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细胞的能量供应和利用课时作业(八)第8讲酶和ATP时间 / 30分钟基础巩固1.下列关于酶的叙述,正确的是()A.酶具有催化作用,都能与双缩脲试剂反应呈紫色B.细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关C.酶适宜在最适温度及最适pH条件下长期保存D.可用过氧化氢作底物来探究温度对酶活性的影响2.下列关于ATP的叙述,不正确的是()A. ATP水解释放的能量可用于细胞内蛋白质的合成B. 人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡C. 内质网的膜不能合成ATPD. 淀粉酶催化淀粉分解过程中不需要消耗ATP3.下列关于酶与ATP的叙述,正确的是()A. 人体可从食物中直接获取ATP和酶B. 酶分子中可能含有核糖,酶的合成需要消耗ATPC. 酶和ATP的组成元素中都含有磷元素D. 酶和ATP均具有高效性和专一性4.关于酶专一性的实验设计如下表所示,相关叙述正确的是()步骤12345注入淀粉溶液注入蔗糖溶液注入某种酶溶液注入斐林试剂并水浴加热观察现象试管2 mL-2 mL2 mLA试管-2 mL2 mL2 mLBA.该实验的自变量是酶的种类B.步骤3只能选用新鲜的淀粉酶C.若步骤3选用新鲜的淀粉酶,则现象A是产生砖红色沉淀,现象B是无砖红色沉淀出现D.该实验还可选用碘液作为检测试剂5.2019吉林通化中学调研 图K8-1是某种酶的作用模式图。以下对该模型的叙述,正确的是()图K8-1A.该酶的基本组成单位是氨基酸B.酶提供底物RNA活化所需的能量C.pH影响酶的空间结构从而影响催化效率D.酶与底物间碱基互补配对方式体现了酶的专一性6.如图K8-2中甲表示细胞中ATP反应链,图中a、b、c代表酶,A、B、C代表化合物;图乙表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是()图K8-2A.图甲中的B含有2个高能磷酸键,C为腺嘌呤核糖核苷酸B.神经细胞吸收K+时,a催化的反应加速,c催化的反应被抑制C.研究酶活性与温度的关系时,可以选择H2O2和过氧化氢酶为实验材料D.图乙中温度为m时比为n时酶活性低,此时更有利于酶的保存能力提升7.ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物,它们的结构只是碱基不同,下列叙述错误的是()A.ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应B.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质C.CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的D.UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料8.2018山东菏泽一模 某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时,根据实验结果绘制出如图K8-3所示曲线图。下列相关叙述正确的是()图K8-3A. 降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶B. 此实验中,在30 条件下竞争能力最强的一定是微生物丙C. 对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶D. 若将温度改为pH,则所得实验结果曲线与图示结果相同9.在甲、乙、丙三支试管中分别加入一定量的淀粉溶液和等量的淀粉酶溶液,在不同的温度条件下(均低于最适温度)反应,产物量随时间的变化曲线如图K8-4所示。据此判断,下列叙述正确的是()图K8-4A.三支试管随着反应的进行,酶促反应速率均下降B.甲、乙、丙三支试管所处的温度为甲乙乙丙,B错误。适当提高甲试管的温度,A点不会上移,C错误。不同的温度导致乙和丙试管中的反应速率不同,D错误。10.B解析 本实验的目的是探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用,实验时应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合,A正确;在pH为3和9时两支试管中的淀粉剩余量相同,但pH为3时,酶可以催化淀粉水解,酸也会促进淀粉水解,而pH为9时只有酶的催化作用,所以两种pH条件下酶的催化效率应该是不同的,即pH为3和9时酶的活性不同,B错误;pH为13时,酶已经变性失活,因此再将pH调为7时,反应速率不变,即淀粉剩余量基本不变,C正确;淀粉酶对淀粉分解反应起催化作用的原理是降低该反应所需的活化能,D正确。11.(1)酶降低活化能的作用更显著高效性(2)冷激处理方式和时间0 冷空气处理2.5 h该处理条件对香蕉后熟软化的抑制效果最显著,且不会使香蕉产生冻伤(3)斐林试剂砖红色乙烯解析 (1)淀粉酶和盐酸(无机催化剂)都能催化淀粉水解,但酶的催化效率更高,原因是酶降低活化能的作用更显著,这说明酶具有高效性。(2)根据表格分析,该实验的自变量是冷激处理方式(0 冰水处理和0 冷空气处理)和时间,根据实验结果,选取0 冷空气处理2.5 h的冷激处理条件,对香蕉后熟软化的抑制效果最显著,且不会使香蕉产生冻伤,对延缓香蕉后熟效果最理想。(3)淀粉分解产物是麦芽糖,在实验过程中,可用斐林试剂对淀粉分解产物可溶性还原糖进行检测,水浴加热后生成砖红色沉淀。研究发现,香蕉产生的乙烯能提高淀粉酶活性而促进其成熟,导致香蕉的硬度下降。12.(1)一种或一类(2)底物pH缓冲液-淀粉酶(底物与酶顺序可换)使酶失去活性,控制反应时间高效性(3)45 pH1或pH13温度(4)(y0-y1)/3解析 (1)酶具有专一性,每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(2)探究pH对酶活性的影响时,底物(或酶)必须先与pH缓冲液混合,再加入酶(或底物)。反应3 min后,迅速在每支试管中同时加入足量的NaOH溶液,目的是使酶瞬间失活,以控制反应时间,因为酶的催化作用具有高效性,反应时间过长或加入的淀粉量少都可能导致实验失败。(3)已知-淀粉酶的最适温度为60 ,45 条件下酶的活性高于35 条件下酶的活性,相同pH条件下,45 时比35 时淀粉剩余量少,故实线部分表示在温度为45 时测定的结果。过酸、过碱会使酶变性失活,分析曲线图可以知道,使-淀粉酶完全失活的pH范围为pH1或pH13。图中a点淀粉剩余量最少,此时的pH为-淀粉酶的最适pH。此时限制酶促反应速率的外界因素主要是温度。(4)若该同学在某pH条件下测定淀粉的剩余量为y1 g,则用淀粉的消耗速率表示该条件下酶促反应速率为(y0-y1)3 g/min。课时作业(九)1.B解析 肝细胞和酵母菌的线粒体基质内可以进行有氧呼吸的第二阶段,将丙酮酸和水彻底分解成CO2和H,A、C不符合题意;乳酸菌在细胞质基质中进行无氧呼吸,产物是乳酸,没有CO2,B符合题意;水稻根细胞的细胞质基质内可以进行无氧呼吸,产生酒精和CO2,D不符合题意。2.D解析 无氧呼吸过程中,葡萄糖的能量大部分储存在不彻底的氧化产物中,A错误;无氧呼吸第一阶段可以合成少量的ATP,但是第二阶段不产生ATP,B错误;有氧呼吸的发生不一定需要线粒体的参与,如好氧细菌可以进行有氧呼吸,但是其没有线粒体,C错误;细胞呼吸产生的H是还原型辅酶(NADH),D正确。3.D解析 葡萄糖分解成丙酮酸的过程为有氧呼吸第一阶段,在细胞质基质中进行,细胞质基质不属于内环境,A错误;由图可知,有氧呼吸第二阶段包括图中“丙酮酸C-C”和“阶段B”两个过程,因此,阶段B不能等同于有氧呼吸第二阶段,B错误;阶段C释放的能量一部分用于ATP的合成,一部分以热能的形式散失,C错误;图中物质和分别代表CO2和H2O,而CO2跨膜运输的方式为自由扩散,由此可知,线粒体基质中的CO2浓度应高于细胞质基质中的,D正确。4.B解析 有氧呼吸过程中H来自葡萄糖和水,并在第三阶段与氧结合生成水;无氧呼吸过程中H只来源于葡萄糖,用于生成酒精或乳酸,而对于人体细胞来说,只能生成乳酸。5.C解析 酵母菌需利用环境中的葡萄糖才能维持自身的生命活动,因此属于异养生物,酵母菌既能进行有氧呼吸,又能进行无氧呼吸,属于兼性厌氧型生物;图中曲线交点处O2的减少量与CO2的增加量是不同的,由此可知酵母菌O2的吸收量不等于CO2的释放量;300 s时,酵母菌无氧呼吸产生酒精,酒精与酸性重铬酸钾反应呈灰绿色。6.C解析 种子的贮藏,必须降低含水量,使种子处于风干状态,从而使呼吸作用强度降至最低,以减少有机物的消耗,而不是降低有机物的含量,A错误;酵母菌在有氧条件下能快速繁殖,而无氧条件有利于酒精发酵,B错误;水果保鲜的目的是既要保持水分,又要降低呼吸作用强度,所以低温是最好的方法,C正确;水稻定期排水,可以提高土壤中氧气的含量,有利于根细胞的有氧呼吸,但不能提高酶的活性,D错误。7.B解析 有氧呼吸产生的CO2来自第二阶段,发生在线粒体基质中,反应物是丙酮酸和H2O,而丙酮酸是由葡萄糖分解产生的,所以CO2中的O来自于反应物葡萄糖和水,A正确;哺乳动物细胞只能通过有氧呼吸产生CO2,而有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体,人的细胞质基质中不能产生CO2,B错误;由于哺乳动物属于恒温动物,外界温度改变,但体温基本不变,因此酶的活性基本不变,C正确;从40 环境移至10 环境时,该动物下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素促进垂体分泌促甲状腺激素,以促进甲状腺分泌甲状腺激素,甲状腺激素促进代谢,增加产热,从而维持体温稳定,D正确。8.C解析 由于糖类和脂肪中C、H、O的比例不同,所以不同时期呼吸商不同,可能原因是呼吸底物不同,且在氧气充足的情况下,可以用呼吸商的数值推断呼吸底物,A、B正确。第3040天时呼吸商最低,说明放出二氧化碳与吸入的氧气的物质的量(或体积)的比率最小,此时无氧呼吸最弱,C错误。环境中的氧气浓度会影响有氧呼吸和无氧呼吸的强度,因而也会影响呼吸商的变化,D正确。9.B解析 由图可知,甲装置中酵母菌进行有氧呼吸,乙装置中酵母菌进行无氧呼吸。有氧呼吸时,每消耗1分子葡萄糖,产生6分子二氧化碳,而无氧呼吸时,每消耗1分子葡萄糖,产生2分子二氧化碳,甲、乙两装置产生等量CaCO3沉淀时,甲装置中的酵母菌消耗的葡萄糖少于乙装置,则甲装置中剩余的葡萄糖多,溶液浓度大,水分子主要由B向A扩散,导致A液面升高,B液面下降。10.(1)果实细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸细胞质基质和线粒体基质(2)苹果降低氧气浓度、适当降低温度解析 (1)植物细胞进行有氧呼吸时,CO2释放量等于O2吸收量,进行无氧呼吸时,一般产生酒精和二氧化碳,若果实细胞在呼吸时CO2释放量大于O2吸收量,说明有无氧呼吸存在,此时果实细胞中产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质。(2)据图可知,苹果在采摘后呼吸高峰出现得最晚,最耐贮藏。若要延长采摘后果实贮藏时间,推迟呼吸高峰的出现,可通过适当降低温度、降低氧气浓度来降低呼吸作用。11.(1)细胞质基质只在第一阶段血浆中含有缓冲物质(2)同位素标记(3)禁食状态下大多数葡萄糖通过转化为乳酸来参与细胞呼吸(4)肺癌细胞的数量解析 (1)人体细胞无氧呼吸的场所是细胞质基质,产物是乳酸;无氧呼吸第一阶段可以释放少量能量,产生少量ATP,而第二阶段不能释放能量;由于血浆中有缓冲物质,所以无氧呼吸产生的乳酸不会导致血浆pH的明显变化。(2)可采用同位素标记法跟踪乳酸、葡萄糖、氨基酸等物质在血液循环中的流量,研究乳酸在能量供应中所占的比例。(3)根据题意分析,小鼠在禁食状态下,除大脑以葡萄糖为主要能源物质外,其他组织细胞中参与细胞呼吸的葡萄糖几乎为零,而乳酸等物质则约占一半,说明禁食状态下大多数葡萄糖通过转化为乳酸来参与细胞呼吸。(4)根据题意分析,自变量是能源物质的种类(葡萄糖和乳酸),分别用含有每种能源物质的培养液培养肺癌细胞,一段时间后,统计两组中肺癌细胞的数量,使肺癌细胞明显增加的能源物质就是其主要营养来源。12.(1)细胞质基质不能(2)有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸(3)解析 (1)丙酮酸是细胞呼吸(有氧呼吸和无氧呼吸)第一阶段的产物,该过程的场所是细胞质基质。丙酮酸分解产生乙醇的过程属于无氧呼吸的第二阶段,此过程不能生成ATP。(2)表中信息显示,对于同一品种的黄瓜而言,低氧情况和正常通气情况下都产生乙醇,且低氧情况下黄瓜根系细胞中的乙醇含量明显高于正常通气情况下,而乙醇是无氧呼吸的产物,说明正常通气情况下,黄瓜根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸,低氧胁迫下,黄瓜根系细胞有氧呼吸受阻。(3)将柱形图所示的品种A的丙酮酸或乙醇的含量与表中品种A在正常通气、低氧情况下的丙酮酸或乙醇的含量对比可推知,柱形图所示的品种A的丙酮酸或乙醇的含量=低氧情况下丙酮酸或乙醇的含量-正常通气情况下丙酮酸或乙醇的含量,所以在绘制表示品种B的柱形图时,图中品种B的丙酮酸的含量为0.34-0.19=0.15(molg-1),乙醇的含量为4.00-2.49=1.51(molg-1)。相应的图形见答案。课时作业(十)A1.B解析 叶绿体中少数特殊状态的叶绿素a能转化光能,可将光能转化为储存在ATP中的能量,即叶绿体中的色素与ATP的合成有关,A错误;氧气是在光合作用的光反应阶段产生的,场所是类囊体薄膜,与叶绿体的外膜无关,B正确;光反应为暗反应提供H和ATP,C错误;与光反应有关的色素分布在叶绿体类囊体薄膜上,在类囊体薄膜上完成光反应过程,发生光能化学能的转化,D错误。2.D解析 二氧化碳的固定实质上是二氧化碳被C5固定形成C3,A错误;C3可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖类,B错误;被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5,C错误;光照强度由强变弱时,光反应减弱,ATP和H生成减少,导致C3的还原受阻,短时间内其来源不变,最终导致C3的含量升高,D正确。3.D解析 叶片被遮光以后,不能进行光合作用,但仍然要进行呼吸作用,呼吸作用需要的小分子有机物(如葡萄糖)是由曝光部分运输而来的,A正确;如果实验所用临时装片完全暴露在光下,即受到均匀光照后,好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围,由此说明氧气是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,B正确;光合作用产生的氧气来自水的光解,因此,改变水中O所占的比例,小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随之改变,C正确;将14CO2供应给小球藻,14CO214C3(14CH2O),14C3也会形成14C5,但只要条件稳定,14C3、14C5就保持稳定,不会不断积累,D错误。4.D解析 提取色素需要用有机溶剂如无水乙醇或丙酮,分离色素用层析液,A错误;光合色素在层析液中的溶解度越高,在滤纸条上随层析液扩散的速度越快,B错误;由图可知,波长由450 nm转为500 nm后,叶绿素b和类胡萝卜素吸收的光能减少,而叶绿素a几乎不吸收此段波长的光,使光反应强度减弱,叶绿体类囊体薄膜上的ATP产量将会减少,C错误;波长由550 nm转为670 nm后,叶绿素a吸收的光能增多,光反应增强,C3消耗量增加,而C3生成量不变,故C3含量会减少,D正确。5.C解析 光合作用光反应阶段水在光下分解,释放氧气,该过程在叶绿体的类囊体薄膜上进行,A正确;碳酸氢钠释放二氧化碳,为光合作用提供碳元素,B正确;据表中数据可知,释放的O2中18O的比例与水中18O起始比例相近,说明水中18O的比例不同导致释放的O2中18O的比例不同,C错误;释放的O2中18O比例与水中18O起始比例相近,与HC中18O的比例不同,推知O2的氧原子来自于水,D正确。6.A解析 O点时,开始进行光合作用,Oa段叶肉细胞中含放射性的C3浓度上升,说明消耗的五碳化合物(C5)增多,所以C5浓度有所下降,A正确;暗反应的场所是叶绿体基质,暗反应的过程包括CO2的固定和C3的还原,其中C3的还原需要消耗ATP和H,B错误;ab段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是CO2被C5固定形成C3的过程与C3的还原过程保持相对稳定,C错误;b点后,在黑暗条件下,光反应不能进行,但之前还剩余部分H和ATP,短时间内暗反应仍可进行,仍有部分有机物合成,D错误。7.B解析 由于暗反应速率下降,减少了对H和ATP的消耗,导致H和ATP积累,光反应速率下降,B正确。8.D解析 由题意可知, RuBP羧化酶是叶肉细胞内催化CO2固定的酶,该过程在暗反应中发生,有光无光都可以进行,A正确;测定该酶活性的方法用到了14C3,属于同位素标记法,B正确;酶活性可用单位时间内产物的生成量表示,单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高,C正确;CO2固定属于暗反应,反应的场所是叶绿体基质,D错误。9.(1)蓝藻细胞中含有吸收光能的色素和进行光合作用所需要的酶ATP作还原剂(2)加快合成异丙醇需要消耗更多的NADPH,导致水在光下分解速率加快,使产生O2的速率加快解析 (1)蓝藻是原核生物,无叶绿体,但是细胞中含有吸收光能的色素和进行光合作用所需要的酶,因此其可以进行光合作用。蓝藻吸收的光能在光反应阶段可以转化为化学能储存在ATP中,NADPH在暗反应(卡尔文循环)中作还原剂。(2)据图分析可知,改造后的蓝藻合成异丙醇需要消耗更多的NADPH,导致水在光下分解速率加快,因此其产生O2的速率会加快。10.(1)叶绿体类囊体薄膜上遮光程度的增加叶绿素的合成量变化不大,分解量减少(或叶绿素的合成量增加,分解量变化不大)(或叶绿素的合成量增加,分解量减少)(2)色素的提取和分离遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组解析 (1)叶绿素主要存在于白桦叶片的叶绿体类囊体薄膜上。叶绿素具有捕获光能的作用,图示横轴表示不同遮光处理,纵轴表示叶绿素含量,从图中分析可知,随着遮光程度的增加,白桦叶绿素含量逐渐增加,这说明随着光照强度的减弱,叶绿素含量增加能提高白桦在弱光环境下的捕光能力。植物体内的叶绿素处于不断地合成和分解中,这说明植物体内的叶绿素含量是其合成量与分解量的差值,因此叶绿素含量增加的原因可能是叶绿素的合成量变化不大,分解量减少;或叶绿素的合成量增加,分解量变化不大;或者叶绿素的合成量增加,分解量减少。(2)通过色素的提取和分离实验,观察比较滤纸条上蓝绿色条带(叶绿素a)和黄绿色条带(叶绿素b)的宽度可确定叶绿素a和叶绿素b的含量,从而确定遮光处理是否提高了叶绿素b/叶绿素a的值。遮光处理提高了白桦叶绿素b/叶绿素a的值,这说明遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组。11.(1)叶绿体基质H和ATP(2)C3(CH2O)C5(3)小球藻吸收培养液中14CO2并逐渐合成14C标记的C314C标记的C3不能继续被还原解析 (1)图甲所示生理过程为暗反应,在叶绿体基质中进行,若使该过程持续稳定地进行,必须由光反应持续提供ATP和H。(2)图乙中,由光照转为黑暗时,光反应减弱,产生的ATP和H减少, C3的还原量减少,合成有机物减少, C3的量得到积累,而C5的来源减少,所以总体C5的量减少,故A、B、C分别表示图甲中化合物C3、(CH2O)和C5相对量的变化。(3)曲线A有两次上升过程,参照图甲分析原因分别是光照条件下,小球藻吸收培养液中的14CO2并逐渐合成14C标记的C3,使其上升;突然停止光照,14C标记的C3不能继续被还原,而 14CO2继续被固定,使其再次上升。12.(1)丁无水乙醇(2)叶片进行光合作用时需要CO2,且叶肉细胞中需含有叶绿体(合理即可)(3)C3、C5、葡萄糖增加光照强度增加,光反应产生的H和ATP增多,C3还原速率增大,再生的C5增多,而CO2固定过
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