后曲线不再上升的原因是底物已经全部分解
C.P点前后限制反应速率的主要因素均为酶浓度和酶活性
D.若在P点时向反应体系中加入少量同种酶,e点将上移
考法(三) 与酶有关的实验设计与分析
5.(2024·成都三模)生物兴趣小组拟进行“探究温度对淀粉酶活性影响”的实验。下列关于该实验的叙述,正确的是 ( )
A.各个组别的温度和pH都应该相同且适宜
B.向淀粉溶液中加入酶液后再迅速调节温度
C.可用碘液检测来判断最适温度的大致范围
D.反应结束后的产物总量能够表示酶的活性
6.(2024·郸城三模)植物体内的多聚半乳糖醛酸酶可将果胶降解为半乳糖醛酸,能促进果实的软化和成熟脱落。为探究该酶的特性,进行以下4组实验,条件及结果如下表。下列说法错误的是 ( )
条件及 产物组别 果胶 多聚半乳糖 醛酸酶 Ca2+ Mn2+ 55 ℃ 半乳糖 醛酸
① + + - - - +
② + + + - - -
③ + + - + - +++
④ + + - - + ++
注:“+”表示存在和量的多少,“-”表示无。①~③组在常温下实验
A.分析①②③组可知,多聚半乳糖醛酸酶的活性受不同离子的影响
B.分析①④组可知,其自变量为温度,因变量为多聚半乳糖醛酸酶活性
C.55 ℃可能高于多聚半乳糖醛酸酶的最适温度
D.该实验可证明多聚半乳糖醛酸酶不具有专一性
主题微课(二) 细胞呼吸和光合作用的原理
深化点(一) 细胞呼吸与光合作用中的电子传递
1.细胞呼吸与电子传递
在真核细胞有氧呼吸的第三阶段中,还原型辅酶I (NADH)脱去氢并释放电子(e-),电子最终传递给O2。电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质跨膜运输到线粒体内、外膜的间隙,从而建立H+浓度梯度,随后H+在ATP合酶的协助下顺浓度梯度运输到线粒体基质,并生成大量ATP,过程如图所示。
2.光合作用中光系统及电子传递链
(1)光系统Ⅱ进行水的光解,产生O2、H+和自由电子(e-),电子(e-)经过电子传递链传递,最终介导还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的产生。
(2)电子传递过程中释放能量,利用这部分能量将质子(H+)逆浓度从叶绿体基质侧泵入类囊体囊腔侧;光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H+);在叶绿体基质侧H+和NADP+形成NADPH的过程消耗H+。通过以上途径建立了质子(H+)浓度(电化学)梯度。
(3)类囊体膜对质子(H+)是高度不通透的,类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出,而ATP合酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。
情境迁移训练
(1)真核细胞有氧呼吸的第三阶段中,电子传递过程发生在 (填场所),电子最终传递给O2后会参与 (填物质)的生成, ATP合酶的功能是 (答出两点)。
(2)已知DNP不影响线粒体的电子传递,但能使部分H+不经过ATP合酶而进入线粒体基质。为研究短时低温对线粒体电子传递的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及实验结果如图1所示。
若要产生等量ATP, 4 ℃条件比25 ℃条件下有氧呼吸消耗葡萄糖的量 (填“相等”“更多”或“更少”)。根据实验结果推测:低温条件下ATP生成量减少的原因是
,发生该变化的意义是 。
(3)水的光解发生在 ,其上发生的反应产物有 。叶绿素接受光的照射后被激发,释放高势能的电子,电子的最终供体是 ,水的光解造成膜内外质子(H+)势能差,而高势能的电子沿电子传递链传递时又促进H+的转运,进一步加大了质子(H+)势能差,导致质子(H+)势能差加大的另一个原因是 ,还原型辅酶Ⅱ(NADPH)在暗反应中的作用是 。
(4)研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中,人为调整类囊体膜两侧的pH,并适时加入适量的ADP和Pi,过程如图2所示。一段时间后检测,只有实验组有ATP产生。结合光系统及电子传递链图解和实验结果,可得出的实验结论是
。
深化点(二) 从“物质与能量观”的角度分析光合作用
和细胞呼吸
1.细胞呼吸和光合作用的物质转化关系
(1)“三种”元素转移途径
(2)NADPH、NADH和ATP的来源与去路
项目 来源 去路
NADPH 光反应阶段产生 用于还原C3并为C3还原供能
NADH 有氧呼吸 第一、二阶段 用于第三阶段和O2结合生成H2O
无氧呼吸 第一阶段 在第二阶段被全部消耗
ATP 光合作用 光反应阶段产生 为C3还原供能
细胞呼吸 有氧呼吸三个阶段、无氧呼吸第一阶段 用于绝大多数需要能量的生命活动
2.细胞呼吸和光合作用的能量转化关系
[典例] (2024·衡水模拟)研究表明,相对于动物,植物的细胞呼吸还包括另一条由交替氧化酶(AOX)主导的途径,该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境,具体过程如图所示,其中iATP为细胞内ATP,eATP为细胞外ATP。
(1)据图推测,图中的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ应位于 膜上。在暗反应阶段,NADPH参与卡尔文循环时的具体作用是 (答出2点即可)。
(2)强光下,光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量,使叶绿体内NADP+含量 。植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以 的形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。同时,eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降,进一步避免光抑制现象产生,因此强光照射下植物可避免光抑制,该调节过程为 (填“正反馈”或“负反馈”)。
(3)目前尚未发现在植物细胞的表面或质膜上存在ATP合酶,eATP可来源于 (填场所)产生的iATP,据图判断,eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用,理由是
。
[微课测评作业]
考法(一) 细胞呼吸的原理和过程
1.(2024·衡水模拟)真核细胞的有氧呼吸分为三个阶段,第一阶段是糖酵解、第二阶段是柠檬酸循环,第三阶段是电子传递链,具体过程如图所示(部分中间产物未标出),其中丙酮酸脱去CO2的反应属于柠檬酸循环。有氧呼吸产生的许多中间产物可以参与蛋白质或脂肪的代谢。下列相关叙述错误的是 ( )
A.糖酵解的场所内含有能降低化学反应活化能的酶
B.单糖中蕴含的能量可部分转移至ATP和丙酮酸中
C.有氧呼吸过程产生的丙酮酸有些可能不用于柠檬酸循环
D.柠檬酸循环不消耗水,而电子传递链会消耗水
2.(2024·福州二模)有氧呼吸过程中,线粒体中的NADH脱去氢释放的电子经内膜传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。已知丙酮酸是可以被氧化分解的物质;叠氮化物可抑制电子传递给氧;2,4 二硝基苯酚(DNP)使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验,图中x、y、z分别是上述3种物质中的一种,①②表示生理过程。下列说法正确的是 ( )
A.有氧呼吸第三阶段中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解
B.物质x是丙酮酸,过程①②均发生在线粒体内膜上
C.物质y是叠氮化物,该物质可解除电子传递和ATP合成之间的联系
D.物质z是DNP,该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加
考法(二) 光合作用的原理和过程
3.研究人员利用菠菜叶绿体的类囊体和类似于“卡尔文循环”的“Cetch循环体系”构建了一种人造叶绿体(如右图),能够高效地将CO2转化为羟基乙酸,羟基乙酸可作为合成多种有机物的原料。下列分析错误的是 ( )
A.为了使人造叶绿体能持续地运作,需要源源不断地输入光能
B.图中的Cetch循环需要NADP+、ADP和Pi作为直接原料
C.因为没有呼吸作用的消耗,人造叶绿体比天然叶绿体制造有机物的效率更高
D.若人造叶绿体得到广泛应用,一定程度上可减弱碳排放的影响
4.(2024·南宁模拟)下图是叶绿体淀粉合成的调节过程示意图,光下TPT活性受到限制。相关叙述错误的是 ( )
A.TPT分布在叶绿体外膜中,具有专一性和饱和性
B.与晚上相比,白天光合速率快,叶绿体中3 磷酸甘油酸与Pi的比值高
C.细胞质基质中的Pi浓度降低时,丙糖磷酸运出叶绿体受抑制
D.白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成
5.(2024·宜昌二模)光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系统Ⅰ(PS Ⅰ)等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径,两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率,提高植物对强光的适应性(如图)。在强光下,C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题:
(1)光合色素吸收光能后,将水分解为O2和H+,同时产生电子;电子经过电子传递链,可用于 结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭,CO2供应不足,短时间内暗反应中C3含量 。环式电子传递与线性电子传递相比,NADPH与ATP的比值 (填“较大”“较小”或“相等”)。
(2)根据题干信息,对强光下植物光合电子传递链调控机制的理解,说法正确的有 。
A.强光下,C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程
B.强光下,C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率
C.C37缺失使电子传递受阻,进而降低活性氧的含量,可导致植物叶片变黄
D.C37缺失突变体转入高表达的C37基因,可降低强光下的细胞凋亡率
(3)现有分离得到的分别含C37和不含C37的类囊体,根据题干光反应机制,简要写出鉴定这两种类囊体的实验设计思路:
。
第1讲 酶、细胞呼吸和光合作用的原理
课堂抓重难点·讲增分点
主题微课(一)
[例1] 选D 竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点从而降低反应物与酶结合的机会,加入竞争性抑制剂,Km值增大,A错误;酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的化学反应速率表示,既可以用P的产生速率表示,也可用底物(S)的消耗速率表示,其中E在化学反应前后质量和性质不变,B错误;竞争抑制剂与底物的部分结构相同,以适配酶的活性中心,因此,通过竞争抑制(如图2)的事实并不能否定酶具有专一性的特性,C错误;根据米氏方程,如果要把反应速率控制在1/3Vmax,则应该把底物浓度控制在1/2Km,D正确。
[例2] 选B 温度过高会使酶失活,因此本实验应在低温条件下对PAL进行提取,以避免PAL失活,A正确;因为试管2在步骤②中加入了HCl溶液,PAL已经变性失活,故试管2中的底物苯丙氨酸不会被PAL催化消耗,B错误;④加0.2 mL H2O,补齐了步骤②试管1中没有加入的液体(0.2 mL HCl溶液)的体积,C正确;pH过低或过高酶均会失活,故步骤⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应,D正确。
微课测评作业
1.选D 酶也可以在生物体外发挥作用,例如淀粉酶能将试管中的淀粉分解,A错误;酶能催化物质的合成或分解,B错误;大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,由题意可知利用SELEX技术人工合成的一种核酶是以单链DNA为基础成分的,C错误,D正确。
2.选D 胃蛋白酶在核糖体中合成,存在于胃部,胃部与外界环境相通,不属于内环境,A错误。由题图可以得出胃蛋白酶的最适pH在1.5~2.5,但因为只给出了几组pH,不能确定2就是胃蛋白酶的最适pH,B错误。将胃蛋白酶置于强碱环境中,胃蛋白酶会失去活性,再置于酸性环境中,酶活性不会恢复,C错误。由题干信息可知,咽喉反流与胃液中的胃酸及胃蛋白酶有关,因此咽喉反流后立即食用碱性食物可能会缓解嗓子沙哑等症状,D正确。
3.选C 高温保存会破坏酶的空间结构,降低其活性,甚至使酶失活,A正确;由图可知,在42 ℃时,随着反应时间的延长,酶的活性逐渐下降,酶的稳定性逐渐下降,B正确;使用斐林试剂进行检测时需水浴加热,会改变该实验的反应条件,影响准确性,故酶的活性不可用斐林试剂进行检测,C错误;37 ℃时,纤维素反应60 min的消耗量与反应120 min的不同,因为两温度下酶活性几乎相同,反应时间越长底物消耗量越多,D正确。
4.选D 实验中酶的温度已达最适温度,若在此基础上将温度升高10 ℃,酶活性会降低,d点左移、e点下移,A错误;自变量为底物浓度,P点前限制反应速率的主要因素为底物浓度,P点后限制反应速率的主要因素为酶浓度和酶活性的影响,B、C错误;若在P点时向反应体系中加入少量同种酶,会使酶浓度增大,反应速率加快,e点将上移,D正确。
5.选C 实验的目的是“探究温度对淀粉酶活性影响”,则各组的温度应不相同,A错误;应把淀粉溶液和酶液分别在相同温度下保温一段时间,然后再混合反应,B错误;淀粉遇碘呈蓝色,在最适温度范围淀粉分解最多,颜色最浅,可根据颜色深浅判断大致的最适温度范围,C正确;在此实验中起始时反应物的总量是无关变量,每组实验应设置成相同且适宜,因此,反应结束后每组实验的产物总量也是相同的,反应结束后的产物总量不能表示酶的活性,D错误。
6.选D 由①②③组自变量为离子不同,因变量为多聚半乳糖醛酸酶活性,表明多聚半乳糖醛酸酶的活性受不同离子影响,A正确;由①④组条件只有温度不同可知,自变量为温度,因变量为多聚半乳糖醛酸酶的活性,检测指标为半乳糖醛酸的生成量,B正确;④组在55 ℃下,半乳糖醛酸的含量高于①组,说明55 ℃时多聚半乳糖醛酸酶的活性高于常温,则55 ℃可能高于、低于或等于最适温度,C正确;该实验中,多聚半乳糖醛酸酶只催化了果胶的分解,未证明其不具有专一性,D错误。
主题微课(二)
(1)线粒体内膜 H2O 运输H+和催化ATP的生成
(2)更多 有氧呼吸产生的能量大部分以热能形式散失,用于合成ATP的能量很少 增加植物的抗逆性
(3)类囊体薄膜 O2、H+和e- 水 氧化型辅酶Ⅱ与H+、e-结合形成还原型辅酶Ⅱ时消耗叶绿体基质中的H+ 既能为暗反应提供能量,又能为暗反应提供还原剂
(4)在光合作用光反应中,ATP合成所需的直接能量可能来自类囊体膜内外的H+浓度差
[典例] 解析:(1)分析题图可知,光系统Ⅰ和光系统Ⅱ参与光反应,故光系统Ⅰ和光系统Ⅱ应位于类囊体膜上;在暗反应阶段,NADPH作为还原剂促进C3的还原并提供能量。
(2)NADP+是暗反应NADPH供氢和供能后的产物,是光反应的原料,因此强光下,光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量,使叶绿体内NADP+含量减少。由题图可知,强光环境下,植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以热能的形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降,进一步避免光抑制现象产生,因此强光照射下植物可避免光抑制,该调节过程为负反馈。
(3)据题图可知,eATP可来源于细胞呼吸和AOX呼吸途径产生的iATP,发生的场所是细胞质基质、线粒体。据题图判断,eATP与细胞膜上的DORN1结合后能激发细胞内与光合作用相关的信号转导,故eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用。
答案:(1)类囊体 作为还原剂并提供能量 (2)减少(下降) 热能 负反馈 (3) 细胞质基质、线粒体(线粒体内膜、线粒体基质) eATP与细胞膜上的DORN1受体结合后能激发细胞内与光合作用相关的信号转导
微课测评作业
1.选D 糖酵解的场所是细胞质基质,该场所有反应所需的酶,而酶具有降低化学反应活化能的作用,A正确;单糖经糖酵解,一部分能量会以热能形式散失,还有一部分能量转移至ATP 和丙酮酸中,B正确;丙酮酸是有氧呼吸过程中产生的中间产物,这些中间产物(包括丙酮酸)有些可参与蛋白质或脂肪的代谢,而没有用于柠檬酸循环,C正确;柠檬酸循环也就是有氧呼吸的第二阶段,该阶段消耗水,而电子传递链(即有氧呼吸第三阶段)会产生水,D错误。
2.选D 有氧呼吸第三阶段中的NADH除了来自丙酮酸的氧化分解,还有葡萄糖分解为丙酮酸的过程所产生的,A错误。物质x是丙酮酸,过程①消耗的O2量处于较低水平,且相对稳定,属于有氧呼吸第二阶段,发生于线粒体基质;过程②消耗的O2量增加,属于有氧呼吸第三阶段,发生于线粒体内膜,B错误。物质y是叠氮化物,依据题图可知,加入y之前与加入y之后,消耗的O2量均与合成的ATP量的曲线基本一致,即物质y没有解除电子传递和ATP合成之间的联系,C错误。细胞呼吸释放的能量一部分用于合成ATP,另一部分以热能的形式释放。据题图可知,加入z后,消耗的O2量增加,可知细胞呼吸产生的总能量增多,而合成的ATP量变化不大,故该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加,则物质z为DNP,D正确。
3.选B 人造叶绿体需要源源不断地输入光能,以通过叶绿体的类囊体膜,将NADP+、ADP和Pi转化为NADPH、ATP,Cetch循环需要NADPH、ATP、CO2等作为直接原料,相当于光合作用暗反应阶段,A正确,B错误;因为没有呼吸作用的消耗,人造叶绿体比天然叶绿体制造有机物的效率更高,若人造叶绿体得到广泛应用,一定程度上可减弱碳排放的影响,C、D正确。
4.选A 叶绿体是双层膜结构,外膜的外面是细胞质基质,据题图可知,TPT既能转运丙糖磷酸又能转运Pi,具有专一性和饱和性,但位于叶绿体内膜上,A错误;TPT能将丙糖磷酸不断运到叶绿体外,同时将释放的Pi运回叶绿体基质,当细胞质基质中Pi浓度降低时,会抑制丙糖磷酸从叶绿体中运出,C正确;白天,光照较强,光合作用形成较多3-磷酸甘油酸,促进ADPG焦磷酸化酶催化淀粉形成,且光下TPT活性受到限制,TPT不能将Pi运回叶绿体基质,不会抑制ADPG焦磷酸化酶活性,因此白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成;晚上,光反应停止,TPT活性提高,积累在叶绿体里的Pi浓度便升高,因此,白天或光照下3-磷酸甘油酸与Pi的比值相对较高,B、D正确。
5.解析:(1)在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后,一方面将水分解为O2和H+,同时,电子经传递,可用于NADP+与H+结合形成NADPH;强光环境会导致气孔关闭,CO2供应不足,短时间内暗反应中C3含量降低;线性电子传递中,电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中,电子在PSⅠ和Cb6/f间循环,仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比,NADPH与ATP的比值较小。
(2)强光下,C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程,A错误;由题图可知,在强光胁迫下,C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻,传递效率显著下降,因此C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率,B正确;C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻,传递效率显著下降,从而产生大量活性氧,导致活性氧积累,使叶片枯萎发黄,C错误;活性氧超过一定水平后会引发细胞凋亡,C37缺失突变体转入高表达的C37基因,可降低强光下的细胞凋亡率,D正确。
(3)由题意可知,在强光下,C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量使细胞凋亡,因此可以取强光下的分别含C37和不含C37的类囊体,提取、分离色素,比较色素带上叶绿素条带的宽度,叶绿素条带宽的为含C37的类囊体,叶绿素条带窄的为不含C37的类囊体。
答案:(1)NADP+与H+ 降低 较小 (2)BD (3)取强光下的分别含C37和不含C37的类囊体,提取、分离色素,比较色素带上叶绿素条带的宽度
11 / 12(共59张PPT)
目 录
01
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
02
习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
1
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
1.(2024·桂林二模)生物体内的酶与生命健康息息相关,酶也可以被科学家改造,用于生活的方方面面。下列有关叙述错误的是 ( )
A.“乳糖不耐受”儿童体内缺少乳糖酶从而不能分解乳糖,常出现腹泻、腹胀
B.胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块,还可以用于去除坏死组织,抑制污染微生物的繁殖
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
10
1
2
3
4
5
6
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11
C.高烧不退患者因消化道内蛋白酶、脂肪酶等催化效率低,会出现食欲不振等现象
D.利用蛋白酶处理废油脂,制造生物柴油,既保护了环境又使其得到合理利用
解析：油脂中含有脂肪,可以被脂肪酶分解,所以利用脂肪酶处理废油脂,可制造生物柴油,既保护了环境又使其得到合理利用,D错误。
√
10
2.(2024·南平模拟)磷酸化是指将一个磷酸基团导入一个有机分子,如蛋白质磷酸化、核苷酸磷酸化等。下列关于磷酸化的叙述,错误的是 ( )
A.蛋白质磷酸化过程中伴随着ATP的水解,属于吸能反应
B.蛋白质磷酸化和去磷酸化过程中的相关物质和能量都能重复利用
C.蛋白质去磷酸化过程中伴随着ATP的合成,属于放能反应
D.细胞膜上的载体蛋白经磷酸化后被活化,有利于主动运输
√
1
2
4
5
6
7
8
9
11
3
10
1
2
4
5
6
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8
9
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解析：使蛋白质磷酸化的磷酸基团来自ATP的末端磷酸基团,该过程伴随着ATP的水解,由ATP水解提供能量,属于吸能反应,A正确;能量不能重复利用,B错误;活化的蛋白质去磷酸化后,变为未活化状态,同时伴随着ATP的合成,属于放能反应,C正确;主动运输过程中首先是ATP的磷酸基团转移到载体蛋白上,载体蛋白经磷酸化后被活化,有利于物质的运输,D正确。
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3.(2024·重庆模拟)cAMP(环化一磷酸腺苷)是由ATP脱去两个磷酸基团后脱水缩合环化而成的一种细胞内信号分子。下列有关叙述正确的是 ( )
A.cAMP与核酸分子的组成元素不同
B.cAMP中的A与ATP中的A含义相同
C.接收cAMP信号的受体为糖被
D.脱水缩合形成cAMP的场所在核糖体
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解析：cAMP与核酸的组成元素都为C、H、O、N、P,A错误。cAMP中的A与ATP中的A含义均代表腺苷,B正确。糖被在细胞表面,cAMP为胞内信号分子,C错误。氨基酸脱水缩合的场所为核糖体;cAMP作为ATP转化而来的胞内信号分子,其形成通常发生在细胞质中,D错误。
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4.(2024·湘潭模拟)线粒体和叶绿体的数量会随细胞代谢强度的变化而变化,在代谢旺盛的细胞中其数量会增多,在代谢减弱的细胞中则减少。下列叙述正确的是 ( )
A.线粒体和叶绿体均有双层膜结构,二者增大膜面积的方式相同
B.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”
C.在代谢旺盛的细胞中线粒体将葡萄糖分解为水和CO2的速率加快
D.在代谢减弱的细胞中线粒体和叶绿体较少,使细胞中染色质数目减少
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解析：叶绿体通过囊状结构堆叠形成许多基粒增大膜面积;线粒体通过内膜向内折叠形成嵴增大膜面积,A错误。有氧呼吸的第二、第三阶段是在线粒体内完成的,线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”,B正确。葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体,C错误。在代谢减弱的细胞中线粒体和叶绿体数量较少,但染色质是在细胞核中,其含量与线粒体和叶绿体数目变化无关,D错误。
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5.(2024·武汉模拟)过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为,酶催化反应的过程为酶+反应物 酶+过渡态反应物 酶+产物;无催化剂时,同一反应的过程为反应物 过渡态反应物 产物。下列叙述错误的是( )
A.发生过程①和过程③所需的能量均称为活化能
B.与酶结合后反应物会更难转变为过渡态反应物
C.加热与加酶使该反应变快的作用机理是不同的
D.pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态
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解析：过程①和过程③都是反应物转变为过渡态反应物,所需的能量均称为活化能,A正确。酶具有催化作用,与酶结合后反应物更容易转变为过渡态反应物,B错误。加热使该反应变快的作用机理是反应物分子具有的能量增加,反应速度加快;加酶使该反应变快的作用机理是降低化学反应的活化能,C正确。pH影响酶的活性,pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态,从而影响酶促反应的速率,D正确。
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6.(2024·漳州二模)可立氏循环是指在剧烈运动时,肌肉细胞有氧呼吸产生NADH的速度超过其再形成NAD+的速度,这时肌肉中产生的丙酮酸由乳酸脱氢酶转变为乳酸,使NAD+再生,保证葡萄糖到丙酮酸能够继续产生ATP。肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝细胞,在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖。下列说法正确的是 ( )
A.机体进行可立氏循环时,肌细胞消耗的O2量小于产生的CO2量
B.有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质中产生,在线粒体基质和内膜处被消耗
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C.肌细胞产生的乳酸需在肝细胞中重新合成葡萄糖,根本原因是相关基因的选择性表达
D.丙酮酸被还原为乳酸的过程中,产生NAD+和少量ATP
解析：人体剧烈运动时,肌细胞中既存在有氧呼吸,也存在无氧呼吸,有氧呼吸产生的CO2与消耗的O2相等,无氧呼吸不消耗O2,也不产生CO2,因此总产生的CO2与总消耗的O2的比值等于1,A错误;
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有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质和线粒体基质中产生,在线粒体内膜处被消耗,B错误;肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝脏细胞,在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖,根本原因是葡萄糖异生途径相关基因的选择性表达,C正确;丙酮酸被还原为乳酸为无氧呼吸的第二阶段,该阶段生成NAD+,不产生ATP,D错误。
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7.(2024·西安二模)如图表示玉米叶肉细胞内部分代谢活动的相互关系,其中a、b、c代表不同的细胞器,图示大小与细胞器的实际大小无关;①~⑤代表不同的物质。下列说法正确的是 ( )
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A.c中含有糖类、无机盐、蛋白质等,可以调节植物细胞内的环境
B.物质①与③在b内参与的反应的场所是细胞器b的内膜
C.物质②在a中的膜结构上参与反应
D.光合产物以物质④的形式进入筛管再通过韧皮部运输到植物各处
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解析：据图分析,c是液泡,液泡中含有糖类、无机盐、蛋白质等,可以调节植物细胞内的环境,A正确;物质①表示水、物质③表示O2,b表示线粒体,水参与有氧呼吸第二阶段,场所是线粒体基质,O2参与有氧呼吸第三阶段,场所是线粒体内膜,B错误;物质②表示CO2,其参与光合作用的暗反应阶段,场所是叶绿体基质,C错误;④表示葡萄糖,光合产物主要是以蔗糖的形式通过韧皮部的筛管被运输到植物的其他部分,D错误。
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8.(2024·安庆模拟)在所有代谢物中,对疼痛影响较大的三种是乳酸盐、ATP及氢离子。当三者单独存在或只有两者相加时作用比较弱,但三者同时出现时会有互相增强的协同效果,明显增强疼痛信号。这三者浓度较低的时候会引起温暖的感觉,浓度升高后则会让人出现疼痛和烧灼感。下列说法不正确的是 ( )
A.单块肌肉多次收缩后,乳酸盐水平会升高、肌肉力量降低,这些变化在氧气不足时更加明显
B.无氧呼吸第二阶段产生乳酸的过程中释放能量较少
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C.运动后肌肉酸痛可能是肌肉微损伤造成的,肌肉的炎症反应也参与了该过程
D.肌肉收缩时常见的代谢物乳酸盐、ATP及氢离子,在单独注射时几乎不会引起疼痛,但同时注射这三种物质会造成明显的肌肉疼痛
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解析：单块肌肉多次收缩后,肌肉细胞会进行无氧代谢,产生乳酸盐,这会导致肌肉酸痛和力量的暂时下降,当氧气供应不足时,这种现象更为明显,A正确;无氧呼吸产生乳酸的过程是无氧呼吸第二阶段的反应,该阶段不释放能量,B错误;运动后肌肉酸痛被认为是由于肌肉微损伤、炎症反应和肌肉纤维的损伤造成的,C正确;由题意可知,在所有代谢物中,对疼痛影响较大的三种是乳酸盐、ATP及氢离子,当三者单独存在或只有两者相加时作用比较弱,但三者同时出现时会有互相增强的协同效果,明显增强疼痛信号,D正确。
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9.(2024·清远一模)研究发现,莱茵衣藻cpl3突变体(cpl3基因被敲除)的叶绿体中ATP合成酶的量显著低于野生型。下列分析错误的是 ( )
A.莱茵衣藻的cpl3突变体不能进行光合作用
B.cpl3基因的表达产物可能促进ATP合成酶基因的表达
C.ATP合成酶是光合作用过程中必不可少的物质
D.野生型莱茵衣藻能将太阳能固定在其合成的有机物中
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10.(2024·武汉模拟)光系统Ⅰ和光系统Ⅱ都是由光合色素和蛋白质构成的复合体,其在光反应中的机制如图所示。下列说法错误的是 ( )
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A.叶绿素和类胡萝卜素都能吸收红光和蓝紫光
B.水的光解发生在类囊体薄膜,需要酶参与
C.植物缺镁对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ都有影响
D.光能先转变成电能再转变成ATP和NADPH中活跃的化学能
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解析：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光,A错误;水的光解属于光反应的一部分,发生在类囊体薄膜,需要酶参与,B正确;植物缺镁会影响叶绿素的合成,光系统Ⅰ和光系统Ⅱ都需要叶绿素参与吸收光能,C正确;由题图可知,光能先转变成电能再转变成ATP和NADPH中活跃的化学能,D正确。
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11.(2024·泉州模拟)如图为人体内葡萄糖和脂肪的部分代谢关系示意图,部分乙酰CoA在动物体内被转变为酮体,酮体主要包括乙酰乙酸、丙酮、β 羟丁酸,其过量时导致酮尿症。下列叙述错误的是 ( )
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A.三羧酸循环是葡萄糖和脂肪分解代谢的共同途径之一
B.减肥困难的原因之一是脂肪一般不会大量转化为糖类
C.三羧酸循环、丙酮酸转变为乙酰CoA的过程分别发生在线粒体的内外
D.若乙酰CoA不能进入三羧酸循环,则可导致酮体过量而产生酮尿症
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解析：脂肪代谢形成的甘油与脂肪酸,转化为乙酰CoA,进入三羧酸循环,葡萄糖转化形成的乙酰CoA,也进入三羧酸循环,因此三羧酸循环是葡萄糖和脂肪分解代谢的共同途径之一,A正确;脂肪一般不会大量转化为糖类,因此会造成减肥困难,B正确;三羧酸循环、丙酮酸转变为乙酰CoA的过程均发生在线粒体基质,C错误;若乙酰CoA不能进入三羧酸循环,在动物体内被转变为酮体,酮体主要包括乙酰乙酸、丙酮、β 羟丁酸,其过量时导致酮尿症,D正确。
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习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
一、基本题点考法训练
1.(14分)(2024·南阳三模)淀粉是玉米籽粒的主要组成成分,占籽粒干重的70%左右,因此玉米籽粒的灌浆过程主要是淀粉合成和积累的过程。茎、叶等器官制造的光合产物运输到籽粒,在一系列酶的催化作用下可形成淀粉。科研人员探究了豫玉22和费玉3号两个品种玉米籽粒中物质变化与相关酶活性的关系,结果如图所示(注:SBE为淀粉分支酶)。回答下列问题:
(1)若要比较不同温度条件下“淀粉酶催化玉米淀粉分解的速率”,用斐林试剂检测产物________(填“可行”或“不可行”),理由是________
___________________________________________________________。
解析： 若要比较不同温度条件下“淀粉酶催化玉米淀粉分解的速率”,则实验的自变量是温度,用斐林试剂检测产物不可行,因为斐林试剂使用时需水浴加热处理,水浴加热处理会改变自变量影响实验结果。
不可行
剂使用时需水浴加热处理,水浴加热处理会改变自变量影响实验结果
斐林试
(2)结合图1、图2可推测,玉米籽粒灌浆过程中糖类发生的主要变化是________________________________________________________________
______________。
图1中授粉后的灌浆期内两个品种玉米中的蔗糖含量均呈下降趋势,其中__________品种的玉米籽粒具有更高的蔗糖供应水平,理由是_____________________________________________________________。
蔗糖被水解成果糖和葡萄糖后,在酶的催化作用下生成了淀粉(蔗糖
转化为淀粉)
费玉3号
费玉3号灌浆期的中后期蔗糖含量和淀粉含量均显著高于豫玉22
解析：图1中蔗糖含量下降,图2中支链淀粉含量升高,可能是蔗糖被水解成果糖和葡萄糖后在一系列酶的催化作用下生成了淀粉。费玉3号灌浆期的中后期蔗糖含量和支链淀粉含量均显著高于豫玉22,由上述分析可知蔗糖水解产物合成了淀粉,综上所述,费玉3号的蔗糖供应水平更高。
(3)分析图2、图3可知,两个品种玉米籽粒中支链淀粉的积累速率与SBE酶的活性呈__________ (填“正相关”或“负相关”)。SBE的作用机理是_______________________________。
解析：图3中20 d时,两个品种的SBE酶活性均达到峰值,对应图2中20 d后支链淀粉积累速率最快,后期酶活性降低对应淀粉积累速率减缓,所以二者呈正相关。SBE的作用机理是降低支链淀粉合成所需的活化能。
正相关
降低支链淀粉合成所需的活化能
2.(14分)(2024·昆明模拟)H+-K+-ATP酶是一种位于胃壁细胞膜上的质子泵,它能通过催化ATP水解同时完成H+和K+的跨膜转运,对胃酸分泌及胃的消化功能具有重要的意义,其作用机理如图所示。回答下列问题：
注：M1-R、H2-R、G-R为胃壁细胞膜上三种不同受体。
(1)构成胃壁细胞膜的基本支架是________________,胃壁细胞内的H+运输到胃腔的方式属于___________。
解析：磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架。由图可知,H+通过H+-K+-ATP酶运输过程中要消耗ATP水解释放的能量,属于主动运输。
磷脂双分子层
主动运输
(2)图中M1-R、H2-R、G-R与胞外不同信号分子结合后可通过 等胞内信号分子激活H+-K+-ATP酶,催化ATP水解,使H+-K+-ATP酶磷酸化,导致其_______________发生改变,从而促进胃酸的分泌。胃酸的主要成分是盐酸,推测盐酸在促进消化方面的主要作用有_____________ (答2点)。
cAMP和Ca2+
空间结构
解析：由图可知,M1-R、H2-R、G-R与各自的信号分子结合后,通过cAMP和Ca2+等胞内信号分子激活H+-K+-ATP酶,H+-K+-ATP酶是蛋白质,接受磷酸基团而磷酸化后其空间结构会发生改变。胃酸的主要成分是盐酸,能为胃蛋白酶提供适宜的pH;刺激小肠黏膜分泌促胰液素,促进胰液分泌进而促进消化;pH呈酸性使食物中的蛋白质变性,空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解进而容易消化。
(3)研究发现,胃酸分泌过多是引起胃溃疡的主要原因,药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,能有效减缓胃溃疡症状。推测临床上用奥美拉唑治疗胃溃疡的机理是______________________________________
________________________________________。
解析：根据题意可知,胃酸分泌过多是引起胃溃疡的主要原因,药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,由此推测该药物可抑制H+-K+-ATP酶的活性,抑制胃壁细胞内H+运输到胃腔中,减少胃酸分泌量。
该药物可抑制H+-K+-ATP酶的活性,抑制胃
壁细胞内H+运输到胃腔中,减少胃酸分泌量
二、新情境问题强化训练
3.(16分)何首乌属于多年生藤本植物,其块根可入药,具有极高的药用价值。如图为何首乌叶肉细胞进行光合作用和有氧呼吸的过程,图中A代表细胞结构,3-磷酸丙糖(PGAL)是一种重要的三碳化合物,既参与光合作用又参与呼吸作用,光合作用过程中,部分PGAL被磷酸转运器转入细胞质基质中生成蔗糖,何首乌合成的有机物主要运输到块根储存。研究发现淀粉积累会导致气孔开放程度降低。回答下列问题：
(1)结构A是__________________,水作为电子供体,释放的高能电子经过一系列的传递,最后在A的表面与电子受体_________以及H+结合使高能电子的能量转移并储存在NADPH中。
解析：据图分析,A可以进行ATP的合成以及NADPH的合成,因此结构A为叶绿体类囊体薄膜,水作为电子供体,释放的高能电子经过一系列的传递,最后在 A 的表面与电子受体NADP+以及H+结合使高能电子的能量转移并储存在NADPH中。
叶绿体类囊体薄膜
NADP+
(2)卡尔文循环过程中,每产生6个PGAL就会有1个PGAL离开卡尔文循环,若离开卡尔文循环的PGAL为2个,则需要_____次卡尔文循环。
解析：每产生6个PGAL就会有1个PGAL离开卡尔文循环,PGAL为三碳化合物,1次卡尔文循环中,1个CO2经过固定形成2个三碳化合物(PGAL),因此若离开卡尔文循环的PGAL 为2个,则需要6次卡尔文循环。
6
(3)⑥过程产生CO2的场所是______________,⑧过程电子的供体是_________。
解析：⑥过程为有氧呼吸第二阶段,产生CO2的场所是线粒体基质。⑧过程为有氧呼吸第三阶段,电子的供体是NADH。
线粒体基质
NADH
(4)科研人员通过实验研究了去留何首乌块根对何首乌植株光合作用的影响。设计了去块根组与不去块根组的对照,其中对照组是_____________;结果是去除块根组何首乌保卫细胞(含叶绿体)气孔导度下降,光合速率降低,请分析导致这一结果的主要原因是___________
____________________________________________________________________________________。
不去块根组
组保卫细胞中淀粉积累,导致气孔导度下降,CO2供应减少,使得暗反应原料不足,光合速率降低
去除块根
解析：对照实验中,未进行人为处理的为对照组,因此不去块根组为对照组,去块根组为实验组;去除块根组保卫细胞中淀粉积累,导致气孔导度下降,CO2供应减少,使得暗反应原料不足,光合速率降低。
4.(16分)(2024·南宁三模)光合作用、有氧呼吸、厌氧发酵的和谐有序进行是土壤底栖藻类正常生命活动的基础。某单细胞土壤底栖藻类在黑暗条件厌氧发酵产生醋酸等有机酸(HA),导致类囊体、线粒体酸化,有利于其从黑暗向黎明过渡,相关过程如下图1,字母B~H代表相关物质。请回答下列问题。
(1)物质B是_______,除TCA循环外,图中能产生物质B的过程还有_____________________________________________;
解析：在有氧呼吸第二阶段,丙酮酸进入线粒体,在线粒体基质中生成CO2。据题图可知,丙酮酸进入线粒体后在线粒体基质中生成B,因此,B为CO2。除TCA循环外,图中能产生物质B的过程还有丙酮酸分解为乙酰辅酶A、丙酮酸分解为酒精。物质C在类囊体膜上经光解成H+和D,可知,物质C是H2O。物质G在类囊体膜上利用H+顺浓度运输提供的能量,反应生成物质H用于卡尔文循环,因此物质H为ATP。
CO2
丙酮酸分解为乙酰辅酶A、丙酮酸分解为酒精
(2)黑暗条件下,PQ等电子传递体处于_______ (填“氧化”或“还原”)状态。从黑暗转黎明时,整体光合电子传递速率慢,导致_________ (填字母)的量成为卡尔文循环的限制因素,此时吸收的光能过剩,对电子传递链造成压力。
解析：黑暗条件下,类囊体膜上不发生水的光解,PQ等电子传递体无法获得电子,因此,它们处于氧化状态。从黑暗转黎明时,整体光合电子传递速率慢,产生的ATP(H)和NADPH(F)少,导致暗反应的卡尔文循环受限。
氧化
F、H
(3)光合色素吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的荧光淬灭称之为光化学淬灭(qP),由热能散失引起的荧光淬灭称之为非光化学淬灭(NPQ)。为了探究厌氧发酵产酸对光能利用的影响,研究人员以npq4突变体(缺失LHCSR蛋白,LHCSR催化NPQ)和正常藻为材料,在黑暗中进行厌氧发酵,发酵180 min后添加KOH。整个实验过程中连续抽样,在光下测定荧光强度,结果如下图2、图3。相关推断合理的是______。
CD
A.突变体厌氧发酵时间越长,光化学淬灭越强
B.正常藻厌氧发酵后加入KOH,非光化学淬灭增强
C.正常藻厌氧发酵产生有机酸,降低类囊体pH,促进非光化学淬灭
D.正常藻厌氧发酵产生有机酸,有利于缓解黎明时电子传递链的压力
解析：据图2可知,随突变体厌氧发酵时间延长,荧光强度基本保持不变,说明光化学淬灭并没有变强,A推断不合理;据图2可知,正常藻厌氧发酵后加入KOH,荧光强度明显增强,光化学淬灭增强,B推断不合理;正常藻在厌氧发酵时产生有机酸,类囊体pH降低,光反应减慢,合成的ATP减少,热能散失增加,促进非光化学淬灭,C推断合理;正常藻厌氧发酵产生有机酸,酸化类囊体,减少对光的吸收,能缓解黎明时电子传递链的压力,D推断合理。
(4)为进一步研究厌氧发酵产酸对光下放氧的影响,研究人员将正常藻平均分为两组,在黑暗条件下厌氧发酵3小时后,对照组不加KOH,实验组用KOH处理,在弱光下连续测定放氧量并计算达到最大氧气释放量的百分比,结果如下表。
组别 光照时间/h
0.5 1 2 3
对照组 30% 80% 100% 100%
实验组 0% 0% 60% 100%
放氧速率等于光合作用产生氧气的速率减去呼吸作用消耗氧气的速率。实验数据说明厌氧发酵产酸_______(填“促进”或“抑制”)有氧呼吸。实验组放氧速率比对照组低,主要原因是______________________
_______________________________________________。
抑制
实验组与对照组光合
作用放氧速率相当,实验组有氧呼吸速率大于对照组
解析：表中数据表明,加了KOH的实验组,在相同时间内,氧气释放量低,说明此时有氧呼吸强消耗了氧气。由此可推断,厌氧发酵产酸对有氧呼吸有抑制作用。实验组放氧速率比对照组低,主要原因是实验组与对照组光合作用放氧速率相当,实验组有氧呼吸速率大于对照组。习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
(本卷每小题4分,满分44分)
1.(2024·桂林二模)生物体内的酶与生命健康息息相关,酶也可以被科学家改造,用于生活的方方面面。下列有关叙述错误的是 ( )
A.“乳糖不耐受”儿童体内缺少乳糖酶从而不能分解乳糖,常出现腹泻、腹胀
B.胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块,还可以用于去除坏死组织,抑制污染微生物的繁殖
C.高烧不退患者因消化道内蛋白酶、脂肪酶等催化效率低,会出现食欲不振等现象
D.利用蛋白酶处理废油脂,制造生物柴油,既保护了环境又使其得到合理利用
2.(2024·南平模拟)磷酸化是指将一个磷酸基团导入一个有机分子,如蛋白质磷酸化、核苷酸磷酸化等。下列关于磷酸化的叙述,错误的是 ( )
A.蛋白质磷酸化过程中伴随着ATP的水解,属于吸能反应
B.蛋白质磷酸化和去磷酸化过程中的相关物质和能量都能重复利用
C.蛋白质去磷酸化过程中伴随着ATP的合成,属于放能反应
D.细胞膜上的载体蛋白经磷酸化后被活化,有利于主动运输
3.(2024·重庆模拟)cAMP(环化一磷酸腺苷)是由ATP脱去两个磷酸基团后脱水缩合环化而成的一种细胞内信号分子。下列有关叙述正确的是 ( )
A.cAMP与核酸分子的组成元素不同
B.cAMP中的A与ATP中的A含义相同
C.接收cAMP信号的受体为糖被
D.脱水缩合形成cAMP的场所在核糖体
4.(2024·湘潭模拟)线粒体和叶绿体的数量会随细胞代谢强度的变化而变化,在代谢旺盛的细胞中其数量会增多,在代谢减弱的细胞中则减少。下列叙述正确的是 ( )
A.线粒体和叶绿体均有双层膜结构,二者增大膜面积的方式相同
B.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”
C.在代谢旺盛的细胞中线粒体将葡萄糖分解为水和CO2的速率加快
D.在代谢减弱的细胞中线粒体和叶绿体较少,使细胞中染色质数目减少
5.(2024·武汉模拟)过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为,酶催化反应的过程为酶+反应物酶+过渡态反应物酶+产物;无催化剂时,同一反应的过程为反应物过渡态反应物产物。下列叙述错误的是 ( )
A.发生过程①和过程③所需的能量均称为活化能
B.与酶结合后反应物会更难转变为过渡态反应物
C.加热与加酶使该反应变快的作用机理是不同的
D.pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态
6.(2024·漳州二模)可立氏循环是指在剧烈运动时,肌肉细胞有氧呼吸产生NADH的速度超过其再形成NAD+的速度,这时肌肉中产生的丙酮酸由乳酸脱氢酶转变为乳酸,使NAD+再生,保证葡萄糖到丙酮酸能够继续产生ATP。肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝细胞,在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖。下列说法正确的是 ( )
A.机体进行可立氏循环时,肌细胞消耗的O2量小于产生的CO2量
B.有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质中产生,在线粒体基质和内膜处被消耗
C.肌细胞产生的乳酸需在肝细胞中重新合成葡萄糖,根本原因是相关基因的选择性表达
D.丙酮酸被还原为乳酸的过程中,产生NAD+和少量ATP
7.(2024·西安二模)如图表示玉米叶肉细胞内部分代谢活动的相互关系,其中a、b、c代表不同的细胞器,图示大小与细胞器的实际大小无关;①~⑤代表不同的物质。下列说法正确的是 ( )
A.c中含有糖类、无机盐、蛋白质等,可以调节植物细胞内的环境
B.物质①与③在b内参与的反应的场所是细胞器b的内膜
C.物质②在a中的膜结构上参与反应
D.光合产物以物质④的形式进入筛管再通过韧皮部运输到植物各处
8.(2024·安庆模拟)在所有代谢物中,对疼痛影响较大的三种是乳酸盐、ATP及氢离子。当三者单独存在或只有两者相加时作用比较弱,但三者同时出现时会有互相增强的协同效果,明显增强疼痛信号。这三者浓度较低的时候会引起温暖的感觉,浓度升高后则会让人出现疼痛和烧灼感。下列说法不正确的是 ( )
A.单块肌肉多次收缩后,乳酸盐水平会升高、肌肉力量降低,这些变化在氧气不足时更加明显
B.无氧呼吸第二阶段产生乳酸的过程中释放能量较少
C.运动后肌肉酸痛可能是肌肉微损伤造成的,肌肉的炎症反应也参与了该过程
D.肌肉收缩时常见的代谢物乳酸盐、ATP及氢离子,在单独注射时几乎不会引起疼痛,但同时注射这三种物质会造成明显的肌肉疼痛
9.(2024·清远一模)研究发现,莱茵衣藻cpl3突变体(cpl3基因被敲除)的叶绿体中ATP合成酶的量显著低于野生型。下列分析错误的是 ( )
A.莱茵衣藻的cpl3突变体不能进行光合作用
B.cpl3基因的表达产物可能促进ATP合成酶基因的表达
C.ATP合成酶是光合作用过程中必不可少的物质
D.野生型莱茵衣藻能将太阳能固定在其合成的有机物中
10.(2024·武汉模拟)光系统Ⅰ和光系统Ⅱ都是由光合色素和蛋白质构成的复合体,其在光反应中的机制如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.叶绿素和类胡萝卜素都能吸收红光和蓝紫光
B.水的光解发生在类囊体薄膜,需要酶参与
C.植物缺镁对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ都有影响
D.光能先转变成电能再转变成ATP和NADPH中活跃的化学能
11.(2024·泉州模拟)如图为人体内葡萄糖和脂肪的部分代谢关系示意图,部分乙酰CoA在动物体内被转变为酮体,酮体主要包括乙酰乙酸、丙酮、β 羟丁酸,其过量时导致酮尿症。下列叙述错误的是 ( )
A.三羧酸循环是葡萄糖和脂肪分解代谢的共同途径之一
B.减肥困难的原因之一是脂肪一般不会大量转化为糖类
C.三羧酸循环、丙酮酸转变为乙酰CoA的过程分别发生在线粒体的内外
D.若乙酰CoA不能进入三羧酸循环,则可导致酮体过量而产生酮尿症
习题讲评课Ⅰ
1.选D 油脂中含有脂肪,可以被脂肪酶分解,所以利用脂肪酶处理废油脂,可制造生物柴油,既保护了环境又使其得到合理利用,D错误。
2.选B 使蛋白质磷酸化的磷酸基团来自ATP的末端磷酸基团,该过程伴随着ATP的水解,由ATP水解提供能量,属于吸能反应,A正确;能量不能重复利用,B错误;活化的蛋白质去磷酸化后,变为未活化状态,同时伴随着ATP的合成,属于放能反应,C正确;主动运输过程中首先是ATP的磷酸基团转移到载体蛋白上,载体蛋白经磷酸化后被活化,有利于物质的运输,D正确。
3.选B cAMP与核酸的组成元素都为C、H、O、N、P,A错误。cAMP中的A与ATP中的A含义均代表腺苷,B正确。糖被在细胞表面,cAMP为胞内信号分子,C错误。氨基酸脱水缩合的场所为核糖体;cAMP作为ATP转化而来的胞内信号分子,其形成通常发生在细胞质中,D错误。
4.选B 叶绿体通过囊状结构堆叠形成许多基粒增大膜面积;线粒体通过内膜向内折叠形成嵴增大膜面积,A错误。有氧呼吸的第二、第三阶段是在线粒体内完成的,线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”,B正确。葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体,C错误。在代谢减弱的细胞中线粒体和叶绿体数量较少,但染色质是在细胞核中,其含量与线粒体和叶绿体数目变化无关,D错误。
5.选B 过程①和过程③都是反应物转变为过渡态反应物,所需的能量均称为活化能,A正确。酶具有催化作用,与酶结合后反应物更容易转变为过渡态反应物,B错误。加热使该反应变快的作用机理是反应物分子具有的能量增加,反应速度加快;加酶使该反应变快的作用机理是降低化学反应的活化能,C正确。pH影响酶的活性,pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态,从而影响酶促反应的速率,D正确。
6.选C 人体剧烈运动时,肌细胞中既存在有氧呼吸,也存在无氧呼吸,有氧呼吸产生的CO2与消耗的O2相等,无氧呼吸不消耗O2,也不产生CO2,因此总产生的CO2与总消耗的O2的比值等于1,A错误;有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质和线粒体基质中产生,在线粒体内膜处被消耗,B错误;肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝脏细胞,在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖,根本原因是葡萄糖异生途径相关基因的选择性表达,C正确;丙酮酸被还原为乳酸为无氧呼吸的第二阶段,该阶段生成NAD+,不产生ATP,D错误。
7.选A 据图分析,c是液泡,液泡中含有糖类、无机盐、蛋白质等,可以调节植物细胞内的环境,A正确;物质①表示水、物质③表示O2,b表示线粒体,水参与有氧呼吸第二阶段,场所是线粒体基质,O2参与有氧呼吸第三阶段,场所是线粒体内膜,B错误;物质②表示CO2,其参与光合作用的暗反应阶段,场所是叶绿体基质,C错误;④表示葡萄糖,光合产物主要是以蔗糖的形式通过韧皮部的筛管被运输到植物的其他部分,D错误。
8.选B 单块肌肉多次收缩后,肌肉细胞会进行无氧代谢,产生乳酸盐,这会导致肌肉酸痛和力量的暂时下降,当氧气供应不足时,这种现象更为明显,A正确;无氧呼吸产生乳酸的过程是无氧呼吸第二阶段的反应,该阶段不释放能量,B错误;运动后肌肉酸痛被认为是由于肌肉微损伤、炎症反应和肌肉纤维的损伤造成的,C正确;由题意可知,在所有代谢物中,对疼痛影响较大的三种是乳酸盐、ATP及氢离子,当三者单独存在或只有两者相加时作用比较弱,但三者同时出现时会有互相增强的协同效果,明显增强疼痛信号,D正确。
9.选A 虽然莱茵衣藻cpl3突变体的叶绿体中ATP合成酶的量显著低于野生型,但不能直接得出不能进行光合作用的结论,因为即使ATP合成酶量减少,也可能有较弱的光合作用进行,A错误;由于cpl3突变体中ATP合成酶的量显著降低,所以cpl3基因的表达产物可能促进ATP合成酶基因的表达,B正确;ATP合成酶在光合作用中负责合成ATP,为暗反应提供能量,是光合作用过程中必不可少的物质,C正确;野生型莱茵衣藻能进行光合作用,将太阳能固定在其合成的有机物中,D正确。
10.选A 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光,A错误;水的光解属于光反应的一部分,发生在类囊体薄膜,需要酶参与,B正确;植物缺镁会影响叶绿素的合成,光系统Ⅰ和光系统Ⅱ都需要叶绿素参与吸收光能,C正确;由题图可知,光能先转变成电能再转变成ATP和NADPH中活跃的化学能,D正确。
11.选C 脂肪代谢形成的甘油与脂肪酸,转化为乙酰CoA,进入三羧酸循环,葡萄糖转化形成的乙酰CoA,也进入三羧酸循环,因此三羧酸循环是葡萄糖和脂肪分解代谢的共同途径之一,A正确;脂肪一般不会大量转化为糖类,因此会造成减肥困难,B正确;三羧酸循环、丙酮酸转变为乙酰CoA的过程均发生在线粒体基质,C错误;若乙酰CoA不能进入三羧酸循环,在动物体内被转变为酮体,酮体主要包括乙酰乙酸、丙酮、β-羟丁酸,其过量时导致酮尿症,D正确。
1 / 3习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练(拍照上传,现场评卷)
(本卷共4题,满分60分)
一、基本题点考法训练
1.(14分)(2024·南阳三模)淀粉是玉米籽粒的主要组成成分,占籽粒干重的70%左右,因此玉米籽粒的灌浆过程主要是淀粉合成和积累的过程。茎、叶等器官制造的光合产物运输到籽粒,在一系列酶的催化作用下可形成淀粉。科研人员探究了豫玉22和费玉3号两个品种玉米籽粒中物质变化与相关酶活性的关系,结果如图所示(注:SBE为淀粉分支酶)。回答下列问题:
(1)若要比较不同温度条件下“淀粉酶催化玉米淀粉分解的速率”,用斐林试剂检测产物 (填“可行”或“不可行”),理由是
。
(2)结合图1、图2可推测,玉米籽粒灌浆过程中糖类发生的主要变化是
。
图1中授粉后的灌浆期内两个品种玉米中的蔗糖含量均呈下降趋势,其中 品种的玉米籽粒具有更高的蔗糖供应水平,理由是
。
(3)分析图2、图3可知,两个品种玉米籽粒中支链淀粉的积累速率与SBE酶的活性呈 (填“正相关”或“负相关”)。SBE的作用机理是 。
2.(14分)(2024·昆明模拟)H+-K+-ATP酶是一种位于胃壁细胞膜上的质子泵,它能通过催化ATP水解同时完成H+和K+的跨膜转运,对胃酸分泌及胃的消化功能具有重要的意义,其作用机理如图所示。回答下列问题:
注:M1-R、H2-R、G-R为胃壁细胞膜上三种不同受体。
(1)构成胃壁细胞膜的基本支架是 ,胃壁细胞内的H+运输到胃腔的方式属于 。
(2)图中M1-R、H2-R、G-R与胞外不同信号分子结合后可通过 等胞内信号分子激活H+-K+-ATP酶,催化ATP水解,使H+-K+-ATP酶磷酸化,导致其 发生改变,从而促进胃酸的分泌。胃酸的主要成分是盐酸,推测盐酸在促进消化方面的主要作用有
(答2点)。
(3)研究发现,胃酸分泌过多是引起胃溃疡的主要原因,药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,能有效减缓胃溃疡症状。推测临床上用奥美拉唑治疗胃溃疡的机理是
。
二、新情境问题强化训练
3.(16分)何首乌属于多年生藤本植物,其块根可入药,具有极高的药用价值。如图为何首乌叶肉细胞进行光合作用和有氧呼吸的过程,图中A代表细胞结构,3 磷酸丙糖(PGAL)是一种重要的三碳化合物,既参与光合作用又参与呼吸作用,光合作用过程中,部分PGAL被磷酸转运器转入细胞质基质中生成蔗糖,何首乌合成的有机物主要运输到块根储存。研究发现淀粉积累会导致气孔开放程度降低。回答下列问题:
(1)结构A是 ,水作为电子供体,释放的高能电子经过一系列的传递,最后在A的表面与电子受体 以及H+结合使高能电子的能量转移并储存在NADPH中。
(2)卡尔文循环过程中,每产生6个PGAL就会有1个PGAL离开卡尔文循环,若离开卡尔文循环的PGAL为2个,则需要 次卡尔文循环。
(3)⑥过程产生CO2的场所是 ,⑧过程电子的供体是 。
(4)科研人员通过实验研究了去留何首乌块根对何首乌植株光合作用的影响。设计了去块根组与不去块根组的对照,其中对照组是 ;结果是去除块根组何首乌保卫细胞(含叶绿体)气孔导度下降,光合速率降低,请分析导致这一结果的主要原因是
。
4.(16分)(2024·南宁三模)光合作用、有氧呼吸、厌氧发酵的和谐有序进行是土壤底栖藻类正常生命活动的基础。某单细胞土壤底栖藻类在黑暗条件厌氧发酵产生醋酸等有机酸(HA),导致类囊体、线粒体酸化,有利于其从黑暗向黎明过渡,相关过程如下图1,字母B~H代表相关物质。请回答下列问题。
(1)物质B是 ,除TCA循环外,图中能产生物质B的过程还有
;
物质C、H分别是 、 。
(2)黑暗条件下,PQ等电子传递体处于 (填“氧化”或“还原”)状态。从黑暗转黎明时,整体光合电子传递速率慢,导致 (填字母)的量成为卡尔文循环的限制因素,此时吸收的光能过剩,对电子传递链造成压力。
(3)光合色素吸收的光能有三个去向:用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的荧光淬灭称之为光化学淬灭(qP),由热能散失引起的荧光淬灭称之为非光化学淬灭(NPQ)。为了探究厌氧发酵产酸对光能利用的影响,研究人员以npq4突变体(缺失LHCSR蛋白,LHCSR催化NPQ)和正常藻为材料,在黑暗中进行厌氧发酵,发酵180 min后添加KOH。整个实验过程中连续抽样,在光下测定荧光强度,结果如下图2、图3。相关推断合理的是 。
A.突变体厌氧发酵时间越长,光化学淬灭越强
B.正常藻厌氧发酵后加入KOH,非光化学淬灭增强
C.正常藻厌氧发酵产生有机酸,降低类囊体pH,促进非光化学淬灭
D.正常藻厌氧发酵产生有机酸,有利于缓解黎明时电子传递链的压力
(4)为进一步研究厌氧发酵产酸对光下放氧的影响,研究人员将正常藻平均分为两组,在黑暗条件下厌氧发酵3小时后,对照组不加KOH,实验组用KOH处理,在弱光下连续测定放氧量并计算达到最大氧气释放量的百分比,结果如下表。
组别 光照时间/h
0.5 1 2 3
对照组 30% 80% 100% 100%
实验组 0% 0% 60% 100%
放氧速率等于光合作用产生氧气的速率减去呼吸作用消耗氧气的速率。实验数据说明厌氧发酵产酸 (填“促进”或“抑制”)有氧呼吸。实验组放氧速率比对照组低,主要原因是
。
习题讲评课Ⅱ
1.解析:(1)若要比较不同温度条件下“淀粉酶催化玉米淀粉分解的速率”,则实验的自变量是温度,用斐林试剂检测产物不可行,因为斐林试剂使用时需水浴加热处理,水浴加热处理会改变自变量影响实验结果。
(2)图1中蔗糖含量下降,图2中支链淀粉含量升高,可能是蔗糖被水解成果糖和葡萄糖后在一系列酶的催化作用下生成了淀粉。费玉3号灌浆期的中后期蔗糖含量和支链淀粉含量均显著高于豫玉22,由上述分析可知蔗糖水解产物合成了淀粉,综上所述,费玉3号的蔗糖供应水平更高。
(3)图3中20 d时,两个品种的SBE酶活性均达到峰值,对应图2中20 d后支链淀粉积累速率最快,后期酶活性降低对应淀粉积累速率减缓,所以二者呈正相关。SBE的作用机理是降低支链淀粉合成所需的活化能。
答案:(1)不可行 斐林试剂使用时需水浴加热处理,水浴加热处理会改变自变量影响实验结果 (2)蔗糖被水解成果糖和葡萄糖后,在酶的催化作用下生成了淀粉(蔗糖转化为淀粉) 费玉3号 费玉3号灌浆期的中后期蔗糖含量和淀粉含量均显著高于豫玉22 (3)正相关 降低支链淀粉合成所需的活化能
2.解析:(1)磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架。由图可知,H+通过H+-K+-ATP酶运输过程中要消耗ATP水解释放的能量,属于主动运输。
(2)由图可知,M1-R、H2-R、G-R与各自的信号分子结合后,通过cAMP和Ca2+等胞内信号分子激活H+-K+-ATP酶,H+-K+-ATP酶是蛋白质,接受磷酸基团而磷酸化后其空间结构会发生改变。胃酸的主要成分是盐酸,能为胃蛋白酶提供适宜的pH;刺激小肠黏膜分泌促胰液素,促进胰液分泌进而促进消化;pH呈酸性使食物中的蛋白质变性,空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解进而容易消化。
(3)根据题意可知,胃酸分泌过多是引起胃溃疡的主要原因,药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂,由此推测该药物可抑制H+-K+-ATP酶的活性,抑制胃壁细胞内H+运输到胃腔中,减少胃酸分泌量。
答案:(1)磷脂双分子层 主动运输 (2)cAMP和Ca2+ 空间结构 ①为胃蛋白酶提供适宜的pH;②刺激小肠黏膜分泌促胰液素,促进胰液分泌进而促进消化;③pH呈酸性使食物中的蛋白质变性,空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解进而容易消化 (3)该药物可抑制H+-K+-ATP酶的活性,抑制胃壁细胞内H+运输到胃腔中,减少胃酸分泌量
3.解析:(1)据图分析,A可以进行ATP的合成以及NADPH的合成,因此结构A为叶绿体类囊体薄膜,水作为电子供体,释放的高能电子经过一系列的传递,最后在 A 的表面与电子受体NADP+以及H+结合使高能电子的能量转移并储存在NADPH中。
(2)每产生6个PGAL就会有1个PGAL离开卡尔文循环,PGAL为三碳化合物,1次卡尔文循环中,1个CO2经过固定形成2个三碳化合物(PGAL),因此若离开卡尔文循环的PGAL 为2个,则需要6次卡尔文循环。
(3)⑥过程为有氧呼吸第二阶段,产生CO2的场所是线粒体基质。⑧过程为有氧呼吸第三阶段,电子的供体是NADH。
(4)对照实验中,未进行人为处理的为对照组,因此不去块根组为对照组,去块根组为实验组;去除块根组保卫细胞中淀粉积累,导致气孔导度下降,CO2供应减少,使得暗反应原料不足,光合速率降低。
答案:(1)叶绿体类囊体薄膜 NADP+ (2)6 (3)线粒体基质 NADH (4)不去块根组 去除块根组保卫细胞中淀粉积累,导致气孔导度下降,CO2供应减少,使得暗反应原料不足,光合速率降低
4.解析:(1)在有氧呼吸第二阶段,丙酮酸进入线粒体,在线粒体基质中生成CO2。据题图可知,丙酮酸进入线粒体后在线粒体基质中生成B,因此,B为CO2。除TCA循环外,图中能产生物质B的过程还有丙酮酸分解为乙酰辅酶A、丙酮酸分解为酒精。物质C在类囊体膜上经光解成H+和D,可知,物质C是H2O。物质G在类囊体膜上利用H+顺浓度运输提供的能量,反应生成物质H用于卡尔文循环,因此物质H为ATP。
(2)黑暗条件下,类囊体膜上不发生水的光解,PQ等电子传递体无法获得电子,因此,它们处于氧化状态。从黑暗转黎明时,整体光合电子传递速率慢,产生的ATP(H)和NADPH(F)少,导致暗反应的卡尔文循环受限。
(3)据图2可知,随突变体厌氧发酵时间延长,荧光强度基本保持不变,说明光化学淬灭并没有变强,A推断不合理;据图2可知,正常藻厌氧发酵后加入KOH,荧光强度明显增强,光化学淬灭增强,B推断不合理;正常藻在厌氧发酵时产生有机酸,类囊体pH降低,光反应减慢,合成的ATP减少,热能散失增加,促进非光化学淬灭,C推断合理;正常藻厌氧发酵产生有机酸,酸化类囊体,减少对光的吸收,能缓解黎明时电子传递链的压力,D推断合理。
(4)表中数据表明,加了KOH的实验组,在相同时间内,氧气释放量低,说明此时有氧呼吸强消耗了氧气。由此可推断,厌氧发酵产酸对有氧呼吸有抑制作用。实验组放氧速率比对照组低,主要原因是实验组与对照组光合作用放氧速率相当,实验组有氧呼吸速率大于对照组。
答案:(1)CO2 丙酮酸分解为乙酰辅酶A、丙酮酸分解为酒精 H2O ATP (2)氧化 F、H (3)CD (4)抑制 实验组与对照组光合作用放氧速率相当,实验组有氧呼吸速率大于对照组
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