生物必修1《分子与细胞》第三章 细胞的代谢第二节 酶是生物催化剂授课课件ppt

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1.B　根据实验结果中,ATP与注入的32P标记的磷酸的放射性强度几乎一致,可推测注入的32P标记的磷酸中的磷全部进入ATP,但不能说明细胞内全部的ADP都转化成了ATP,A错误;根据实验结果推测,仅ATP末端一个磷酸基团被32P标记,故32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B正确、C错误;ATP与ADP的相互转化主要发生在细胞溶胶中,D错误。
一、选择题(本大题共21小题,每小题2分,共42分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)。1.[2022浙江台州高一上期末考试]研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min后迅速分离出细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记的磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)A.该实验表明,细胞内全部的ADP都转化成了ATPB.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内
2.[2022浙江“衢温5+1”联盟高一上期中考试]除ATP以外,体内还有其他的高能化合物,如磷酸肌酸等。磷酸肌酸可以认为是体内ATP的储存库,主要存在于肌肉和脑组织中,其转化如图所示。下列叙述错误的是(　　)A.ATP分子中含有1个腺苷、2个高能磷酸键、3个磷酸基团B.磷酸肌酸水解是放能反应,放出的能量可以直接用于肌肉收缩等生命活动C.当体内ATP合成过剩时,ATP的磷酸基团可与肌酸在相关酶的作用下形成磷酸肌酸D.当体内ATP消耗过快时,磷酸肌酸中的能量可转移到ATP中
2.B　ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成,3个磷酸基团之间有2个高能磷酸键,A正确;磷酸肌酸水解伴随着ATP的合成,故磷酸肌酸水解是放能反应,但其放出的能量不能直接用于肌肉收缩等生命活动,而是用于合成ATP,B错误;由图可知,当体内ATP合成过剩时,ATP的磷酸基团可与肌酸在相关酶的作用下反应生成磷酸肌酸,C正确;据图推测,当体内ATP消耗过快时,磷酸肌酸可水解释放能量,该能量可用于合成ATP,故磷酸肌酸中的能量可转移到ATP中,D正确。
3.[2022浙江温州高一月考]下列关于酶的叙述,正确的是(　　)A.过氧化氢酶适于在较低温度和适宜的pH条件下进行保存B.酶比无机催化剂催化效率高的原因是酶可与底物特异性结合C.具有专一性的胃蛋白酶不能催化食物中多种蛋白质的水解D.一种酶在不同pH条件下催化同一种化学反应的最适温度不同
3.A　高温、过酸、过碱容易使酶失活,所以过氧化氢酶应在低温和适宜的pH条件下进行保存,A正确;酶比无机催化剂催化效率高的原因是酶降低活化能的作用更显著,B错误;胃蛋白酶具有专一性,它能催化食物中多种蛋白质的水解,而不催化其他反应,如多糖的水解,C错误;一种酶在不同pH条件下催化同一种化学反应的最适温度相同,D错误。
4.[2022浙江慈溪中学高一期末考试]将牛奶和姜汁混合,能使牛奶凝固。某同学在不同温度的等量牛奶中加入等量新鲜姜汁,观察结果如表:根据以上结果分析,下列叙述正确的是(　　)A.新鲜姜汁中含有能使牛奶凝固的酶,可用实验结束时凝固的牛奶量表示酶活性B.进一步测定最适温度,可设置60 ℃、65 ℃、75 ℃、80 ℃四个温度C.20 ℃和100 ℃时15 min后仍未凝固,都是因为酶的空间结构遭到破坏,酶失去活性D.将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合,能够提高实验结果的准确度
注:用煮沸过的姜汁重复这项实验,牛奶在实验设置的任何温度下均不能凝固。
4.D　新鲜姜汁能使牛奶凝固,且凝固时间受温度影响,可能是因为新鲜姜汁中含有能使牛奶凝固的酶,酶活性可以用单位时间内凝固的牛奶量表示,A错误;由表格信息可知,60 ℃时牛奶凝固的时间较短,因此最适温度应该在60 ℃左右,如果进一步测定最适温度,设置的温度范围应该在60 ℃左右,比如从40 ℃到80 ℃,B错误;该实验说明酶发挥作用需要适宜的温度,100 ℃时未凝固,是因为酶的空间结构遭到破坏,酶的活性已经丧失,20 ℃时未凝固,是因为酶的活性太低,酶的空间结构并未遭到破坏,C错误;为了保证实验结果的准确性,应该将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合,D正确。
5.在适宜的条件下,某实验小组在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶,酶促反应速率随反应时间的变化如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)A.AB段限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量B.若增加淀粉酶的用量并进行重复实验,则B点会向左上方移动C.若在D点时加入适量的淀粉酶,则曲线的走势会发生明显改变D.BC段酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低
5.C　AB段酶促反应速率保持稳定,此时底物充足,限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量,A正确;若增加淀粉酶的用量并进行重复实验,则酶促反应速率会加快,底物会更早出现不足,因此B点会向左上方移动,B正确;BC段酶促反应速率下降的原因是底物浓度逐渐降低,D点之后酶促反应速率降低,限制因素应是底物不足,故若在D点时加入适量的淀粉酶,则曲线的走势不会发生明显改变,C错误,D正确。
6.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
6.D　甲、乙两组糖溶液的质量浓度(单位为g/mL)相同,但甲糖的相对分子质量大于乙糖,所以甲、乙两组糖溶液的物质的量浓度不同(甲0,因此该植物在四种温度条件下有机物积累量均大于0,即均有有机物积累,D正确。
19.[2022浙南名校联盟高三联考]“小液流法”可估测菠菜叶片细胞的细胞液浓度,在甲、乙两组试管中加入等量相同浓度的蔗糖溶液,取适量大小相同的菠菜叶圆片(细胞液浓度一致)置于甲组试管中,放置一段时间,在此期间多次摇晃试管,再向甲组试管中滴加微量显色剂(忽略对蔗糖溶液浓度的影响)充分摇匀后吸取少量有色溶液,插入乙组试管溶液中部,从吸管中挤出一滴有色溶液,观察记录有色液滴升降情况,改变蔗糖溶液浓度,重复以上实验步骤,得到如表所示实验结果,下列叙述错误的是(　　)A.叶片在甲组试管中吸水或失水的情况,会直接影响有色液滴在乙组试管中的升降B.菠菜叶片细胞的细胞液浓度介于0.15~0.20 ml/L之间C.1、2、3号试管中有色液滴均下降,其中下降最快的是试管3中的液滴D.取甲组试管中的叶片进行显微观察,试管6中菠菜叶片细胞中叶绿体分布最密集
19.C　分析题干信息:甲、乙两组试管中放置等量相同浓度的蔗糖溶液,若菠菜叶片细胞的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度,则在甲组试管中将出现细胞吸水,导致甲组试管中蔗糖溶液浓度增大,再将甲组试管中的溶液转移至乙组试管中部,由于该液滴浓度大,在乙组试管中表现为下降,菠菜叶片细胞的细胞液浓度与甲组试管中溶液的浓度差越大,细胞吸水越多,吸取的甲组试管中的液滴浓度越大,液滴下降越快;若菠菜叶片细胞的细胞液浓度小于蔗糖溶液,则在甲组试管中将出现细胞失水,甲组试管中的液滴转移到乙组试管中后表现为上升,A正确。据表可知,加入的蔗糖溶液浓度为0.15 ml/L时,细胞吸水,有色液滴下降,加入的蔗糖溶液浓度为0.20 ml/L时,细胞失水,有色液滴上升,因此菠菜叶片细胞的细胞液浓度介于0.15~0.20 ml/L之间,B正确。根据液滴升降情况,得到试管1、2、3中蔗糖溶液浓度小于菠菜叶片细胞的细胞液浓度,其中1号试管中蔗糖溶液浓度最小,故液滴下降最快,C错误。细胞失水越多,观察到的叶绿体分布越密集,试管6中蔗糖溶液浓度最大,菠菜叶片细胞失水最多,质壁分离程度最大,叶绿体分布最密集,D正确。
20.2,4-二硝基苯酚(DNP)能抑制线粒体内膜合成ATP,但不影响此部位[H]与O2的结合以及能量的释放。将部分酵母菌破碎后获取线粒体和细胞溶胶,进行如表所示各组实验。下列有关叙述正确的是(　　)A.丙组和丁组的葡萄糖分解后释放出的能量一样多B.乙组和丁组都可以进行厌氧呼吸,两组产生的乙醇量基本相同C.甲组、丙组和戊组中产生的丙酮酸都能在线粒体中分解产生CO2D.丙组和戊组都可以进行需氧呼吸,丙组产生的H2O、CO2和ATP的量都多于戊组
20.B　分析表格:甲组中线粒体不能直接利用葡萄糖,因此不会发生反应;乙组和丁组中都可以发生厌氧呼吸,产物是乙醇和二氧化碳;丙组和戊组中都可以发生需氧呼吸,产物是二氧化碳和水,但由于戊组加入了DNP,因此该组产生的ATP比丙组少。丙组和丁组的差别在于是否有氧气,即丙组中进行的是需氧呼吸,丁组中进行的是厌氧呼吸,则反应完成后,丙组葡萄糖分解后的能量去路只有热能和ATP中储存的能量,而丁组葡萄糖中的能量大多数储存在乙醇中,少数释放出来,释放的能量中一部分以热能的形式散失,一部分储存在ATP中,即两组释放的能量不一样多,A错误;乙组和丁组中进行的是厌氧呼吸,反应完成后乙组和丁组产生了乙醇,由于底物量相同,两组产生的乙醇量基本相同,B正确;由于线粒体不能直接利用葡萄糖,因此甲组不能产生丙酮酸,也不会发生丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解产生CO2的过程,而丙组和戊组中产生的丙酮酸都能在线粒体中分解产生CO2,C错误;丙组和戊组都具备需氧呼吸的条件,且底物量相同,因此反应完成后丙组和戊组产生相同数量的H2O和CO2,但戊组加入的2,4-二硝基苯酚(DNP)会抑制线粒体内膜合成ATP,因此丙组产生的ATP的量多于戊组,D错误。
21.为研究有机物的积累对苹果叶片光合作用的影响,研究人员将B组苹果叶片上下的枝条进行环割处理(如图1)以阻断有机物的运输,A组不作处理。然后在白天不同时间测定两组叶片净光合速率的变化,实验结果如图2所示。下列说法错误的是(　　)A.5时B组苹果叶片叶肉细胞内产生ATP的场所有线粒体、细胞溶胶和叶绿体B.分析图2可知,13时B组苹果叶片内有机物的含量最高C.7时后B组净光合速率明显低于A组,说明叶片中有机物积累会抑制光合作用的进行D.图2 A、B两组曲线的两个峰值中,下午的峰值均比上午低,可能与上午光合作用较强,积累了有机物有关
21.B　5时B组净光合速率为0,即光合速率与呼吸速率相等,此时B组叶肉细胞内产生ATP的场所有线粒体、细胞溶胶和叶绿体,A正确;11~13时,B组叶片的净光合速率已小于0,这段时间光合速率小于呼吸速率,有机物被不断消耗,故13时B组苹果叶片内有机物的含量并非最高,B错误;根据题意分析,B组苹果叶片上下的枝条进行环割处理,其光合产物不能及时输出,7时后B组净光合速率明显低于A组,说明叶片中光合产物的积累会抑制光合作用的进行,C正确;若上午光合作用较强,积累了有机物,则有机物的积累会抑制下午光合作用的进行,从而会导致A、B两组曲线中,下午的峰值比上午低,D正确。
二、非选择题(本大题共4小题,共43分)。22.(9分)在农业生产中,人们发现麦穗发芽会影响小麦的产量和品质。某兴趣小组为探究麦穗发芽率与淀粉酶活性的关系,进行了相关实验。请补充实验方案并回答问题。实验材料及用品:萌发时间相同的A品种和B品种小麦种子提取液(不含淀粉)、恒温水浴锅、缓冲液、碘-碘化钾溶液、蒸馏水、一系列不同浓度的淀粉溶液等。(1)实验步骤:①取三组试管,每组若干支,分别标为甲、乙、丙。②在每组的每支试管中分别加入1 mL缓冲液。③向甲组的每支试管中加入0.5 mL A品种小麦种子提取液,向乙组的每支试管中加入0.5 mL　　　　　　,向丙组的每支试管中加入等量的蒸馏水。 ④在甲、乙、丙三组的每支试管中分别加入1 mL　　　　　　,摇匀,在相同且适宜温度下保温。 ⑤处理相同时间后,终止反应,冷却至常温,分别加入适量　　　　　　,观察记录颜色变化情况。 (2)实验结果:三组试管均变蓝,且蓝色由深到浅依次为丙组>乙组>甲组,说明　　　　 。该兴趣小组的另一实验表明,处理相同的时间,A品种小麦的麦穗发芽率高于B品种,通过这两个实验能推测出的结论是　　　　　。 (3)某同学按(1)中方案进行了实验,实验结果却是甲、乙两组都没有变蓝,而丙组显示蓝色。试分析可能的原因是　　　　　　　　　　　　 。 
22.【答案】 　(除标明外,每空2分)(1)③B品种小麦种子提取液(1分)　④一定浓度的淀粉溶液(1分)　⑤碘-碘化钾溶液(1分)　(2)A品种小麦的淀粉酶活性高于B品种　淀粉酶活性越高,麦穗发芽率越高　(3)使用的淀粉溶液浓度偏小,淀粉被消耗完(合理即可)
23.(11分)[2022浙江杭州高一期末考试]囊性纤维化是一种遗传病,患者细胞中氯离子浓度升高,支气管被异常黏液堵塞,导致这一疾病发生的主要原因是细胞膜上CFTR蛋白功能异常。如图1表示正常人和该病患者的氯离子跨膜运输的示意图,请回答下列问题:(1)正常情况下,支气管上皮细胞在转运氯离子时,氯离子首先与CFTR蛋白结合,在ATP水解释放的能量的推动下,CFTR蛋白的　　　 　发生变化,从而将它所结合的氯离子转运到膜的另一侧。 (2)囊性纤维化患者的主要临床表现为支气管中黏液增多,导致支气管反复感染和气道阻塞,呼吸急促。据图分析囊性纤维化患者支气管中黏液增多的原因是　　　　　　　　　　　　。 
(3)根据能量来源的不同,可将动物细胞膜上的主动转运分为原发性主动转运和继发性主动转运,如图2中K+进入细胞属于原发性主动转运,葡萄糖进入细胞属于继发性主动转运。通过分析,氯离子在CFTR蛋白的协助下转运至细胞外,属于　　　　主动转运。图2中驱动葡萄糖进入细胞所需的能量来源于　　　　。 (4)科研人员发现,红细胞在清水中很容易吸水涨破,而水生动物的卵母细胞在清水中不易吸水涨破,红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关。请你设计实验验证这一结论,写出简单的设计思路并预期结果。(注:水通道蛋白CHIP28可插入其他生物细胞膜上)
23.【答案】 (除标明外,每空2分)(1)形状　(2)患者的CFTR蛋白异常,无法将氯离子主动转运至细胞外,导致水分子向膜外扩散的速度减慢,支气管细胞表面的黏液不能被及时稀释,黏稠的分泌物不断积累　(3)原发性　Na+浓度梯度　(4)实验思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的水生动物的卵母细胞的细胞膜上,再将该卵母细胞放入清水中。预期结果:该卵母细胞迅速吸水膨胀后涨破。(3分)【解析】 (1)由图1可知,氯离子跨膜运输所借助的CFTR蛋白属于载体蛋白,在正常细胞内,氯离子在该蛋白的协助下通过主动转运方式转运至细胞外,转运过程中,该蛋白形状发生改变。(2)据图1分析可知,囊性纤维化患者的CFTR蛋白异常,无法将氯离子主动转运至细胞外,导致水分子向膜外扩散的速度减慢,支气管细胞表面的黏液不能被及时稀释,黏稠的分泌物不断积累。(3)分析图2可知,原发性主动转运直接利用ATP为载体蛋白转运物质提供能量,继发性主动转运的能量来源于某种离子的跨膜浓度梯度。通过分析可知,氯离子在CFTR蛋白的协助下利用ATP水解释放的能量转运至细胞外,属于原发性主动转运。图2中葡萄糖的跨膜运输属于继发性主动转运,驱动葡萄糖进入细胞所需的能量来源于Na+浓度梯度。
24.(10分)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是　　　　,模块3中的甲可与CO2结合,甲为　　　　。 (2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将　　　　(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是　　　　　　　　　　　　。 (3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是　　　　　　　　　　　　。 (4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是　　　　　　　　　　　　。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 
24.【答案】 (除标明外,每空1分)(1)模块1和模块2　五碳糖　(2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足(2分)　(3)高于　人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)(2分) 　(4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少(2分)【解析】(1)根据题图可知,模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能,模块2利用电能电解水生成H+和O2,并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类,相当于光合作用的碳反应。碳反应中的CO2的固定为CO2和五碳糖结合生成三碳酸,三碳酸在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原,随后经过一系列反应形成糖类和五碳糖,故该系统中模块3中的甲为五碳糖,乙为三碳酸。(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则CO2浓度突然降低,CO2的固定受阻,而三碳酸的还原短时间内仍正常进行,因此短时间内会导致三碳酸含量减少。碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+,若该系统气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足,从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量=光合作用合成糖类的量-细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比,该系统没有呼吸作用消耗糖类,所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,土壤含水量低,导致植物叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少。因此,干旱条件下,很多植物光合作用速率降低。
25.(13分)在植物体内,制造或输出有机物的组织器官被称为“源”,接纳有机物用于生长或贮藏的组织器官被称为“库”。小麦是重要的粮食作物,其植株最后长出的、位于最上部的叶片称为旗叶(如图所示),旗叶对籽粒产量有重要贡献。回答以下问题:(1)旗叶是小麦最重要的“源”。与其他叶片相比,旗叶光合作用更有优势的环境因素是　　　　。在旗叶的叶肉细胞中,叶绿体内有更多的类囊体堆叠,这为　　　　阶段提供了更多的场所。 (2)在光合作用过程中,光反应与碳反应相互依存,依据是　　　　　　　　。“源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的　　　　和　　　　,另一部分输送至“库”。 (3)籽粒是小麦开花后最重要的“库”。为指导田间管理和育种,科研人员对多个品种的小麦旗叶在不同时期的光合特性指标与籽粒产量的相关性进行了研究,结果如表所示。表中数值代表相关性,数值越大,表明该指标对籽粒产量的影响越大。
①气孔导度主要影响光合作用中　　　 　　　　的供应。以上研究结果表明,在　　　 　期旗叶气孔导度对籽粒产量的影响最大。若在此时期干旱导致气孔开放程度下降,籽粒产量会明显降低,有效的增产措施是　　　　　　　　。 ②根据以上研究结果,在小麦的品种选育中,针对灌浆后期和末期,应优先选择旗叶　　 的品种进行进一步培育。 (4)若研究小麦旗叶与籽粒的“源”“库”关系,以下研究思路合理的是　　　　(多选)。 A.阻断旗叶有机物的输出,检测籽粒产量的变化B.阻断籽粒有机物的输入,检测旗叶光合作用速率的变化C.使用H218O浇灌小麦,检测籽粒中含18O的有机物所占的比例D.使用14CO2饲喂旗叶,检测籽粒中含14C的有机物所占的比例
25.【答案】 (除标明外,每空1分)(1)光强度　光反应　(2)光反应为碳反应提供ATP和NADPH,碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+(2分)　呼吸作用　生长发育　(3)①CO2　灌浆前　合理灌溉　②叶绿素含量高(2分)　(4)ABD(2分)