资源简介

细胞代谢练习
1.金鱼能在冰封池塘中度过漫长的冬季，是因为金鱼细胞能进行如图所示的呼吸过程。据图回答下列问题。
（1）金鱼细胞内葡萄糖分解形成丙酮酸的场所是　　　　　　，产生能量最多的过程是　　　　　　（填数字序号）。
（2）金鱼能进行图中呼吸过程的根本原因是　　　　　　　　　　。
（3）金鱼产生的乙醇通过鱼鳃排出体外，乙醇跨膜运输的方式是　　　　　　，金鱼能通过图示过程减少乳酸在体内的积累，从而使金鱼能更好地适应　　　　环境。从种间关系的角度分析，金鱼在这样的环境中比不冰封环境更具有生存优势的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2. CO2浓度会影响绿色植物的光合速率和呼吸速率，根据所学知识回答相关问题：
（1）光合作用将CO2转化为有机物的场所在　　　　　　　，其能量来源于光反应提供的　　　　　。
（2）果蔬储存中可通过增加CO2浓度来抑制其呼吸速率，延长保质时间，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）某兴趣小组为研究不同CO2浓度下，某植物不同时刻净光合速率（用CO2的吸收速率表示）的变化，得到如下数据（单位：μmol··）
时刻 9：30 11：30 13：30 15：30
甲组（高浓度CO2） 30 40 28 20
乙组（低浓度CO2） 22 26 20 16
乙组条件下，9：30时限制该植物光合作用的主要环境因素有　　　　　　　　　　　　　（答出两点即可）。若不考虑植物呼吸速率，与乙组相比，相同时刻时甲组植物的光反应速率　　　（填“较高”或“较低”），其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.食物特殊动力作用（　SDA　）是指机体的能量代谢因进食而额外增加的现象。如某人基础代谢率（人体在清醒且极端安静情况下的能量代谢率）为168.80 kJ·h－1，当摄取相当于168.80 kJ的食物，并处于基础代谢条件下，经测定这时的代谢率不是168.80 kJ·h－1，而是176.40 kJ·h－1，显然这部分增加的代谢值是因进食导致的。
回答下列问题：
（1）人体细胞代谢产生CO2的具体场所是　　　　　　　　；人体细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP直接提供能量，ATP产生的场所有　　　　　　　　　。
（2）研究发现SDA只能增加体热的外散而不能增加可利用的能量，而这个能量来源于体内营养物质的储备。由此可判断细胞有氧代谢增强而多消耗的物质中能量的去向是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）研究人员通过实验分别探究了SDA现象的产生与进食行为和食物种类的关系，实验结果表明只有将氨基酸或葡萄糖经静脉注射后方能观察到SDA现象，且注射氨基酸组的SDA远高于注射葡萄糖组，说明SDA与　　　　　　无关，而与　　　　　　有关，与此关系较大的食物是　　　　　　　　　；切除动物肝脏后再进行上述实验，SDA现象不再发生，对此现象的合理推测是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.烟草花叶病是烟草普遍发生的一类重要病害。科学家对健康和感染病毒的叶片进行了对照分析，结果如下表所示。回答下列问题：
分类 叶绿素a含量 叶绿素b含量 叶绿素总量
健康叶片 6.787 5 1.862 6 8.650 1
感病叶片 5.022 5 1.358 8 6.381 3
（1）提取叶绿体中色素时所用试剂为　　　　　　，在滤纸条上扩散速度最快的色素是　　　　　　。光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为　　　　　　，还有一部分转移到　　　　中。
（2）叶绿素含量下降主要是通过影响　　　　阶段使光合作用强度降低。从理论上说，初期健康叶片与感病叶片相比，C3的含量　　　　（填“偏多”“相等”或“偏少”）。
（3）有人对健康植株和感病植株的光合作用进行了研究，测得数据如图。
①图中代表感病植株的是　　　（填“A”或“B”）植株，a点时叶肉细胞中产生ATP的场所　　　　　　　　。据图分析，b点时A植株的光合速率　　　　（填“大于”“等于”或“小于”）c点时B植株的光合速率。
②据图可知，当光照强度足够大时，A、B植株的光合速率基本一致。但现实中，感病植株较健康植株显著减产，其减产的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.某种海藻能分泌一种催化海水中HC形成CO2的酶。研究小组分别在2.2 mol/L和8.8 mol/L两种HC浓度的海水中培养生长状态一致的该海藻，测定其在不同温度条件下的净光合速率，结果如图所示。请回答问题：
（1）据图分析，在2.2 mol/L的HC浓度条件下，温度从20 ℃升至30 ℃时，海藻的最大光合速率　　　　（填“增大”“减小“或“基本不变”），该条件下，达到最大光合速率后限制光合速率的环境因素主要是　　　　　　　，判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）在HC浓度为2.2 mol/L的环境中，海藻在30 ℃条件下的光饱和点（达到最大光合速率时的最小光照强度）高于20 ℃条件下的，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）将在8.8 mol/L的HC环境中培养的海藻移入2.2 mol/L的环境中，重新进行上述实验，则海藻的光补偿点（光合速率等于呼吸速率时的光照强度）将　　　　　（填“左”“右”或“不”）移，图中可证明该观点的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）若将该海藻密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸加强，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
6.嗅觉感受器细胞能接受气味分子的刺激产生兴奋，如图表示该类细胞的细胞膜结构和产生兴奋的原理。回答下列问题：
（1）据图分析，细胞膜中的蛋白质具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等三种生理功能。
（2）嗅觉感受器细胞接受气味分子刺激后，G蛋白使腺苷酸环化酶活化，在ATP迅速转化成cAMP的反应过程中，腺苷酸环化酶的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）据图推测，cAMP生成后，嗅觉感受器细胞能够产生兴奋的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）研究表明，不同个体对不同气味分子的嗅觉灵敏性存在差异。据图分析，造成这种差异最可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.北方大田大面积种植的粮食作物——玉米，其叶肉细胞的叶绿体数目少、个体小、有基粒，与之相邻的维管束鞘细胞的叶绿体个体大、没有基粒或基粒发育不良。玉米叶肉细胞通过“CO2泵”将CO2泵入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，保证卡尔文循环顺利进行，相关过程如图所示。回答下列问题：
（1）白天时，玉米植株叶肉细胞内的NADPH可由　　　　　　　　与电子和质子（H＋）结合形成。图中叶肉细胞虽有“CO2泵”，但还不足以保证玉米的总产量，可采取　　　　　　　　　　　措施以提高大田中CO2浓度（答出1点即可）。
（2）研究得知，玉米叶肉细胞中的“CO2泵”实际上是发生在叶绿体中的一种特殊的CO2固定过程，推测该过程消耗的ATP应该来自　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答场所和过程）。如果叶肉细胞中“CO2泵”受到抑制，则在短时间内维管束鞘细胞中CO2的含量　　　　。
（3）晴朗的夏季，玉米叶片气孔开度下降，导致CO2供应减少，但玉米光合作用速率不仅没有下降，反而有所上升，依据题干信息，推测其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）欲探究CO2中的碳在图示过程中的转移情况，请简要写出实验思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.温室大棚能有效改变农作物的生活环境，提高农作物的产量。为提高温室栽培甜椒的产量，科研人员选择6月晴朗的一天，对甜椒植株上部、中部和下部叶片的光合速率进行了研究，测定结果如图。分析回答下列问题：
（1）在光照下，甜椒叶肉细胞内叶绿体中[H]的移动方向是　　　　。据图分析，若不同部位的呼吸速率相同，则导致白天同一时刻上部、中部、下部叶片光合速率差异的因素除外部环境因素外，内因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。（答出1点即可）
（2）据图可知，上部、中部、下部叶片在8：00～10：00时的光合速率都不断增强，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）研究表明，增施沼渣等有机肥能提高大棚中甜椒的产量，这是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）在大田种植的条件下，温度高于30 ℃，甜椒植株的光合速率随温度升高而下降，原因可能是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出2点）。
（5）取生长状况相同的健壮植株若干，以CO2吸收量为测定值，探究15～35 ℃范围内适合甜椒植株生长的最适温度。简要写出实验设计思路。（实验所需材料及条件满足实验要求）
实验思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案：
1.解析：（1）据图可知，金鱼细胞内葡萄糖分解形成丙酮酸的场所是细胞质基质。产生能量最多的过程是有氧呼吸第三阶段生成水的阶段，即过程①。（2）基因是控制性状的基本单位，因此金鱼能进行图中呼吸过程的根本原因是金鱼具有能控制图中呼吸过程的基因。（3）乙醇属于脂质，跨膜运输方式是自由扩散。乳酸是细胞无氧呼吸的产物，金鱼通过图示过程可将乳酸转化为乙醇并排出体外，以减少乳酸在体内的积累，从而使金鱼能更好地适应缺氧环境。在缺氧环境中，该金鱼无氧呼吸的能力较强，在与其它生物竞争氧气的过程中占优势，被捕食的几率降低，因此金鱼在这样的环境中比不冰封环境更具有生存优势。
答案：（1）细胞质基质　①　（2）金鱼具有能控制图中呼吸过程的基因（或“金鱼具有能控制③④过程的基因”）　（3）自由扩散　缺氧　在缺氧环境中，金鱼无氧呼吸的能力较强，在竞争中占优势，被捕食的几率降低
2.解析：（1）光合作用将 CO2转化为有机物是通过光合作用的暗反应，场所在叶绿体基质，能量来自于光反应提供的[H]和ATP。（2）CO2浓度的增加降低了 O2的浓度，从而抑制了细胞呼吸，延长保质时间。（3）从表格中可以看出，乙组9：30时光合作用低于甲组，所以限制因素是CO2浓度，并且也低于11：30，所以可能的限制因素是光照强度或温度；在相同的时刻甲组光合作用速率高于乙组，因此光反应速率也高于乙组，可能的原因是甲组处于高浓度CO2条件下，暗反应速率更高，消耗更多的光反应产物，[H]和ATP，从而促进光反应的进行。
答案：（1）叶绿体基质　[H]和ATP　（2）降低了O2的浓度，从而抑制了细胞呼吸　（3）温度、光照强度、CO2浓度　较高　甲组处于高浓度CO2条件下，暗反应速率更高，消耗更多的光反应产物[H]和ATP，从而促进光反应的进行
3.解析：（1）人体内代谢终产物二氧化碳的产生发生在有氧呼吸的第二阶段，场所是线粒体基质；ATP合成场所分别有：线粒体和细胞质基质。（2）由于SDA只能增加体热的外散而不能增加可利用的能量，多消耗的物质中能量转化为热量用于维持体温。（3）由于注射氨基酸组的SDA远高于注射葡萄糖组，可知SDA与进食行为无关，而与食物种类有关，蛋白质含量高的食物中氨基酸较多，与此关系较大的食物是含蛋白质（氨基酸）较高的食物。这种现象在进食后1 h左右开始，并延续到7～8 h，有人将氨基酸注入静脉内，可出现与经口给予相同的代谢率值增加的现象，这些事实使人们推想，食后的“额外”热量可能来源于肝处理蛋白质分解产物时“额外”消耗的能量，因此，SDA可能与肝脏处理氨基酸或合成糖原的过程有关。
答案：（1）线粒体基质　线粒体和细胞质基质　（2）转化为热量用于维持体温　（3）进食行为　食物种类　含蛋白质（氨基酸）较高的食物　SDA可能与肝脏处理氨基酸或合成糖原的过程有关
4.解析：（1）叶绿体色素能够溶解到有机溶剂中，因此，提取叶绿体中色素时所用试剂为有机溶剂，通常选用的是无水乙醇，分离色素所用的原理是根据各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的扩散得快，溶解度小的扩散得慢，进而实现了色素的分离，在滤纸条上扩散速度最快的色素是胡萝卜素。光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为氧气和[H]，还有一部分转移到ATP中。（2）根据表中信息可知，初期感病叶片与健康叶片相比，其叶绿素总量降低，则光反应产生的ATP和[H]减少，影响了三碳化合物的还原，即三碳化合物的消耗减少，而短时间内三碳化合物的生成基本不变，所以三碳化合物的含量增加（偏多），可见叶绿素含量下降是通过影响光反应阶段进而引起了光合作用强度的下降。（3）①由于感病植株的叶绿素总量少，所以光合速率一般要比健康植株低，而图中B植株在较低光照强度下的光合速率比A植株弱，所以B植株为感病植株。a点时植物只进行呼吸作用，此时细胞中产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体；据图分析，b点时A植株的光合速率与呼吸速率相等，c点时B植株的光合速率也等于其呼吸速率，且二者的呼吸速率是相等的，因此b点时A植株的光合速率等于c点时B植株的光合速率。②由于正常生长环境条件下，光照强度常低于光饱和点，所以B植株光合速率常低于A植株，有机物的积累量要低，因此实际生产中感病植株较健康植株显著减产。
答案：（1）无水乙醇　胡萝卜素　[H]和氧气　ATP
（2）光反应　偏多　（3）①B　细胞质基质和线粒体　等于　②由于正常生长环境条件下，光照强度常低于光饱和点，所以B植株光合速率常低于A植株，有机物的积累量要低，因此实际生产中感病植株较健康植株显著减产
5.解析：（1）在HC浓度为2.2 mol/L、温度为20 ℃时，海藻的最大光合速率约为400，而在HC浓度为2.2 mol/L、温度为30 ℃时，海藻的最大光合速率约为530，说明在无机碳浓度为2.2 mol/L，温度从20 ℃升至30 ℃时，海藻的最大光合速率升高。在最大光合作用速率时，HC浓度从2.2 mol/L升至8.8 mol/L时，海藻的最大光合速率升高，因此限制光合速率的环境因素主要是HC浓度（或CO2浓度）。（2）在HC浓度为8.8 mol/L的环境中，酶的活性随着温度（从20 ℃升至30 ℃）的升高而升高，催化HC形成CO2多，叶绿体固定CO2产生的C3更多，需要光反应产物ATP、[H]也随之增多，所以对光照强度要求更高，导致30 ℃条件下的光饱和点高于20 ℃条件下的光饱和点。（3）根据题图，在温度保持一致的情况下，光照强度约为0～100 lx时，改变HC浓度，海藻的净光合速率不变，净光合速率为0时所对应的光照强度也没有改变。（4）该种植物使光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2是有氧呼吸的原料，所以当O2增多时，有氧呼吸会加强。
答案：（1）增大　HC浓度（或CO2浓度）　升高HC浓度后，海藻的最大光合速率升高　（2）随温度升高，酶活性升高，催化HC形成CO2多，叶绿体固定CO2产生的C3更多，需要光反应产物ATP、[H]增多，所以对光照强度要求更高　（3）不　在温度不变的情况下，改变HC浓度，净光合速率为0所对应的光照强度相同　（4）该种植物光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2是有氧呼吸的原料，所以当O2增多时，有氧呼吸会加强
6.解析：（1）分析题图可知，气味分子通过与细胞膜上的受体结合，引起细胞内代谢过程发生变化，G蛋白激活了腺苷酸环化酶，腺苷酸环化酶催化ATP分子转化为环磷酸腺苷（cAMP），cAMP分子可开启细胞膜上的Na＋通道，引起大量的Na＋内流，腺苷酸环化酶在ATP分子转化为环磷酸腺苷的过程中起催化作用；气味分子与受体结合后，引起细胞内的代谢过程发生变化，该过程体现了细胞膜的信息交流功能，钠离子通道起运输作用；综上分析可知，细胞膜中的蛋白质具有信息传递、催化化学反应和运输物质等三种生理功能。（2）腺苷酸环化酶的作用机理是显著降低ATP生成cAMP时化学反应的活化能，加快化学反应速率。（3）由于cAMP导致Na＋通道打开，而Na＋内流使膜电位表现为内正外负的动作电位，因此cAMP生成后，嗅觉感受器细胞能够产生兴奋。（4）据图可知，嗅觉感受器细胞上的受体能接受气味分子的刺激进而产生兴奋，由于不同个体的气味分子受体的种类和数量存在差异，因此不同个体对不同气味分子的嗅觉灵敏性存在差异。
答案：（1）信息传递、催化化学反应和运输物质　（2）显著降低ATP生成cAMP时化学反应的活化能　（3）cAMP导致Na＋通道打开，Na＋内流使膜电位表现为内正外负　（4）气味分子受体的种类和数量存在差异
7.解析：（1）白天时，玉米植株进行光合作用，在叶肉细胞的类囊体薄膜上进行光反应，光反应产生的NADPH可由NADP＋与电子和质子（H＋）结合形成。施有机肥可促进土壤微生物的分解作用，增加CO2浓度而增产；合理密植可以确保通风，为光合作用提供充足的CO2，从而有利于提高光合作用的强度。（2）玉米植株进行光合作用，在叶肉细胞的类囊体薄膜上进行光反应，光反应阶段，ADP和Pi结合光能合成ATP，为暗反应的进行提供能量，故特殊的CO2固定过程消耗的ATP应该来自在叶绿体的类囊体薄膜上进行的光反应。分析题干和题图可知，维管束鞘细胞中CO2来自于叶肉细胞的CO2泵，故如果叶肉细胞中“CO2泵”受到抑制，则在短时间内维管束鞘细胞中CO2的含量下降。（3）根据题干和题图可知，当叶肉细胞从外界吸收CO2的量下降时，叶肉细胞内有“CO2泵”依然可以将CO2泵入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，保证卡尔文循环顺利进行，同时在光照强度增强的条件下光合作用的光反应速率增大。（4）欲探究CO2中的碳在图示过程中的转移情况，可以运用同位素示踪法，即用CO2标记为14C，然后追踪检测放射性出现的部位，根据不同部位出现放射性的时间确定CO2中碳的转移情况。
答案：（1）NADP＋（或辅酶Ⅱ）　合理密植或增施有机肥　（2）在叶绿体的类囊体薄膜上进行的光反应　下降　（3）玉米叶肉细胞内有“CO2泵”，在气孔开度下降时仍可以维持维管束鞘细胞内较高的CO2浓度，同时在光照强度增强的条件下光合作用的光反应速率增大　（4）用被14C标记的CO2供玉米进行光合作用，然后追踪检测放射性出现的部位，根据不同部位出现放射性的时间确定CO2中碳的转移情况
8.解析：（1）在光照下，甜椒叶肉细胞进行光合作用，叶绿体类囊体薄膜上进行水的光解，产生的[H]用于暗反应，因此叶绿体中[H]的移动方向是类囊体薄膜移向叶绿体基质；导致白天同一时刻上部、中部、下部叶片光合速率差异的因素除外部环境因素外，还受到叶片本身的因素影响，即内因，具体包括光合色素的含量不同或酶的含量和活性不同等。（2）在8：00～10：00时，光照强度逐渐增大，温度逐渐升高，与光合作用有关的酶活性增强，光合速率不断增强，因此此时上部、中部、下部叶片的光合速率均不断增强。（3）增施沼渣等有机肥能提高大棚中甜椒的产量，这是因为有机肥中富含有机物和微生物，其中有机物被微生物分解后，可增加温室内二氧化碳浓度，提高光合作用速率，同时有机物被微生物分解后，可增加镁等无机盐的含量，增加叶绿素含量，促进光反应，提高光合作用速率。（4）温度高于30 ℃后，高温环境对植物光合作用的影响有很多方面，可能是高温降低了与暗反应有关的酶的活性，甚至使相关酶变性失活；或者高温造成部分气孔关闭，影响二氧化碳的供应，影响暗反应的进行；又或者直接破坏了叶绿体的结构，使其受损，从而影响光合作用的发生。（5）若要探究 15～35 ℃范围内适合甜椒植株生长的最适温度，方法是取生长状况相同的健壮植株若干，均分成若干个实验组，分别置于15～35 ℃范围内的一系列温度梯度下、其他条件适宜的环境中培养，测量不同温度下CO2吸收量，根据测量结果判断最适温度所在的温度范围，然后缩小温度梯度范围继续重复实验，CO2吸收量最大的一组对应的温度即为最适温度。
答案：（1）类囊体薄膜移向叶绿体基质　光合色素的含量不同（或酶的含量和活性不同）　（2）光照强度逐渐增大，温度逐渐升高　（3）有机肥被微生物分解后，可增加温室内二氧化碳浓度，提高光合作用速率　（4）高温引起与暗反应有关酶活性降低，甚至变性；高温下气孔关闭，使CO2供应不足；高温导致叶绿体结构破坏等　（5）取生长状况相同的健壮植株若干，均分成若干个实验组，分别置于15～35 ℃范围内的一系列温度梯度下、其他条件适宜的环境中培养，测量不同温度下CO2吸收量，根据测量结果判断最适温度所在的温度范围，然后缩小温度梯度范围继续重复实验

展开更多......

收起↑