第5章 检测试题
(时间:60分钟 满分:100分)
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知识点
题号
1.降低反应活化能的酶
1,2,3,6,7,26
2.细胞的能量通货——ATP
4,5,8,9
3.细胞呼吸及影响因素
10,11,12,13,22,27
4.光合作用及影响因素
14,15,19,20,21,28,29,30
5.综合考查
16,17,18,23,24,25
一、选择题(本题共25小题,每小题2分,共50分)
1.下列关于酶的叙述,正确的是( B )
A.酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
B.细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关
C.酶适宜在最适温度及最适pH条件下长期保存
D.可用过氧化氢作底物来探究温度对酶活性的影响
解析:绝大多数酶是蛋白质,能与双缩脲试剂反应呈紫色,而少数酶是RNA不能与双缩脲试剂发生反应呈紫色,酶在最适温度和最适pH条件下,酶的活性高,因此不适合酶的长期保存;由于过氧化氢在不同温度条件下可以分解,因此会影响实验结果的准确性。
2.细胞中每时每刻进行的化学反应都离不开酶,下列有关酶的叙述,错误的是( C )
A.0 ℃左右时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定
B.每一种酶只能催化一种或一类化学反应
C.过氧化氢酶能够供给过氧化氢能量,从而降低过氧化氢分解反应的活化能
D.在叶绿体和线粒体中,催化ATP合成的酶是相同的
解析:过氧化氢酶并没有给过氧化氢供能,而是通过降低过氧化氢的分解反应的活化能来提高催化效率。
3.如图是人体内某种酶的活性曲线,这种酶可能催化下列哪项化学反应( C )
A.葡萄糖合成糖原
B.氨基酸合成蛋白质
C.蛋白质分解成多肽
D.葡萄糖分解成二氧化碳和水
解析:由图可以得出该酶催化活性在pH=1.5左右时最高,可推知该酶为胃蛋白酶。
4.下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。有关说法不正确的是( A )
A.图甲中的A代表腺苷,b、c为高能磷酸键
B.图乙中进行①过程时,图甲中的c键断裂并释放能量
C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性
D.夜间有O2存在时,图乙中过程②主要发生在线粒体
解析:图甲中的A代表腺嘌呤,b、c都为高能磷酸键,储存大量的能量。
5.下图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图,相关叙述正确的是( B )
A.过程①不需要酶的催化
B.过程②发生高能磷酸键的断裂
C.过程①不能发生在线粒体中
D.过程②不能发生在叶绿体中
解析:ATP的合成和水解,都需要酶的催化;ATP的水解过程是远离腺苷的高能磷酸键断裂、释放其中的能量的过程;有氧呼吸的第二、三阶段有ATP的合成过程,发生在线粒体中;叶绿体中暗反应阶段,需要ATP水解提供能量,因此②可以发生在叶绿体中。
6.在三支试管中加入等量的质量分数为5%的过氧化氢溶液,再分别加入适量的二氧化锰、新鲜猪肝研磨液、唾液,一段时间后测得底物含量变化如图所示。则下列叙述不正确的是( A )
A.曲线乙表示二氧化锰的催化作用,曲线甲与曲线乙对照反映了无机催化剂具有专一性
B.曲线丙表示猪肝中过氧化氢酶的催化作用,曲线甲与曲线丙对照反映酶具有专一性
C.曲线丙与曲线乙对照可以说明酶具有高效性
D.曲线甲不下降的原因可能是唾液淀粉酶与该底物不能形成酶—底物复合物
解析:酶的高效性是指同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。由图分析,催化效率丙>乙>甲,则三条曲线对应的条件是:甲为唾液,乙为二氧化锰,丙为新鲜猪肝研磨液。专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应,曲线甲、乙对照不能得出无机催化剂具有专一性。同理,曲线甲表示唾液淀粉酶不能催化过氧化氢的分解,曲线丙表示过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解,二者对照能说明酶具有专一性。
7.下列关于酶的叙述,错误的是( B )
A.酶通过降低化学反应活化能来提高化学反应速率
B.超过酶的最适温度,酶因肽键被破坏而逐渐失活
C.酶在代谢中作为催化剂,其本身的合成也需要酶催化
D.探究温度影响酶活性的实验中,酶与底物应分别保温后再混合
解析:酶的作用机理是降低化学反应的活化能,从而提高化学反应速率;超过酶的最适温度时,高温会逐渐破坏酶的空间结构而使酶逐渐失活;大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,蛋白质和RNA的合成过程也需要酶的催化;为保证化学反应是在设定温度下进行的,酶与底物分别保温后再混合。
8.据图判断,关于ATP的叙述正确的是( C )
A.甲、乙、丙三种物质都不含高能磷酸键
B.植物体内能量1可用于CO2的固定,能量2来自水的光解
C.乙是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的组成单位
D.人在饥饿时,细胞中的ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
解析:据图分析,甲是ADP含有一个高能磷酸键;二氧化碳的固定不需要消耗能量;乙是脱去两个磷酸基团的一磷酸腺苷,也叫腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的组成单位之一;人在饥饿时,细胞中的ATP与ADP的含量仍处于动态平衡中。
9.下列关于ATP的叙述,正确的是( B )
①ATP是生物体内贮存能量的主要物质
②ATP的能量主要贮存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中
③ATP水解成ADP时是远离A的第三个高能磷酸键断裂
④ATP在细胞内含量很少,但转化速率很快
⑤ATP是可流通的“通量通货”
⑥吸能反应与ATP的水解相关联
A.①②④ B.④⑤⑥ C.③⑤⑥ D.③④⑤
解析:①ATP是生物体内直接能源物质,脂肪是生物体内主要的贮存能量的物质,①错误;②ATP的能量主要贮存在磷酸基团之间的高能磷酸键中,②错误;③ATP的水解实质是ATP分子中远离A的第二个高能磷酸键断裂,③错误。
10.下图是某同学验证呼吸作用产生二氧化碳的实验装置,在透明的容器B中放入湿润的活种子。以下说法正确的是( B )
A.从C瓶导出的气体中,氧气的含量与空气相比没有变化
B.种子不进行光合作用,检测到的二氧化碳是呼吸作用产生的
C.在黑暗条件下,种子不进行呼吸作用
D.在光照条件下,澄清石灰水不会变浑浊
解析:容器B中的种子在有光和无光时均只进行呼吸作用,因此要消耗氧气产生CO2,即从C瓶导出的气体中,氧气的含量与空气相比减少;A装置的存在,保证了检测到的二氧化碳是种子呼吸作用产生的;种子的呼吸作用与光照条件无关,有光、无光都进行;种子进行呼吸作用,产生二氧化碳,使澄清的石灰水变浑浊。
11.下图表示绿色植物细胞内部分物质的代谢过程,以下有关叙述正确的是( A )
A.物质①、②依次是H2O和O2
B.图中产生[H]的场所都是线粒体
C.用18O标记葡萄糖,则产物水中会检测到放射性
D.图示过程只能在有光的条件下进行
解析:有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],物质①是H2O;有氧呼吸第三阶段氧气和[H]反应生成水,物质②是O2;18O 的葡萄糖中的18O转移的途径是:葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。
12.研究人员选取体长、体重一致的斑马鱼随机均分成对照组和训练组,其中训练组每天进行运动训练(持续不断驱赶斑马鱼游动),对照组不进行。训练一段时间后,分别测量两组斑马鱼在静止时及相同强度运动后的肌肉乳酸含量,结果如图。下列叙述正确的是 ( C )
A.乳酸是由丙酮酸在线粒体基质中转化形成的
B.静止时斑马鱼所需ATP主要在细胞质基质生成
C.运动训练可降低无氧呼吸在运动中的供能比例
D.运动训练可降低斑马鱼静止时的无氧呼吸强度
解析:乳酸是由葡萄糖在细胞质基质中转化形成的;静止时斑马鱼所需ATP主要由有氧呼吸提供,线粒体是有氧呼吸的主要场所;训练组运动后乳酸含量较低,说明运动训练可降低无氧呼吸在运动中的供能比例;训练组静止时乳酸含量与对照组相同,说明运动训练不影响斑马鱼静止时的无氧呼吸强度。
13.如图为某绿色植物叶肉细胞的部分生理过程示意图,下列相关叙述正确的是( A )
A.①过程的反应场所是线粒体内膜
B.②过程的反应场所是细胞质基质和线粒体基质
C.细胞中①②过程都发生时,③过程也一定发生
D.若停止光照,则①②过程均不发生
解析:①过程为有氧呼吸第三阶段,②过程是水的光解,细胞中①②过程都发生时,表示可以同时进行光合作用和呼吸作用,若呼吸作用大于光合作用,则③过程就不能发生。
14.下列有关提取和分离叶绿体色素及叶绿体色素功能验证实验中,叙述正确的是( D )
A.在提取和分离叶绿体色素实验中,用体积分数为70%的乙醇溶解色素进行提取
B.叶绿素b在层析液中的相对分子质量最大,扩散速度最慢,所以位于滤纸条最下端
C.提取的叶绿素溶液,给予适宜的温度、光照和CO2,可进行光合作用,释放氧气
D.让一束白光穿过叶绿体色素提取液后再经三棱镜对光进行色散,光谱的颜色明显减弱的区域是红光区和蓝紫光区
解析:提取叶绿体色素时,用有机溶剂无水乙醇;叶绿素b在层析液中的溶解度最低,扩散速度最慢,所以位于滤纸条最下端;没有叶绿体完整的结构,只有叶绿素即使给予适宜的温度、光照和CO2,也不能进行光合作用,释放氧气;叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光。
15.下列关于叶绿体和线粒体的叙述,正确的是( D )
A.叶绿体中可发生CO2→C3→C6H12O6,线粒体中可发生C6H12O6→C3→CO2
B.ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生,在线粒体中随水的生成而产生
C.光能转变成化学能发生在叶绿体中,化学能转变成光能发生在线粒体中
D.都具有较大膜面积和复杂的酶系统,有利于新陈代谢高效而有序地进行
解析:C6H12O6→C3发生在细胞质基质中;有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成水,产生ATP;在线粒体中,只是将稳定的化学能转变为活跃的化学能和热能,而不能转化为光能。
16.分析下图,①②③④所代表的生理过程依次是( A )
A.光合作用、化能合成作用、无氧呼吸、有氧呼吸
B.化能合成作用、乳酸发酵、酒精发酵、呼吸作用
C.光合作用、无氧呼吸、酒精发酵、有氧呼吸
D.主动运输、自由扩散、无氧呼吸、有氧呼吸
解析:①光合作用;②化能合成作用;③酒精发酵属于无氧呼吸;④有氧呼吸。
17.如图为植物的某个叶肉细胞中的两种膜结构以及发生的生化反应。下列叙述不正确的是( B )
A.图甲、乙中的两种生物膜分别存在于叶绿体和线粒体中
B.图甲、乙中的[H]代表相同的物质
C.甲、乙两种生物膜除产生上述物质外,还均可产生ATP
D.影响甲、乙两种膜上生化反应的主要环境因素分别是光照和温度
解析:图甲、乙中的[H]代表的物质分别是NADH和NADPH。
18.将A株玉米置于含有C18O2的空气中,B株玉米置于含有18O2的空气中,正常生长一段时间后,A、B 两株内最先存在的含18O的化合物依次为( B )
A.葡萄糖和二氧化碳
B.三碳化合物和水
C.葡萄糖和水
D.三碳化合物和丙酮酸
解析:将A组小麦培养于含C18O2的空气中,二氧化碳首先与五碳化合物结合形成三碳化合物,然后被还原形成有机物,因此最先出现放射性氧的化合物是三碳化合物;将B组小麦培养于含18O2的空气中,氧气首先参与有氧呼吸的第三阶段,与[H]结合形成水,因此最先出现放射性氧的化合物是水。
19.银边天竺葵叶片边缘细胞因不含叶绿体而显白色(图中b所示)。将整株银边天竺葵放在黑暗中两天后,再做如图所示处理。两小时后取该叶片经酒精脱色处理,滴加碘液显色后进行观察。根据实验结果分析不正确的是( D )
A.实验中a处和b处两部分对照说明光合作用发生于叶绿体中
B.实验中a处和c处两部分对照说明光合作用需要CO2
C.实验中a处和遮光纸遮挡部分对照说明光合作用需要光
D.实验中光照的时间越长,效果越明显
解析:细胞中进行光合作用合成的有机物可运输到植物的其他部位,因此光照的时间太长,可能干扰实验结果。
20.用14CO2 “饲喂”叶肉细胞,让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后,关闭光源,将叶肉细胞置于黑暗环境中,含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示,下列相关叙述错误的是( C )
A.叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质
B.OA段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降
C.AB段三碳化合物浓度不变的原因是14CO2 消耗殆尽
D.B点后曲线上升是因为黑暗条件下,叶肉细胞内无[H]和ATP的供应
解析:14CO2固定的场所是叶绿体基质;OA段由于提供14CO2,因此叶肉细胞中三碳化合物含量增加,五碳化合物含量有所下降;AB段三碳化合物浓度不变的原因是生成和被还原的速度相等;B点后曲线上升是因为黑暗条件下,叶肉细胞内无[H]和ATP的供应,三碳化合物不能被还原而浓度升高。
21.某生物兴趣小组就影响植物光合作用的因素进行了研究,获得如图所示的实验结果。下列有关分析错误的是( B )
A.该植物可在较低温度的环境中生长
B.当光照强度大于7时,该植物在15 ℃和25 ℃的环境中积累的有机物相等
C.在所研究的温度范围内,15 ℃时,最有利于该植物的生长
D.光照强度为1时,5 ℃和15 ℃制造的有机物速率相等
解析:由图可知,当光照条件适宜时,低温条件下二氧化碳的吸收速率大于0,说明该植物可在较低温度的环境中生长;当光照强度大于7时,15 ℃和25 ℃的环境中净光合速率相等,但呼吸速率不同,因此有机物的积累量不相等;由图可知,25 ℃和15 ℃时净光合速率相等且最大,但15 ℃时,呼吸速率更低,因此积累的有机物更多,有利植物生长;光照强度为1时,5 ℃和15 ℃的曲线重合,且二者呼吸速率又相等,故制造的有机物速率相等。
22.在温度、光照均适宜的条件下,将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中,会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析,合理的是( D )
A.缺乏胚芽生长所必需的营养物质
B.不能通过光合作用合成有机物
C.细胞呼吸产生的能量均以热能释放
D.细胞呼吸的产物对其产生毒害作用
解析:长期将种子浸没在无菌水中会使种子长时间进行无氧呼吸产生酒精等有害物质,导致种子死亡。
23.光合作用和细胞呼吸是植物体最重要的生命活动。如图为其简单过程示意图,相关叙述正确的是( A )
A.图中代表光合作用的是③②,代表细胞呼吸的是①④
B.图中X和Y可代表同一种物质
C.图中②③过程发生在叶绿体内,①④过程发生在线粒体内
D.植物细胞内都能发生①②③④过程
解析:③过程产生的X物质为C3,②③过程均发生在叶绿体基质中。糖经①过程变为Y物质,Y为丙酮酸,①为葡萄糖分解为丙酮酸的过程,发生在细胞质基质内,④为有氧呼吸第二阶段,或无氧呼吸第二阶段,分别发生在线粒体基质或细胞质基质中。②③为光合作用,①④为细胞呼吸;无叶绿体的植物细胞内不能发生②③过程。
24.将叶面积相等的A、B 两种植物的叶片分别放置在温度相同且适宜的恒温密闭小室中,给予充足的光照,利用红外测量仪每隔5 min 测定一次小室中的CO2浓度,结果如图所示。对此实验叙述不正确的是( B )
A.此实验可以说明B植物比A植物具有更强的固定CO2的能力
B.当CO2浓度约为0.8 mmol/L 时,A、B 两植物的光合作用强度相等
C.20 min 以后,两种植物叶片光合作用强度都与呼吸作用强度相等
D.若A 植物在第5 min 时光照突然降低,C3含量将增加
解析:图中看出,B植物能够利用较低浓度的二氧化碳进行光合作用,说明B植物比A植物具有更强的固定CO2的能力;当CO2浓度约为 0.8 mmol/L时,由于不知道两植物的呼吸速率,所以无法比较二者的光合作用强度大小;20 min以后,密闭小室内的二氧化碳浓度均保持稳定,说明光合作用吸收的二氧化碳等于呼吸作用释放的二氧化碳,表明两种植物叶片各自的光合速率等于其细胞呼吸速率;若A 植物在第5 min 时光照突然降低,由于[H] 和ATP产生减少,还原C3速度减慢,而C3合成速率基本不变,导致C3含量积累增加。
25.某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究(均在最适温度下进行),结果如下图所示,相关分析合理的是( C )
A.图一可见呼吸底物为葡萄糖、O2浓度为A时,O2的吸收量等于CO2的释放量
B.图一中DE段CO2的释放量有所下降可能是由于温度抑制了酶的 活性
C.图二可见乙品种比甲品种呼吸速率低,且乙品种比甲品种更适于生长在弱光环境中
D.图二中F点时甲的叶肉细胞中消耗ADP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体
解析:无氧呼吸不吸收O2,只释放CO2;有氧呼吸吸收的O2和释放CO2量相等。O2浓度为A时,无氧呼吸和有氧呼吸CO2的释放量相等,O2的吸收量等于CO2的释放量的1/2;因实验是在最适温度下进行的,故图一中DE段CO2的释放量有所下降的原因不是温度抑制了酶的活性;图二中,从与纵轴的交点可见,品种乙比品种甲的呼吸速率低,且品种乙在较弱的光照强度下其光合速率即达到最大值,故品种乙更适于生长在弱光环境中;图二中F点时只进行呼吸作用,故消耗ADP即产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体。
二、非选择题(共5小题,共50分)
26.(10分)现有两种淀粉酶A与B,某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性,设计如下探究实验:
1
2
3
4
5
6
7
8
Ⅰ.设置水浴缸温度(℃)
20
30
40
50
20
30
40
50
Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液10 mL,分别保温5分钟
Ⅲ.另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液,分别保温5分钟
酶A
酶A
酶A
酶A
酶B
酶B
酶B
酶B
Ⅳ.将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀,保温5 分钟
实验结果:对各组淀粉剩余量进行检测,结果如下图所示。
(1)该实验的自变量是 和 。?
(2)根据实验结果分析,酶B在 ℃条件时活性较高。?
(3)本实验能不能用斐林试剂检测生成物有无麦芽糖的存在?
,理由是 ?
。?
(4)若要进一步探究酶B的最适温度,实验设计的主要思路应是在
℃之间设立较小温度梯度的分组实验,按上述步骤进行实验,分析结果得出结论。?
解析:(1)自变量是在实验过程中人为要控制的量,根据表格可以看出本实验有两个自变量,即酶的种类和温度。
(2)酶B在40 ℃条件时淀粉剩余量较少,所以酶B在40 ℃条件时活性较高。
(3)因为用斐林试剂需水浴加热,加热也会对酶的活性产生影响,使实验结果不可靠,所以不能用斐林试剂检测生成物有无麦芽糖的存在。
(4)要进一步探究酶B的最适温度,实验设计的主要思路应是设计更小的温度梯度,分别测量淀粉的分解情况,即在30～50 ℃之间设立较小温度梯度的分组实验,按上述步骤进行实验,分析结果得出结论。
答案:(除标注外,每空2分)
(1)温度(1分) 淀粉酶的类型(1分)
(2)40
(3)不能 斐林试剂检测时需水浴加热,会导致反应体系温度发生改变,影响实验结果
(4)30～50
27.(10分)下图1表示酵母菌体内发生的物质变化过程,下图2表示酵母菌在不同氧气浓度下的氧气吸收量和无氧呼吸过程中二氧化碳的释放量,据图回答下列问题:
(1)图1过程③发生在细胞中的具体场所是
。?
(2)图1中产生ATP最多的过程是 (填数字序号)。?
(3)图2中乙曲线所代表的生理过程可用图1中 (填数字序号)过程表示。?
(4)图2中氧浓度为d时酵母菌的细胞呼吸方式是 。?
(5)图2中在氧浓度为b时甲、乙曲线的交点表示
。此时若甲代表的细胞呼吸方式消耗了A mol的葡萄糖,则乙代表的细胞呼吸方式此时消耗的葡萄糖为 mol。?
解析:(1)图1过程③为有氧呼吸第二、三步,场所为线粒体基质和线粒体内膜。
(2)图1中①为有氧呼吸与无氧呼吸的第一步,②为无氧呼吸第二步,③为有氧呼吸第二、三步,产生ATP最多的过程是有氧呼吸第三步③。
(3)图2中乙曲线代表有氧呼吸图1中过程①③表示有氧呼吸。
(4)氧浓度为d时,只进行有氧呼吸。
(5)在氧浓度为b时,为有氧呼吸与无氧呼吸所产生的二氧化碳相等的氧气浓度,有氧呼吸产生的二氧化碳等于有氧呼吸消耗的氧气。若无氧呼吸消耗A mol的葡萄糖,则产生了2A mol二氧化碳,有氧呼吸与无氧呼吸产生的二氧化碳相等,则有氧呼吸消耗葡萄糖是A/3 mol。
答案:(除标注外,每空2分)
(1)线粒体基质和线粒体内膜(1分)
(2)③(1分) (3)①③
(4)只进行有氧呼吸
(5)有氧呼吸O2吸收量与无氧呼吸CO2释放量相等 A/3
28.(10分)中国女科学家屠呦呦从青蒿中分离出青蒿素应用于疟疾治疗,获2015年诺贝尔生理学或医学奖。如图为青蒿叶肉细胞中两结构及物质转移示意图,下表为生理状况相同的幼苗在黑暗或3 klx光照、不同温度条件下O2的变化速率。结合所学知识,回答下列问题:
温度(℃)
5
10
15
20
25
30
35
光照下O2释
放速率(mg/h)
0.96
1.73
2.52
3.24
3.86
3.1
2.72
黑暗下O2吸
收速率(mg/h)
0.46
0.76
0.98
1.51
2.45
3.1
3.29
(1)叶绿体中的色素分布于结构乙的 上。提取绿叶中的色素时,为保护色素,要加入的化学药品是 ,图中结构甲中嵴的作用是 。?
(2)图中a代表的物质是 ,b (填“可以”或“不可以”)代表葡萄糖,因为 ?
。?
(3)据表推测,图中结构甲中酶的最适温度 (填“低于”“等于”或“高于”)结构乙中酶的最适温度。探究3 klx光照条件下幼苗生长的最适温度,应该设计的实验是
。?
(4)在3 klx光照、30 ℃条件下幼苗叶肉细胞中物质b的转移途径是 。若每天用3 klx的光照射幼苗12 h,当温度为表中 ℃时,幼苗生长最快。?
解析:(1)叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上,提取绿叶中的色素时,要加入CaCO3以保护叶绿体中的色素;由图分析,甲为线粒体,乙为叶绿体。线粒体中嵴的作用是增大线粒体内膜的面积,便于附着更多的有氧呼吸酶。(2)线粒体有氧呼吸的产物CO2可以供给叶绿体进行光合作用,故a代表CO2;b不可以代表葡萄糖,因为葡萄糖参与细胞质基质中细胞呼吸第一阶段,分解为丙酮酸和[H],丙酮酸和[H]进入线粒体参与有氧呼吸的第二、第三阶段,葡萄糖不可能进入线粒体,b应该为O2。(3)表中数据为3 klx 光照时幼苗O2的释放速率(净光合速率)和黑暗条件下O2的吸收速率(呼吸速率),其(总)光合速率的最大值对应的最适温度在20～30 ℃,而呼吸速率的最大值对应的最适温度大于 30 ℃,故结构甲中酶的最适温度高于结构乙中酶的最适温度。若探究3 klx 光照条件下幼苗生长的最适温度,应在 20～30 ℃ 之间设置更小的温度梯度进行实验。(4)在3 klx光照、30 ℃条件下幼苗净光合速率为 3.1 mg/h,光合速率大于呼吸速率,则其叶肉细胞中产生的b(O2)应该向线粒体转移,并且还有多余的释放到细胞外。当植物一天积累的有机物最多时,幼苗生长最快。故当12×净光合速率-12×呼吸速率,即12×(净光合速率-呼吸速率)最大时,幼苗生长最快。由表中数据可知,20 ℃时,12×(净光合速率-呼吸速率)的值最大。
答案:(每空1分)
(1)类囊体薄膜 CaCO3 增大线粒体内膜面积
(2)CO2 不可以 葡萄糖的分解发生在细胞质基质中
(3)高于 在20～30 ℃之间设置更小的温度梯度进行实验
(4)向甲和细胞外转移 20
29.(10分)利用下图装置测定金鱼藻光合作用强度(氧气传感器可监测氧气浓度的变化),下图是温度等其他条件适宜时,在不同光质条件下光照1小时后氧气浓度的变化相对量,如下表所示,请分析回答:
组别
1
2
3
4
5
6
7
8
9
光质
自然光
红光
橙光
黄光
绿光
青光
蓝光
紫光
无光
O2相对
变化量
+18
+15
+11
+3
-1
+8
+13
+12
-4
注:“+”表示增加,“-”表示减少
(1)在绿光条件下,金鱼藻叶肉细胞产生ATP的场所有
,如果由绿光突然转换为红光,则此时刻其叶肉细胞中C5的浓度将 。?
(2)在黄光条件下,该植物经过1小时光合作用,产生氧气总量相对值是 。?
(3)该实验的目的是 ,?
第9组的作用是 。?
解析:(1)比较无光条件与绿光条件下O2相对变化量,可知绿光条件下,植物进行光合作用,因此在绿光条件下,金鱼藻叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体,如果由绿光突然转换为红光,则光反应产生的[H]和ATP增加,因此其叶肉细胞中C5的浓度将增加。
(2)在黄光条件下,该植物经过1小时光合作用,产生氧气总量相对值是3-(-4)=7。
(3)该实验的目的是探究光质(光的颜色或波长)对光合作用强度的影响,第9组的作用是作为对照,测定呼吸作用强度。
答案:(每空2分)
(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 增加
(2)7
(3)探究光质(光的颜色或波长)对光合作用强度的影响
作为对照(测定呼吸作用强度)
30.(10分)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:
对照组
实验
组一
实验
组二
实验
组三
实验
组四
实验
处理
温度/℃
36
36
36
31
25
相对湿度/%
17
27
52
52
52
实验
结果
光合速率/
mgCO2·dm-2·h-1
11.1
15.1
22.1
23.7
20.7
回答下列问题:
(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是 ,其依据是 ;?
并可推测, (填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。?
(2)在实验组中,若适当提高第 组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是 。?
(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程 (填“需要”或“不需要”)载体蛋白, (填“需要”或“不需要”)消耗ATP。?
解析:(1)分析对照组、实验组一和实验组二可知,高温条件下(温度均为36 ℃),适当增加相对湿度时,叶片光合速率的增加量相对较大,而分析实验组二、三、四可知,在相对湿度较高的条件下(相对湿度均为52%),适当降低温度时,叶片光合速率的增加量较小,甚至降低。所以,中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度;并由增加相对湿度,叶片的光合速率增大可推知,增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
(2)对比实验组三和实验组四可知:因温度降低,叶片的光合速率下降,所以适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2进入叶肉细胞的方式为自由扩散,既不需要载体蛋白,也不需要消耗ATP。
答案:(除标注外,每空1分)
(1)湿度(相对湿度) 在相同温度条件下,相对湿度改变时,光合速率变化大(2分) 增加
(2)四 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3分)
(3)不需要 不需要
第1课时 酶的作用和本质
测控导航表
知识点
题号
1.酶的作用及机理
1,3,4,11
2.酶的本质及探索
6,7,10,12
3.实验变量的实验设计
2,9,14,15
4.综合考查
5,8,13
A级 合格性水平训练
1.(2017·新疆石河子月考)酶加速化学反应的根本原因是( C )
A.降低反应体系的自由能
B.增加反应体系的自由能
C.降低反应的活化能
D.调节了反应所需的酸碱度
解析:酶的作用机理就在于降低化学反应所需要的活化能。
2.下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。相关分析合理的是( C )
A.本实验的因变量是不同的催化剂
B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C.1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验
D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
解析:本实验的因变量是过氧化氢的分解速率,观察的指标是气泡的产生速率;温度是自变量,酶的用量是无关变量;1号与3号、1号与4号中只有一个实验变量不同,可分别构成对照实验。2号在高温下出现气泡的原因是加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。
3.下列有关酶的叙述中,错误的是( B )
A.所有酶都含有C、H、O、N四种元素
B.酶只能在细胞内发挥作用
C.蛋白酶能够催化唾液淀粉酶水解
D.人体内的酶也在不断地更新
解析:蛋白质中一定含有C、H、O、N,RNA中一定含有C、H、O、N、P;酶既可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外甚至体外发挥作用,如加酶洗衣粉;唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,故可在蛋白酶的催化作用下水解。人体内的酶不断被分解和重新合成,因而不断更新。
4.(2017·河北张家口期中)关于活化能,下列说法不正确的是( C )
A.是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量
B.加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化能
C.无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应
速率
D.酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行
解析:与无机催化剂相比,酶的催化作用明显高于无机催化剂,降低活化能的效果更明显,而不是使反应分子获得活化能。
5.(2017·河北张家口期中)有关酶的叙述中正确的是( B )
A.酶是高能磷酸化合物 B.酶是生物催化剂
C.酶都是蛋白质 D.酶能为化学反应供能
解析:酶是生物催化剂;酶不都是蛋白质,有的是RNA;酶不能为化学反应供能,可降低化学反应的活化能。
6.下列关于酶和无机催化剂的叙述,错误的是( C )
A.两者均可改变反应的速率
B.反应前后,两者的性质和数量均没有变化
C.酶可降低反应的活化能,而无机催化剂则不能
D.两者均可在细胞外发挥作用
解析:酶和无机催化剂均可改变反应速率;反应前后,两者的性质和数量均没有变化;两者均可降低反应的活化能,而酶降低活化能的作用更显著;酶可在细胞内、细胞外发挥作用。
7.(2017·安徽铜陵月考)1773年,科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验:让鹰吞下装有肉块的小铁笼,一段时间后,取出铁笼,发现肉块消失了。依据该实验下列说法正确的是( B )
A.该实验由于只有一组实验,所以没有形成对照
B.小铁笼的巧妙之处在于排除了胃物理性消化的干扰
C.本实验可以得出是胃蛋白酶将肉块消化分解的结论
D.本实验也能说明酶可以在细胞外起调节生命活动的作用
解析:该实验虽只有一组实验,但能形成前后自身对照;小铁笼的巧妙之处在于排除了胃物理性消化的干扰;本实验可以得出是胃产生了物质将肉块消化分解的结论,但是不能确定是胃蛋白酶的作用;该实验证明了胃部产生的化学物质可以在细胞外发挥催化作用,但不是调节生命活动的作用。
8.(2017·江西新余月考)下列关于酶的叙述,正确的一项是( C )
A.酶是活细胞产生的,只能在生物体内发挥催化作用
B.酶能够提供反应开始所必需的活化能
C.酶的化学本质并非都是蛋白质
D.一个酶分子只起一次作用,然后就被破坏了
解析:酶是活细胞产生的,在生物体内和生物体外均可通过降低化学反应的活化能起催化作用,且酶在化学反应前后不变。
9.( 2017·河北武邑期末)下表是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验设计的相关内容。请回答:
试管编号
加入材料
处理方法
实验现象
1
2 mL H2O2溶液+2滴清水
室温
无气泡
2
2 mL H2O2溶液+2滴清水
90℃水
浴加热
少量气泡,带火星的卫生香不复燃
3
2 mL H2O2溶液+2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液
室温
较多气泡,带火星的卫生香复燃
4
2 mL H2O2溶液+2滴肝脏研磨液(含过氧化氢酶)
室温
大量气泡,带火星的卫生香猛烈复燃
(1)该实验运用了科学实验中重要的研究方法,即 法。?
(2)在实验过程中 的变量称作自变量。上述实验中,属于自变量的是 ,随着 的变化而变化的变量称为因变量。上述实验中,因变量为 。?
(3)上述实验中还运用了一个重要的实验原则,即 实验。对照组是 ,实验组是 (填试管编号)。?
(4)比较1号和2号试管,你得出的结论是
;比较1号、3号、4号试管,你得出的结论是 。?
解析:(1)根据表格分析,该实验运用了科学实验中控制变量法,即控制了实验的自变量。
(2)该实验中,自变量是人为控制的,包括温度和催化剂的种类;因变量是随着自变量的变化而变化的变量,该实验的因变量为过氧化氢的分解速率。
(3)上述实验遵循了对照性原则,其中1号试管为对照组,2、3、4号试管为实验组。
(4)比较1号和2号试管,90 ℃下产生的气泡多,说明加热能提高过氧化氢分解速率;比较1号、3号、4号试管,自变量是催化剂的种类,说明过氧化氢酶和FeCl3均具有催化作用,且过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
答案:(1)控制变量
(2)人为改变 温度和催化剂的种类 自变量 过氧化氢的分解速率
(3)对照 1号试管 2、3、4号试管
(4)加热能提高过氧化氢分解速率 过氧化氢酶和FeCl3均具有催化作用,且过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高
B级 等级性水平训练
10.(2017·宁夏银川月考)把分解酒精的酶(化学本质不是RNA)装进纳米级小笼子做成的“防护服”中,酶就不怕被消化液分解,可安心分解酒精分子。下列推测合理的是( C )
A.用于分解酒精的酶可能是脂质
B.该酶降低反应体系的自由能
C.“防护服”的主要功能是阻碍消化道内蛋白酶的作用
D.纳米级小笼子可通过主动运输的方式被吸收进入血液
解析:酶的化学本质是蛋白质或RNA,由题意可知,分解酒精的酶的化学本质不是RNA,而是蛋白质;酶的作用机理是降低化学反应的活化能;由于“防护服”的保护酶就不怕被消化液分解,可见该“防护服”的作用就是防止酶被消化道内的蛋白酶分解;大分子物质进入细胞的方式为胞吞作用。
11.(2017·江西赣州月考)如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需的能量变化过程。下列相关叙述不正确的是( B )
A.bc段可表示在有酶条件下反应发生需要的活化能
B.若将酶改为无机催化剂,则b将向下移动
C.ac段可表示在无催化剂条件下,反应需要的活化能
D.若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,改变酶促条件后,则b将向上移动
解析:bc段表示在有酶条件下反应发生需要的活化能,ac段表示在无催化剂条件下,反应需要的活化能;酶催化比无机催化剂催化该反应更能降低活化能,若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b在纵轴上将向上移动;由于曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,故改变酶促条件后,降低的活化能减少,故b在纵轴上将向上移动。
12.(2017·山西大同月考)某种酶是由419个氨基酸组成的蛋白质。科学家利用生物技术做出了5种不同长度的该酶的片段,并分别测定其活性如图所示。分析该酶最可能具有活性的部是( B )
A.第1号氨基酸到第43号氨基酸
B.第44号氨基酸到第85号氨基酸
C.第196号氨基酸到第419号氨基酸
D.第197号氨基酸到第302号氨基酸
解析:分析图示可知:1～196片段具有活性,说明酶具有活性的部位在第1号至第196号氨基酸之间;86～149片段没有活性,说明酶具有活性的部位在第86号氨基酸之前;44～419片段具有活性,说明酶具有活性的部位在第44号氨基酸之后。综上分析,酶具有活性的部位是第44号氨基酸至第85号氨基酸。
13.(2017·山西大同一中月考)下列有关唾液淀粉酶叙述正确的是( B )
①唾液淀粉酶从细胞释放到口腔不穿过生物膜 ②唾液淀粉酶被吞咽入胃依然能消化淀粉分解 ③唾液淀粉酶的空间结构与其功能密切相关 ④双缩脲试剂A液与B液等体积混合后与溶菌酶反应呈紫色
A.一项 B.两项
C.三项 D.四项
解析:唾液淀粉酶以胞吐方式从细胞释放到细胞外进而进入口腔,不穿过生物膜,①正确;唾液淀粉酶被吞咽入胃,在胃液强酸性的条件下会变性失活,不能消化淀粉分解,②错误;结构决定功能,因此唾液淀粉酶的空间结构与其功能密切相关,③正确;溶菌酶的化学本质是蛋白质,可用双缩脲试剂鉴定,在鉴定时,应先加A液后加B液,④错误。综上分析,B项正确。
14.肝脏研磨液中含有的过氧化氢酶和氯化铁溶液中的Fe3+都能催化过氧化氢分解成水和氧气。现用肝脏研磨液、氯化铁溶液为材料,依下表设计实验,并得到结果,请分析回答:
实验序号
反应物
加入物质
条件
现象
1
H2O2
肝脏研磨液
室温
大量气泡
2
H2O2
氯化铁溶液
室温
少量气泡
(1)实验1、2的现象出现差别的原因是?
。?
(2)能证明酶在细胞外也具有催化作用的实验是 。?
(3)实验1持续一段时间后,不再产生气泡。出现上述现象的原因可能为:A.肝脏研磨液已失效;B.过氧化氢已被彻底分解。你认为正确的一项是 。请设计一个实验加以证明: ?
。?
解析:实验1、2相比,实验1加入了肝脏研磨液,其中含有的过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生水和氧气的效率更高。实验1中,过氧化氢的量有限,故当过氧化氢消耗完后反应就不再进行,氧气不再产生。
答案:(1)肝脏研磨液中含有的过氧化氢酶的催化效率比氯化铁溶液中的Fe3+高 (2)1 (3)B 向实验1的装置中再加入适量的过氧化氢溶液,若有气泡产生即可证明
15.(2017·辽宁庄河高级中学期末)Ⅰ.如图是探究pH影响过氧化氢酶活性的实验装置图,请回答下列问题。
(1)肝脏研磨液的作用是提供 。本实验的无关变量
有 (答出主要两点)。?
(2)若要验证酶的高效性,在此实验装置的基础上,应如何改进(请写出具体的措施)? 。?
(3)能否用本实验装置来验证温度影响酶的活性? 。?
(4)酶的化学本质是 。?
Ⅱ.低温迫使植物细胞产生大量对细胞有害的过氧化物,如脂质过氧化物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能够消除过氧化物,从而增强植物的抗寒性。研究人员进行了“水杨酸对水稻幼苗抗寒性的影响”实验,实验步骤及结果如表所示。
组别
处理
培养温度
/℃
SOD活性/
(U·g-1·min-1)
1
蒸馏水浇灌
25
7.3
2
①
②
9.4
3
0.5 mmol/L水杨酸浇灌
5
10.3
4
1.0 mmol/L水杨酸浇灌
5
11.6
5
1.5 mmol/L水杨酸浇灌
5
13.6
6
2.0 mmol/L水杨酸浇灌
5
8.5
7
2.5 mmol/L水杨酸浇灌
5
7.9
8
3.0 mmol/L水杨酸浇灌
5
6.5
(1)表中①是 ,②是 。?
(2)组别1和2对照可得的结论是 。?
(3)在5℃的环境下,物质的量浓度为2.0 mmol/L的水杨酸对水稻幼苗抗寒性的影响是 (填“增强”或“减弱”)。?
解析:Ⅰ.(1)肝脏研磨液可以提供H2O2酶。本实验中的自变量是pH,因变量是过氧化氢酶的活性,除了自变量和因变量外,本实验中的无关变量有H2O2溶液的量、滤纸片的大小和数量、反应时间等。
(2)若要验证酶的高效性,自变量为催化剂的种类,因此在此实验装置的基础上,应增加对照组,将肝脏研磨液换成FeCl3溶液。
(3)由于H2O2在高温下本身能分解,故不能用本实验装置来验证温度影响酶的活性。
(4)酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物,其中大多数是蛋白质,少数是RNA。
Ⅱ.(1)实验设计应遵循单一变量原则、对照原则和等量原则,结合表中第2组SOD值的大小,推测①是蒸馏水浇灌,②是5 ℃。
(2)组别1和2说明培养温度降低时,SOD活性升高,水稻幼苗自身可增强抗寒性。
(3)根据表格中数据可知当环境温度降低时,水稻幼苗中SOD的含量上升,说明其自身可增强抗寒性;在5℃的环境下,2.0 mmol/L的水杨酸浇灌条件下水稻幼苗中SOD的含量下降,说明其幼苗的抗寒性
减弱。
答案:Ⅰ.(1)H2O2酶 H2O2溶液的量、滤纸片的大小和数量、反应时间、温度等
(2)增加对照组,将肝脏研磨液换成FeCl3溶液
(3)不能 (4)蛋白质或RNA
Ⅱ.(1)蒸馏水浇灌 5
(2)环境温度降低时,水稻幼苗自身可增强抗寒性
(3)减弱
第2课时 酶的特性
测控导航表
知识点
题号
1.酶的特性
1,2,12
2.影响酶促反应的因素及分析
3,4,5,8
3.有关酶的实验设计
6,7,9,10,11,15
4.综合考查
13,14
A级 合格性水平训练
1.(2017·天津静海一中月考)下图表示酶促反应,该图能体现酶的( A )
A.专一性 B.易受温度影响
C.高效性 D.易受酸碱度影响
解析:据图分析,甲和戊在反应前后没有发生改变,说明甲或者戊可能是酶,起催化作用;在起催化作用的过程中,甲与乙结合,而戊不能与乙结合,说明甲是酶,促进乙反应生成了丙和丁,甲可以催化乙反应,而戊不能,说明酶具有专一性。
2.下图表示过氧化氢被分解的曲线,说明酶具有( C )
①统一性 ②高效性 ③催化特性 ④在温和条件下进行
A.①② B.②
C.②③ D.①②④
解析:比较加入过氧化氢酶的曲线和加入Fe3+的曲线,说明酶的高效性;比较加入过氧化氢酶的曲线和未加酶的曲线,说明酶的催化特性。
3.(2017·江西赣州月考)将刚釆摘的甜玉米立即放入沸水中片刻,可保持其甜味。这是因为加热会( D )
A.提高淀粉酶活性
B.改变可溶性糖分子结构
C.防止玉米粒发芽
D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶
解析:决定甜玉米甜度的主要是可溶性糖的种类和含量。在沸水中酶会变性失去活性,从而防止酶将可溶性糖转化为不具有甜味的淀粉,达到保持其甜味的目的。
4.(2017·广东汕头月考)右图中三条曲线表示某种酶在不同的pH条件下,酶的活性与温度之间的关系。据图可知( B )
A.随着pH从5升高到6,酶的活性逐渐降低
B.尽管pH从5升高到6,但酶的最适温度不变
C.当pH=6时,影响酶促反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度
D.当温度为任意固定值时,实验结果都可以证明pH对酶促反应速率的影响
解析:由图分析可知pH=6时,反应物剩余量较pH=5时反应物剩余量少,说明pH从5升高到6酶活性逐渐升高;由图可知pH不同时最适温度都没有改变;当pH为6时,影响酶促反应速率的主要因素可能是温度;当温度为图中温度最值时,活性都为0,无法证明pH对酶促反应速率的影响。
5.(2017·福建福州期末)影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等。下图表示在最适温度下,某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。下列有关说法正确的是( C )
A.在A点适当提高反应温度,反应速率加快
B.在B点适当增加酶的浓度,反应速率不变
C.A点限制反应速率的主要因素是反应物浓度
D.在C点提高反应物浓度,产物不再增加
解析:图示为最适温度下,某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。在A点适当提高反应温度,酶的活性会降低,反应速率降低;B点时酶的浓度限制反应速率,因此在B点增加酶的浓度,反应速率加快;从图示看出在C点提高反应物浓度,反应速率不再加快,但产物的量将增加。
6.(2017·河南郑州月考)下列与酶相关的叙述中,正确的是( C )
A.探究酶的专一性时,自变量一定是酶的种类
B.探究酶的高效性时,自变量可以是酶的种类
C.探究温度对酶活性的影响时,因变量衡量的方法可能不止一种
D.探究pH对酶活性的影响时,自变量不止一种
解析:探究酶的专一性时,自变量可以是酶的种类或底物的种类;探究酶的高效性时,自变量是催化剂的种类;探究温度对酶活性的影响时,因变量是酶的活性,衡量的方法可以是原料的消耗量,也可以是产物的生成量等;探究pH对酶活性的影响时,自变量只能是pH一种。
7.探索温度对酶活性影响的实验,需进行如下步骤( D )
①取3支试管,编号并注入2 mL淀粉溶液
②向各试管注入1 mL淀粉酶溶液
③向各试管滴1滴碘液
④将3支试管分别放在60℃的热水、沸水和冰块中维持温度5 min
⑤观察实验现象。最合理的实验顺序应为
A.①→②→③→④→⑤ B.①→③→②→④→⑤
C.①→③→④→②→⑤ D.①→④→②→③→⑤
解析:温度为该实验的自变量,所以要将温度控制在不同水平后进行酶催化底物的反应。最后用碘液检测反应情况。
8.20世纪60年代后,医院开始用淀粉酶替代酸来分解淀粉。如图所示为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。据图分析,下列说法不正确的是( B )
A.应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合
B.pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同
C.pH为13的试管调到pH为7后淀粉剩余量基本不变
D.淀粉酶降低淀粉分解反应活化能的作用比酸更显著
解析:在pH为3和9时,虽然图中淀粉的剩余量是相同的,但在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下酶的催化效率应该是不同的,也就是说在pH为3和pH为9时酶的活性是不同的。
9.为了探究pH对过氧化氢酶活性的影响,请根据提供的材料用具,完成下面的实验并回答有关问题。
材料用具:试管,量筒,滴管,试管架,pH试纸;新鲜的质量分数为20%的鸡肝研磨液;新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液,质量分数为5%的盐酸,质量分数为5%的氢氧化钠溶液,蒸馏水等。
(1)实验步骤:
①如图所示,先在1号、2号、3号试管中各加入2 mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液,再向1号试管内加入1 mL蒸馏水,向2号试管内加入 ,向3号试管内加入 ,并振荡试管。?
②向1号、2号、3号试管内各滴入2滴
。?
③仔细观察各试管内 ,并记录。?
(2)实验结果: 。?
(3)实验结论:pH为7左右时过氧化氢酶的活性较高,而pH偏高、偏低时过氧化氢酶的活性降低。
(4)除pH外,还有其他环境因素会影响过氧化氢酶的活性,请你就此提出相关研究课题(只要求写出课题名称):
。?
解析:(1)该实验的目的是探究pH对酶活性的影响,因此自变量为pH,1号加入蒸馏水为对照组,2号和3号分别加入酸和碱溶液,要注意等量原则。
(2)过酸、过碱时酶的活性降低,催化效果降低,实验结果应是2号、3号气泡产生少。
(4)影响酶活性的因素还有温度、重金属盐等。
答案:(1)①1 mL(等量)盐酸 1 mL(等量)氢氧化钠溶液
②鸡肝研磨液 ③产生气泡的多少
(2)1号试管内产生的气泡较多,2号和3号试管内产生的气泡较少
(4)探究温度对过氧化氢酶活性的影响(或其他合理答案)
B级 等级性水平训练
10.(2017·湖北长沙中学月考)下图是几种离子对某种酶活性影响的实验结果,下列分析不正确的是( C )
A.对照组和实验组的处理时间相同
B.Co2+和Mg2+能抑制该酶的活性
C.Mn2+能降低该化学反应的活化能
D.因变量可用底物的减少速率表示
解析:根据实验目的和结果分析可知,该实验的自变量是不同离子种类,因变量是酶的活性。实验组和对照组的处理时间是无关变量,应该相同;与对照组相比,Co2+和Mg2+处理后酶的活性降低,说明它们都能抑制该酶的活性;Mn2+处理酶后活性升高,说明Mn2+能提高酶降低该化学反应活化能的效果,但不能说Mn2+就是直接降低反应的活化能;酶的活性——因变量可用底物的减少速率表示。
11.(2017·海南海南中学期末)下列有关酶的实验设计思路正确的是( C )
A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
C.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响
解析:过氧化氢的分解受温度影响,所以不能用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响;利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时,采用碘液检测结果均无颜色变化,故无法检测出实验结果;酶的高效性是相对无机催化剂而言的,所以研究酶的高效性时,应用酶和无机催化剂对比;胃蛋白酶的适宜pH是1.5～2.0,所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时,若pH设置成5、7、9则无法看出pH对酶活性的影响。
12.(2017·安徽马鞍山月考)下图为某单细胞微生物细胞代谢中酶与其底物、产物的关系示意图(图中的变构位点指引起酶结构改变的触发点),下列有关叙述正确的是( C )
A.从该图可以看出酶促反应速率随底物浓度增大而不断增大
B.酶1有两种底物且能与产物B结合,说明酶1不具有专一性
C.酶1与产物B结合后无活性,说明酶的活性与其空间结构有关
D.产物B浓度高时导致酶1无活性与高温导致酶失活一样是不可逆的
解析:从该图可以看出酶促反应速率存在反馈调节,不会随底物浓度增大而不断增大;酶1可以和特定的物质结合,催化该类反应,因而具有专一性;酶1与产物B结合后空间结构改变,失去活性,说明酶的活性与其空间结构有关;产物B浓度高时酶1无活性,当产物B浓度低时酶1又恢复活性,该过程是可逆的。
13.(2017·河北唐山调研)图甲表示麦芽糖酶催化麦芽糖水解的模型,图乙表示在最适温度下,麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。下列相关叙述错误的是( B )
A.甲模型能解释酶的催化具有专一性,其中a代表麦芽糖酶
B.可用斐林试剂鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的催化分解
C.如果温度升高或降低5℃,f点都将下移
D.限制f～g段上升的原因是酶的数量,故整个实验中应设置“麦芽糖酶的量一定”
解析:该模型能解释酶的催化具有专一性,因为a和b是吻合的,b被分解成了d和c两分子一样的,麦芽糖水解后是两分子的葡萄糖;麦芽糖是还原糖,水解后的葡萄糖也是还原糖,斐林试剂是鉴定还原糖的,无法对实验结果进行鉴定;因为题干中已给出温度是在最适温度,如果温度升高或降低,酶活性均会下降,催化效率最高点f点下移;限制f～g段的因素不是横坐标麦芽糖量,应是酶的数量。
14.大黄鱼是我国重要的经济鱼类。研究性学习小组尝试对大黄鱼消化道中的蛋白酶的活性进行研究。
查询资料得知,18 ℃时,在不同pH条件下大黄鱼消化道各部位蛋白酶活性如图1所示:
(1)由图1可知,在各自最适pH下,三种蛋白酶中催化效率最低的是 。胃蛋白酶的最适pH在 。?
(2)资料表明大黄鱼人工养殖温度常年在15～18 ℃之间,学习小组假设:大黄鱼蛋白酶的最适温度在15～18 ℃间。他们设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度,探究三种酶的最适温度。
①若探究胃蛋白酶的最适温度,则实验的自变量为 ,因变量是 ,无关变量与实验目的无关,对实验结果 (填“有”或“无”)影响。?
②酶是 产生的具有催化作用的有机物。其特性有高效性、 和作用条件较温和。?
③酶催化化学反应的机理是 。?
④实验结果如图2所示,据此能否确认该假设成立? ,?
理由是 。?
解析:(1)分析题图1可知,不同的蛋白酶的最适宜pH可以不同,在各自最适宜pH条件下幽门盲囊蛋白酶、胃蛋白酶、肠蛋白酶的活性依次降低,故三种蛋白酶中催化效率最低的是肠蛋白酶。由图可知,胃蛋白酶的最适pH在1.5左右。
(2)①依据本实验的目的可知该实验的自变量为反应温度,因变量是酶活性或催化效率,无关变量有酶的剂量、反应的pH等,无关变量对实验结果有影响。
④在最适温度之前酶的活性随温度提高逐步升高,超过最适温度之后酶的活性随温度提高逐步下降,而图中酶活性随温度提高逐步升高,酶活性峰值未出现,所以不能判断大黄鱼蛋白酶的最适温度在
15～18 ℃间。
答案:(1)肠蛋白酶 1.5左右
(2)①温度 酶活性/催化效率/反应速率 有 ②活细胞 专一性
③降低化学反应的活化能
④不能 据图可知酶活性随温度提高逐步升高,酶活性峰值未出现
15.(2017·四川绵阳月考)萌发的小麦种子中有α淀粉酶和β淀粉酶。α淀粉酶较耐热,但在pH为3.6下可迅速失活,而β淀粉酶不耐热,在70 ℃条件下15 min后失活。
实验材料和用具:萌发的小麦种子、麦芽糖标准液、5%淀粉溶液、斐林试剂、蒸馏水、水浴锅等。
实验步骤:
一:制作麦芽糖梯度液。取7支干净的试管,编号,按表加入试剂后60 ℃水浴加热2 min。
试剂
试管号
1
2
3
4
5
6
7
麦芽糖标准液/mL
0
0.2
0.6
1.0
1.4
1.6
2.0
蒸馏水/mL
2.0
1.8
1.4
1.0
X
Y
Z
斐林试剂/mL
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
二:用萌发的小麦种子制备淀粉酶溶液。
三:将装有淀粉酶溶液的试管70 ℃水浴15 min后迅速冷却。
四:另取4支试管,编号A、B、C、D,向A、B试管中各加5 mL 5%淀粉溶液,向C、D试管中各加2 mL已经处理的酶溶液(忽略其中含有的少量麦芽糖)和蒸馏水,将4支试管40 ℃水浴10 min。将C、D试管中的溶液分别加入到A、B试管中,摇匀后继续40 ℃水浴10 min。
五:取A、B试管中反应溶液各2 mL分别加入E、F试管,然后向E、F试管分别加入 ,并进行 ,观察颜色变化。?
结果分析:将E试管中颜色与步骤一中获得的麦芽糖标准液进行比较,获得该试管中麦芽糖浓度,并计算出α淀粉酶催化效率。请分析
回答:
(1)本实验的目的是测定小麦种子中 。?
(2)步骤一的5～7试管中加入蒸馏水的量(X、Y、Z)分别是 、
、 (单位mL)。?
(3)实验中F试管所起的具体作用是检测实验使用的淀粉溶液中
。?
(4)若要测定另一种淀粉酶的活性,则需在第 步骤进行改变。?
解析:步骤一:由表中数据可知,蒸馏水+麦芽糖标准溶液=2 mL,所以表中X、Y、Z的值为0.6、0.4、0。
步骤二、三:本题实验的目的是测定40 ℃条件下α-淀粉酶的催化效率,可用萌发的小麦种子制取α-淀粉酶溶液,但萌发的小麦种子也含有β-淀粉酶,所以需除去β-淀粉酶以防止干扰实验结果。因为α-淀粉酶在pH 3.6以下迅速失活,但耐热,β-淀粉酶不耐热,在70 ℃条件下15 min后就失活,所以将制备的淀粉酶溶液置于70 ℃恒温箱中15 min,取出后迅速冷却即可获得α-淀粉酶溶液(若要测定β-淀粉酶的活性,则需将制备的淀粉酶溶液置于pH低于3.6溶液中,获得β-淀粉酶溶液)。
步骤四、五:反应结束后,需用斐林试剂进行鉴定,使用斐林试剂时需要在60 ℃水浴中加热3 min后,再观察颜色变化。结果分析:最后将E试管中的颜色与1～7号试管进行比较,获得该试管中麦芽糖浓度,并计算出α-淀粉酶的催化效率的平均值。
实验中F试管是对照组,作用是排除淀粉酶溶液中还原糖对实验结果的干扰从而对结果进行校对。
若要测定β-淀粉酶的活性,则需要对步骤三进行改变,具体的操作是将淀粉酶溶液置于pH低于3.6溶液中一段时间从而获得β-淀粉酶。
答案:2 mL斐林试剂 60 ℃水浴加热2 min后
(1)α-淀粉酶催化效率 (2)0.6 0.4 0
(3)是否存在还原糖 (4)三
第2节 细胞的能量“通货”——ATP
测控导航表
知识点
题号
1.ATP的组成、结构及特点
1,2,9
2.ATP和ADP的相互转化
8,13
3.ATP的功能与利用
4,5,10,11,14
4.综合考查
3,6,7,12,15
A级 合格性水平训练
1.(2017·天津静海月考)下面关于生物体内ATP的叙述,正确的是( B )
A.ATP中含有三个高能磷酸键
B.ATP可以直接为生命活动提供能量
C.ATP化学性质很稳定
D.ATP在细胞中含量很多
解析:ATP中含有两个高能磷酸键;ATP的化学性质很不稳定,很容易水解和重新合成;ATP在细胞中含量很少,但是转化非常迅速。
2.(2017·福建福州期末)ATP分子在细胞内能够储存能量、释放能量,从结构上看,原因是( C )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量
②三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合
③远离腺苷A的磷酸基团很容易从ATP上脱离,使ATP转变成ADP
④ADP可以迅速与磷酸结合,吸收能量形成高能磷酸键,使ADP转变成ATP
A.①③ B.②④
C.③④ D.①④
解析:ATP分子很活跃,其中远离腺苷A的磷酸基团很容易从ATP上脱离,使ATP转变成ADP,并释放能量;ADP也可以迅速与磷酸结合,吸收能量形成高能磷酸键,使ADP转变成ATP,并储存能量。
3.下列关于ATP的叙述错误的有( D )
①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP
②若细胞内Na+浓度偏高,为维持Na+浓度的稳定,细胞消耗ATP的量
增加
③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质
④质壁分离和复原实验过程中不能消耗ATP
⑤ATP中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化
学能
A.3项 B.2项
C.1项 D.0项
解析:①ATP是生命活动的直接能源物质,人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP;②Na+从细胞内运输到细胞外的运输方式是主动运输过程,需要消耗ATP,因此细胞内Na+浓度偏高,为维持Na+浓度的稳定,细胞消耗ATP的量增加;③ATP中的“A”为腺苷,构成DNA、RNA中的碱基“A”是腺嘌呤;④质壁分离和复原实验过程是通过渗透作用完成的,不能消耗ATP;⑤光合作用过程合成ATP的能量来源于光能,呼吸作用过程合成ATP能量来源于化学能,ATP水解释放的能量也可以转化成光能和化学能。
4.(2017·福建龙海期末)下列生理过程中,细胞内能形成ADP的是( D )
A.水分子进入根毛细胞
B.肺泡中的氧气进入血液
C.肠道中甘油进入小肠绒毛上皮细胞
D.胰腺细胞分泌胰岛素
解析:水分子进入根毛细胞、肺泡中的氧气进入血液、肠道中甘油进入小肠绒毛上皮细胞,均通过自由扩散方式,不需要消耗ATP;胰腺细胞通过胞吐分泌胰岛素,需要消耗ATP。
5.(2017·宁夏育才中学期中)下列各项中,能表示运动员在进行110米栏比赛时,肌细胞中ATP的变化(纵轴表示细胞中的ATP含量,横轴表示时间)的是( B )
解析:进行110米栏比赛时要消耗ATP,但体内ATP含量很少,其能量供应有限,所以有减少趋势,利用后可由ADP迅速转化,随着ATP的再生,其含量又会增加,故变化趋势为先降低,后恢复。
6.(2017·河北衡水调研)下列有关ATP的叙述错误的是( B )
A.ATP是细胞吸能反应与放能反应的纽带
B.ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成
C.ATP中连接两个磷酸基团之间的磷酸键比较不稳定
D.ATP水解反应所释放的能量可用于另一吸能反应
解析:ATP由3个磷酸基团和1个腺苷构成。
7.(2017·黑龙江哈尔滨月考)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述,错误的是( D )
A.ATP水解释放的能量可用于各项生命活动
B.ATP可为肌肉收缩、大脑思考、物质运输提供能量
C.ATP水解时,释放出的能量来源于高能磷酸键断裂
D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸基团组成
解析:ATP水解释放的能量可用于各项生命活动;ATP作为直接能源物质,可为肌肉收缩、大脑思考、物质运输提供能量;ATP中高能磷酸键水解可释放能量,用于各种生命活动;ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成。
8.(2017·四川南充期末)下图1为ATP的结构简图,图2为ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是( A )
A.图1中字母A代表的是腺苷,b、c为高能磷酸键
B.图2中反应向右进行时,图1中的c键断裂并释放能量
C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用的高效性
D.图2中酶1和酶2代表的酶一定不是同一种酶
解析:图1中字母A代表的是腺嘌呤;图2中反应向右进行时为ATP的水解,远离腺苷的高能磷酸键(c处键)断裂并释放能量;ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用的高效性;图2中,酶1是水解ATP的酶,酶2是合成ATP的酶,种类不同,一定不是同一种酶。
9.(2017·广东湛江期末)下图是ATP在不同酶的催化下的反应过程,请回答下列问题:
(1)ATP的全名称是 ,含 个高能磷酸键。?
(2)ATP含有的元素为 。?
(3)酶1、酶2和酶3催化的反应中能量释放最少的是 。?
(4)人体细胞中的ATP的能量来自 。?
解析:从题图中提取有效信息准确定位甲～丁的名称(依次为ADP、腺嘌呤核糖核苷酸、腺苷、磷酸基团),进而进行相关问题的解答。酶1和酶2催化的都是高能磷酸键水解,而酶3催化的是普通化学键水解,因此酶1、酶2和酶3催化的反应中能量释放最少的是酶3。
答案:(1)三磷酸腺苷 2 (2)C、H、O、N、P (3)酶3 (4)有机物的氧化分解(或细胞呼吸)
B级 等级性水平训练
10.下列有关ATP的叙述,正确的是( B )
①ATP是生物体内储存能量的主要物质 ②ATP中的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中 ③ATP的水解实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解 ④ATP在细胞内的含量很少,但转化速率很快 ⑤ATP只能注射,不能口服 ⑥ATP是可流通的能
量“通货”
A.①②④ B.③④⑥
C.③⑤⑥ D.③④⑤
解析:生物体内主要的储能物质是脂肪而不是ATP;ATP中的能量主要储存在磷酸基团与磷酸基团之间的高能磷酸键中;在生命活动需要消耗能量时,ATP分子水解断开远离腺苷的高能磷酸键,释放能量用于生命活动;由于ATP在细胞内的含量很少,需要随时消耗、随时产生,因此它在细胞内的转化速率很快,而且能在生命活动过程中随用随取,就像细胞内的一种能量“通货”;ATP能够跨膜运输,可以被吸收,因此可以口服。
11.(2017·湖南株洲月考)如图所示为ATP来源及部分用途,下列相关叙述,正确的是( B )
A.图中①可表示光合作用,该过程产生的ATP可用于发光发电
B.图中酶1与酶2是两种不同的酶,两者均具有专一性
C.图中②所示分子也是组成RNA的原料之一,即腺嘌呤核糖核苷酸
D.若图中③指的是物质进出细胞方式,则该方式一定为主动运输
解析:合成ATP所需的能量来源可以是通过呼吸作用分解有机物释放,也可以是光合作用中吸收的光能转化,所以图中①可表示光合作用,光合作用产生的ATP只能用于光合作用的暗反应;图中酶1是合成ATP的酶,酶2是水解ATP的酶,由于酶具有专一性,两种酶是不同的;图中②为ADP,由两个磷酸、1个腺嘌呤和1个核糖组成不能作为组成RNA的原料;物质进出细胞方式除主动运输需要消耗ATP外,胞吞和胞吐也要ATP水解供能。
12.如图ATP(甲)是生命活动的直接能源物质,下列叙述正确的是( D )
A.在主动运输过程中,乙的含量会显著增加
B.甲→乙和丙→乙过程,起催化作用的酶空间结构相同
C.丙中不含磷酸键,是RNA的基本组成单位之一
D.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成
解析:生物体内ATP与ADP的含量比较少,且处于动态平衡;甲→乙过程是水解酶起作用,而丙→乙过程是合成酶起作用,酶的种类不同,空间结构不相同;丙中含有一个普通磷酸键;ATP合成时要消耗磷
酸(戊)。
13.(2017·江西新余段考)细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP之间的关系式来表示,称为能荷,公式如下:能荷=,其中AMP为一磷酸腺苷。能荷对代谢起着重要的调节作用,高能荷时,ATP生成过程被抑制,而ATP的利用过程被激发;低能荷时,其效应相反。下列说法不正确的是( C )
A.根据能荷的公式组成,推测一般情况下细胞能荷数值小于1
B.细胞中ATP、ADP和AMP之间可以相互转化
C.细胞在吸收Mg2+时,能荷较低
D.能荷及其调节是生物界的共性
解析:根据能荷公式的组成,当细胞内所有的腺苷(酸)充分磷酸化为ATP时,荷数值为1,当细胞内有腺苷(酸)去磷化为AMP时,能荷值为零,据此推测能荷数值的变动范围0～1之间;细胞中ATP、ADP和AMP之间可以相互转化;已知高能荷时,ATP生成过程被抑制,而ATP的利用过程被激发,细胞在吸收Mg2+时消耗ATP,所以能荷较高;细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性,所以能荷及其调节是生物界的共性。
14.(2017·安徽马鞍山期中)请回答下列有关ATP的问题。
(1)人的骨骼肌细胞中,ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中,肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图所示。
图中A→B的变化过程,说明ATP被水解,释放的能量用于
;B→C过程中,ATP含量增加说明 增强,从而促进ADP形成ATP,以弥补细胞中ATP含量的不足;从整个曲线来看,肌细胞中ATP的含量不会降为零,说明 。?
(2)纯净的ATP呈白色粉末状,能够溶于水,作为一种药物常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。ATP片剂可以口服,注射液可供肌肉注射或静脉滴注。据此,你认为在人体消化道
中 (填“存在”或“不存在”)ATP水解酶;ATP的药用效果是 。?
(3)某同学进行一项实验,目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼产生收缩这一现象,说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。
①实验中,必须待离体肌肉自身的 消耗之后,才能进行实验。?
②在程序上,采取自身前后对照的方法:先滴加 (填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”),观察 与否以后,再滴加 (填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)。?
③如果将上述实验顺序颠倒,实验结果是否可靠,并说明原因:?
。?
解析:(1)图中A→B的过程中,ATP被水解,释放的能量用于肌肉收缩等生命活动;B→C过程中,通过细胞呼吸生成ATP,使ATP含量增加。ATP水解和生成同时进行,所以肌细胞中ATP的含量不会降为零。
(2)ATP片剂可以口服,说明在人体消化道中不存在ATP水解酶,否则口服后会被水解而不能发挥作用;ATP可以直接为生命活动提供能量。
(3)实验中,必须待离体肌肉自身的ATP消耗之后,才能进行实验。在程序上,采取自身前后对照的方法:先滴加葡萄糖溶液,观察肌肉是否收缩,再滴加ATP溶液;如果将上述实验顺序颠倒,可能会有外源ATP尚未耗尽,滴加葡萄糖溶液肌肉也会有收缩的现象,不能得出ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。
答案:(1)肌肉收缩等生命活动 呼吸作用 ATP的生成和分解是同时进行的
(2)不存在 直接为生命活动提供能量
(3)①ATP ②葡萄糖溶液 肌肉收缩 ATP溶液 ③不可靠;如果外源ATP尚未耗尽,会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象,造成葡萄糖也能为肌肉直接提供能量的假象
15.(2017·黑龙江哈尔滨联考)经研究证实ATP是细胞的能量“通货”。请分析回答问题。
(1)ATP分子结构简式是 。研究发现,正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L,为满足能量需要,人体解决这一矛盾的合理途径是 。?
(2)细胞中的ATP在有关酶的作用下,3个磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是 。?
(3)为了研究X物质对动物细胞的影响,某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24h,然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率,经过多次实验后,所得数据如下表所示:
实验组
编号
X物质的浓度/
(mg·mL-1)
细胞内ATP浓度/
(mmol·mL-1)
细胞
死亡/%
A
0
80
1
B
2
70
3
C
4
50
10
D
8
20
25
E
16
5
70
F
32
1
95
①该实验的因变量是 。?
②实验数据表明,该实验的因变量之间有何联系??
。?
③若用混有浓度为2 mg·mL-1的X物质的饲料饲喂大鼠,其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是?
(写出两条)。?
解析:(1)ATP分子结构简式是A—P～P～P。细胞中的ATP的含量非常少,但是ATP与ADP的相互转化非常迅速,所以能满足细胞对能量的
需要。
(2)ATP全称叫三磷酸腺苷,全部磷酸基团脱落,得到的结构为腺苷。
(3)①由“研究X物质对动物细胞的影响”和“测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率”可知该实验的自变量是X物质的浓度,因变量是细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率。
②由实验数据可知,细胞内ATP的浓度下降,能量供应减少,使细胞死亡率增加。
③由题目信息可知,2 mg·mL-1的物质X,会降低细胞内ATP的浓度,因此若用混有浓度为2 mg·mL-1的X物质的饲料饲喂大鼠,其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是X物质阻碍消化酶的合成和分泌,影响消化;阻碍主动运输,影响营养物质的吸收。
答案:(1)A—P～P～P ATP与ADP相互迅速转化
(2)腺苷
(3)①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率
②细胞内ATP的浓度下降,能量供应减少,细胞死亡的百分率增加
③X物质阻碍消化酶的合成和分泌,影响消化;X物质妨碍主动运输,影响营养物质的吸收
第1课时 探究酵母菌细胞呼吸的方式、有氧呼吸
测控导航表
知识点
题号
1.探究细胞呼吸方式
4,7,14
2.细胞呼吸的概念及有氧呼吸
1,2,3,5,6,8,9,10,11
3.综合
12,13,15
A级 合格性水平训练
1.(2017·甘肃嘉峪关期末)科学家用含18O的葡萄糖来追踪有氧呼吸中的氧原子,发现其转移途径是( D )
A.葡萄糖→丙酮酸→水
B.葡萄糖→丙酮酸→氧
C.葡萄糖→氧→水
D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
解析:由有氧呼吸过程中的物质变化可知,葡萄糖中的氧原子通过有氧呼吸的第一阶段进入丙酮酸,然后通过有氧呼吸的第二阶段进入二氧化碳中。
2.(2017·黑龙江哈尔滨期末)葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2的容器内,18O2进入细胞一段时间后,可能出现的放射性化合物是( A )
A.水 B.二氧化碳
C.丙酮酸 D.水和二氧化碳
解析:有氧呼吸第三阶段[H]与氧气反应,生成水。
3.(2017·广西桂林段考)有氧呼吸过程中产生能量最多的阶段及主要产物是( C )
A.第一阶段、丙酮酸 B.第二阶段、二氧化碳
C.第三阶段、水 D.第三阶段、葡萄糖
解析:根据需氧呼吸的过程可知,产生能量最多的阶段是第三阶段,[H]与氧结合生成水,释放大量能量。
4.(2017·湖北荆州月考)下列有关“探究酵母菌的呼吸方式实验”的叙述,错误的是( C )
A.实验中需控制的无关变量有温度、pH等
B.在探究无氧呼吸的实验中,可用油脂层隔绝O2
C.可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
D.在探究有氧呼吸的实验中,可用NaOH溶液除去空气中的CO2
解析:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生二氧化碳,故不能通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式。
5.(2017·河北石家庄期末)下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式,关于该过程的说法正确的是( D )
+4[H]+能量
A.只发生在细胞有氧时 B.发生在细胞缺氧时
C.只发生在线粒体内 D.只发生在细胞质基质中
解析:图示为葡萄糖分解成丙酮酸过程,是有氧呼吸的第一阶段,也是无氧呼吸的第一阶段,发生的场所是细胞质基质。
6.(2017·江西赣州月考)在有氧呼吸过程中,水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别发生在( C )
A.第一阶段和第二阶段 B.第一阶段和第三阶段
C.第二阶段和第三阶段 D.第三阶段和第二阶段
解析:在有氧呼吸过程中,水分子参与反应的过程是第二阶段,与丙酮酸反应生成了二氧化碳和[H],生成水分子的过程是在第三阶段,氧气与[H]产生水。
7.(2017·四川眉山期末)下列有关探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述,正确的是( B )
A.可用溴麝香草酚蓝溶液替代澄清的石灰水来检测酒精的生成
B.通入的空气需先经NaOH溶液处理的目的是吸收空气中的CO2
C.酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾后都将变为灰绿色
D.实验证明了酵母菌在有氧和无氧条件下都能生成CO2和酒精
解析:可用溴麝香草酚蓝溶液替代澄清的石灰水来检测二氧化碳的生成,用酸性重铬酸钾溶液检测酒精的生成;通入的空气需先经NaOH溶液处理的目的是吸收空气中的CO2;酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾后若有酒精生成才会变为灰绿色,否则不变色;实验证明了酵母菌在有氧和无氧条件下都能生成CO2,只有无氧条件下才生成
酒精。
8.1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m,其中40%用于ADP转化为ATP,若1个高能磷酸键所含能量为n。则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为( B )
A.2n/5m B.2m/5n
C.n/5m D.m/5n
解析:由题意可知1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m,而40%m在ATP中,一个高能磷酸键所含能量为n,所以1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为40%m/n即2m/5n。
9.如图是有氧呼吸过程的图解,据图回答下列问题。
(1)有氧呼吸是从 的氧化分解开始的,全过程分为 个阶段。?
(2)有氧呼吸的主要场所是 ,进入该场所的呼吸底物是 ;释放的CO2是在第 阶段产生的;H2O是在第 阶段形成的;产生ATP最多的是第 阶段。?
(3)有氧呼吸中氧的作用是 ,写出有氧呼吸的总反应式: ?
。?
解析:在有氧呼吸过程中,第一阶段发生在细胞质基质中,将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,脱下来少量[H](4个),释放少量能量,形成少量ATP;第二阶段发生在线粒体基质中,将丙酮酸彻底分解成CO2,消耗6分子水,脱下来20个[H],释放少量能量,形成少量ATP;第三阶段发生在线粒体内膜上,前两个阶段脱下的[H]经过一系列反应,与O2结合形成12分子水,释放大量能量,形成大量ATP。从上述过程可以看出,CO2产生于第二阶段,O2用于第三阶段的反应,水生成于第三阶段,释放能量最多的是第三阶段。
答案:(1)葡萄糖 三 (2)线粒体 丙酮酸 二 三 三
(3)与[H]结合生成水,同时生成大量的ATP
C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量
B级 等级性水平训练
10.(2017·安徽合肥联考)把鼠的肝组织磨碎后高速离心,细胞匀浆分成a、b、c、d四层。将各层溶液分别分离出来,向c层溶液中加入葡萄糖,经检测,没有CO2和ATP产生,但加入丙酮酸后,很快就有CO2和ATP产生,则c层必定含有( C )
①线粒体 ②核糖体 ③细胞质基质 ④ADP
A.①和③ B.②和④
C.①和④ D.②和③
解析:因为c层可分解丙酮酸,而不能分解葡萄糖,所以可确定该层匀浆中一定含有线粒体,且一定不含有细胞质基质。另外ADP是合成ATP的原料,所以c层也一定含有ADP。
11.(2017·河北石家庄期中)如图表示某动物体细胞呼吸的过程。有关叙述不正确的是( C )
A.4、6分别是水和氧气
B.3产生于线粒体基质
C.产生的8主要用于合成ATP
D.植物细胞也能进行图中的过程
解析:图中1是葡萄糖,2是丙酮酸,3是二氧化碳,4和7都是水,5是[H],6是氧气,8是有机物氧化释放的能量,有氧呼吸过程释放的能量主要以热能的形式散失,少部分能量用于合成ATP。
12.(2017·四川眉山期末)下列关于线粒体的叙述,正确的是( A )
A.线粒体内膜上的蛋白质含量比外膜高
B.内膜上含有的酶能催化丙酮酸的分解
C.心肌细胞中的线粒体数量比腹肌细胞的少
D.线粒体通过氧化分解葡萄糖生成大量ATP
解析:线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,相对于线粒体外膜,线粒体内膜上的蛋白质含量比外膜高,功能更复杂;丙酮酸的分解发生在细胞质基质或线粒体基质中,线粒体内膜上不含能催化丙酮酸分解的酶;心肌细胞代谢比腹肌细胞旺盛,耗能多,因此心肌细胞中的线粒体数量比腹肌细胞的多;葡萄糖分解发生在细胞质基质中,线粒体不能直接分解葡萄糖,只能通过氧化分解丙酮酸生成大量ATP。
13.有氧呼吸的细胞悬液中加入甲、乙、丙、丁四种抑制剂,下列叙述正确的是( B )
A.若甲能抑制丙酮酸分解,则会使丙酮酸的消耗增加
B.若乙能抑制葡萄糖分解,则会使丙酮酸减少
C.若丙能抑制ATP的形成,则会使ADP的消耗增加
D.若丁能抑制[H]被氧化成水,则会使O2的消耗增加
解析:能抑制丙酮酸分解的物质会使丙酮酸的消耗减少,含量增加;能抑制葡萄糖分解的物质会使丙酮酸的生成减少;能抑制ATP的形成,则会使ADP的消耗减少;能抑制[H]被氧化成水,则会使O2的消耗
减少。
14.(2017·湖北武汉期末)如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置图,请据图分析:
(1)A瓶加入的试剂是 ,其目的是 ,B中酵母菌细胞呼吸的场所为 。?
(2)如果B瓶中检测到有酒精,最可能的原因是?
。酵母菌与乳酸菌结构上最主要的区别是前者 。如果把18O2充入甲装置,则酵母菌内最先出现18O2标记的化合物是 。?
(3)图中装置有无错误之处,如果有请在图中加以改正。
(4)D瓶应封口放置一段时间后,再连通E瓶,其原因是?
。?
(5)请写出连通后D瓶中主要的反应式: 。?
解析:(1)A瓶加入的试剂是NaOH溶液,其目的是使进入B瓶的空气先经过NaOH处理,排除空气中CO2对实验结果的干扰。
(2)如果B瓶中检测到有酒精,说明B瓶中发生了无氧呼吸。最可能的原因是充入该装置的空气量不足,导致酵母菌进行无氧呼吸。酵母菌是真核细胞,而乳酸菌是原核细胞,二者最主要的区别是酵母菌有核膜包被的细胞核。如果把18O2充入甲装置,有氧呼吸的第三阶段[H]和18O2反应生成水,则酵母菌内最先出现18O2标记的化合物是水。
(3)图中装置的错误之处是锥形瓶C内的导管要通入澄清石灰水内。
(4)D瓶应封口放置一段时间后,再连通E瓶,其原因是D瓶封口放置一段时间后,酵母菌会将瓶中的氧气消耗完,确保实验在无氧条件下进行。
(5)D瓶中酵母菌主要进行的是无氧呼吸,反应式为C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量。
答案:(1)NaOH溶液 排除空气中CO2对实验结果的干扰 细胞质基质和线粒体
(2)充入该装置的空气量不足 有核膜包被的细胞核 水
(3)
(4)消耗D瓶中原有的氧气确保无氧条件
(5)C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量
15.(2017·福建三明期中)线粒体内膜上的F0—F1颗粒物是ATP合成酶,下图1是其结构示意图。科学家在研究线粒体组分时,首先将线粒体放在低渗溶液中使外膜涨破,经离心后将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开。再用超声波破坏线粒体内膜,破裂的内膜自动闭合成小泡,然后用尿素处理这些小泡,实验过程如图2所示。请回答下列问题:
(1)研究人员发现,在适宜成分溶液中,线粒体含F0-F1内膜小泡能完成有氧呼吸第三阶段的反应,即实现 的氧化,生成 ,并能合成大量ATP。?
(2)线粒体内膜上的F0-F1颗粒物中,疏水性的部分是 。?
从图1可以看出,当线粒体内膜内外存在 时,F0-F1颗粒物能催化ATP的合成。?
(3)为了研究ATP合成与F1颗粒是否有关,用尿素破坏内膜小泡将F1颗粒与小泡分开,检测处理前后ATP的合成。若?
,?
则说明F1颗粒与催化ATP的合成有关。
(4)将线粒体放入低渗溶液中,外膜涨破的原理是 。用离心方法能将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开,原因是 。线粒体基质中不可能含有的化学成分有 。?
a.水 b.丙酮酸 c.葡萄糖 d.ATP e.核苷酸 f.氨基酸
解析:(1)有氧呼吸第三阶段是前两阶段产生的[H]与O2结合生成水,释放大量能量的过程。
(2)由图2所示知,F0-F1颗粒物即ATP合成酶由亲水的F1(头部)与疏水的F0(尾部)组成,其功能是在跨膜H+浓度梯度推动下合成ATP。
(3)用尿素破坏内膜小泡将F1颗粒与含F0的小泡分开,在跨膜H+浓度梯度推动下含F0的小泡不能合成ATP,则证明F1颗粒的功能与催化ATP合成有关。
(4)将线粒体放入低渗溶液中,线粒体会渗透吸水涨破,两个结构的大小、密度、质量不同,离心时,可以被分到不同的层次;葡萄糖不能直接进入线粒体,所以线粒体基质中不会含有葡萄糖。
答案:(1)[H] 水 (2)F0 H+浓度梯度
(3)处理之前,含F0-F1颗粒的内膜小泡能合成ATP,处理后含F0颗粒的内膜小泡不能合成ATP
(4)渗透作用 两种结构的密度不同 c
第2课时 无氧呼吸、细胞呼吸原理的应用
测控导航表
知识点
题号
1.无氧呼吸及其与有氧呼吸的区别
1,2,4,10,15
2.影响细胞呼吸的因素及应用
3,8,11,13,14
3.综合
5,6,7,9,12
A级 合格性水平训练
1.(2017·福建龙海期末)有氧呼吸过程的特点是(与无氧呼吸相比)( C )
A.分解有机物,释放能量,产生ATP
B.需要多种酶的参与
C.有水参与并有水产生
D.产物中有二氧化碳
解析:有氧呼吸和无氧呼吸均可以分解有机物,释放能量;均需要多种酶参与;有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸均可以产生二氧化碳,但只有有氧呼吸过程中,既有水的参与又有水的产生。
2.(2017·黑龙江大庆期末)人体处于平静状态和剧烈运动状态下的骨骼肌细胞分解葡萄糖过程产生CO2的物质的量与消耗O2的物质的量的比值分别是( A )
A.等于1,等于1 B.等于1,大于1
C.小于1,小于1 D.等于1,小于1
解析:平静状态人体进行有氧呼吸,有氧呼吸吸收氧气的量与释放二氧化碳的量相等;剧烈运动时既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸,人体无氧呼吸的产物是乳酸,不产生二氧化碳,因此剧烈运动时,人体细胞呼吸产生的二氧化碳只来自有氧呼吸,吸收氧气与释放二氧化碳的量相等。
3.(2017·云南曲靖一中月考)下图表示细胞中O2供给量与ATP产生量的关系,下列说法错误的是( A )
A.A点表示细胞进行无氧呼吸生成酒精或乳酸时会产生少量的ATP
B.AB段表示细胞有氧呼吸明显加强,ATP的产生量随之增加
C.BC段表示ATP的产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等
D.图乙可表示哺乳动物成熟红细胞中O2供给量与ATP产生量的关系
解析:无氧呼吸只在第一阶段产生少量的ATP,生成酒精或乳酸时不会产生ATP;哺乳动物成熟红细胞无线粒体,不能进行有氧呼吸,故产生ATP只能来自无氧呼吸,D正确。
4.酵母菌在有氧时能进行有氧呼吸,在无氧时能进行酒精发酵,若酵母菌的代谢过程中产生了CO2,则对该CO2来源的说法不正确的是( C )
A.可能来自有氧呼吸 B.可能来自无氧呼吸
C.一定来自有氧呼吸 D.可能由细胞质产生
解析:酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都可产生CO2,因此不能确定来自何种呼吸方式。
5.(2017·河北石家庄期末)从内地到西藏旅游,很多人开始会出现乏力现象,原因是在缺氧的环境下,细胞呼吸的方式发生了改变,下列相关叙述中错误的是( D )
A.无氧呼吸增强,导致内环境乳酸增多,pH略有下降
B.有氧呼吸减弱导致细胞释放的能量减少
C.细胞质基质产生的能量增多,线粒体产生的能量减少
D.由于氧气缺乏,导致有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸减少,影响了第二、三阶段的进行
解析:人进入高原后,由于氧气稀薄,无氧呼吸增强,产生乳酸增加,易使人产生肌肉发酸、乏力现象;由于氧气浓度降低,有氧呼吸减弱,细胞产生的能量减少;无氧呼吸的场所是细胞质基质,由于无氧呼吸增强,有氧呼吸减弱,因此在细胞质基质中产生的能量增加,线粒体产生的能量减少;葡萄糖分解产生丙酮酸的阶段不需要氧气参与,氧气减少直接影响了有氧呼吸的第三阶段。
6.(2017·福建福州期末)果农将广柑贮藏于密闭的土窑中,贮藏时间可以达到4～5个月之久;哈尔滨等地利用大窑套小窑的方法,可使黄瓜贮存期达到3个月,这种方法称为“自体保藏法”。下列关于“自体保藏法”说法不正确的是( C )
A.自体保藏法是一种简便的果蔬贮藏法,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二氧化碳抑制自身的呼吸作用
C.在密闭环境中,二氧化碳浓度越高,贮藏效果越好
D.在自体保藏法中如能将温度控制在1～5 ℃,贮藏时间会更长
解析:二氧化碳可抑制有氧呼吸,当二氧化碳浓度过高,可能只能进行无氧呼吸,不利于贮藏。
7.(2017·辽宁六校协作体联考)结合生物体内的细胞呼吸过程示意图分析下列各选项,其中叙述正确的是( C )
A.人体在剧烈运动时,所需能量主要由①④途径提供
B.能进行②过程的生物体内一定含有线粒体
C.在有氧条件下,过程③或④将受到抑制
D.导致过程③④不同的原因在于生物体所处的生活环境不同
解析:人体在剧烈运动时,所需能量主要由有氧呼吸提供,即图中的①②途径提供;能进行②过程即能进行有氧呼吸,但能进行②过程的生物细胞中,不一定具有线粒体。如蓝藻、好氧菌等细胞没有线粒体,也可以进行有氧呼吸;图中③或④属于无氧呼吸过程,无氧呼吸在有氧气存在时会受到抑制;导致过程③④不同的原因在于生物体内含有的酶的种类不同。
8.(2017·黑龙江牡丹江月考)有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的氧气时,其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是( B )
氧浓度(%)
a
b
c
d
产生CO2的量(mol)
9
12.5
15
30
产生酒精的量(mol)
9
6.5
6
0
A.b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率
B.d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸
C.c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D.a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
解析:根据产生酒精的无氧呼吸反应式,可推出只进行无氧呼吸时,产生酒精和二氧化碳的量相等。b浓度时,产生酒精的量为6.5,则无氧呼吸产生二氧化碳的量为6.5,有氧呼吸产生二氧化碳的量为6,酵母菌有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率。d浓度时,未产生酒精,说明此时只进行有氧呼吸。c浓度时,产生酒精的量为6,则无氧呼吸产生二氧化碳的量为6,消耗的葡萄糖为3,有氧呼吸产生二氧化碳的量为9,消耗的葡萄糖为1.5,故2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵。氧浓度为a时,只进行无氧呼吸。
9.(2017·江西新余段考)图甲是细胞内部分生命活动示意图,其中①、②、③、④表示生理过程,A、B、C、D表示生命活动产生的物质。图乙是某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。请据图回答下列相关问题。
(1)图甲中在生物膜上发生的生理过程是 (填数字),A表示 ,D表示 。产生能量最多的生理过程是 (填数字)。?
(2)图乙中只进行图甲中①、②、③生理过程的氧气浓度是 。图乙中最适合贮存水果或蔬菜的氧气浓度是 。?
(3)氧气浓度为b时,植物细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸
的 倍。?
解析:(1)分析图甲可知:①为发生在细胞质基质中的有氧呼吸或无氧呼吸的第一阶段,②为发生在线粒体基质中的有氧呼吸第二阶段,③为发生在线粒体内膜上的有氧呼吸第三阶段,④为发生在细胞质基质中无氧呼吸的第二阶段,即只有③过程发生在生物膜上。A表示丙酮酸,B表示[H],C表示酒精,D表示乳酸。产生能量最多的生理过程是有氧呼吸的第三阶段,即③。
(2)图甲中过程①、②、③表示的是有氧呼吸,而乙图中只有氧气浓度为d时CO2释放量和O2吸收量相等,表明只进行有氧呼吸。乙图中氧气浓度为c时CO2释放量最少,说明消耗的有机物和产生的酒精都很少,最适合贮存水果和蔬菜。
(3)氧气浓度为b时,O2的吸收量与CO2的释放量不等,说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,依据细胞呼吸的相关反应式可推知:有氧呼吸消耗O2的相对值为3,同时产生的CO2的相对值也为3,消耗葡萄糖的相对量为3/6=1/2,无氧呼吸产生的CO2的相对值为8-3=5,消耗葡萄糖的相对量为 5/2,即植物细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍。
答案:(1)③ 丙酮酸 乳酸 ③ (2)d c (3)5
B级 等级性水平训练
10.(2017·河北定州中学月考)为研究酵母菌的呼吸方式,某生物小组制作了如图中a～f所示装置,下列判断不合理的是( B )
A.若a装置液滴不移动,b装置液滴右移,说明酵母菌仅进行无氧呼吸
B.若a装置液滴左移,b装置液滴右移,说明酵母菌仅进行有氧呼吸
C.连接e→c→d,给装置通空气,d中石灰水变浑浊,可验证酵母菌进行了有氧呼吸
D.f放置一段时间后,连接f→d,d中石灰水变浑浊,可验证酵母菌进行了无氧呼吸
解析:若a装置液滴不移动,说明酵母菌没有消耗氧气,即酵母菌没有进行有氧呼吸;b装置液滴右移,说明酵母菌产生二氧化碳多于氧气的吸收量,结合a装置可知,酵母菌只进行无氧呼吸;若a装置液滴左移,说明酵母菌进行有氧呼吸消耗了部分氧气;b装置液滴右移,说明酵母菌呼吸作用释放二氧化碳量比吸收氧气量多,即酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸;连接e→c→d,并从e侧通气,保证有氧条件,若d中石灰水变浑浊,可验证酵母菌进行了有氧呼吸;连接f→d,由于f是密闭装置,若d中石灰水变浑浊,可验证酵母菌进行了无氧呼吸。
11.(2017·湖北武汉期末)将刚采摘的新鲜蓝莓均分为两份,放在1 ℃的冷库内贮藏,其中一份用高浓度的CO2处理48 h,另一份则不做处理。从采摘后算起每10 d取样一次,测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量,计算二者的比值得到如图所示曲线。下列结论不正确的是( C )
A.比值大于1,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
B.第20 d对照组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组
C.第40 d对照组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
D.贮藏蓝莓前用高浓度的CO2短时处理,能抑制其在贮藏时的无氧
呼吸
解析:若蓝莓只进行有氧呼吸,则CO2与O2比值为1。若比值大于1,则表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸;第20 d时,对照组与CO2处理组比较,CO2与O2比值远大于1,说明对照组无氧呼吸强度高于CO2处理组,则对照组产生的乙醇量也会高于CO2处理组;第40 d对照组蓝莓CO2与O2比值约为2,可知无氧呼吸与有氧呼吸产生CO2量基本相等。由于有氧呼吸产生CO2与消耗葡萄糖比为6∶1,无氧呼吸产生CO2与消耗葡萄糖比为2∶1,当CO2量相等时,无氧呼吸消耗的葡萄糖多于有氧呼吸消耗的葡萄糖量;由实验结果可推测,用高浓度的CO2处理,可抑制蓝莓贮藏时的无氧呼吸。
12.(2017·甘肃兰州月考)RQ(呼吸熵)=CO2释放量/O2消耗量,其值可用来判断细胞进行呼吸作用时的代谢状况。当细胞以脂质作为呼吸作用底物时,RQ值约为0.7。已知向日葵的种子内贮存大量的脂质,当种子萌发时脂质被用来进行呼吸作用,随后种子发芽,脂质逐渐被消耗,此时幼苗也逐渐长大变绿。若干天后,在室外播种向日葵幼苗,其细胞的RQ值是( A )
A.大于0.7接近1
B.小于0.7接近0
C.由0.7逐渐变小,但不会接近0
D.不会有变
解析:已知RQ(呼吸熵)=CO2释放量/O2消耗量,由于向日葵的种子内贮存大量的脂质,因此当种子萌发时脂质被用来进行呼吸作用,此时的呼吸熵约为0.7;随后种子发芽,脂质逐渐被消耗,逐渐消耗糖类;由于完全消耗糖类时,呼吸熵变为1,所以此时的RQ值是大于0.7接近1。
13.(2017·湖南衡阳联考)为研究影响线粒体耗氧速率的因素,按图示顺序依次向测定仪中加入线粒体及相应物质,测定氧气浓度的变化,结果如图(注:图中呼吸底物是指在呼吸过程中被氧化的物质)。下列分析错误的是( B )
A.过程①有水的生成
B.加入的呼吸底物是葡萄糖
C.过程④比③耗氧速率低的主要原因是ADP不足
D.过程②比⑤耗氧速率低的主要原因是[H]不足
解析:由题图曲线可知,加入线粒体后,①过程氧气浓度略有下降,说明在线粒体中进行了有氧呼吸的第三阶段,有水的生成;线粒体不能直接利用葡萄糖因此加入的呼吸底物不能是葡萄糖;④过程氧气浓度降低的速率较慢,但加入ADP后,⑤过程氧气浓度的下降速度加快,说明④比③耗氧速率低的主要原因是ADP数量少;分析题图得②过程加入ADP氧气浓度下降较慢,加入底物后氧气浓度下降速度加快,由于氧气的作用是与[H]结合形成水,因此限制②过程氧气浓度降低的因素可能是[H]不足;②比⑤耗氧速率低的主要原因是[H]不足。
14.(2017·四川眉山期末)科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化,结果见图1和
图2。
(1)由图可知,与25 ℃相比,0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率 ;主要原因是 ,随着果实贮存时间的增加,密闭容器内的 浓度越来越高,抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可通过检测 浓度变化来计算呼吸速率。?
(2)为使实验结果更可靠,上述实验中应称取等量的 品种且成熟度 的蓝莓果实来进行实验。?
(3)两种温度下,60 h后CO2的生成速率都基本稳定,其原因是?
。?
解析:(1)由图可知,与25 ℃相比,0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率慢,主要原因是低温抑制(降低)酶的活性,降低了呼吸速率;随着果实贮存时间的增加,密闭容器内的CO2浓度越来越高,抑制了果实的细胞呼吸,该实验还可通过检测O2浓度变化来计算呼吸速率。
(2)对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则,为使实验结果更可靠,上述实验中应称取等量的同一品种且成熟度相同(一致)的蓝莓果实来进行实验。
(3)两种温度下,60 h后CO2的生成速率都基本稳定,其原因是60 h之前引起CO2生成速率变化的主要因素是有氧呼吸速率逐渐降低,而60 h后,两种温度下的蓝莓果实都只进行无氧呼吸,因此CO2的生成速率基本稳定。
答案:(1)慢 低温抑制(降低)酶的活性 CO2 O2
(2)同一 相同(一致)
(3)60 h后,两种温度下的蓝莓果实都只进行无氧呼吸
15.(2017·甘肃平凉月考)某校生物兴趣小组要探究酵母菌通过呼吸产生等量CO2时,有氧和无氧条件下消耗葡萄糖量的多少。他们将相同的无菌葡萄糖溶液与少许酵母菌混匀后密封(瓶中无氧气),按下图装置进行实验。当测定甲、乙装置中CaCO3沉淀相等时,撤去装置,将甲、乙两锥形瓶中的溶液分别用滤菌膜过滤,除去酵母菌,得到滤液1和滤液2。请分析回答:
(1)甲、乙两组实验的自变量是 ,实验中需控制的无关变量主要有 。?
(2)酵母菌产生CO2的场所是 、 。?
(3)请你利用提供的U形管(已知滤液中的葡萄糖不能通过U形管底部的半透膜,其余物质能通过)、滤液1和滤液2等,继续完成探究实验。
实验步骤:
①将 的滤液1和滤液2分别倒入U形管的A、B两侧并标记;?
②一段时间后观察 的变化。?
实验结果预测和结论:
a.如果 ,则有氧呼吸消耗的葡萄糖少。?
b.如果 ,则有氧呼吸消耗的葡萄糖多。?
c.如果A、B两侧 ,则有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多。?
解析:(1)本实验是探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式,因此甲、乙两组的实验变量是有无氧气,实验中需控制的无关变量主要有温度、pH、培养液量、培养液浓度等。
(2)有氧呼吸的第二阶段产生CO2的场所是线粒体,无氧呼吸第二阶段产生CO2的场所是细胞质基质,因此酵母菌产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体。
(3)本实验的目的是探究酵母菌有氧呼吸消耗葡萄糖的量是否比无氧呼吸多。
实验原理:滤液中的葡萄糖不能通过U形管底部的半透膜,其余物质能通过。
①探究实验应遵循单一变量原则,因此需将等量的滤液1和滤液2分别倒入U形管A、B两侧。
②一段时间后观察(两侧)液面的变化。
实验结果预测和结论:
a.如果A侧液面上升,B侧液面下降,则有氧呼吸消耗的葡萄糖少。
b.如果A侧液面下降,B侧液面上升,则有氧呼吸消耗的葡萄糖多。
c.如果A、B两侧液面高度相同,则有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多。
答案:(1)有无氧气 温度、pH、培养液量、培养液浓度等
(2)细胞质基质 线粒体
(3)①等量 ②(两侧)液面高度
实验结果预测和结论
a.A侧液面上升,B侧液面下降
b.A侧液面下降,B侧液面上升
c.液面高度相同
第1课时 捕获光能的色素和结构
测控导航表
知识点
题号
1.提取和分离叶绿体色素
1,2,10
2.叶绿体色素的种类和作用
3,4,5,11
3.叶绿体的结构和功能
6,7
4.综合考查
8,9,12,13,14,15
A级 合格性水平训练
1.下列有关“提取和分离叶绿体色素”实验的叙述正确的是( D )
A.加入碳酸钙防止滤液挥发
B.用50%的酒精溶液提取叶片中的色素
C.用无水乙醇或丙酮分离滤液中的色素
D.加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨
解析:色素的提取实验中加入二氧化硅(石英砂)的作用是使得研磨更充分,加入碳酸钙的作用为保护色素不被破坏;用无水乙醇或丙酮等有机溶剂提取色素。
2.下列哪组是影响叶绿体色素分离效果的关键( A )
①选取植物 ②研磨 ③过滤 ④画滤液细线 ⑤层析时不要让滤液细线触及层析液 ⑥观察色素带
A.①②④⑤ B.①②③ C.②③④ D.②③⑥
解析:题干强调的是“分离”效果。过滤及观察色素带对实验效果的影响不大。
3.(2017·宁夏育才中学月考)如图为在“提取和分离叶绿体色素”实验中得到的滤纸条色素带,以下说法正确的是( B )
A.a位置为叶绿素a
B.若用衰老的黄叶,则c、d显现不明显
C.c位置色素溶解度最大
D.若滤液细线接触层析液,则c、d色素带会消失
解析:若用衰老的黄叶,则叶绿素a和叶绿素b含量极少,所以c、d显现不明显;若滤液细线接触层析液,则4条色素带均不会出现。
4.(2017·天津红桥区期中)如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图,请判定A和B分别为何种色素( A )
A.叶绿素、类胡萝卜素
B.类胡萝卜素、叶绿素
C.叶黄素、叶绿素a
D.叶绿素a、叶绿素b
解析:根据图中吸收波峰分析色素A吸收红光和蓝紫光,表示叶绿素;色素B吸收波峰只有蓝紫光,则表示类胡萝卜素。
5.阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如将一瓶叶绿素提取液放在自然光和三棱镜之间,连续光谱中就会出现一些黑色条带,这些条带应位于( D )
A.绿光区 B.红光区和绿光区
C.蓝紫光区和绿光区 D.红光区和蓝紫光区
解析:叶绿素包括叶绿素a、叶绿素b,其主要吸收蓝紫光和红光;所以自然光通过叶绿素后,红光、蓝紫光被大量吸收,不能透射而形成黑色条带。
6.下列有关叶绿体的说法正确的是( D )
A.叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同
B.叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上,酶都分布在基质中
C.叶绿体产生的O2除供自身利用外,还可被线粒体利用
D.线粒体产生的CO2被叶绿体利用至少需穿过4层磷脂双分子层
解析:叶绿体内的类囊体堆叠形成基粒,扩大了细胞内的膜面积,这与线粒体不同。叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上;酶在类囊体薄膜和叶绿体基质中都有分布。光合作用不消耗氧气,叶绿体产生的O2可被有氧呼吸第三阶段利用,剩余的O2释放到周围环境中。线粒体产生的CO2被同一细胞的叶绿体利用时需穿过2层线粒体膜和2层叶绿体膜共4层磷脂双分子层。
7.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,下列关于叶绿体及色素的叙述错误的是( A )
A.植物细胞都有叶绿体,叶绿素普遍分布于植物的每个细胞中
B.与光合作用有关的酶分布于类囊体和基质中
C.叶绿体内有许多类囊体,极大地扩大了受光面积
D.叶绿体中的色素分布于类囊体上,且都能吸收蓝紫光
解析:植物的根尖细胞没有叶绿体,因此植物的根尖细胞中没有叶绿素分布。
8.如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法不正确的是( D )
A.叶绿体中甲、乙、丙、丁四种色素都分布在类囊体薄膜上
B.衰老叶片中甲、乙两种色素的含量显著减少
C.甲、乙、丙、丁四种色素均可溶于有机溶剂
D.乙色素在层析液中的溶解度最高
解析:甲、乙、丙、丁四种色素依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。四种色素均分布在类囊体薄膜上,均溶于有机溶剂,衰老叶片中叶绿素含量明显减少。丁色素在层析液中的溶解度最大。
9.(2017·甘肃嘉峪关期末)请回答下列有关高中生物学实验的相关问题。
(1)叶绿体中色素主要分布于 。?
(2)提取叶绿体色素常用的提取液是 。研磨中为保护色素不被破坏,需要添加 ;为使研磨更加充分,需要添加 。?
(3)在层析液中的溶解度最低,扩散速度最慢的色素是
。胡萝卜素主要吸收 色的光。?
(4)在叶绿体中色素提取和分离实验中,特别要注意不能让层析液没及滤液细线,其原因是 。?
解析:(1)叶绿体中色素主要分布于类囊体薄膜上。(2)提取叶绿体色素常用的提取液是无水乙醇。研磨中为保护色素不被破坏,需要添加碳酸钙;为使研磨更加充分,需要添加二氧化硅。(3)叶绿素b在层析液中的溶解度最低,扩散速度最慢。胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(4)若层析液没及滤液细线,则色素被层析液溶解,不能向上扩散。
答案:(1)类囊体薄膜
(2)无水乙醇 碳酸钙 二氧化硅
(3)叶绿素b 蓝紫
(4)色素被层析液溶解不能向上扩散
B级 等级性水平训练
10.(2017·广西桂林段考)某科研人员为了研究石油醚、苯、丙酮在分离色素中的各自功能,分别用标准层析液(石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1)、石油醚、苯、丙酮等4种液体来分离菠菜叶中的叶绿体色素。分离时间为140秒,实验结果如图所示。下列分析有误的是( C )
A.标准层析液组为对照组,其他三组为实验组
B.层析液中石油醚的功能是分离菠菜叶中的胡萝卜素
C.层析液中丙酮的功能是分离菠菜叶中的叶黄素
D.层析液中苯的功能是分离菠菜叶中的叶绿素a和叶绿素b
解析:与对照组相比,使用丙酮的实验组四种色素在层析液中几乎没有分离开来,说明丙酮可以溶解色素,但是不能分离色素。
11.(2017·宁夏育才中学月考)红枫是一种木本观赏植物,在生长季节叶片呈红色,下列关于该植物的叙述,正确的是( C )
A.红枫叶片不含叶绿素
B.红枫叶片呈红色是因为吸收了红光
C.红枫叶片能吸收光能进行光合作用
D.液泡中色素吸收的光能用于光合作用
解析:红枫叶片呈红色是因为其液泡中含有红色的花青素,花青素反射红光,因此叶片呈红色;红枫叶片有叶绿体含叶绿素,能吸收光能进行光合作用;液泡中的色素不能吸收光能用于光合作用。
12.(2017·江西百校联盟联考)生物膜上常附着某些物质或结构以与其功能相适应。下列相关叙述正确的是( C )
A.内质网和高尔基体膜上附着核糖体,有利于对多肽链进行加工
B.叶绿体内膜上附着光合色素,有利于吸收、传递和转化光能
C.细胞膜上附着ATP水解酶,有利于主动吸收某些营养物质
D.线粒体内膜上附着与细胞呼吸有关的酶,有利于分解丙酮酸
解析:内质网膜上附着核糖体,进行分泌蛋白的合成,高尔基体上没有核糖体;叶绿体内的光合色素位于类囊体薄膜上,不是叶绿体内膜;主动运输需要消耗ATP水解释放的能量;线粒体内膜上附着与细胞呼吸有关的酶,催化有氧呼吸的第三阶段,而催化丙酮酸水解的酶存在于线粒体基质中。
13.(2017·湖北沙市月考)如图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程,相关叙述错误的是( C )
A.纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同
B.两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色
C.两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域
D.在做提取韭黄色素的实验时,不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大
解析:纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同,溶解度大的随层析液在滤纸上的扩散速度快。避光生长的韭黄只含有两种色素:胡萝卜素、叶黄素;叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,故两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域;研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏,韭黄中不含叶绿素,不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大。
14.关于提取和分离叶绿体色素实验:
(1)某同学在做“提取和分离叶绿体色素”实验时,操作情况如下表述:
①将5 g新鲜完整的菠菜叶,放在研钵中,加入适宜无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙以后,迅速研磨。
②用毛细吸管吸取少量滤液,沿滤纸上的铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线,并连续迅速地重复画2～3次。
③把画好细线的滤纸条插入层析液中,并不断摇晃,以求加快色素在滤纸条上的扩散。
实验结果失败,请指出其错误并改正:
① 。?
② 。?
③ 。?
(2)某兴趣小组同学想探究蔬菜不同叶片在叶绿素含量上的区别,选择了新鲜菠菜的“绿叶”“嫩黄叶”做“提取和分离叶绿体色素”实验,色素层析结果如图,请根据实验结果回答:
①绿叶组的滤纸条是 (填字母),判断依据是 ?
。?
②嫩黄叶的滤纸条是 (填字母),判断依据是 ?
。?
解析:(1)选择新鲜的实验材料,叶片应剪碎,画滤液细线要求细、齐、直,并且等上次画线干燥后再画线;在层析时,不能摇晃,以防止层析液没及滤液细线。
(2)绿叶组中应含有较多的叶绿素,嫩黄叶组中应含有相对较多的类胡萝卜素。
答案:(1)①不应该用完整叶片而应剪碎
②不应该连续迅速重复画线,而应待滤液细线干燥后再重复画线
③不应该摇晃,以免层析液没及滤液细线
(2)①A 叶绿素a带和叶绿素b带较宽
②B 叶绿素a带和叶绿素b带较窄
15.为了研究叶绿素合成所需的条件,有人设计了如下实验步骤:
①配制培养基:1号(含蔗糖、水、植物必需的各种无机盐等)、2号(不含Mg2+,其他成分与1号相同)。
②小麦种子用清水浸泡后消毒,在无菌条件下,将种子的胚剥离,去掉胚乳。
③在无菌条件下,将胚接种在培养基上。培养两周后,观察幼苗的颜色。如表所示:
组别
项目
甲
乙
丙
丁
培养基
1号
2号
1号
1号
培养瓶数目
5
5
5
5
每瓶接种
数目
10
10
10
10
培养条件
光照16 h/d
25 ℃
光照16 h/d
25 ℃
黑暗
25 ℃
光照16 h/d
10 ℃
幼苗颜色
绿色
黄色
黄色
黄绿色
请分析回答下列问题:
(1)实验中为何不采用完整种子萌发的方法,而是去掉胚乳,将胚接种在不同的培养基上萌发??
。?
(2)培养基中的各种无机盐以离子形式被胚细胞吸收,其吸收具有
性。?
(3)表格包含了多组对照实验,请列出每组对照实验并写出相应的结论:?
。?
解析:通过上述实验结果可知,甲组为对照组,甲组与乙组的培养基不同,乙组的培养基中不含Mg2+,甲、乙对照可得出Mg2+是合成叶绿素的必需条件的结论;甲组与丙组相比较变量是有无光照,在没有光照的条件下,不能形成叶绿素,所以光照是合成叶绿素必需的条件;甲组与丁组相比较变量是温度,甲的温度较为适宜,而丁组的温度稍低,所以合成的叶绿素较少。
答案:(1)种子的胚乳中可能含有一定量的Mg2+,会影响实验结果
(2)选择
(3)甲组与乙组对照表明Mg2+是合成叶绿素所必需的一种元素;甲组与丙组对照表明叶绿素的合成需要光照;甲组与丁组对照表明叶绿素的合成需要适宜的温度
第2课时 光合作用的探究历程、光合作用的过程
测控导航表
知识点
题号
1.光合作用的探究历程
3,8,9,11
2.光合作用的过程、条件及发生部位
1,2,4,5,6,7,10,12,14
3.综合考查
13,15
A级 合格性水平训练
1.(2017·广东湛江期末)关于光合作用的叙述错误的是( C )
A.光反应产生的产物有[H]、氧气和ATP
B.暗反应包括CO2的固定及三碳化合物的还原
C.暗反应的主要产物是葡萄糖、ATP
D.光反应必须有光才能进行,但暗反应不需要光
解析:光反应阶段发生的物质变化有:水的光解(H2O→[H]+O2)和ATP的合成(ADP+Pi→ATP),所以产生的产物有[H]、氧气和ATP;暗反应阶段发生的物质变化有:CO2的固定及三碳化合物的还原;暗反应的主要产物是一种三碳糖,ATP是光反应的产物之一;光反应必须有光才能进行,暗反应不需要光。
2.(2017·湖北武汉月考)光合作用过程中,能量流动的正确途径是( D )
A.叶绿素→阳光→ 氢和氧
B.阳光→叶绿素→ADP →(CH2O)
C.叶绿素→阳光→ADP →C5
D.阳光→叶绿素→ATP →(CH2O)
解析:在光反应的过程中,色素吸收了光能,用于水的光解和ATP的合成,这样光能就转化成ATP和[H]中活跃的化学能;然后[H]和ATP用于暗反应去还原三碳化合物,这样活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能。
3.(2017·辽宁沈阳月考)用14C和18O分别标记CO2和H2O,当植物体进行光合作用时,下列叙述正确的是( C )
A.合成的(CH2O)含14C和18O
B.释放的氧气为18O2,合成的(CH2O)含18O
C.释放的氧气为18O2,合成的(CH2O)含14C
D.合成的(CH2O)含18O
解析:光合作用过程中释放的氧气来自参加反应的水,CO2中的碳,经暗反应的固定、还原过程转化成(CH2O)中的碳。
4.(2017·河北石家庄期末)炎热夏季中午,为了防止失水过多,植物往往出现应急措施,此时叶肉细胞内( C )
A. 三碳化合物含量上升
B.光反应产物不足以支持暗反应的需求
C.有机物积累速率明显下降
D.叶绿体基质中ADP含量增加
解析:叶绿体在光照下进行稳定光合作用时,C3和C5都维持在相对平衡的状态,炎热夏季中午,为了防止失水过多,植物会关闭气孔,导致CO2气体的供应不足,则在短暂时间内原有的平衡被打破,表现出的现象是C3化合物减少、C5化合物增多,有机物积累速率明显下降;由于C3化合物减少,消耗的光反应产物也减少,所以叶绿体基质中ADP含量减少。
5.(2016·内蒙古赤峰一模)下图表示光合作用示意图。下列说法错误的是( C )
A.暗反应中,CO2首先与C5结合生成C3,然后被还原为(CH2O)
B.物质②中可储存活跃的化学能,物质③为NADPH
C.在物质④供应充足时,突然停止光照,C3的含量将迅速下降
D.为叶肉细胞提供18O标记的H2O,一段时间后在(CH2O)中能检测到放射性18O
解析:由图可知,①表示O2,②表示ATP,③表示NADPH,④表示CO2。CO2参与暗反应,其与C5结合生成C3,然后被还原为(CH2O);ATP中可储存活跃的化学能,物质③为NADPH;CO2供应充足时,突然停止光照,C3的还原受阻,导致含量迅速上升;为叶肉细胞提供18O标记的H2O,有部分参与有氧呼吸,进入CO2,CO2再参与光合作用,所以一段时间后在(CH2O)中能检测到放射性18O。
6.(2017·辽宁盘锦期中)如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图,下列叙述正确的是( C )
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类
C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5
D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高
解析:CO2的固定实质上是CO2与C5结合形成C3的过程;CO2须固定成C3后,才可被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类;被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5;光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会降低。
7.(2017·广西桂林段考)根据下面光合作用图解,判断下列说法不正确的是( D )
A.⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
B.⑥过程发生于叶绿体基质中
C.图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)
D.⑤中产生的②不仅用于还原C3化合物,还可用于各种生命活动
解析:⑤为光反应过程,发生场所为叶绿体类囊体薄膜上;⑥为暗反应过程,发生场所为叶绿体基质中;光反应阶段产生的①[H]和②ATP可为⑥暗反应过程提供还原剂和能量,但不能用于其他生命活动。
8.下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,有关叙述正确的是( B )
A.两实验均需进行“黑暗”处理,以消耗细胞中原有淀粉
B.两实验均需要光的照射
C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气
解析:两实验均需进行“黑暗”处理,但恩格尔曼的实验并非为了消耗细胞中原有淀粉;两实验均需要光的照射;两实验中均设置了对照实验,萨克斯的实验中照光部分和遮光部分形成对照;恩格尔曼的实验可证明光合作用的产物有氧气,萨克斯的实验证明光合作用的产物有淀粉。
9.(2017·江西赣州月考)人们对光合作用这一重要生命现象的发现及认识经历了漫长的过程,以下是光合作用探究历程中的几个经典实验,请结合所学知识回答下列问题:
实验一:普利斯特利的实验
密闭玻璃罩+绿色植物+蜡烛/小鼠→蜡烛不易熄灭/小鼠不易窒息 死亡
(1)本实验缺乏 组,应如何改进? ?
。?
实验二:萨克斯的实验
黑暗中“饥饿”处理的绿叶
(2)本实验的自变量为 ,因变量为 ,实验组是 (填“曝光组”或“遮光组”)。?
(3)实验中进行“饥饿”处理的目的是?
。?
实验三:鲁宾和卡门的实验
(4)鲁宾和卡门应用了 法追踪CO2和H2O中的氧元素在光合作用中的转移途径。?
(5)写出光合作用总反应式,并用同位素(18O)标明水中氧的转移途径: 。?
解析:(1)实验一缺乏空白对照组,应设计密闭玻璃罩内只放蜡烛或小鼠的对照组。
(2)在萨克斯的实验中,实验的不同处理是叶片一半曝光,另一半遮光,因此该实验的自变量是光的有无,因变量是有无淀粉生成。叶片变蓝部分有淀粉生成,不变蓝部分无淀粉生成;对照组为曝光组,而实验组则是遮光组。
(3)对植物进行“饥饿”处理的目的是消耗掉叶片中的有机物,主要是淀粉,以增强实验的说服力。
(4)鲁宾和卡门应用了同位素标记法追踪氧元素在光合作用中的转移途径。
答案:(1)对照(空白对照) 将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭玻璃罩内,作为空白对照
(2)光的有无 有无淀粉生成 遮光组
(3)使叶片中的营养物质(淀粉)被消耗掉,排除对实验的干扰,增强实验的说服力(答案合理即可)
(4)同位素标记
(5)CO2+O(CH2O)+18O2
B级 等级性水平训练
10.(2017·河北唐山调研)科学家提取植物细胞中的叶绿体,打破叶绿体膜后用高速离心法分离出类囊体和基质,在不同条件下进行实验(如下表所示),用来研究光合作用过程,下列选项中各试管得到的产物情况正确的是( C )
试管
叶绿体结构
光照
C18O2
ATP、[H]
三碳化合物
甲
类囊体
+
+
-
-
乙
基质
-
+
+
-
丙
基质
-
-
+
+
(注:表中的“+”表示“添加或有”,“-”表示“不添加或无”)
①甲试管不会产生18O2 ②乙试管可得到三碳化合物
③丙试管可能得到淀粉(糖类)
A.①② B.②③ C.全对 D.全错
解析:甲试管进行光反应,氧气来自水,而18O存在于C18O2中,故不会产生18O2 ;乙试管能进行暗反应,固定二氧化碳形成三碳化合物;丙试管中含有光反应的产物ATP、[H],又具有暗反应的条件(基质和三碳化合物),故能进行光合作用,能得到淀粉。
11.(2017·辽宁沈阳月考)卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2,适宜光照下培养,在给予不同的光照时间后,分析其放射性物质出现的情况。预测实验结果是( D )
A.光照时间越长,14C3的积累越多
B.光照时间越长,14C5的积累越多
C.无论光照时间长短,放射性物质都会集中分布在类囊体薄膜上
D.无论光照时间长短,细胞内一定会出现含14C的有机物
解析:光合作用中光反应和暗反应是紧密相连的,二氧化碳进入叶绿体基质先与C5结合,被固定形成C3,C3在光反应产生的ATP和[H]下会被还原,因此C3与C5处于动态平衡之中,所以C5中可能会出现放射性标记,但不会随光照时间延长C3积累越多;放射性物质的转移途径是14CO214C3(14CH2O),因此放射性物质不会集中分布在类囊体薄膜上;由以上分析可知,无论光照时间长短,细胞内一定会出现含14C的有 机物。
12.如图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示,图中a～g为物质,①～⑥为反应过程)。下列判断错误的是( D )
A.图中a物质主要吸收红光和蓝紫光,绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能储存在c中
B.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解
C.将b物质用18O标记,最终在(CH2O)中能检测到放射性18O
D.在g物质供应充足时,突然停止光照,C3的含量将迅速下降
解析:题图分析:a为光合色素,b为氧气,c为ATP,d为ADP,e为NADPH,即[H],f为NADP+,g为二氧化碳。①表示水分的吸收,②表示吸收的光能一部分用来形成ATP的过程,③表示水的光解,④表示二氧化碳的固定,⑤表示三碳化合物的还原,⑥表示暗反应过程中糖类等有机物的形成。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光;光合作用能将光能转变为ATP中活跃的化学能;将O2用18O标记,则 18O2→O(有氧呼吸第三阶段),C6H12O6+6O+6O26C18O2+12H2O+能量,6C18O2+12H2OC6O6+6O+6O2,故最终在有机物中能检测到放射性;突然停止光照,光反应停止,[H]和ATP的含量下降,故在CO2供应充足时,C3被还原的量减少,C3含量会迅速上升,D错误。
13.(2017·江西新余期末)如图表示某高等植物体内与“水”有关的生理过程,下列相关分析正确的是( D )
A.①产生的H2O中的H和O分别来自—NH2和—COOH
B.②表示线粒体内膜,②处的[H]全部来自线粒体基质
C.③上产生的ATP可用于根对无机盐离子的吸收
D.③表示叶绿体类囊体薄膜,③处产生的[H]将在叶绿体基质中被 消耗
解析:图中①表示脱水缩合过程,①产生的 H2O 中,H来自—NH2和—COOH;②表示线粒体内膜,②处的[H]来源于细胞质基质和线粒体基质;③表示叶绿体类囊体薄膜,光反应产生的 ATP,只用于暗反应中C3的还原。
14.(2017·贵州贵阳段考)某同学以菠菜的绿叶为材料,用类似提取叶绿体色素的方法制备了叶绿体悬浮液,再利用叶绿体悬浮液进行实验探究。请回答下列问题:
(1)向研钵中加入渗透压 (填“大于”“小于”或“等于”)叶绿体渗透压的缓冲溶液进行研磨,可制得含有叶绿体的研磨液。?
(2)从研磨液中分离叶绿体,需要用到的方法是 ,然后进行过滤。?
(3)探究磷酸对光合作用的影响。
实验步骤:(注:甲为实验组,乙为对照组)
第一步:将制备的叶绿体悬浮液均分为甲、乙两组;
第二步:甲组中 ,乙组中 ;?
第三步:在适宜的温度和一定光照等条件下,足量18CO2供其进行光合作用,短时间内追踪检测放射性的强弱。
结果及分析:
①检测发现甲组有机物中的放射性强度明显高于乙组,分析出现该实验结果的原因:?
。?
②实验一段时间后,若停止甲组CO2的供应,短时间内叶绿体中的C3含量下降的原因是?
。?
解析:(1)为减少对叶绿体的破坏,保持叶绿体的正常形态和功能,应在制备和保存过程中加入叶绿体的等渗缓冲溶液。
(2)制备完整的叶绿体悬浮液需要使用研钵研磨将细胞膜破坏,然后使用差速离心法将各种细胞器分离开。
(3)根据题意可知,本实验的自变量是磷酸的有无,因变量是光合作用有机物中的放射性强弱,实验过程中要遵循单一变量原则,同时要使磷酸和对照组中加入试剂的用量适宜且相同,因此甲组中加入适量的磷酸缓冲液,乙组中加入等量不含磷酸的缓冲液。
①光合作用的暗反应阶段需要光反应阶段提供[H]和ATP,充足的磷酸有利于光反应阶段ATP的形成,从而促进暗反应阶段C3还原形成有机物,导致甲组有机物中的放射性强度明显高于乙组。
②短时间内,当CO2供应不足时,CO2的固定受阻,C3的还原正常进行,因此C3的含量下降。
答案:(1)等于 (2)差速离心法 (3)加入适量的磷酸缓冲液 加入等量不含磷酸的缓冲液 结果及分析:①充足的磷酸有利于光反应阶段形成ATP,而充足的ATP会促进暗反应阶段C3还原形成(CH2O)
②CO2的固定受阻,C3的还原正常进行
15.(2017·湖北武汉月考)有一种莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成[H]和O2,[H]可参与暗反应。在低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高,使[H]转变为氢气。请据此分析并回答下列问题:
(1)莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的 。?
(2)在自然条件下,莱茵衣藻几乎不产氢气的原因是
,因此可通过筛选高耐氧产氢酶以提高莱茵衣藻产氢气量。?
(3)莱茵衣藻能产生一种抑制光合作用的化学物质CCCP,CCCP可诱导其产氢气;已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢气的影响,设完全培养液A组和缺硫培养液B组,在特定条件下培养莱茵衣藻,一定时间后检测产氢气总量。结果B组>A组,说明缺硫对莱茵衣藻产氢气有 作用。?
(4)为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢气的影响及其相互关系,则在(3)实验的基础上需增设两个实验组,其培养液为
和 。?
(5)产氢气会导致莱茵衣藻生长不良,请从光合作用物质转化的角度分析其原因:?
。?
解析:(1)莱茵衣藻为真核细胞,其捕获光能的过程发生在光反应阶段,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜。
(2)由题意知,低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高,使[H]转变为氢气,在自然条件下,氧气含量较高,会抑制产氢酶的活性,因此自然条件下莱茵衣藻几乎不产氢气。
(3)分析两组实验可知,A组完全培养液,B组是缺硫培养液,实验结果B组>A组,说明缺硫对莱茵衣藻产氢气有促进作用。
(4)如果探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢气的影响及其相互关系,在A、B两组实验的基础上还应该增加两组实验,一组是添加CCCP的完全培养液,一组是添加CCCP的缺硫培养液。
(5)光反应阶段产生[H],作为还原剂被暗反应利用还原三碳化合物形成有机物,若莱茵衣藻光反应产生的[H]转变为H2,则参与暗反应的[H]减少,有机物生成量减少。
答案:(1)类囊体薄膜(或基粒)(2)氧气抑制产氢酶的活性 (3)促进
(4)添加CCCP的完全培养液 添加CCCP的缺硫培养液 (5)莱茵衣藻光反应产生的[H]转变为H2,参与暗反应的[H]减少,有机物的合成量减少
第3课时 影响光合作用的因素 光合作用的应用
测控导航表
知识点
题号
1.影响光合作用的因素及实验探究
5,7,8,9,11,12,13,15
2.光合作用和细胞呼吸的关系
2,6,14
3.化能合成作用及光合作用的应用
1,3,4,10
A级 合格性水平训练
1.(2017·黑龙江哈尔滨期末)硝化细菌通过化能合成作用形成有机物,需要下列哪种环境条件( A )
A.具有NH3和氧 B.具有NH3及缺氧
C.具有硝酸和氧 D.具有硝酸及缺氧
解析:硝化细菌可以将空气中的NH3氧化为亚硝酸,再氧化为硝酸,从而获取能量。硝化细菌为好氧细菌,因此需要有氧环境。
2.(2017·山东济南期末)下列关于光合作用和呼吸作用的叙述,正确的是( A )
A.光合作用和呼吸作用不一定要同时进行
B.光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用
C.光合作用形成的糖类不能在呼吸作用中被利用
D.光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行
解析:光合作用产生的ATP只能用于光合作用;呼吸作用的实质是分解有机物,释放能量,光合作用形成的糖类能在呼吸作用中被利用;叶肉细胞中既能进行光合作用,又能进行呼吸作用,而根细胞中无叶绿体只能进行呼吸作用。
3.光合作用与化能合成作用的根本不同点是( D )
A.这两类作用的生物种类不同
B.用以合成有机物的无机原料不同
C.由无机物合成有机物的过程中所需的酶不同
D.所需能量的来源不同
解析:光合作用和化能合成作用所需无机原料都是水和CO2,合成的产物中都有有机物如糖类;但两者所需能量来源是不同的,光合作用所需能量来自光能,化能合成作用所需能量来源于化学能。
4.初春在密闭透明玻璃温室内,一天中的光照强度与温室内植物制造有机物量分别如图中曲线Ⅰ、曲线Ⅱ所示。在采取某项措施后,温室内植物制造有机物量如图中曲线Ⅲ所示。采取的这项措施是( C )
A.降低温度 B.提高温度
C.增加CO2浓度 D.增加O2浓度
解析:初春光照逐渐增强,温室内温度相对较高,所以直接影响光合作用强度的因素主要是CO2浓度。
5.如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图,下列叙述中不正确的是( C )
A.A点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
B.B点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等
C.已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25 ℃和30 ℃,如图表示该植物处于25 ℃环境中,则将温度提高到30 ℃时,A点上移,B点左移,D点下移
D.当植物缺镁时,B点将向右移
解析:根据坐标图可知,A点叶肉细胞只进行细胞呼吸,产生ATP的细胞器只有线粒体;B点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等,为光补偿点;在C项条件下,温度由25 ℃提高到30 ℃时,呼吸速率增强,故A点上移,光合作用强度减弱,此时让光合作用强度再等于细胞呼吸强度需要更强的光照强度,故 B点右移, D点表示的净光合作用量因为光合速率下降和呼吸速率上升而减小,故D点上移;当植物缺镁时,光合作用强度减弱,此时让光合作用强度再等于细胞呼吸强度需要更强的光照强度,B点将向右移。
6.(2017·山东潍坊段考)请根据图分析下列有关植物进行光合作用和细胞呼吸的叙述中,正确的是( C )
A.植物长时间处于黑暗中时,②③④⑥过程都会发生
B.晴朗夏天的上午10点左右,北方植物的叶肉细胞中①多于⑥
C.晴朗夏天的中午,③④将减弱,净光合作用速率降低
D.两种细胞器都能产生ATP,且都能从细胞器运出
解析:植物长期处于黑暗中时,光合作用无法进行,故②③④⑥均无法进行。晴朗上午10点植物光合作用大于呼吸作用,理论上无①的释放。晴朗夏天中午因为气温过高,气孔关闭,因此光合作用会减弱,而呼吸作用不减弱,净光合作用速率会降低。两种细胞器都能产生ATP,但叶绿体产生的ATP不能从叶绿体运出。
7.(2017·河北衡水期末)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是( D )
A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自太阳能
B.叶温在36～50 ℃时,植物甲的净光合速率比植物乙的高
C.叶温为25 ℃时,植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D.叶温为35 ℃时,甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
解析:叶温为35 ℃时,甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值即净光合速率相等,均大于0。
8.(2017·四川南充期末)某实验小组将8组等量且生长状况相同的玉米幼苗分别置于不同温度下的密闭容器内,测定温度对光合作用和细胞呼吸的影响(用容器内CO2的变化量表示)。一段时间后,测得实验结果如下(“+”表示增加,“-”表示减少),下列有关说法正确的是( C )
温度(℃)
10
15
20
25
30
35
40
45
适宜光照
-12
-17
-23
-26
-35
-26
-24
-15
黑暗
+6
+11
+18
+25
+35
+40
+32
+20
A.由表中数据可知,光合酶和细胞呼吸酶的最适温度相同
B.在适宜光照下,35 ℃时光合速率小于呼吸速率
C.由表可知,在适宜光照下,最有利于植物生长的温度是30 ℃
D.在黑暗情况下,叶肉细胞内无ATP的形成
解析:由表中数据可知,光合酶和细胞呼吸酶的最适温度分别是30 ℃和35 ℃;35 ℃时净光合作用大于零,因此,光合速率大于呼吸速率;黑暗条件下能进行呼吸作用产生ATP。30 ℃时,净光合速率最大,最有利于植物的生长。
9.(2017·江西新余期末)研究者对黑藻的光合作用进行了大量研究。图1是根据相关实验绘制的曲线,图2为黑藻叶绿体结构和功能示意图。请分析回答问题:
(1)科研小组将黑藻浸在加有适宜培养液的大试管中(室温20 ℃),以灯为光源,通过移动灯,改变光源与大试管间的距离,观测黑藻放出气泡的情况,结果如图1中曲线x所示。该实验研究的自变量是
,因变量是 。检测的指标是 。?
(2)该小组在室温10℃和30℃时分别进行了实验,结果如曲线y和曲线z。则在AC段时(不包括A、C点),导致曲线x、y、z光合速率不同的因素是 。?
(3)若将光源由远及近向大试管移动,当光源与大试管间的距离由 90 cm逐渐改变为45 cm的过程中,图2中反应Ⅱ中的两个化学反应过程变快的先后顺序是 ,因此导致A点的C3含量 (填“大于”“小于”或“等于”)B点。?
(4)研究者分离出黑藻中的叶绿体(图2)在适宜条件下培养,由结构②转移至结构①的物质主要包括 。?
解析:(1)图1中的实验是探究光照强度对光合作用速率的影响,因此自变量是光照强度,因变量是光合作用速率,可以用单位时间内氧气(气泡)的释放量作为检测指标。
(2)据图1分析,AC段导致曲线x、y、z光合速率不同的因素一是光照强度不同,二是温度不同。
(3)当光源与大试管间的距离由90 cm逐渐改变为45 cm的过程中,光照强度不断增强,光反应增强,三碳化合物的还原首先受影响,接着才是二氧化碳的固定,所以图2中暗反应Ⅱ中的两个化学反应过程变快的先后顺序是先C3还原,后CO2的固定,因此导致A点的C3含量小于B点。
(4)结构①是类囊体,产生ATP和NADPH,结构②表示叶绿体基质消耗ATP和NADPH,所以由②转移至①的物质主要包括ADP、Pi和NADP+。
答案:(1)光源与大试管间的距离(或光照强度) 光合速率 单位时间内氧气(气泡)的释放量
(2)温度和光照强度
(3)先是C3的还原,然后是CO2的固定 小于
(4)ADP、Pi和NADP+或ADP和NADP+
B级 等级性水平训练
10.(2017·河南新乡月考)光合细菌的光合作用过程与绿色植物相似,以H2S代替H2O作为供氢体进行光合作用。以下有关光合细菌的说法不正确的是( D )
A.需要光照作为光合作用的条件之一
B.进行光合作用时不能产生氧气
C.其光合作用的产物主要是糖类
D.叶绿体是其光合作用的场所
解析:光合细菌的光合作用的能量来自光能;以H2S作为供氢体进行光合作用,无法产生氧气;光合细菌光合作用的产物也主要是糖类;光合细菌是原核生物,没有叶绿体。
11.科学家在两种CO2浓度和两个温度条件下,研究了不同光照强度对黄瓜光合速率的影响,实验结果如图所示,以下相关叙述中不正确的是( D )
A.从图中曲线可以看出,在温度较高和CO2浓度较高的情况下,光照强度对光合速率的影响比较显著
B.从图中曲线可以看出,环境因素中的温度、CO2浓度或光照强度的降低都能减弱光合作用
C.从图中曲线变化情况看,无法确定黄瓜光合速率的最适温度
D.从图中曲线可以看出,温度从20 ℃升高到30 ℃比CO2从低浓度到高浓度对光合速率的促进作用更显著
解析:据图可知,温度较高或CO2浓度较高的情况下,光合速率随光强度的变化比较显著;从单一变量角度分析,降低温度、CO2浓度或光强度中的任一因素都会降低光合速率;图中只涉及两个温度,无法确定黄瓜光合速率的最适温度;从图中曲线可以看出,CO2从低浓度到高浓度比温度从20 ℃升高到30 ℃对光合速率的促进作用更显著。
12.(2016·江西八校联考)将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下,细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是( B )
A.黑暗条件下,①增大、④减小
B.光照强度低于光补偿点时,①、③增大
C.光照强度等于光补偿点时,②、③保持不变
D.光照强度等于光饱和点时,②减小、④增大
解析:黑暗条件下,叶肉细胞只进行细胞呼吸,不进行光合作用,细胞吸收O2,释放CO2,故①增大、④减小;光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度,当光照强度低于光补偿点时,光合速率小于呼吸速率,细胞吸收O2,释放CO2,故①增大、③减小;当光照强度等于光补偿点时,光合速率等于呼吸速率,细胞不吸收O2,也不释放CO2,②、③保持不变;光饱和点是指光合速率达到最大时的最低光照强度,当光照强度等于光饱和点时,光合速率大于呼吸速率,细胞吸收CO2,释放O2,②减小、④增大。
13.(2017·江西新余段考)某研究性学习小组采用盆栽实验,探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组土壤水分条件保持适宜,实验结果如图所示。下列相关分析正确的是( A )
A.叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势可能是由CO2固定减少引起的
B.叶片光合速率下降和叶片叶绿素含量下降是同步的
C.实验2～4 d,光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D.实验2～4 d,光合速率下降不可能是由叶片内二氧化碳浓度下降引起的
解析:图甲中可以看出,随干旱时间延长,2～4 d时叶片光合速率呈下降趋势,而叶绿素含量基本不变,推测可能是由于干旱,气孔关闭,导致细胞间隙CO2浓度下降而引起的;比较图甲和乙,图甲中光合速率在第2天就开始下降,而图乙中叶绿素含量在第4天才开始下降,因此叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降。
14.(2017·河北衡水月考)图甲表示某绿色盆栽植物细胞内的物质转化过程,①②③④表示相关过程。图乙表示将该绿色盆栽植物置于密闭容器内暗处理后,测得容器内CO2和O2浓度相等(气体含量相对值为1),之后在天气晴朗时的早6时将其移至阳光下,日落后移到暗室中继续测量两种气体的相对含量,变化情况如图乙所示。结合所学知识,请回答下列问题:
(1)图甲中物质X的合成场所是 。物质Y的合成场所是 。若光照突然停止而其他条件不变,则短时间内叶绿体中C3(X)的含量 (填“增多”“不变”或“减少”)。?
(2)图甲中,物质Y的名称是 ,在氧气不足条件下,线粒体内②过程的速率将会 (填“变大”“不变”或“变小”)。?
(3)图乙中光合作用强度与呼吸作用强度相等的时刻是 ,假设密闭容器内植株所有进行光合作用的细胞的光合作用强度一致,那么,在该时刻该植株的一个进行光合作用的细胞中物质X的产生速率 (填“>”“=”或“<”)物质Y的产生速率。?
(4)图乙中该植物17时的有机物积累量 (填“>”“=”或“<”)19时的有机物积累量,其原因是 。?
解析:(1)由图甲信息可知,X表示光合作用暗反应过程中生成的C3,在叶绿体基质中经③CO2固定合成。Y表示呼吸过程经①的中间产物丙酮酸,合成场所为细胞质基质。若光照突然停止(ATP和[H]减少)而其他条件不变,则短时间内叶绿体中C3(X)的还原受阻,来源不变,因此含量增多。
(2)图甲中,物质Y是丙酮酸,在氧气不足条件下,线粒体内②(有氧呼吸第二阶段)过程的速率将会变小。
(3)图乙中光合作用强度与呼吸作用强度相等的时刻是8时和17时(即气体不增不减),假设密闭容器内植株所有进行光合作用的细胞的光合作用强度一致,那么,在该时刻该植株的一个进行光合作用的细胞中物质X的产生速率大于物质Y的产生速率(因为植物光合作用的细胞要满足植物所有细胞的呼吸需求)。(4)图乙中该植物17时(光合速率等于呼吸速率)的有机物积累量大于19时(光合速率小于呼吸速率)的有机物积累量。
答案:(1)叶绿体基质 细胞质基质 增多
(2)丙酮酸 变小
(3)8时和17时 >
(4)> 17时以后光合速率小于呼吸速率
15.(2017·广东揭阳联考)为探究不同波长的光和CO2浓度对葡萄幼苗光合作用的影响,用40 W的白色、红色和黄色灯管做光源,设置不同CO2浓度,处理幼苗。培养一段时间后,测定幼苗的净光合速率(净光合速率 = 真光合速率 - 呼吸速率),结果如下图,回答问题:
(1)光合作用的暗反应过程中,CO2转化为糖类,需要利用光反应产生的 。?
(2)图中a点的净光合速率大于c点,从光合作用的角度分析,原因是 。?
(3)实验结果表明,大棚种植葡萄时,可采取 两个措施来提高产量。?
(4)为探究黄光条件下幼苗的叶绿素a含量是否发生改变,提出实验思路如下:分别取自然光和黄光条件下培养的幼苗叶片,提取其中的色素并分离,然后比较滤纸条上叶绿素a色素带的 。?
解析:(1)CO2转化为糖类,在三碳化合物还原过程中,需要利用光反应产生的ATP和[H]。
(2)红光与黄光两种条件下,叶绿体中的色素吸收红光多于黄光,因此红光条件下,真光合速率高于黄光条件,而呼吸速率基本不变,故a点的净光合速率大于c点。
(3)分析曲线图可知:不同的二氧化碳浓度条件下,白光组最有利于植物净光合速率的提高,大棚种植葡萄时,应选用无(或白)色塑料薄膜搭建顶棚,这样大棚内透入的是白光,光合速率高。或者通过提高二氧化碳的浓度,以提高光合速率。
(4)要探究黄光培养条件下葡萄幼苗的叶绿素a含量是否发生改变,可以分别取白光(或自然光)和黄光条件下培养的幼苗叶片,提取其中的色素并用层析液分离,通过比较滤纸条上的叶绿素a色素带的宽窄来判断叶绿素含量。
答案:(1)ATP和[H](或“ATP和NADPH”)
(2)叶绿体中的色素吸收红光多于黄光,a点真光合速率更高
(3)提高CO2浓度、用无(白)色塑料薄膜搭建顶棚(或自然光照)
(4)宽窄
