江苏专版2021届高考生物二轮复习专题2物质跨膜运输酶和ATP课件

这是一份江苏专版2021届高考生物二轮复习专题2物质跨膜运输酶和ATP课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·三步夯实，①③⑤⑥⑦⑨，①⑤⑨，关键能力·多维提升，名师点拨，②O2浓度及温度，专题能力提升练，知识总结等内容，欢迎下载使用。
1【主干知识 体系构建】
2【易错易混 分点排查】1.下列有关物质出入细胞方式的叙述,正确的有_____________①胞吞和胞吐是借助膜的融合完成的,与膜的流动性有关。②神经递质释放到突触间隙时,需要载体蛋白的协助。③抑制神经细胞膜上蛋白质的活性,会影响兴奋的产生和传导。④当细胞内外存在浓度差时,细胞就会发生质壁分离或复原。⑤RNA聚合酶和DNA聚合酶可经核孔向细胞核内运输。⑥抑制细胞膜上载体蛋白的作用不会阻碍性激素进入细胞。⑦葡萄糖进入人体细胞的方式有主动运输和协助扩散。⑧细胞主动运输物质的结果是使该物质在细胞膜内外浓度趋于平衡。⑨植物细胞主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中
2.下列关于酶和ATP的叙述,正确的有_______①光合作用中,催化ATP合成的酶分布在类囊体薄膜上。②呼吸作用中,催化ATP合成的酶分布在线粒体外膜上。③过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生的氧气量比Fe3+催化时要多。④消耗ATP的物质进出细胞方式只有主动运输。⑤细胞内蛋白质发生水解时,通常需要另一种蛋白质的参与。⑥同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同,代谢不同。⑦植物根尖细胞生成ATP的细胞器是线粒体、细胞质基质。⑧合成ATP所需能量可以是光能、化学能和热能。⑨酶的合成需要ATP供应能量。
3【高考真题 拆项诊断】依据物质跨膜运输、酶和ATP的知识,判断下列说法的正误:1.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP(2020·山东等级考·T2B)( )分析:无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP,癌细胞中进行无氧呼吸时,第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP。2.组织液中的O2可以通过自由扩散进入组织细胞中(2019·全国卷Ⅲ·T5C)( )
3.唾液淀粉酶水解淀粉过程需要ATP水解提供能量(2019·天津高考·T2B)( )分析:唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的,不需要消耗ATP水解释放的能量。4.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小(2020·山东等级考·T3C)( )分析:质壁分离过程中,植物细胞失水,原生质层体积变小,绿色会加深,而随着不断失水,细胞液的浓度增大,吸水能力增强。
5.细胞中生物大分子的合成需要酶来催化(2020·江苏高考·T2D)( )6.探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时,可用肉眼直接观察(2020·全国Ⅱ卷·T3B)( )分析:红细胞体积微小,观察其因失水而发生的形态变化需要借助显微镜。7.生长素的极性运输需ATP水解提供能量(2019·天津高考·T2B)( )8.细胞核内遗传物质的合成需要ATP水解提供能量(2019·全国卷 Ⅲ·T2D)( )
考点一 物质跨膜运输(理解能力) 【典型考题 精讲研析】典例 1 (2019·全国卷Ⅱ·改编)某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变。根据上述实验结果,下列推测合理的是(　　)
A.H+-ATPase位于保卫细胞膜上,蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外B.蓝光通过保卫细胞膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+顺浓度梯度跨膜运输C.H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供D.溶液中的H+能通过自由扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞
【解析】选A。用蓝光照射后溶液的pH明显下降,可推测细胞内的H+被转运到了细胞外,再结合题干信息可推测H+-ATPase位于保卫细胞膜上,A项合理;细胞内pH高于细胞外,即细胞内H+浓度低于细胞外,用蓝光照射后,溶液的pH明显降低,推测蓝光可通过保卫细胞膜上的H+-ATPase发挥作用使细胞内的H+逆浓度梯度转运到细胞外,B项不合理;H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量来自ATP水解,不是由蓝光直接提供的,C项不合理;结合题干,抑制ATP水解再用蓝光照射,溶液pH不变,说明无能量供应时,溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞,D项不合理。
【母题延伸】——长句专项突破主动运输的意义:___________________________________________________________________________________________。
保证了活细胞能够按照生命活动的需要主动吸收所需要的营
养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质
【答题策略】物质出入细胞方式的判断方法
【核心知识 精准解读】1.解读物质出入细胞的方式:(1)物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的,细胞对物质的输入和输出具有选择性。(2)被动运输包括自由扩散和协助扩散,它们都是顺浓度梯度运输的过程,不消耗能量,但是协助扩散需要载体蛋白。(3)主动运输是逆浓度梯度运输的过程,需要载体蛋白的协助和消耗能量。(4)胞吞和胞吐是借助膜的融合完成的,与膜的流动性有关,它是大分子和颗粒性物质进出细胞的运输方式,靠ATP提供动力。
2.图解影响物质跨膜运输的因素:(1)内在因素:物质跨膜运输与膜的流动性和选择透过性有关,选择透过性的结构基础是膜上载体蛋白的种类和数量。(2)外在因素。①物质浓度(在一定浓度范围内):
3.理解质壁分离发生的条件:(1)从细胞角度分析。①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。②具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)从溶液角度分析。①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能发生自动复原现象(用清水或低渗溶液处理,方可复原)。②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象。
4.利用抑制剂探究物质跨膜运输的方式:
【热点预测 精练题组】考向一 物质出入细胞的方式1.(2020·江苏高考)如图①～⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是(　　)A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
【解析】选A。本题主要考查了物质跨膜运输的几种方式。葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输,运出小肠上皮细胞的方式为协助扩散,A正确; 由图示可知,Na+主要以②主动运输的方式运出小肠上皮细胞,B错误; 多肽以⑤胞吞的方式进入细胞,以胞吐方式离开细胞,C错误; 维生素D属于固醇类,进入细胞的方式为④自由扩散,D错误。
2.(2020·南昌二模)对猪输卵管上皮细胞进行细胞培养时发现:在一定的浓度范围内,细胞对某种维生素的吸收速率逐渐增大,当培养液中该种维生素浓度达到一定值时,细胞对该种维生素的吸收速率达到最大值。下列分析正确的是(　　)A.该种维生素进入猪输卵管上皮细胞需要细胞膜上的载体蛋白的协助B.为探究该种维生素进入细胞的方式实验需设置有无维生素的对照实验C.各种维生素进入猪输卵管上皮细胞都需要消耗细胞代谢提供的ATPD.使用呼吸抑制剂后猪输卵管上皮细胞对该种维生素的吸收速率不变
【解析】选A。分析题干信息可知,该种维生素进入猪输卵管上皮细胞的方式可能为主动运输或协助扩散,两者均需细胞膜上载体蛋白的协助,A正确;不能据此确定其他维生素进入猪输卵管上皮细胞的方式,也就无法判断是否需要消耗细胞代谢提供的ATP,C错误;协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量,故为探究该种维生素进入细胞的方式实验应设置有无氧气的对照实验,其余条件保持适宜且一致(或分为两组,一组正常培养,一组加入呼吸抑制剂),B错误;若该种维生素进入猪输卵管上皮细胞的方式为主动运输,则加入呼吸抑制剂后吸收速率将降低,D错误。
考向二 影响物质运输速率的因素3.(2020·临汾二模)重金属汞是一种对人体健康危害极大且污染环境持久的有毒物质,已知Hg2+能抑制ATP的水解。某科研小组探究了不同浓度的Hg2+对洋葱根尖成熟区细胞和分生区细胞吸收K+的影响,实验结果如表所示。下列相关叙述合理的是(　　)
A.本实验的自变量是不同浓度的Hg2+,对照组是A1组B.仅对比A1组和B1组就可确定成熟区细胞比分生区细胞对K+的吸收量大C.分析实验数据可知,随着Hg2+浓度的升高,细胞吸收K+的量减少D.B3组比B1组细胞内K+浓度减小的最可能原因是Hg2+破坏了K+载体蛋白
【解析】选C。本实验的自变量是不同浓度的Hg2+和根尖的不同细胞,对照组是A1和B1,A错误;仅对比A1组和B1组,不能确定成熟区细胞与分生区细胞对K+的吸收量大小,还需要测定细胞中起始K+浓度,B错误;分析实验数据可知,随着Hg2+浓度的升高,细胞吸收K+的量减少,C正确;由题干信息可知,B3组比B1组细胞内K+浓度减小的最可能原因是Hg2+抑制了ATP的水解,D错误。
4.(多选)(2020·枣庄二模)研究表明,主动运输根据能量的来源不同分为三种类型,如图中a、b、c所示,■、▲、●代表跨膜的离子或小分子。下列叙述正确的是(　　)A.a类型中Y离子转运所需的能量来自X离子的转运过程B.肌细胞吸收氨基酸分子是通过b类型进行的C.蓝藻、水绵、叶肉细胞、萤火虫发光器细胞内均可发生c类型D.温度、酸碱度、氧气浓度均会影响a、b、c三种类型的运输速率
【解析】选A、B。图中显示,a类型中Y离子是由低浓度向高浓度一侧运输,应属于主动运输,Y离子与X离子通过同一个载体运输,由此判断Y离子转运所需的能量来自X离子的转运过程,A正确;肌细胞吸收氨基酸分子是通过b类型主动运输的,B正确;蓝藻、水绵、叶肉细胞内有光合色素,均可利用光能,发生c类型,而萤火虫发光器细胞没有光合色素,不能利用光能,故不能发生c类型,C错误;温度、酸碱度均会影响a、b、c三种类型的运输速率,而氧气浓度只影响b类型的运输速率,D错误。
考向三 质壁分离和复原实验5.(2020·浙大附中二模)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质 A 溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是(　　)A.T2 时物质A 开始通过细胞膜进入细胞B.0～T1 时细胞体积的变化量同原生质体的变化量C.T1 时外界溶液的浓度大于细胞液的浓度,但 T3 时相反D.T2 时细胞失水量达最大值,此后 H2O 的运动方向是从外界溶液到细胞液
【解析】选C。在T2之前,物质A 已经开始通过细胞膜进入细胞,A错误;由于原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性,因此,0～T1 时细胞体积的变化量小于原生质体的变化量,B错误;根据T1之后原生质体还在继续缩小,可推测T1 时外界溶液的浓度大于细胞液的浓度,而T3之后原生质体的体积在变大,因此可推测T3 时相反,C正确;T2 时细胞失水量达最大值,此后 H2O 进入细胞中的量大于排出的量,因此细胞表现为吸水,D错误。
6.(2020·南通、泰州、扬州、徐州、淮安、连云港、宿迁二模)下列用2 ml·L-l的乙二醇溶液和2 ml·L-1的蔗糖溶液分别浸泡取自同一部位的植物表皮,每隔相同时间在显微镜下测量视野中若干个细胞的长度x和原生质体长度y(如图1),并计算x/y的平均值,得到图2所示结果。对结果曲线分析中错误的是(　　)
A.2 ml·L-1的乙二醇溶液和2 ml·L-1的蔗糖溶液 的渗透压相等B.a点前比值不变说明表皮细胞水分子进出平衡C.b点前表皮细胞的吸水能力逐渐增大D.c点后表皮细胞发生质壁分离复原
【解析】选B。分析题图可知,x和y分别代表细胞的长度和原生质体长度y,故x/y的比值越大,证明细胞失水越严重。渗透压大小主要与溶液中溶质微粒的数目有关,2 ml·L-1的乙二醇溶液和2 ml·L-1的蔗糖溶液的渗透压相等,A正确;由题图可知a之前不变的原因是一开始细胞失水较少,原生质体与细胞壁还未分离,B错误;分析题图可知b点时x/y的值达到最大值,此时细胞失水达到最大值,证明b点前细胞逐渐失水,故表皮细胞的吸水能力逐渐增大,C正确;c点时置于乙二醇溶液中的x/y的值达到最大,此后逐渐变小,证明细胞吸水,即c点后表皮细胞发生质壁分离复原,D正确。
考点二 酶与ATP(解决问题能力)【典型考题 精讲研析】典例 2 (2020·青岛一模)在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶(AK),它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上而形成ADP。该过程需要有Mg2+的参与。下列有关叙述错误的是(　　)A.AMP在细胞中可作为合成RNA的原料B.无机盐对维持细胞的生命活动有重要作用C.AK发挥作用时有高能磷酸键的形成D.线粒体中ATP合成的速率取决于AK的活性
【解析】选D。AMP叫腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,A正确;依据题干信息“该过程需要有Mg2+的参与”,推测无机盐对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用,B正确;AK发挥作用时,AMP形成ADP过程中形成了一个高能磷酸键,C正确;线粒体中ATP水解的速率取决于AK的活性,D错误。
【母题延伸】——长句专项突破ATP是为细胞生命活动提供能量的唯一直接能源物质吗?举例说明。提示:不是。ATP是细胞内的主要直接能源物质,还有其他直接能源物质,如UTP、CTP、GTP。
【答题策略】　表解细胞内产生与消耗ATP常见的几个生理过程
【核心知识 精准解读】1.表解ATP与ADP的相互转化:
2.图解动植物细胞ATP的合成与水解:
(3)特别说明:①植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸产生ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸产生ATP。②ATP水解释放的能量可用于主动运输、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。③ATP与RNA的关系:ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。
3.表解影响酶促反应速率因素的曲线:
4.“二看法”解决酶曲线问题:一看两坐标轴的含义:分清自变量与因变量,了解两个变量间的关系。二看曲线的变化:利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化,掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时,一般情况下,曲线未达到平衡时,限制因素是横坐标所表示的因素,当曲线达到平衡状态后,限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。
5.图解酶的特性及相关探究实验:
【热点预测 精练题组】考向一 ATP的结构和特点分析1.(多选)(2020·山东名校联考)用玻璃分针挑取新鲜蛙腓肠肌(长约1 cm、宽约0.5 cm)3个,分别放在预先滴了两滴生理盐水的载玻片上,编号为A、B、C,测量并记录肌肉的长度。用铜锌叉间歇刺激肌肉,使得3组肌肉疲劳不能收缩。对刚丧失收缩功能的A组肌肉不做处理,B组滴加质量分数为5 %的葡萄糖溶液1滴,C组加ATP溶液1滴,再分别用铜锌叉刺激肌肉3～4次,测量并记录肌肉长度。A组和B组无明显变化,C组变短。通过上述实验可以分析得出(　　)
A.ATP是肌肉收缩的直接能源物质B.ATP是一种高能磷酸化合物C.第一次使用铜锌叉间歇刺激肌肉是为了消耗掉肌肉细胞中的ATPD.葡萄糖不能引起肌肉收缩,因此葡萄糖不是生命活动的直接能源物质
【解析】选A、C、D。从分组对照实验中,滴加ATP溶液肌肉收缩,滴加葡萄糖溶液肌肉不收缩,可见ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源,A正确;本实验能够证明ATP是直接能源物质,但不能直接证明ATP是一种高能磷酸化合物,B错误;第一次使用铜锌叉间歇刺激肌肉,直至肌肉不能收缩为止,是为了耗尽肌肉细胞中的ATP,为接下来的实验做准备,C正确;第二次实验中滴加ATP溶液肌肉收缩,滴加葡萄糖溶液肌肉不收缩,可见ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源,而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源,因此葡萄糖不是生命活动的直接能源物质,D正确。
2.(2020·南京三模)下列关于蛋白质与ATP的叙述,错误的是(　　)A.膜蛋白也可以具有催化化学反应的功能B.酶促反应都伴随着ATP的合成或水解C.蛋白质的合成一定离不开ATP的水解D.细胞中合成ATP的细胞器也能水解ATP
【解析】选B。细胞器(如线粒体)膜上的膜蛋白,有的具有催化作用,也可以是酶,A正确;酶促反应不一定伴随着ATP的合成或水解,例如无氧呼吸第二阶段有酶促反应,却无ATP的合成或水解,B错误;合成蛋白质需要消耗能量,由ATP水解提供,C正确;细胞中合成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体,都能消耗ATP,D正确。
考向二 酶的特点及相关实验探究3.(多选)(2020·山东名校联考)下列有关酶的探究实验的叙述,错误的是(　　)
【解析】选A、B、D。用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解,检测单位时间内产生的气体总量,可以反映酶的高效性,待H2O2完全分解后,产生的气体总量相等,不能反映酶的高效性,A错误;验证酶的专一性,实验需要鉴定淀粉和蔗糖是否被淀粉酶分解,用斐林试剂进行检测,B错误;探究温度对α-淀粉酶活性的影响,自变量为温度,可以设置低于最适温度、最适温度和高于最适温度至少三种温度,检测底物水解的情况可用碘液,C正确;探究pH影响酶的催化活性,底物不能用淀粉,因为淀粉在酸性条件下水解,D错误。
4.(2020·南京、盐城二模)将A、B两种物质混合,T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。下列叙述正确的是(　　)A.该反应体系中酶促反应速率先慢后快B.酶C提高了A生成B这一反应的活化能C.实验中适当提高反应温度可使T2值减小D.T2后B增加缓慢是A含量过少导致
【解析】选D。该反应体系中酶促反应速率先快后慢,反应物逐渐减少,A错误;酶C降低了A生成B这一反应的活化能,B错误;该反应已经是最适温度下进行,若适当提高反应温度,可使T2值增大,反应时间变长,C错误;T2后产物(B)增加缓慢是底物(A)含量过少导致,D正确。
专题2　物质跨膜运输、酶和ATP(30分钟　100分)一、单项选择题(共6小题,每小题5分,共30分)1.(2020·全国Ⅱ卷)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是(　　)
A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
【解析】选D。本题主要考查植物细胞吸水和失水原理的应用实验。甲糖溶液浓度升高,说明甲组叶细胞吸水,A项正确;若测得乙糖溶液浓度不变,说明乙组叶细胞吸水、失水达到平衡,即净吸水量为零,B项正确;若测得乙糖溶液浓度降低,说明乙组叶细胞失水,会发生质壁分离,C项正确;若测得乙糖溶液浓度升高,说明乙组叶细胞吸水,但吸水量的多少无法判断,故无法与甲组比较净吸水量的大小,D项错误。
2.(2020·南京三模)研究表明线粒体内膜两侧存在H+浓度差。如图表示H+经ATP合成酶转移至线粒体基质同时驱动ATP合成的过程。下列叙述正确的是(　　)A.ATP合成酶中具有H+通道,H+的运输动力是浓度差B.该过程发生在有氧呼吸的第三阶段,伴随着水的分解C.图示H+的运输方式与葡萄糖进入红细胞的运输方式不同D.线粒体内、外膜功能不同的原因是磷脂分子排布方式不同
【解析】选A。由题图可知,H+通过ATP合成酶形成的通道进入线粒体基质,且H+从高浓度向低浓度运输,故该过程属于协助扩散,运输动力为浓度差,A正确;图示为有氧呼吸的第三阶段,伴随着水的合成,水的分解在有氧呼吸第二阶段,B错误;葡萄糖进入红细胞为协助扩散,图示H+的运输方式为协助扩散,两者运输方式相同,C错误;线粒体内、外膜均为磷脂双分子层构成的细胞膜,其功能不同的原因是膜上的蛋白质种类不同,D错误。
3.(2020·扬州中学一模)下列关于酶与ATP的叙述,正确的是(　　)A.酶只能在细胞内起作用,且作用后立即被降解B.ATP与ADP能相互转化,说明能量可以循环利用C.ATP的形成需要酶,而酶的合成并不需要ATPD.ATP和酶的组成成分中可能都含有五碳糖
【解析】选D。酶既可以在细胞内发挥作用也可以在细胞外发挥作用,在化学反应前后不发生任何变化,A错误;能量不能循环利用,B错误;酶的合成也需要ATP,C错误;ATP中的五碳糖是核糖,有一部分酶的化学本质是RNA,其中的五碳糖是核糖,D正确。
4.(2020·淮北模拟)金属离子X能作为抑制剂与酶甲(化学本质为蛋白质,可将物质甲分解)结合,从而改变酶甲的活性。在适宜温度、pH等条件下,将酶甲与金属离子X的混合液均分为若干份,分别加入不同浓度的等量物质甲溶液中,检测发现,物质甲的水解速率随物质甲溶液浓度的升高而增大。下列分析与该实验不符的是(　　)A.酶甲与金属离子X结合后,酶甲仍能与双缩脲试剂发生紫色反应B.金属离子X与酶甲结合使酶甲降低反应活化能的能力减弱C.金属离子X与酶甲结合后不会改变酶甲的专一性D.高浓度的物质甲能提高酶甲的活性促进物质甲分解
【解析】选D。双缩脲试剂能与蛋白质中的肽键发生反应,生成紫色物质。酶甲与金属离子X结合后,改变酶甲的活性,并不破坏蛋白质中的肽键,所以酶甲仍能与双缩脲试剂发生紫色反应,A正确;酶是生物催化剂,能够降低化学反应活化能,金属离子X与酶甲结合后改变酶的活性,即使酶甲降低反应活化能的能力减弱,B正确;根据题目信息,酶甲与金属离子X的混合液中加入物质甲后,物质甲仍能被水解,说明金属离子X与酶甲结合后并没有改变酶甲的专一性,C正确;反应物(物质甲)的浓度不会改变酶(甲)的活性,只能改变酶促反应速率,D错误。
5.(2020·菏泽二模)温度会影响酶促反应速率,其作用机理可用坐标曲线表示(如图)。其中a表示底物分子具有的能量,b表示温度对酶空间结构的影响,c表示酶促反应速率与温度的关系。下列说法正确的是(　　)A.随着温度的升高,底物分子具有的活化能增加B.处于曲线c中1、2位点酶分子活性是相同的C.酶促反应速率是底物分子的能量与酶空间结构共同作用的结果D.酶适于低温保存,原因是底物分子的能量低
【解析】选C。随着温度的升高,底物分子具有的能量升高,而不是活化能增加,A错误;曲线c中1、2位点的酶促反应速率是一样的,但温度升高使酶的结构发生改变,因此酶的活性不同,B错误;题图中a、b曲线共同作用,表示酶促反应速率是由底物分子的能量和酶的空间结构共同决定的,C正确;酶适于低温保存的原因是酶分子在低温条件下其结构相对稳定,活性较低,适于保存,D错误。
6.(能力挑战题)(2020·临沂二模)薄荷油可以促进皮肤对药物的吸收。为研究其作用机理,科研人员将HaCaT细胞的膜蛋白进行某种荧光标记,用激光对膜的特定区域进行照射,使之淬灭(荧光消失),一段时间后测定相关指标如表所示。下列说法错误的是(　　)
A.应设置只加入DSMO的对照组B.薄荷油处理可以增加细胞膜的流动性C.细胞膜Ca2+载体能够将Ca2+由细胞外运输到细胞内D.薄荷油可能通过影响物质的跨膜运输促进对药物的吸收
【解析】选C。为了使实验更有说服力,应设置只加入DSMO的对照组,因为空白组与实验组之间不能形成对照,A正确;根据薄荷油可以促进皮肤对药物的吸收的作用,推测薄荷油处理可以增加细胞膜的流动性,进而促进了药物吸收,B正确;经过薄荷油处理之后,细胞膜Ca2+载体活性下降,同时细胞内Ca2+浓度升高,说明Ca2+向外转运减少,因此可推知细胞膜Ca2+载体能够将Ca2+由细胞内运输到细胞外,C错误;分析可知,薄荷油可能通过影响物质的跨膜运输促进对药物的吸收,D正确。
二、多项选择题(共3小题,每小题6分,共18分)7.(2020·苏锡常镇模拟)如图为某生物膜结构示意图。下列有关叙述正确的是(　　)A.①和②在生物膜上通常呈不对称分布B.承担细胞间信息传递功能的受体主要是④C.同种生物不同组织细胞膜成分中的①会有差异D.生物膜中分子的运动可随环境温度变化而变化
【解析】选A、C、D。①是膜蛋白,②是磷脂分子,在生物膜上通常呈不对称分布,A正确;承担细胞间信息传递功能的受体主要是③(糖蛋白),B错误;同种生物不同组织细胞膜成分中的①(膜蛋白)会有差异,C正确;生物膜中分子的运动可随环境温度变化而变化,温度越高,分子运动越快,D正确。
8.(2020·南京、盐城二模)如图为某种细菌体内氨基酸R的生物合成途径。已知野生型细菌能在基本培养基上生长而甲、乙两种突变型细菌都不能在基本培养基上生长。在基本培养基上若添加中间产物2,则甲、乙都能生长;若添加中间产物1,则甲能生长而乙不能生长。在基本培养基上添加少量X,乙能积累中间产物1,而甲不能积累。下列结论正确的是(　　)底物 中间产物1 中间产物2 XA.甲中酶a的功能丧失,但酶b和酶c的功能正常B.甲中酶c的功能丧失,但酶a和酶b的功能正常C.乙中酶a的功能丧失,但酶b和酶c的功能正常D.乙中酶b的功能丧失,但酶a和酶c的功能正常
【解析】选A、D。结合题干信息分析,在基本培养基上若添加中间产物2,则甲、乙都能生长,说明甲、乙的酶c都正常。若添加中间产物1,则甲能生长说明甲的酶b正常,而乙不能生长说明乙的酶b不正常。在基本培养基上添加少量X,乙能积累中间产物1,说明乙的酶a正常,而甲不能积累,说明甲的酶a不正常。因此,甲的酶a的功能丧失,但酶b和酶c的功能正常;乙中酶b的功能丧失,但酶a和酶c的功能正常。
9.(能力挑战题)(2020·日照二模)钠-钾ATP酶(Na+/K+-ATPase)存在于大多数动物细胞膜上,能够利用ATP水解释放的能量,将细胞内的Na+泵出细胞外,而相应地将细胞外K+泵入细胞内,从而维持膜内外一定的电化学梯度。该电化学梯度能驱动葡萄糖协同转运载体,以同向协同转运的方式将葡萄糖等有机物转运入细胞内,然后由膜上的转运载体GLUT2转运至细胞外液,完成对葡萄糖的吸收。如图为人小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程示意图,分析错误的是(　　)
A.图示细胞吸收和释放Na+的方式均属于主动运输B.图示细胞吸收和释放葡萄糖的方式均属于协助扩散C.图示细胞的膜蛋白有催化、运输、信息交流等功能D.图示的Na+/K+-ATPase也存在于神经元细胞膜上
【解析】选A、B、C。图示细胞中释放Na+的过程由细胞内的低浓度梯度到细胞外的高浓度梯度,同时伴随着ATP水解并利用其释放的能量,因此释放Na+的方式是主动运输,但吸收Na+的过程需要载体并由高浓度向低浓度方向转运,因此是协助扩散的方式,A错误;葡萄糖由肠腔转移到小肠上皮细胞通过Na+形成的电化学梯度驱动,由葡萄糖协同转运载体转运,是一种主动运输的方式,而通过GLUT2将细胞内的葡萄糖转移到细胞外液的内环境中的方式是一种协助扩散,B错误;图中所示的膜蛋白Na+/K+-ATPase能够催化ATP的水解,并同时转运Na+和K+,因此具有催化作用和运输作用,但图示过程并未提到具有信息交流功能的膜蛋白——受体蛋白,因此图中膜蛋白没有信息交流的功能,C错误;
Na+/K+-ATPase存在于大多数的动物细胞中,负责转运Na+和K+,并同时水解ATP为其提供能量,维持细胞膜内外的电化学梯度,因此可推测该蛋白质也存在于神经元上,D正确。
三、非选择题(共3小题,共52分)10.(15分)(2020·全国Ⅲ卷)参照表中内容,围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
【解析】(1)(2)葡萄糖分解为乙醇和CO2是无氧呼吸过程,发生的场所为细胞质基质。(3)(4)光合作用的光反应阶段包括水的光解和ATP的合成,产物有氧气、NADPH和ATP,能量变化为光能转化为ATP中活跃的化学能。(5)在线粒体中进行有氧呼吸的第二和第三阶段,最终的产物为CO2 和H2O。答案:(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能(4)O2、 NADPH　(5)CO2、 H2O
11.(17分)(2020·盐城二模)研究发现,利用不同种类蛋白酶水解大豆蛋白获得的水解产物,能够对人体内的血管紧张素转化酶(ACE)活性产生不同效果,为治疗高血压提供了新思路。如图1表示不同蛋白酶对大豆蛋白水解度的影响,如图2表示不同蛋白酶水解产物对ACE活性抑制率的影响。请回答下列问题:
(1)蛋白酶能催化部分　　　　　键水解断裂,产生　　　　　等水解产物。 (2)图1说明应选用　　　　　酶水解大豆蛋白,而水解时间不应超过10 h的原因是　　　　　。 (3)从图2可知,在反应的最初4 h内,碱性蛋白酶和　　　　　　酶的水解产物对ACE活性的抑制率显著高于其他三种酶。 (4)不同蛋白酶的水解产物对ACE活性的抑制率存在差异,从酶的特性角度分析,主要是因为各种蛋白酶的　　　　　性导致产生的　　　　　不同。 (5)为进一步研究大豆蛋白水解产物中抑制ACE活性的相关物质,实验设计的关键思路是　　　　　,单独直接观察它们对ACE酶活性的抑制效果。 
【解析】(1)蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的,蛋白酶能催化部分肽键水解断裂,产生多肽(或多肽和氨基酸)等水解产物。(2)由图1可知碱性蛋白酶的水解度最高,应选用碱性蛋白酶水解大豆蛋白,10 h后大豆蛋白水解度不再升高,因此水解时间不应超过10 h。(3)从图2可知,在反应的最初4 h内,碱性蛋白酶和胃蛋白酶的水解产物对ACE活性的抑制率显著高于其他三种酶。(4)酶的专一性是指一种酶可以催化一种或少数几种类似的底物,不同蛋白酶的水解产物对ACE活性的抑制率存在差异,从酶的特性角度分析,主要是因为各种蛋白酶的专一性导致产生的多肽的种类不同。(5)为研究大豆蛋白水解产物中抑制ACE活性的相关物质,自变量是水解产物,应将大豆蛋白水解的不同产物提取分离,单独直接观察它们对ACE活性的抑制效果。
答案:(1)肽　多肽(或多肽和氨基酸)(2)碱性蛋白　10 h后大豆蛋白水解度不再升高　(3)胃蛋白(4)专一　多肽的种类(5)将大豆蛋白水解的不同产物提取分离
12.(20分)(能力挑战题)(2020·无锡模拟)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响,研究者设计并进行了相关实验,实验步骤及结果如下:①鲈鱼的驯养:将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d,用普通饲料投喂,备用。②饲料的配制:在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶,配制成加酶饲料;并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒,烘干后储存。③鲈鱼的饲养:挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组,放养在规格相同的浮式海水网箱中,放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料,给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。
④称重并记录:投喂8周后,从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示,对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品,并分别测定消化酶的活性,结果如表。
根据上述实验,回答下列问题:(1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是　　　　　　　　。 (2)为使植酸酶活性不受影响,步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意　　　　　　　　　　　,其原因是　　　　　　　　。比较鲈鱼肠道中几种消化酶的活性可以发现其特点是　　　　　　　　　　　。 (3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有　　　　　　　　。 (4)本实验得出的初步结论是　　　　　　　　　　　　　。 
【解析】(1)由于本题要探究植酸酶对鲈鱼生长的影响,鱼苗生长较快,利于在实验过程中较为明显地观察其效果,而成体生长缓慢,实验效果不明显。(2)实验目的是“探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响”,其中实验自变量为“植酸酶的有无”,实验组的饲料中已添加了植酸酶,因此在烘干过程中要特别注意温度不能过高,否则会因高温处理使植酸酶空间结构被破坏而失去活性。(3)通过研究实验课题,确认实验变量、因变量,当然还要关注无关变量。实验步骤③中要控制的因素有“体格健壮、大小一致的鲈鱼”“随机分组”“规格相同的浮式海水网箱”“放养密度为60尾/箱”“投喂等量加酶饲料”等。除此之外,还有水温、盐度和溶解氧等。(4)实验结论的归纳需从实验结
果和表中实验数据入手。“结果显示,对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%”,说明添加植酸酶的饲料能促进鲈鱼幼体的生长;表中实验组蛋白酶活性明显比对照组高,而脂肪酶和淀粉酶活性则相近,归纳得出:植酸酶能提高鲈鱼肠道中蛋白酶的活性,而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小。
答案:(1)成体生长缓慢,实验效果不明显(2)温度不能过高　高温会使植酸酶变性而失去活性　其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶(3)水温、盐度和溶解氧等(合理即可)(4)添加植酸酶的饲料能促进鲈鱼幼体的生长;植酸酶能提高鲈鱼肠道中蛋白酶的活性,而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小