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重点突破练(4)　细胞代谢
(本套共15小题，共60分。第1～4、6～14小题，每小题3分；第5小题10分；第15小题11分。)
题组一　降低化学反应的活化能的酶
1．某研究小组在过氧化氢溶液中加入一定量的过氧化氢酶，收集产生的氧气，每隔30 s进行一次测定，结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．60 s时适当提高反应温度，氧气产生速率可能增大
B．增大过氧化氢的浓度，180 s时氧气产生量可能增加
C．与240 s时相比，300 s时过氧化氢酶的活性更高
D．适当增加酶的初始加入量不改变产生的氧气总量
2．胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶，板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶的活性，进而影响人体对脂肪的吸收。科研人员为研究不同pH条件下板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，进行了相关实验，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．该实验需要在胰脂肪酶的最适温度下进行
B．是否加入板栗壳黄酮和不同pH是该实验的自变量
C．由图可知，加入板栗壳黄酮，胰脂肪酶的最适pH变小
D．可用单位时间内脂肪的减少量来表示胰脂肪酶的酶活性
3．某兴趣小组利用酶、反应底物、试管等材料和器皿进行了酶促反应实验，结果统计如图所示。甲为反应底物，酶在T1时加入，其他条件适宜，下列说法错误的是(　　)
A．酶离开活细胞仍可催化化学反应
B．酶降低了甲向乙转化所需要的活化能
C．T2时反应速率开始减缓的原因是酶的活性降低
D．若提高温度，则甲完全转化为乙所需要的时间可能延长
4．“诱导契合学说”认为：酶活性中心的结构开始并不和底物的结构完全吻合，当底物与酶相遇时可诱导酶活性中心的构象发生变化，相关的各个基团达到正确的排列和定向，使底物和酶契合形成络合物，进而生成产物。产物从酶上脱落后，酶活性中心又恢复到原构象。下列说法错误的是(　　)
A．酶受底物诱导的同时，底物结构也发生变化
B．酶活性中心的构象发生变化有利于生化反应的进行
C．这个模型说明酶不具有专一性
D．酶与底物形成络合物时，降低了底物转化成产物所需的活化能
5．(10分)某兴趣小组通过如下实验，比较甲、乙、丙三种微生物所产生的淀粉酶的活性。
【实验材料】三种微生物淀粉酶提取液(提取液中酶蛋白浓度相同)等。
【实验步骤】
a、取四支试管，分别编号；
b、按下表内要求进行操作；
试管1 试管2 试管3 试管4
蒸馏水/mL 2 2 2 A
pH＝8缓冲液/mL 0.5 0.5 0.5 0.5
淀粉溶液/mL 1 1 1 1
甲生物提取液/mL 0.3
乙生物提取液/mL 0.3
丙生物提取液/mL 0.3
总体积/mL 3.8 3.8 3.8 B
c、将上述四支试管放入37 ℃的水浴中，保温1小时；
d、在上述四支试管冷却后滴入碘液；
e、观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅。
【实验结果】(注：“＋”显色，“＋＋”显色更深，“－”不显色)
试管1 试管2 试管3 试管4
颜色深浅程度 ＋＋ － ＋ C
回答下列问题：
(1)表中A的数值为_______________，C的颜色深浅程度为_______________(用“＋”或“－”表示)。
(2)该实验的自变量是____________________，无关变量有___________________
____________________________________________________________________(写出2种即可)。
(3)除了用碘液检验淀粉的剩余量来判断实验结果外，还可以用斐林试剂来检测生成物的量。若用该试剂检验，颜色变化最深的试管是_______________________。
(4)同学们还做了反应速率与底物浓度关系的实验。下图坐标中已根据实验结果画出3号试管中酶活性的曲线，请你在坐标中画出2号试管中酶活性的曲线。
题组二　细胞的能量“货币”ATP
6．ATP水解脱离的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化，被磷酸化的蛋白质空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。参与Ca2+主动运输的载体蛋白M是一种能催化ATP水解为ADP和Pi的酶。下列说法正确的是(　　)
A．载体蛋白M运输Ca2+过程中，紧连腺苷的磷酸基团脱离后将M磷酸化
B．载体蛋白M催化ATP水解后，其空间结构发生了改变
C．载体蛋白M催化水解的ATP可来自细胞呼吸和光合作用
D．载体蛋白M催化ATP水解的产物是RNA的基本单位
7．下图表示ATP与ADP相互转化的能量供应机制，下列相关说法正确的是(　　)
A．真核细胞中，甲、乙两过程所用到的酶和反应场所完全不同
B．许多放能反应往往与过程乙相联系，许多吸能反应往往与过程甲相联系
C．代谢耗能越多的细胞，该能量供应机制的运行速率越快
D．在所有生物体内，都存在该能量供应机制，这体现了生物界的统一性
题组三　细胞呼吸的原理和应用
8．如图为酵母菌和人体细胞呼吸流程图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中未显示能量，物质abcd分别表示水、CO2、酒精、乳酸
B．条件X下，酵母菌细胞呼吸时葡萄糖中的能量有2条去路
C．条件Y下，葡萄糖在线粒体中被彻底分解成CO2和水
D．比赛过程中，人体骨骼肌供能的主要方式是Y条件下的过程
9．从密闭发酵罐中采集酵母菌时，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，使酵母菌受损。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至0 mmol/L、3.75 mmol/L和5 mmol/L H2O2的培养基上，无氧培养后菌落数分别为96个、25个、0个。下列说法错误的是(　　)
A．与乳酸菌细胞呼吸方式不同，酵母菌细胞无氧呼吸产物为酒精和CO2
B．酵母菌无氧呼吸第二阶段消耗第一阶段产生的丙酮酸和NADH，无ATP生成
C．该实验说明随H2O2浓度的持续上升，酵母菌受到的损害程度逐渐加深
D．该实验能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升
10．金冠苹果和富士苹果是我国主要的苹果品种。研究人员以此为材料，测定常温贮藏期间苹果的呼吸速率，结果如图(若呼吸底物是葡萄糖)。下列叙述正确的是(　　)
A．两种苹果细胞呼吸过程中产生的[H]全部来自葡萄糖
B．金冠苹果比富士苹果更耐贮藏，因其细胞呼吸速率较高
C．据图可知，金冠苹果在第28天时有机物分解速率最大
D．低温能延长苹果的贮藏时间与低温导致呼吸酶失活有关
11．《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)，延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述不正确的是(　　)
A．荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到抑制
C．气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D．气调冷藏库配备的气体过滤装置可及时调整气体的浓度及比例，延长果蔬保鲜时间
题组四　光合作用的原理和应用
12．科学研究发现，Rubisco是一种双功能酶，在高CO2含量和较强光照下，它可以催化五碳化合物(C5)与CO2的暗反应进行光合作用；在高O2含量环境下，它可以催化五碳化合物(C5)与O2反应(加氧反应)进行光呼吸，暗反应和加氧反应的相对速率取决于CO2与O2的相对浓度。如图是光合作用与光呼吸的部分过程，下列分析错误的是(　　)
A．光呼吸发生在CO2与O2的比值相对较小的条件下
B．光呼吸的进行需要叶绿体和线粒体的参与
C．除图中所示物质外，暗反应生成糖类还需要光反应提供ATP和NADPH
D．在高温、干旱和适宜光照条件下，图中暗反应固定的CO2的来源有两个
13．如图表示20 ℃时玉米光合速率与光照强度的关系，Sa、Sb、Sc依次表示有关物质量的相对值。下列说法中不正确的是(　　)
A．Sa＋Sb＋Sc表示光合作用总量
B．Sc－Sa表示净光合作用量
C．光照强度从B点到D点变化过程中，C3逐渐减少
D．若提高CO2浓度，则B点左移
14．某生物学小组为研究遮阴处理对菠菜光合作用的影响，将一株菠菜置于一密闭容器内，给予自然光照(对照组)和50%的自然光照(遮阴组)，在容器内放置一定浓度的CO2缓冲液，照射一段时间后测定数据绘制成图。下列说法正确的是(　　)
A．容器中CO2浓度基本保持不变，可通过测定容器内CO2浓度的变化速率绘制曲线
B．对照组9～11时与13～17时净光合速率下降的主要影响因素是光照强度的减弱
C．遮阴组11～13时与15～17时光合速率小于呼吸速率
D．据图分析，遮阴组一天的光合有机物积累量小于对照组
15．(11分)在不同的生存环境下，植物的光合作用过程有一定差异。请回答下列问题：
(1)大豆等植物的生活环境水分相对充足，从外界吸收的CO2与_____________结合后，生成2分子C3，之后C3被还原，这一暗反应过程也称作______循环，这些植物则称作C3植物。暗反应生成的糖类一部分以___________________________________________________________________________________________
形式储存起来，另一部分则是以________形式进入筛管，再通过韧皮部运输到植物各处。
(2)干旱环境下植物为了减少水分散失，会关闭__________________，导致光合作用效率降低。干旱环境下，起源于热带的玉米等植物，除了与小麦等植物一样的暗反应过程外，还有一条固定CO2的途径，即C4途径，该途径的具体过程如下图所示。据图分析玉米中完成光合作用暗反应的细胞是____________________________。
(3)相较于C3植物，玉米等C4植物能利用更低浓度CO2，从酶的角度分析原因可能是_______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)为了追踪玉米进行C4途径时，光合作用产物葡萄糖中C的转移路径。研究人员用14C标记的CO2来追踪，请写出最可能的转移途径是______________________________(用物质和箭头表示)。
(5)大豆和玉米都是我国重要的粮食作物，合理密植是重要的增产措施。根据两种植物生理功能差异分析，其中更适合在密集条件下种植的植物是__________，判断理由是___________________________________________________________
____________________________________________________________________。
8/8重点突破练(4)
1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14
C C C C B C D D C B D A D
5． (除标注外，每空2分，共10分)(1)2.3(1分)　＋＋＋(或多于＋＋＋)　(2)不同的淀粉酶或生物酶的种类　各组间pH、温度、加入提取液的量和浓度、淀粉溶液的量和浓度等　(3)试管2(1分)
(4)
15．(除标注外，每空1分，共11分)(1)核酮糖1，5-二磷酸(或C5)　卡尔文　淀粉　蔗糖　(2)(部分)气孔　叶肉细胞和维管束鞘细胞
(3)PEP羧化酶对CO2的亲和度更高(或PEP羧化酶固定CO2的效率较高)　(2分)　(5)玉米　密集条件下植物大量消耗CO2，而玉米能利用低浓度的CO2
1．C　[过氧化氢不稳定，受热易分解，另外，适当提高反应温度也可能使酶活性升高，因此60 s时适当提高反应温度，氧气产生速率增大，A正确；酶与底物结合未达到饱和时，增大过氧化氢的浓度，有利于过氧化氢酶和过氧化氢的结合，180 s时氧气产生量可能增加，B正确；酶在反应前后，其活性不变，故240 s与300 s时过氧化氢酶活性相同，C错误；适当增加酶的初始加入量，底物量不变，氧气的产生速率会增大，氧气的产生总量不变，D正确。]
2．C　[本实验的目的是研究不同pH条件下板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，温度作为无关变量，应该相同且适宜，因此实验设计中需要在胰脂肪酶的最适温度下进行，A正确；据图可知，实验的自变量是不同pH(横坐标表示含义)和是否加入板栗壳黄酮，因变量是脂肪酶的活性，B正确；结合实验数据可知，未加入板栗壳黄酮时胰脂肪酶的最适pH约为7.4，加入后最适pH约为7.7，说明加入板栗壳黄酮，胰脂肪酶的最适pH变大，C错误；酶活性是指酶催化化学反应的能力，可用酶促反应速率表示，因而可用单位时间内脂肪的减少量来表示胰脂肪酶的酶活性，D正确。]
3．C　[酶是有机物，主要是蛋白质，在细胞内和细胞外都可以发挥催化作用，A正确；酶的作用机理是降低了化学反应的活化能，甲是底物，乙是生成物，即酶降低了甲向乙转化所需要的活化能，B正确；T2时反应速率开始减缓的原因最可能是反应底物的浓度降低，C错误；若提高温度，酶的活性可能降低，则甲完全转化为乙所需要的时间可能延长，D正确。]
4．C　[酶活性中心的构象发生变化，底物与酶的中心构象是契合的，故酶受底物诱导的同时，底物结构也发生变化，A正确；由题干“当底物与酶相遇时可诱导酶活性中心的构象发生变化，相关的各个基团达到正确的排列和定向，使底物和酶契合形成络合物，进而生成产物”可知，酶活性中心的构象发生变化有利于生化反应的进行，B正确；酶的专一性是指一种酶能催化一种或一类化学反应，该模型无法说明酶不具有专一性，C错误；酶催化化学反应的机理是降低化学反应所需的活化能，故酶与底物形成络合物时，降低了底物转化成产物所需的活化能，D正确。]
5．(1)分析题意，该实验的目的是比较甲、乙、丙三种微生物所产生的淀粉酶的活性，因而实验的自变量是不同的淀粉酶，其他如pH、温度、提取液的量和浓度都是无关变量，应相同且适宜，由于试管1、2、3均加入2 mL蒸馏水和0.3 mL淀粉酶提取液，故4号试管应作为对照组，加入液体总量要与前三支试管一致，故A的数值应为2.3；淀粉遇碘液变蓝，4号试管内没加淀粉酶，淀粉几乎不分解，故与碘液反应颜色最深，可表示为＋＋＋(或多于＋＋＋)。(2)该实验的目的是比较甲、乙、丙三种微生物所产生的淀粉酶的活性，实验的自变量是加入的不同的淀粉酶(生物酶的种类)，无关变量有pH、温度、提取液的量和浓度以及淀粉溶液的量和浓度等，无关变量应保持等量且适宜。(3)淀粉酶可以将淀粉分解为麦芽糖和葡萄糖，都是还原糖，所以可用斐林试剂来检测生成物的量，因为试管2与微生物乙淀粉酶混合后滴入碘液不变色，说明该酶活性最大，已彻底将淀粉分解为还原糖，故与斐林试剂反应颜色最深。(4)根据(3)题分析可知，2号试管中的酶活性比3号试管的酶活性高，且在一定范围内，反应速率与底物浓度呈正相关，故可绘制图形见答案所示(略)。
6．B　[由题意可知，载体蛋白M运输Ca2+过程中，ATP分子中远离腺苷的磷酸基团脱离后将载体蛋白M磷酸化，A错误；载体蛋白M催化ATP水解后被磷酸化，其空间结构发生了改变，进而运输Ca2+，B正确；光合作用中光反应产生的ATP主要用于暗反应，C错误；载体蛋白M催化ATP水解的产物为ADP和Pi，不是RNA的基本单位，D错误。]
7．C　[甲、乙两过程的反应场所可能相同，真核细胞的呼吸作用第一阶段发生在细胞质基质，合成少量的ATP，与此同时细胞质基质中还要进行其他需能的化学反应，伴随着ATP的水解，两过程均发生在细胞质基质中，A错误；过程甲是ATP的合成，过程乙是ATP的水解，在细胞内，许多放能反应往往与过程甲相联系，许多吸能反应往往与过程乙相联系，B错误；ATP是直接供能物质，直接为细胞内的吸能反应提供能量，因此代谢耗能越多的细胞，ATP和ADP的转化速率越快，C正确；病毒必须寄生于活细胞，不能自己将ADP和ATP相互转化，故病毒没有该能量供应机制，D错误。]
8．D　[由分析可知，图中未显示能量，物质a、b、c、d分别为水、CO2、乳酸、酒精，A错误；条件X下酵母细胞进行无氧呼吸，有机物不能彻底氧化分解，所以葡萄糖中能量的去向有3处，即储存在酒精中、以热能形式散失、储存在ATP中，B错误；条件Y为有氧状态，葡萄糖不能进入线粒体，丙酮酸在线粒体中被彻底分解成CO2和水，C错误；人剧烈运动时人体骨骼肌主要以Y条件下有氧呼吸的方式释放能量，D正确。]
9．D　[乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2，A正确；酵母菌无氧呼吸第二阶段消耗第一阶段产生的丙酮酸和NADH，生成酒精和CO2，不产生ATP，B正确；H2O2浓度分别为0 mmol/L、3.75 mmol/L和5 mmol/L时，培养所得的菌落数依次是96个、25个、0个，说明随H2O2浓度的持续上升，酵母菌受到的损害程度逐渐加深，C正确；该实验接种是取自无氧条件下培养的酵母菌，接种后也是无氧条件培养，故无法证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，D错误。]
10．C　[有氧呼吸过程中第一阶段产生的[H]来自葡萄糖，第二阶段产生的[H]来自丙酮酸和水，故两种苹果细胞呼吸过程中产生的[H]来自葡萄糖和水，A错误；富士苹果呼吸速率持续较低，且呼吸速率达到最大的时间比金冠苹果显著延后，因此富士苹果比金冠苹果更耐贮藏，B错误；金冠苹果在第28天呼吸速率达到最大值，表明此时有机物分解速率最大，C正确；低温能延长苹果的贮藏时间与低温降低呼吸酶的活性有关，低温不会导致酶失活，D错误。]
11．B　[荫坑和气调冷藏库都能降低环境中的温度和氧气含量，在低温、低氧环境中细胞的有氧呼吸强度会减弱，因此荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解，A正确；荫坑和气调冷藏库贮存中的低温可以降低呼吸作用相关酶的活性，有氧呼吸三个阶段都需要酶的参与，酶的活性降低对有氧呼吸的三个阶段均有影响，B错误；低温会降低酶的活性，C正确；气调冷藏库配备的气体过滤装置可及时调整气体的浓度及比例，延长果蔬保鲜时间，D正确。]
12．D　[光呼吸发生在O2含量相对较高的条件下，此时CO2与O2的比值相对较小，A正确；据图分析可知，叶绿体和线粒体都参与了光呼吸，B正确；光反应可为暗反应提供ATP、NADPH，C正确；在高温、干旱和适宜光照条件下，植物可以从外界吸收CO2，光呼吸和有氧呼吸也可以为暗反应提供CO2，D错误。]
13．A　[由图可知，Sb＋Sc表示总光合作用量，Sa＋Sb表示呼吸消耗的总量，玉米的净光合作用量＝总光合作用量－呼吸消耗量＝Sb＋Sc－Sa－Sb＝Sc－Sa，A错误，B正确；光照强度从B点到D点变化过程中，光照强度增加，光反应产生的NADPH和ATP增加，被还原的C3增多，所以细胞中的C3逐渐减少，C正确；若提高CO2浓度，光补偿点减小，则B点左移，D正确。]
14．D　[容器中CO2浓度基本保持不变，不可通过测定容器内CO2浓度的变化速率绘制曲线，可通过测定容器内O2浓度的变化速率绘制曲线，A错误；9～11时，光照强度增强，净光合速率下降的影响因素可能是CO2吸收速率降低，不是光照强度，13～17时，净光合速率下降的主要影响因素是光照强度，B错误；遮阴组11～13时与15～17时净光合速率均大于0，光合速率大于呼吸速率，C错误；由图可知，遮阴组曲线与横坐标围成的面积小于对照组，说明遮阴组一天的有机物积累量小于对照组，D正确。]
15．(1)CO2固定是CO2与C5，即核酮糖1，5-二磷酸生成的过程。据图分析，暗反应阶段就是从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。暗反应生成的糖类一部分以淀粉形式储存起来，另一部分则是以蔗糖形式进入筛管，再通过韧皮部运输到植物各处。(2)干旱环境下植物为了减少水分散失，会关闭部分气孔，导致CO2的吸收减弱，光合作用效率降低；据图可知，玉米中完成光合作用暗反应的细胞是叶肉细胞和维管束鞘细胞。(3)据图可知，PEP羧化酶能催化低浓度CO2与C3的反应过程，据此推测，相较于C3植物，玉米等C4植物能利用更低浓度CO2，原因可能是PEP羧化酶对CO2的亲和度更高(或PEP羧化酶固定CO2的效率较高)。(4)科学家用含14C标记的CO2来追踪玉米光合作用中的碳原子的转移途径，该途径要经过C4和C3途径，根据图可推知：14C的转移途径为。(5)密集条件下植物大量消耗CO2，使得植物周围局部环境中CO2浓度较低，玉米能利用低浓度的CO2，故更适合在密集条件下种植的植物是玉米。
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