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2024届高考生物考前冲刺第1篇专题素能提升专题2代谢微专题突破练1细胞代谢的保障
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这是一份2024届高考生物考前冲刺第1篇专题素能提升专题2代谢微专题突破练1细胞代谢的保障，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1.(2023·山东潍坊二模)转运蛋白是协助物质跨膜运输的重要膜组分,它分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。下列说法错误的是( D )
A.载体蛋白在转运物质时需与被转运物质结合,构象也会发生改变
B.通道蛋白只容许与自身孔径大小和电荷适宜的物质通过,不与被转运物质结合
C.神经纤维上的离子通道转运钠离子时,通道蛋白的构象会发生改变
D.葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞需要载体蛋白的协助,并消耗消化道内的ATP
解析:载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,通道蛋白不会与被转运物质结合;某些小分子(如神经递质、激素等)与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构象改变,从而使离子通道开启或关闭;葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞需要载体蛋白的协助,并消耗小肠绒毛上皮细胞内的ATP。
2.在探究植物细胞吸水和失水的实验中,某植物细胞经过0.3 g·mL-1蔗糖溶液处理后的部分变化过程如图所示。下列叙述错误的是( B )
A.该实验现象的变化顺序是①②③
B.①细胞液的浓度大于外界溶液浓度
C.②细胞质中的水分子以扩散方式进出细胞
D.③若用清水处理其可能恢复为①的状态
解析:植物细胞经过0.3 g·mL-1蔗糖溶液处理后,由于外界溶液浓度高于细胞液的浓度,所以植物细胞失水表现为质壁分离现象,进行的过程依次表现为图中的①②③;图中①细胞液的浓度小于外界溶液(0.3 g·mL-1蔗糖溶液)浓度,因此才有了此后的②③变化;水分子进出细胞的方式为被动运输,据此可知,②状态下细胞质中的水分子以扩散方式进出细胞,只不过表现为出来的水分子速率高于进入的水分子速率,因而表现为失水,发生质壁分离;若③细胞仍然具有活性,则用清水处理其可能恢复为①的状态。
3.(2023·湖南张家界二模)Na+K+泵和水通道蛋白等对维持人的成熟红细胞的渗透压具有重要意义。膜上的Na+K+泵可催化ATP水解,为其逆向运输Na+和K+提供能量。下列有关叙述错误的是( A )
A.人的成熟红细胞含有的酶均分布在细胞内液中
B.Na+和K+经Na+K+泵运输时,均为逆浓度梯度运输
C.水通道蛋白的活性会影响红细胞渗透吸水或失水的速率
D.人的成熟红细胞通过无氧呼吸为Na+K+泵提供催化底物
解析:人的成熟红细胞含有的酶分布在细胞内液和细胞膜内侧;Na+和K+经Na+K+泵运输时需要消耗能量,均为逆浓度梯度运输;水通道蛋白是水分子协助扩散的通道,故其活性会影响红细胞渗透吸水或失水的速率;人的成熟红细胞通过无氧呼吸产生ATP,为Na+K+泵提供催化
底物。
4.物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述,正确的是( B )
A.乙醇是有机物,不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C.抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能
D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
解析:乙醇是小分子有机物,与细胞膜中磷脂相似相溶,可以通过自由扩散进入细胞;血浆中K+含量低,红细胞内K+含量高,K+由血浆逆浓度梯度进入红细胞为主动运输,需要消耗ATP并需要载体蛋白;抗体为分泌蛋白,分泌到细胞外的方式为胞吐,需要消耗能量;葡萄糖进入小肠上皮细胞等为主动运输,进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散。
5.(2023·广东湛江二模)叶绿体的ATP合酶由CF0(镶嵌在类囊体膜中)和CF1(位于基质侧)两部分组成,当H+顺浓度梯度经过CF0到达CF1处时能催化ADP和Pi合成ATP。下列叙述错误的是( D )
A.CF1处合成ATP的能量来自H+的势能
B.ATP合酶同时具有催化和运输的功能
C.线粒体内膜上存在类似的ATP合酶
D.H+通过CF0时的跨膜运输是主动运输
解析:分析题意可知,当H+顺浓度梯度经过CF0到达CF1处时能催化ADP和Pi合成ATP,该过程中H+顺浓度梯度运输会形成势能,为ATP的合成提供能量;ATP合酶既可以催化ATP的合成,也可协助H+的运输,故ATP合酶同时具有催化和运输的功能;线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段,该过程中[H]与氧气结合生成水,同时产生ATP,存在类似的ATP合酶;分析题意可知,H+通过CF0时的跨膜运输是顺浓度梯度进行的,属于被动运输中的协助扩散。
6.ATP可将蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,从而推动细胞内一系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法错误的是( B )
A.ATP推动细胞做功,存在吸能反应与放能反应过程
B.磷酸化的蛋白质做功,失去的能量主要用于再生ATP
C.ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应
D.肌肉在收缩过程中,肌肉中的能量先增加后减少
解析:ATP推动细胞做功的过程中,ATP水解是放能反应,磷酸化的蛋白质做功也属于放能反应,蛋白质磷酸化过程是吸能反应,因此ATP推动细胞做功的过程存在吸能反应与放能反应;合成ATP的能量主要来源于光合作用和呼吸作用,磷酸化的蛋白质做功是一种放能反应,所释放的能量大部分以热能形式散失;肌肉在收缩过程中,ATP先使肌肉中的能量增加,改变形状,这是吸能反应,然后肌肉做功,失去能量,恢复原状,这是放能反应,故肌肉在收缩过程中,肌肉中的能量先增加后减少。
7.(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序,其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( C )
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
解析:红茶制作时揉捻能破坏细胞结构,使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触;酶的活性受温度、pH等因素的影响,需要将温度设置在酶的最适温度下,使多酚氧化酶保持最大活性,才能获得更多的茶黄素;酶的作用条件较温和,发酵时有机酸含量增加会改变pH,进而影响多酚氧化酶的活性;高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活,以防止过度氧化影响茶品质。
8.(2023·湖南衡阳二模)科学家在对四膜虫编码rRNA前体的DNA序列的研究中发现,一段DNA转录产物可以将mRNA切断加工,也能够在特定位点切断RNA,使得它失去活性。科学家将其命名为核酶。酶是活细胞产生的对底物具有高度特异性和高度催化效能的生物催化剂。下列有关酶的说法错误的是( C )
A.萨姆纳从刀豆中提取出了脲酶并获得结晶,进一步实验证明该脲酶是蛋白质
B.酶的活性部位是指酶分子中直接与底物结合并催化其转变成产物的部位
C.催化模式生物四膜虫前体rRNA加工的酶属于核酶,可以水解
蛋白质
D.毕希纳将葡萄糖溶液加入酵母菌细胞提取液中发现了无细胞发酵现象
解析:萨姆纳以刀豆为原料,成功分离到一种活性很强的脲酶结晶,进一步实验证明该脲酶是蛋白质;酶的活性部位是指酶分子中直接与底物结合并催化其转变成产物的部位;催化模式生物四膜虫前体rRNA加工的酶属于核酶,酶具有专一性,所以核酶不能催化蛋白质水解;毕希纳把酵母菌细胞放在石英砂中研磨,得到不含酵母菌细胞的提取液,进一步实验证明该提取液可以使葡萄糖溶液转变成酒,即无细胞发酵。
9.(2023·广东汕头二模)研究证实ATP既是“能量通货”,也可作为一种信号分子,其作为信号分子的作用机理如图所示。下列说法错误的是( D )
A.图中神经细胞释放ATP的过程需要相关蛋白质参与并且耗能
B.ATP作为信号分子发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流
C.靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据
D.细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去磷酸基团生成腺嘌呤
解析:据图可知,神经细胞释放ATP的方式为胞吐,胞吐过程需要消耗能量,需要相关蛋白质参与;ATP作为信号分子与P2X受体和P2Y受体特异性结合,调节细胞的生命活动,可见ATP发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流;信息分子需要与相应的受体特异性结合才能完成信息交流过程,故靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据;细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去三个磷酸基团生成的物质为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。
10.(2023·湖南岳阳一模)图甲是某动物细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是同种细胞在一定量的250 mml·L-1的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是( C )
A.从图甲可见细胞内的NaCl的浓度是150 mml·L-1
B.图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞吸水能力也最小
C.甲、乙两图可证明:该细胞对物质的吸收具有选择透过性
D.若该细胞长时间在图乙中的KNO3溶液中会失水过多而死亡
解析:图甲中,150 mml·L-1NaCl溶液中细胞体积与初始体积之比等于1,说明该溶液浓度与细胞内液浓度的渗透压相等,但不能说明细胞内的NaCl的浓度是150 mml·L-1;图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞质的浓度最大,细胞吸水能力也最强;图甲细胞失水后不复原,但是图乙细胞发生了复原,证明细胞吸收了乙中物质,未吸收甲中物质,因此可说明该细胞对物质的吸收具有选择透过性;图乙细胞出现复原现象,说明细胞没有死亡。
11.(2023·湖南邵阳一模)如图1为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图。多酚氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素是储存和运输过程中引起果蔬褐变的主要原因。为探究不同温度条件下两种PPO活性的大小,某同学设计了实验并对各组酚的剩余量进行检测,结果如图2所示,各组加入的PPO的量相同。下列说法不正确的是( C )
A.由图1推测,底物与竞争性抑制剂竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率
B.非竞争性抑制剂与酶的某部位结合后,改变了酶的活性中心,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似
C.该实验的自变量是温度、酶的种类和抑制剂的种类,PPO用量是无关变量
D.图2中,相同温度条件下酶B催化效率更高
解析:图1所示,酶的活性中心有限,竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率;非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位结合,使酶的活性部位空间结构改变导致功能丧失,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似;据题意可知,该实验的自变量是温度、酶的种类,PPO用量是无关变量,该实验未用抑制剂;图2中,与酶A组相比,各温度条件下酶B组底物剩余量都最少,所以相同温度条件下酶B催化效率更高。
12.研究发现,静息时突触囊泡膜上存在能量泄漏,即“质子流出”,突触囊泡膜上的 V 型质子泵(VATP 酶)必须不断工作,以将质子再泵回囊泡。据图分析下列说法错误的是( B )
A.上述过程说明物质运输伴随能量转换
B.图中囊泡膜的B 侧储存有神经递质
C.V 型质子泵兼具运输和催化的功能
D.H+的运输体现生物膜的选择透过性
解析:突触囊泡膜上的V型质子泵含有VATP酶,能水解ATP为质子的泵回提供能量,所以题述过程说明物质运输伴随能量转换;从题图中可以看出,静息时突触囊泡膜上存在能量泄漏,即“质子流出”,可知A是囊泡内侧,存有神经递质;由题图和题干信息可知,V型质子泵中有VATP酶,也能将质子再泵回囊泡,所以V型质子泵兼具运输和催化的功能;H+的运输通过V型质子泵回到囊泡内,体现了生物膜的选择透过性。
13.(2023·山东潍坊一模)牛奶中富含蛋白质胶体,新鲜生姜根茎破碎后,其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质,使其他蛋白质暴露出来,与某些盐离子相互作用,形成网状的凝胶体,导致牛奶凝固。下列说法错误的是( B )
A.生姜根茎中凝乳酶的合成部位是核糖体
B.凝乳酶属于外分泌蛋白,只能在细胞外发挥作用
C.牛奶的温度过高或过低,与姜末混合后均不易凝固
D.可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH
解析:凝乳酶是蛋白质,合成部位是核糖体;新鲜生姜根茎破碎后,其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质,说明凝乳酶是胞内酶,在细胞内和细胞外都能发挥作用;牛奶温度过高或过低都能影响酶的活性,使反应减慢,不易凝固;根据不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH,凝固时间短,说明反应快,对应的pH
更适宜。
二、非选择题
14.(2023·四川南充三模)ATP广泛存在于微生物细胞中,且在一定生理时期内含量较为稳定,因此利用ATP生物荧光检测技术能快速检测生活饮用水中的细菌数量,其原理如图所示。请回答下列相关问题。
(1)荧光素被氧化的过程是 (填“吸能”或“放能”)反应;荧光检测仪测得的荧光值越大,说明取样水中的细菌数量
(填“越多”或“越少”)。
(2)研究者发现,荧光素被氧化的过程中,Mg2+能提高ATP与荧光素酶的结合能力,促进荧光的形成。为确定Mg2+的最适浓度,研究者进行了相关实验,请简要写出实验思路:
。
(3)该技术 (填“能”或“不能”)用于检测生活饮用水中的病毒含量,原因是 。
解析:(1)荧光素酶催化荧光素和O2反应需要ATP水解提供能量,故荧光素被氧化的过程是吸能反应;由于ATP广泛存在于微生物细胞中,且在一定生理时期内含量较为稳定,故荧光检测仪测得的荧光值越大,说明ATP越多,即取样水中的细菌数量越多。(2)为确定Mg2+的最适浓度,设计相关实验的自变量应为Mg2+的浓度,因变量为荧光的强度,实验思路为:将等量待测生活饮用水分别加入含有荧光素、荧光素酶、一系列Mg2+浓度梯度的密封管内,振荡后用ATP荧光检测仪测得荧光值。(3)由于病毒不能合成ATP,其生命活动所需的能量来源于宿主细胞,故该技术不能用于检测生活饮用水中的病毒含量。
答案:(1)吸能 越多
(2)将等量待测生活饮用水分别加入含有荧光素、荧光素酶、一系列Mg2+浓度梯度的密封管内,振荡后用ATP荧光检测仪测得荧光值
(3)不能 病毒自身不能合成ATP,其生命活动所需的能量来源于宿主细胞
15.血糖能刺激胰岛B细胞分泌胰岛素,其机理如图。据图回答问题。
(1)血糖浓度升高时,葡萄糖通过GLUT2葡萄糖载体进入胰岛B细胞的方式为 。
(2)胰岛B细胞内ATP含量增加时,会导致对ATP敏感的K+通道关闭,此时静息电位的绝对值 (填“增大”或“减小”),Ca2+通道的通透性 (填“增大”或“减小”)。
(3)对ATP敏感的K+通道是调节胰岛素分泌的枢纽,由P亚基及其他亚基构成。控制合成P亚基的P基因发生突变后,会导致某型糖尿病,该型糖尿病是遗传性的,通常发生在婴幼儿时期。P基因突变导致该型糖尿病形成的机理是 。
(4)磺酰脲类药物是一种可口服的降糖药物,该药物对K+通道的作用是 。
解析:(1)血糖浓度升高时,胰岛B细胞外面的葡萄糖浓度高于细胞里面的,说明葡萄糖进入胰岛B细胞是顺浓度梯度,同时葡萄糖进入胰岛B细胞需要GLUT2葡萄糖载体的协助,因此葡萄糖通过GLUT2葡萄糖载体进入胰岛B细胞的方式为协助扩散。
(2)因为静息电位的形成与K+外流有关,因此K+通道关闭,则K+外流减少,静息电位的绝对值减小。由题图可知,K+外流减少,细胞内K+浓度升高促进Ca2+内流进入胰岛B细胞,因此胰岛B细胞内ATP含量增加时,Ca2+通道的通透性增大。
(3)由题图可知,P亚基是K+外流所需的通道蛋白,控制合成P亚基的P基因发生突变后导致K+通道结构发生改变,K+外流增加,则Ca2+内流减少,胰岛素囊泡向细胞膜移动减少,胰岛素的分泌减少,血糖浓度上升,导致糖尿病。
(4)由题图可知,磺酰脲类的结合位点在K+通道上,磺酰脲类药物能与K+通道上的相应位点结合,从而抑制K+通道开放(促进K+通道关闭),K+外流减少,则Ca2+内流增多,胰岛素的分泌增多,血糖浓度下降。
答案:(1)协助扩散
(2)减小 增大
(3)P基因发生突变后导致K+通道(或P亚基)结构发生改变, K+外流增加,Ca2+内流减少,(两点都必须答)胰岛素囊泡向细胞膜移动减少,胰岛素的分泌减少(答出“胰岛素囊泡向细胞膜移动减少”或“胰岛素的分泌减少”即可)
(4)与K+通道上的相应位点结合,抑制K+通道开放
16. 如图1是某课题组的实验结果(A酶和B酶分别是两种微生物分泌的纤维素酶),图2表示30 ℃时B酶催化条件下的反应物浓度随时间变化的曲线(其他条件相同)。请分析并回答下列问题。
(1)分析图1的实验结果可知,本实验研究的课题是 。
(2)图1结果显示,在40 ℃至60 ℃范围内,热稳定性较好的酶是
。高温条件下,酶容易失活,其原因是
。
(3)下表是图1所示实验结果统计表,由图1可知,表中③处应是
,⑧处应是 。
(4)在图2上画出A酶(浓度与B酶相同)催化下的反应物浓度随时间变化的大致曲线。
(5)适宜条件下,取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀,一段时间后加入纤维素,几分钟后加入新制斐林试剂并水浴加热,结果试管中没有产生砖红色沉淀,原因是 。
解析:(1)分析图1横坐标为温度(自变量),纵坐标为酶活性,发生变化的是A酶和B酶的活性,因此该课题研究的是温度对A酶和B酶活性的影响。(2)图1结果显示,在40～60 ℃内A酶的热稳定性较好;
A酶和B酶的化学本质是蛋白质,在高温时酶的空间结构被破坏,丧失生物活性。(3)根据题表和题图分析可知,在温度③时A酶的活性为 5.8 mml·s-1,对应的温度应为40 ℃;在A酶的活性为6.3 mml·s-1时,对应的温度应为50 ℃,在温度为50 ℃时,B酶的活性即⑧处为5.0 mml·s-1。(4)在相同温度下A酶的活性比B酶大,因此催化相同浓度的底物需要的时间更短,图见答案。(5)A酶和蛋白酶溶液混合,蛋白酶会将A酶分解,使得A酶丧失活性。
答案:(1)温度对A酶和B酶活性的影响 (2)A酶 高温使酶的空间结构被破坏 (3)40 5.0
(4)如图所示(起点一致,终点应提前)
(5)A酶(纤维素酶)已被蛋白酶催化分解(或A酶失活) 温度/℃
A酶活性/
(mml·s-1)
B酶活性/
(mml·s-1)
①
3.1
1.1
②
3.8
2.2
③
5.8
4.0
④
6.3
⑧
⑤
5.4
3.4
⑥
2.9
1.9
⑦
0.9
0
一、选择题
1.(2023·山东潍坊二模)转运蛋白是协助物质跨膜运输的重要膜组分,它分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。下列说法错误的是( D )
A.载体蛋白在转运物质时需与被转运物质结合,构象也会发生改变
B.通道蛋白只容许与自身孔径大小和电荷适宜的物质通过,不与被转运物质结合
C.神经纤维上的离子通道转运钠离子时,通道蛋白的构象会发生改变
D.葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞需要载体蛋白的协助,并消耗消化道内的ATP
解析:载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,通道蛋白不会与被转运物质结合;某些小分子(如神经递质、激素等)与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构象改变,从而使离子通道开启或关闭;葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞需要载体蛋白的协助,并消耗小肠绒毛上皮细胞内的ATP。
2.在探究植物细胞吸水和失水的实验中,某植物细胞经过0.3 g·mL-1蔗糖溶液处理后的部分变化过程如图所示。下列叙述错误的是( B )
A.该实验现象的变化顺序是①②③
B.①细胞液的浓度大于外界溶液浓度
C.②细胞质中的水分子以扩散方式进出细胞
D.③若用清水处理其可能恢复为①的状态
解析:植物细胞经过0.3 g·mL-1蔗糖溶液处理后,由于外界溶液浓度高于细胞液的浓度,所以植物细胞失水表现为质壁分离现象,进行的过程依次表现为图中的①②③;图中①细胞液的浓度小于外界溶液(0.3 g·mL-1蔗糖溶液)浓度,因此才有了此后的②③变化;水分子进出细胞的方式为被动运输,据此可知,②状态下细胞质中的水分子以扩散方式进出细胞,只不过表现为出来的水分子速率高于进入的水分子速率,因而表现为失水,发生质壁分离;若③细胞仍然具有活性,则用清水处理其可能恢复为①的状态。
3.(2023·湖南张家界二模)Na+K+泵和水通道蛋白等对维持人的成熟红细胞的渗透压具有重要意义。膜上的Na+K+泵可催化ATP水解,为其逆向运输Na+和K+提供能量。下列有关叙述错误的是( A )
A.人的成熟红细胞含有的酶均分布在细胞内液中
B.Na+和K+经Na+K+泵运输时,均为逆浓度梯度运输
C.水通道蛋白的活性会影响红细胞渗透吸水或失水的速率
D.人的成熟红细胞通过无氧呼吸为Na+K+泵提供催化底物
解析:人的成熟红细胞含有的酶分布在细胞内液和细胞膜内侧;Na+和K+经Na+K+泵运输时需要消耗能量,均为逆浓度梯度运输;水通道蛋白是水分子协助扩散的通道,故其活性会影响红细胞渗透吸水或失水的速率;人的成熟红细胞通过无氧呼吸产生ATP,为Na+K+泵提供催化
底物。
4.物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述,正确的是( B )
A.乙醇是有机物,不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C.抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能
D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
解析:乙醇是小分子有机物,与细胞膜中磷脂相似相溶,可以通过自由扩散进入细胞;血浆中K+含量低,红细胞内K+含量高,K+由血浆逆浓度梯度进入红细胞为主动运输,需要消耗ATP并需要载体蛋白;抗体为分泌蛋白,分泌到细胞外的方式为胞吐,需要消耗能量;葡萄糖进入小肠上皮细胞等为主动运输,进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散。
5.(2023·广东湛江二模)叶绿体的ATP合酶由CF0(镶嵌在类囊体膜中)和CF1(位于基质侧)两部分组成,当H+顺浓度梯度经过CF0到达CF1处时能催化ADP和Pi合成ATP。下列叙述错误的是( D )
A.CF1处合成ATP的能量来自H+的势能
B.ATP合酶同时具有催化和运输的功能
C.线粒体内膜上存在类似的ATP合酶
D.H+通过CF0时的跨膜运输是主动运输
解析:分析题意可知,当H+顺浓度梯度经过CF0到达CF1处时能催化ADP和Pi合成ATP,该过程中H+顺浓度梯度运输会形成势能,为ATP的合成提供能量;ATP合酶既可以催化ATP的合成,也可协助H+的运输,故ATP合酶同时具有催化和运输的功能;线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段,该过程中[H]与氧气结合生成水,同时产生ATP,存在类似的ATP合酶;分析题意可知,H+通过CF0时的跨膜运输是顺浓度梯度进行的,属于被动运输中的协助扩散。
6.ATP可将蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,从而推动细胞内一系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法错误的是( B )
A.ATP推动细胞做功,存在吸能反应与放能反应过程
B.磷酸化的蛋白质做功,失去的能量主要用于再生ATP
C.ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应
D.肌肉在收缩过程中,肌肉中的能量先增加后减少
解析:ATP推动细胞做功的过程中,ATP水解是放能反应,磷酸化的蛋白质做功也属于放能反应,蛋白质磷酸化过程是吸能反应,因此ATP推动细胞做功的过程存在吸能反应与放能反应;合成ATP的能量主要来源于光合作用和呼吸作用,磷酸化的蛋白质做功是一种放能反应,所释放的能量大部分以热能形式散失;肌肉在收缩过程中,ATP先使肌肉中的能量增加,改变形状,这是吸能反应,然后肌肉做功,失去能量,恢复原状,这是放能反应,故肌肉在收缩过程中,肌肉中的能量先增加后减少。
7.(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序,其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( C )
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
解析:红茶制作时揉捻能破坏细胞结构,使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触;酶的活性受温度、pH等因素的影响,需要将温度设置在酶的最适温度下,使多酚氧化酶保持最大活性,才能获得更多的茶黄素;酶的作用条件较温和,发酵时有机酸含量增加会改变pH,进而影响多酚氧化酶的活性;高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活,以防止过度氧化影响茶品质。
8.(2023·湖南衡阳二模)科学家在对四膜虫编码rRNA前体的DNA序列的研究中发现,一段DNA转录产物可以将mRNA切断加工,也能够在特定位点切断RNA,使得它失去活性。科学家将其命名为核酶。酶是活细胞产生的对底物具有高度特异性和高度催化效能的生物催化剂。下列有关酶的说法错误的是( C )
A.萨姆纳从刀豆中提取出了脲酶并获得结晶,进一步实验证明该脲酶是蛋白质
B.酶的活性部位是指酶分子中直接与底物结合并催化其转变成产物的部位
C.催化模式生物四膜虫前体rRNA加工的酶属于核酶,可以水解
蛋白质
D.毕希纳将葡萄糖溶液加入酵母菌细胞提取液中发现了无细胞发酵现象
解析:萨姆纳以刀豆为原料,成功分离到一种活性很强的脲酶结晶,进一步实验证明该脲酶是蛋白质;酶的活性部位是指酶分子中直接与底物结合并催化其转变成产物的部位;催化模式生物四膜虫前体rRNA加工的酶属于核酶,酶具有专一性,所以核酶不能催化蛋白质水解;毕希纳把酵母菌细胞放在石英砂中研磨,得到不含酵母菌细胞的提取液,进一步实验证明该提取液可以使葡萄糖溶液转变成酒,即无细胞发酵。
9.(2023·广东汕头二模)研究证实ATP既是“能量通货”,也可作为一种信号分子,其作为信号分子的作用机理如图所示。下列说法错误的是( D )
A.图中神经细胞释放ATP的过程需要相关蛋白质参与并且耗能
B.ATP作为信号分子发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流
C.靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据
D.细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去磷酸基团生成腺嘌呤
解析:据图可知,神经细胞释放ATP的方式为胞吐,胞吐过程需要消耗能量,需要相关蛋白质参与;ATP作为信号分子与P2X受体和P2Y受体特异性结合,调节细胞的生命活动,可见ATP发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流;信息分子需要与相应的受体特异性结合才能完成信息交流过程,故靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据;细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去三个磷酸基团生成的物质为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。
10.(2023·湖南岳阳一模)图甲是某动物细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是同种细胞在一定量的250 mml·L-1的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是( C )
A.从图甲可见细胞内的NaCl的浓度是150 mml·L-1
B.图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞吸水能力也最小
C.甲、乙两图可证明:该细胞对物质的吸收具有选择透过性
D.若该细胞长时间在图乙中的KNO3溶液中会失水过多而死亡
解析:图甲中,150 mml·L-1NaCl溶液中细胞体积与初始体积之比等于1,说明该溶液浓度与细胞内液浓度的渗透压相等,但不能说明细胞内的NaCl的浓度是150 mml·L-1;图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞质的浓度最大,细胞吸水能力也最强;图甲细胞失水后不复原,但是图乙细胞发生了复原,证明细胞吸收了乙中物质,未吸收甲中物质,因此可说明该细胞对物质的吸收具有选择透过性;图乙细胞出现复原现象,说明细胞没有死亡。
11.(2023·湖南邵阳一模)如图1为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图。多酚氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素是储存和运输过程中引起果蔬褐变的主要原因。为探究不同温度条件下两种PPO活性的大小,某同学设计了实验并对各组酚的剩余量进行检测,结果如图2所示,各组加入的PPO的量相同。下列说法不正确的是( C )
A.由图1推测,底物与竞争性抑制剂竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率
B.非竞争性抑制剂与酶的某部位结合后,改变了酶的活性中心,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似
C.该实验的自变量是温度、酶的种类和抑制剂的种类,PPO用量是无关变量
D.图2中,相同温度条件下酶B催化效率更高
解析:图1所示,酶的活性中心有限,竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率;非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位结合,使酶的活性部位空间结构改变导致功能丧失,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似;据题意可知,该实验的自变量是温度、酶的种类,PPO用量是无关变量,该实验未用抑制剂;图2中,与酶A组相比,各温度条件下酶B组底物剩余量都最少,所以相同温度条件下酶B催化效率更高。
12.研究发现,静息时突触囊泡膜上存在能量泄漏,即“质子流出”,突触囊泡膜上的 V 型质子泵(VATP 酶)必须不断工作,以将质子再泵回囊泡。据图分析下列说法错误的是( B )
A.上述过程说明物质运输伴随能量转换
B.图中囊泡膜的B 侧储存有神经递质
C.V 型质子泵兼具运输和催化的功能
D.H+的运输体现生物膜的选择透过性
解析:突触囊泡膜上的V型质子泵含有VATP酶,能水解ATP为质子的泵回提供能量,所以题述过程说明物质运输伴随能量转换;从题图中可以看出,静息时突触囊泡膜上存在能量泄漏,即“质子流出”,可知A是囊泡内侧,存有神经递质;由题图和题干信息可知,V型质子泵中有VATP酶,也能将质子再泵回囊泡,所以V型质子泵兼具运输和催化的功能;H+的运输通过V型质子泵回到囊泡内,体现了生物膜的选择透过性。
13.(2023·山东潍坊一模)牛奶中富含蛋白质胶体,新鲜生姜根茎破碎后,其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质,使其他蛋白质暴露出来,与某些盐离子相互作用,形成网状的凝胶体,导致牛奶凝固。下列说法错误的是( B )
A.生姜根茎中凝乳酶的合成部位是核糖体
B.凝乳酶属于外分泌蛋白,只能在细胞外发挥作用
C.牛奶的温度过高或过低,与姜末混合后均不易凝固
D.可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH
解析:凝乳酶是蛋白质,合成部位是核糖体;新鲜生姜根茎破碎后,其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质,说明凝乳酶是胞内酶,在细胞内和细胞外都能发挥作用;牛奶温度过高或过低都能影响酶的活性,使反应减慢,不易凝固;根据不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH,凝固时间短,说明反应快,对应的pH
更适宜。
二、非选择题
14.(2023·四川南充三模)ATP广泛存在于微生物细胞中,且在一定生理时期内含量较为稳定,因此利用ATP生物荧光检测技术能快速检测生活饮用水中的细菌数量,其原理如图所示。请回答下列相关问题。
(1)荧光素被氧化的过程是 (填“吸能”或“放能”)反应;荧光检测仪测得的荧光值越大,说明取样水中的细菌数量
(填“越多”或“越少”)。
(2)研究者发现,荧光素被氧化的过程中,Mg2+能提高ATP与荧光素酶的结合能力,促进荧光的形成。为确定Mg2+的最适浓度,研究者进行了相关实验,请简要写出实验思路:
。
(3)该技术 (填“能”或“不能”)用于检测生活饮用水中的病毒含量,原因是 。
解析:(1)荧光素酶催化荧光素和O2反应需要ATP水解提供能量,故荧光素被氧化的过程是吸能反应;由于ATP广泛存在于微生物细胞中,且在一定生理时期内含量较为稳定,故荧光检测仪测得的荧光值越大,说明ATP越多,即取样水中的细菌数量越多。(2)为确定Mg2+的最适浓度,设计相关实验的自变量应为Mg2+的浓度,因变量为荧光的强度,实验思路为:将等量待测生活饮用水分别加入含有荧光素、荧光素酶、一系列Mg2+浓度梯度的密封管内,振荡后用ATP荧光检测仪测得荧光值。(3)由于病毒不能合成ATP,其生命活动所需的能量来源于宿主细胞,故该技术不能用于检测生活饮用水中的病毒含量。
答案:(1)吸能 越多
(2)将等量待测生活饮用水分别加入含有荧光素、荧光素酶、一系列Mg2+浓度梯度的密封管内,振荡后用ATP荧光检测仪测得荧光值
(3)不能 病毒自身不能合成ATP,其生命活动所需的能量来源于宿主细胞
15.血糖能刺激胰岛B细胞分泌胰岛素,其机理如图。据图回答问题。
(1)血糖浓度升高时,葡萄糖通过GLUT2葡萄糖载体进入胰岛B细胞的方式为 。
(2)胰岛B细胞内ATP含量增加时,会导致对ATP敏感的K+通道关闭,此时静息电位的绝对值 (填“增大”或“减小”),Ca2+通道的通透性 (填“增大”或“减小”)。
(3)对ATP敏感的K+通道是调节胰岛素分泌的枢纽,由P亚基及其他亚基构成。控制合成P亚基的P基因发生突变后,会导致某型糖尿病,该型糖尿病是遗传性的,通常发生在婴幼儿时期。P基因突变导致该型糖尿病形成的机理是 。
(4)磺酰脲类药物是一种可口服的降糖药物,该药物对K+通道的作用是 。
解析:(1)血糖浓度升高时,胰岛B细胞外面的葡萄糖浓度高于细胞里面的,说明葡萄糖进入胰岛B细胞是顺浓度梯度,同时葡萄糖进入胰岛B细胞需要GLUT2葡萄糖载体的协助,因此葡萄糖通过GLUT2葡萄糖载体进入胰岛B细胞的方式为协助扩散。
(2)因为静息电位的形成与K+外流有关,因此K+通道关闭,则K+外流减少,静息电位的绝对值减小。由题图可知,K+外流减少,细胞内K+浓度升高促进Ca2+内流进入胰岛B细胞,因此胰岛B细胞内ATP含量增加时,Ca2+通道的通透性增大。
(3)由题图可知,P亚基是K+外流所需的通道蛋白,控制合成P亚基的P基因发生突变后导致K+通道结构发生改变,K+外流增加,则Ca2+内流减少,胰岛素囊泡向细胞膜移动减少,胰岛素的分泌减少,血糖浓度上升,导致糖尿病。
(4)由题图可知,磺酰脲类的结合位点在K+通道上,磺酰脲类药物能与K+通道上的相应位点结合,从而抑制K+通道开放(促进K+通道关闭),K+外流减少,则Ca2+内流增多,胰岛素的分泌增多,血糖浓度下降。
答案:(1)协助扩散
(2)减小 增大
(3)P基因发生突变后导致K+通道(或P亚基)结构发生改变, K+外流增加,Ca2+内流减少,(两点都必须答)胰岛素囊泡向细胞膜移动减少,胰岛素的分泌减少(答出“胰岛素囊泡向细胞膜移动减少”或“胰岛素的分泌减少”即可)
(4)与K+通道上的相应位点结合,抑制K+通道开放
16. 如图1是某课题组的实验结果(A酶和B酶分别是两种微生物分泌的纤维素酶),图2表示30 ℃时B酶催化条件下的反应物浓度随时间变化的曲线(其他条件相同)。请分析并回答下列问题。
(1)分析图1的实验结果可知,本实验研究的课题是 。
(2)图1结果显示,在40 ℃至60 ℃范围内,热稳定性较好的酶是
。高温条件下,酶容易失活,其原因是
。
(3)下表是图1所示实验结果统计表,由图1可知,表中③处应是
,⑧处应是 。
(4)在图2上画出A酶(浓度与B酶相同)催化下的反应物浓度随时间变化的大致曲线。
(5)适宜条件下,取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀,一段时间后加入纤维素,几分钟后加入新制斐林试剂并水浴加热,结果试管中没有产生砖红色沉淀,原因是 。
解析:(1)分析图1横坐标为温度(自变量),纵坐标为酶活性,发生变化的是A酶和B酶的活性,因此该课题研究的是温度对A酶和B酶活性的影响。(2)图1结果显示,在40～60 ℃内A酶的热稳定性较好;
A酶和B酶的化学本质是蛋白质,在高温时酶的空间结构被破坏,丧失生物活性。(3)根据题表和题图分析可知,在温度③时A酶的活性为 5.8 mml·s-1,对应的温度应为40 ℃;在A酶的活性为6.3 mml·s-1时,对应的温度应为50 ℃,在温度为50 ℃时,B酶的活性即⑧处为5.0 mml·s-1。(4)在相同温度下A酶的活性比B酶大,因此催化相同浓度的底物需要的时间更短,图见答案。(5)A酶和蛋白酶溶液混合,蛋白酶会将A酶分解,使得A酶丧失活性。
答案:(1)温度对A酶和B酶活性的影响 (2)A酶 高温使酶的空间结构被破坏 (3)40 5.0
(4)如图所示(起点一致,终点应提前)
(5)A酶(纤维素酶)已被蛋白酶催化分解(或A酶失活) 温度/℃
A酶活性/
(mml·s-1)
B酶活性/
(mml·s-1)
①
3.1
1.1
②
3.8
2.2
③
5.8
4.0
④
6.3
⑧
⑤
5.4
3.4
⑥
2.9
1.9
⑦
0.9
0
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