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2019-2020年高考生物 考前三個(gè)月 知識(shí)專題突破練3 細(xì)胞的代謝 [直擊考綱]　1.酶在代謝中的作用(Ⅱ)。2.ATP在能量代謝中的作用(Ⅱ)。3.光合作用的基本過程(Ⅱ)。4.影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ)。5.細(xì)胞呼吸(Ⅱ)。 考點(diǎn)6　模型解讀——酶的本質(zhì)、特性及影響因素 判斷下列有關(guān)酶的敘述 (1)甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時(shí)間的關(guān)系如右圖所示。由圖可知，甲酶不可能是具有催化功能的RNA，而乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)(2011新課標(biāo)全國(guó)，2改編)(　　) (2)同一個(gè)體各種體細(xì)胞酶的種類相同、數(shù)量不同，代謝不同；同一個(gè)細(xì)胞中，酶的種類和數(shù)量不會(huì)發(fā)生變化；同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)胞中(xx新課標(biāo)Ⅱ，6A和xx安徽，2CD)(　　) (3)高溫和低溫均能破壞酶的空間結(jié)構(gòu)使其失去活性，如圖表示酶活性與溫度的關(guān)系，當(dāng)反應(yīng)溫度由t2調(diào)到最適溫度時(shí)，酶活性下降(xx寧夏，2D)(　　) (4)酶通過為反應(yīng)物供能和降低活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率；滴加肝臟研磨液可降低過氧化氫的分解反應(yīng)的活化能而滴加FeCl3溶液不能(2011天津，1B和xx四川，4BC改編)(　　) (5)探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，將酶與底物溶液在室溫下混合后于不同溫度下保溫(xx山東，4D)(　　) (6)若18 ℃時(shí)，在不同pH條件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如圖，則在探究三種酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)中，胃蛋白酶實(shí)驗(yàn)組和幽門盲囊蛋白酶實(shí)驗(yàn)組的pH應(yīng)分別控制在2 和8(xx福建，26改編)(　√　) 1．酶的相關(guān)模型構(gòu)建及解讀分析 (1)酶的專一性 甲模型中，①為酶，②為底物，③④為產(chǎn)物。一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，這與酶的空間結(jié)構(gòu)及底物的結(jié)構(gòu)有關(guān)。乙模型中，在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快，說明酶A能夠催化該反應(yīng)；在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率與未加酶時(shí)相同，說明酶B不能催化該反應(yīng)。 (2)酶的高效性 ①該模型表示酶具有催化作用和高效性。 ②酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。 ③酶只能催化自然條件下能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。 (3)酶的影響因素 ①溫度和pH 圖甲和圖乙顯示：溫度或pH是通過影響酶的活性來影響酶促反應(yīng)速率的，在一定溫度(pH)范圍內(nèi)，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過這一范圍，酶的催化作用逐漸減弱。過酸、過堿、高溫都會(huì)使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。 從圖丙和圖丁可以看出：反應(yīng)溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。 ②底物濃度和酶濃度 圖甲中OP段的限制因素是底物濃度，而P點(diǎn)之后的限制因素有酶濃度和酶活性；圖乙對(duì)反應(yīng)底物的要求是底物足量。 2．有關(guān)酶的本質(zhì)和生理特性等實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路 實(shí)驗(yàn)名稱 對(duì)照組 實(shí)驗(yàn)組 衡量標(biāo)準(zhǔn) 驗(yàn)證某種酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA 已知蛋白液＋雙縮脲試劑 待測(cè)酶液＋雙縮脲試劑 是否出現(xiàn)紫色 已知RNA＋吡羅紅試劑 待測(cè)酶液＋吡羅紅試劑 是否出現(xiàn)紅色 驗(yàn)證酶具有催化作用 底物＋適量蒸餾水 底物＋等量的相應(yīng)酶溶液 底物分解速率 驗(yàn)證酶具有專一性 底物＋相應(yīng)酶液 同一底物＋另一酶液或另一底物＋相同酶液 底物是否被分解 驗(yàn)證酶具有高效性 底物＋無機(jī)催化劑 底物＋等量的相應(yīng)酶溶液 底物分解速率 探究酶的最適溫度 溫度梯度下的同一溫度分別處理的底物和酶液混合 底物的分解速率或底物的剩余量 探究酶的最適pH pH梯度下的同一pH分別處理的底物和酶液混合 (1)若底物選擇淀粉和蔗糖，酶溶液為淀粉酶，驗(yàn)證酶的專一性，檢測(cè)底物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑，不能選用碘液，因?yàn)榈庖簾o法檢測(cè)蔗糖是否被水解。 (2)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測(cè)試劑宜選用碘液，不應(yīng)該選用斐林試劑，因斐林試劑需水浴加熱，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。 (3)探究酶的適宜溫度的實(shí)驗(yàn)中不宜選擇過氧化氫酶催化H2O2分解，因?yàn)榈孜颒2O2在加熱的條件下分解會(huì)加快，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 1．(坐標(biāo)曲線)甲圖表示的是pH對(duì)植物和人的淀粉酶活性的影響；乙圖表示的是3種脫氫酶(a、b、c)的活性受溫度影響的情況。下列敘述正確的是(　　) 　　 A．從甲圖可以知道pH＝6時(shí)植物淀粉酶的活性最高 B．從乙圖無法知道酶c的最適溫度 C．從甲圖可以知道若pH由酸性變成堿性時(shí)淀粉酶的活性逐漸升高 D．從乙圖可以知道活性溫度范圍最廣的酶是b 答案　B 解析　溫度過高、過酸、過堿都能使酶徹底失活，這種失活是不可逆轉(zhuǎn)的，從甲圖可以看出，植物淀粉酶的最適pH在5和6之間，人的淀粉酶的最適pH在7左右。在乙圖中酶活性溫度范圍最窄的是酶b，酶c活性受溫度影響的曲線不完整，因此從乙圖中無法知道酶c的最適溫度。 2．(多因子坐標(biāo)曲線)啤酒生產(chǎn)時(shí)，麥芽中多酚氧化酶(PPO)的作用會(huì)降低啤酒質(zhì)量，因此，制備麥芽的過程中需降低其活性。如圖為不同pH和溫度對(duì)PPO活性影響的曲線。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．PPO能催化多酚類物質(zhì)的生化反應(yīng) B．相同溫度時(shí)，pH為7.8 的環(huán)境下酶促反應(yīng)產(chǎn)物比pH為8.4時(shí)的少 C．在制備麥芽的過程中應(yīng)將反應(yīng)條件控制在溫度80 ℃、pH 8.4 D．高于90 ℃，若PPO發(fā)生熱變性，一定溫度范圍內(nèi)溫度越高變性越快 答案　C 解析　PPO為多酚氧化酶，根據(jù)酶的專一性，可推知PPO能催化多酚類物質(zhì)的生化反應(yīng)。根據(jù)圖示，在相同溫度下，pH為8.4 的條件下PPO活性最高，故pH為7.8的環(huán)境下酶促反應(yīng)產(chǎn)物比pH為8.4時(shí)的少。由于麥芽中PPO的催化作用會(huì)降低啤酒質(zhì)量，故制備麥芽的過程中PPO活性越低越好。若PPO發(fā)生熱變性，則在高于90 ℃時(shí)，隨著溫度的升高PPO變性越來越快。 3．(表格類實(shí)驗(yàn))據(jù)表分析，下列說法正確的是(　　) 組別 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的淀粉溶液 2 mL － 2 mL － 2 mL － 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的蔗糖溶液 － 2 mL － 2 mL － 2 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的α淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 反應(yīng)溫度 0 ℃ 0 ℃ 60 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 100 ℃ 碘液 2滴 2滴 2滴 2滴 2滴 2滴 注：表中“－”表示沒有添加。 A．α淀粉酶溶液的用量是無關(guān)變量 B．①②兩組實(shí)驗(yàn)可用于驗(yàn)證酶的專一性 C．②④⑥三組實(shí)驗(yàn)可說明溫度能影響酶活性 D．設(shè)計(jì)上述實(shí)驗(yàn)的目的是探究溫度對(duì)酶活性的影響 答案　A 解析　從反應(yīng)溫度上看，有0 ℃、60 ℃、100 ℃三種情況，因此，溫度為自變量之一，探究的是溫度對(duì)酶活性的影響；在每組相同溫度條件下均設(shè)置了兩組實(shí)驗(yàn)：底物不同，所用酶的種類相同。因此，底物種類為另一個(gè)自變量，驗(yàn)證的是酶的專一性，故D錯(cuò)；淀粉溶液、蔗糖溶液、 α淀粉酶溶液、碘液的用量均為無關(guān)變量，故A對(duì)；由于①②兩組實(shí)驗(yàn)溫度太低，導(dǎo)致酶基本無活性，反應(yīng)不能正常進(jìn)行，故B錯(cuò)。②④⑥三組實(shí)驗(yàn)根本不能進(jìn)行，無法進(jìn)行溫度對(duì)酶活性影響的探究，故C錯(cuò)。 4．(新情景信息)細(xì)胞代謝中某種酶與其底物、產(chǎn)物的關(guān)系如下圖所示，下列有關(guān)敘述不正確的是(　　) A．酶1與產(chǎn)物B結(jié)合后失活，說明酶的功能由其空間結(jié)構(gòu)決定 B．酶1的變構(gòu)位點(diǎn)和活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)取決于特定的氨基酸序列 C．酶1有兩種底物且能與產(chǎn)物B結(jié)合，因此酶1不具有專一性 D．酶1與產(chǎn)物B的相互作用可以防止細(xì)胞生產(chǎn)過多的產(chǎn)物A 答案　C 解析　由圖中關(guān)系可知：酶1失活后與有活性時(shí)相比，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，說明酶的功能由其空間結(jié)構(gòu)決定，A正確。同一種酶，氨基酸種類和數(shù)目相同，故酶1的變構(gòu)位點(diǎn)和活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)不同是因?yàn)榘被岬男蛄胁煌珺正確。從圖中可知，酶1只催化兩種底物合成產(chǎn)物A的反應(yīng)，具有專一性，C錯(cuò)誤。酶1與產(chǎn)物B結(jié)合使酶1無活性，合成產(chǎn)物A的反應(yīng)會(huì)中斷，這樣可以防止細(xì)胞生產(chǎn)過多的產(chǎn)物A，D正確。 5．(實(shí)驗(yàn)裝置圖)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置用于研究溫度對(duì)凝乳酶催化乳汁凝固的影響。先將酶和乳汁分別放入兩個(gè)試管中，然后將兩試管放入同一水浴(溫度用 ℃表示)環(huán)境中保溫15 min，再將酶和乳汁倒入同一試管中混合，保溫并記錄凝乳所需要的時(shí)間。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，記錄在不同溫度下凝乳所需要的時(shí)間，結(jié)果如下表。 裝置 A B C D E F 水浴t/℃ 10 20 30 40 50 60 凝乳時(shí)間/min 不凝固 7.0 4.0 1.5 4.0 不凝固 下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)說明酶的活性受溫度的影響，40 ℃左右是凝乳酶比較適宜的溫度 B．將裝置A內(nèi)的混合物加熱到40 ℃會(huì)發(fā)生乳汁凝固 C．必須先將酶和乳汁分別保溫一段時(shí)間，再倒入同一試管中混合，然后保溫并記錄乳汁凝固所需要的時(shí)間 D．將裝置F內(nèi)的混合物降溫到40 ℃就會(huì)發(fā)生乳汁凝固 答案　D 解析　由表格中數(shù)據(jù)可知，在溫度為40 ℃時(shí)凝乳時(shí)間最短，說明凝乳酶活性比較高，但是由于設(shè)置的溫度間隔較大，不能直接確定40 ℃為凝乳酶的最適溫度，可能比其略高或者略低，所以該實(shí)驗(yàn)說明酶的活性受溫度的影響，40 ℃左右是凝乳酶比較適宜的溫度，A正確。裝置A內(nèi)由于溫度過低，酶活性受到抑制，所以當(dāng)將裝置A內(nèi)的混合物加熱到40 ℃時(shí)，酶活性增強(qiáng)，導(dǎo)致乳汁凝固，B正確。為了避免其他因素的干擾，酶和乳汁必須分別保溫一段時(shí)間再混合，然后繼續(xù)保溫，C正確。裝置F內(nèi)由于高溫導(dǎo)致酶的結(jié)構(gòu)被破壞而失去活性，即使降溫到40 ℃也不會(huì)發(fā)生乳汁凝固，D錯(cuò)誤。 6．為了驗(yàn)證pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響，請(qǐng)根據(jù)提供的材料用具，完成下面的實(shí)驗(yàn)，并回答有關(guān)問題。 材料用具：試管，量筒，滴管，試管架，pH試紙，新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液，新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液，蒸餾水等。 (1)實(shí)驗(yàn)原理：過氧化氫酶可以使過氧化氫分解成水和氧氣。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟：①如圖所示，先在1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)試管中各加入2 mL新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液，再向1號(hào)試管內(nèi)加入1 mL蒸餾水，向2號(hào)試管內(nèi)加入________________，向3號(hào)試管內(nèi)加入______________，并振蕩試管。 ②向1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)試管內(nèi)各滴入2滴________________________。 ③仔細(xì)觀察各試管內(nèi)______________________，并記錄。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果： ________________________________________________。 (4)通過上述實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是：過氧化氫酶的活性需要適宜的________________。 (5)將某一溶液pH直接由1升到10的過程中，過氧化氫酶的活性________，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)在坐標(biāo)圖中畫出過氧化氫酶的活性與pH的關(guān)系曲線(畫出大致趨勢(shì)即可)。 (7)要鑒定過氧化氫酶的化學(xué)本質(zhì)，可將該酶液與雙縮脲試劑混合，若反應(yīng)液呈紫色，則該酶的化學(xué)本質(zhì)為________________。 答案　(2)①1 mL(等量的)氫氧化鈉溶液(試劑量和試劑名缺一不可)　1 mL(等量的)鹽酸溶液(試劑量和試劑名缺一不可)?、诟闻K研磨液?、郛a(chǎn)生氣泡的多少 (3)1號(hào)試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡較多，2號(hào)和3號(hào)試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡較少　(4)pH　(5)不變　過氧化氫酶已經(jīng)失去活性　(6)如圖所示　(7)蛋白質(zhì) [判一判] (1)由題1的甲圖中兩個(gè)曲線的差異可以得出人的淀粉酶活性的最適pH比植物的高(　√　) (2)由題1的乙圖分析a、b、c三種脫氫酶中a酶最適溫度最高(　　) (3)若在題2圖中繪制出溫度為85 ℃時(shí)PPO活性隨pH的變化曲線，其中最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)為8.4，而縱坐標(biāo)一定比80 ℃低(　　) (4)題3中表格中的自變量有兩個(gè)，分別為溫度和底物的不同(　√　) (5)在題6實(shí)驗(yàn)中過氧化氫、肝臟研磨液和鹽酸、氫氧化鈉使用的先后順序可以是過氧化氫→鹽酸、氫氧化鈉→肝臟研磨液，而不能是肝臟研磨液→鹽酸、氫氧化鈉→過氧化氫(　　) (6)過氧化氫酶不能用來探究溫度對(duì)酶活性的影響，而斐林試劑可用于鑒定麥芽糖酶是否完成對(duì)麥芽糖的催化分解(　　) [想一想] (1)依據(jù)題2中的相關(guān)信息，在下面坐標(biāo)系中繪出麥芽中多酚氧化酶在pH＝8.4時(shí)，70 ℃、80 ℃、90 ℃條件下的曲線。 答案　 (2)題5中若進(jìn)一步探究凝乳酶的最適溫度，該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)寫出簡(jiǎn)要思路即可。 答案　在溫度30 ℃至50 ℃之間，縮小溫度梯度，設(shè)置多個(gè)實(shí)驗(yàn)觀察。 (3)假設(shè)題6中實(shí)驗(yàn)的溫度環(huán)境為25 ℃，現(xiàn)若將溫度降低至5 ℃，1號(hào)試管的氣泡產(chǎn)生量會(huì)如何變化？為什么？ 答案　減少。低溫抑制過氧化氫酶的活性。 (4)加熱和加催化劑條件下，使過氧化氫分解加快的原理一樣嗎？ 答案　不一樣，前者是使過氧化氫分子得到能量，由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S態(tài)；而后者是降低了過氧化氫分解反應(yīng)的活化能。 (5)如圖曲線表示在最適溫度下，CO2濃度對(duì)Rubisco酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響。如果自A點(diǎn)開始溫度升高5 ℃，曲線會(huì)發(fā)生變化，請(qǐng)畫出變化后的曲線。 答案　 考點(diǎn)7　全面透析ATP的結(jié)構(gòu)與功能 1．判斷下列有關(guān)ATP的敘述 (1)ATP可以水解為一個(gè)核苷酸和兩個(gè)磷酸，而其合成所需能量由磷酸提供(xx海南，7BC)(　　) (2)線粒體內(nèi)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜和葉綠體中進(jìn)行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)中都能合成ATP(xx北京，1改編)(　　) (3)人長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌細(xì)胞中每摩爾葡萄糖生成ATP的量與安靜時(shí)相等(xx天津，6①)(　　) (4)人在寒冷時(shí)，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細(xì)胞產(chǎn)生ATP的量增加(xx天津，6③)(　√　) (5)細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP均來源于線粒體和葉綠體(xx廣東，4D)(　　) 2．(xx江蘇，14)下列生命活動(dòng)中不需要ATP 提供能量的是(　　) A．葉肉細(xì)胞合成的糖運(yùn)輸?shù)焦麑?shí) B．吞噬細(xì)胞吞噬病原體的過程 C．淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖 D．細(xì)胞中由氨基酸合成新的肽鏈 答案　C 解析　A項(xiàng)，葉肉細(xì)胞合成的糖(如葡萄糖)通過主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入果實(shí)細(xì)胞需要消耗ATP。B項(xiàng)，吞噬細(xì)胞吞噬病原體依賴膜的流動(dòng)性，需要消耗ATP提供的能量。C項(xiàng)，在適宜的溫度、pH條件下，淀粉酶催化淀粉水解，此過程不需要消耗ATP提供的能量。D項(xiàng)，氨基酸在核糖體上脫水縮合形成肽鏈需要消耗ATP提供的能量。 3．(xx大綱，2)ATP是細(xì)胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關(guān)ATP的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．線粒體合成的ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用 B．機(jī)體在運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗ATP，睡眠時(shí)則不消耗ATP C．在有氧與缺氧的條件下細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都能形成ATP D．植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來源于呼吸作用 答案　B 解析　A項(xiàng)，細(xì)胞核中無法進(jìn)行呼吸作用，它所需要的ATP主要由細(xì)胞質(zhì)中的線粒體提供。B項(xiàng)，ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，機(jī)體時(shí)刻都在消耗ATP。C項(xiàng)，有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，均有ATP形成。D項(xiàng)，根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子主要是通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行的，其消耗的能量來源于呼吸作用產(chǎn)生的ATP。 1．“ATP的結(jié)構(gòu)、功能、轉(zhuǎn)化及形成途徑”圖解 2．對(duì)ATP認(rèn)識(shí)的幾個(gè)誤區(qū) (1)誤認(rèn)為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化完全可逆：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，從物質(zhì)方面來看是可逆的，從酶、進(jìn)行的場(chǎng)所、能量方面來看是不可逆的，即從整體上來看二者的轉(zhuǎn)化并不可逆，但可以實(shí)現(xiàn)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化，保證生命活動(dòng)所需能量的持續(xù)供應(yīng)。 (2)誤認(rèn)為ATP等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，其分子式可以簡(jiǎn)寫為A—P～P～P，高能磷酸鍵水解時(shí)能夠釋放出高達(dá)30.54 kJ/mol的能量，所以ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不可將兩者等同起來。 (3)誤認(rèn)為ATP轉(zhuǎn)化為ADP不消耗水：ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱“ATP的水解反應(yīng)”，這一過程需ATP酶的催化，同時(shí)也需要消耗水。凡是大分子有機(jī)物(如蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等)的水解都需要消耗水。 1．下圖是人體細(xì)胞代謝部分簡(jiǎn)圖。圖中甲表示ATP，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．甲→乙→丙→丁過程中，起催化作用的酶空間結(jié)構(gòu)不同 B．丙是RNA的基本組成單位之一 C．丁由腺嘌呤和核糖組成，而戊可用于甲的合成 D．在紅細(xì)胞吸收葡萄糖時(shí)，細(xì)胞中乙的含量會(huì)顯著增加 答案　D 解析　甲→乙→丙→丁表示ATP的逐步水解，每一次水解反應(yīng)的酶都不同，故A正確。丙為A－P，A是腺苷，由1分子核糖和1分子腺嘌呤構(gòu)成，加上1分子磷酸，構(gòu)成1分子腺嘌呤核糖核苷酸，故B正確。丁表示腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，戊表示磷酸，是ATP的組成成分，故C正確。紅細(xì)胞吸收葡萄糖為協(xié)助擴(kuò)散，不需要消耗ATP，故乙(ADP)的含量不會(huì)增加，故D錯(cuò)。 2．(新情景信息)酶是細(xì)胞代謝不可缺少的催化劑，ATP是一切生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。如圖是ATP中磷酸鍵逐級(jí)水解的過程圖，以下說法正確的是(　　) A．②代表的物質(zhì)是ADP，③是腺嘌呤核糖核苷酸 B．釋放能量最少的過程是Ⅲ C．若要探究酶b的最適pH，應(yīng)在中性左右設(shè)置實(shí)驗(yàn)自變量 D．植物葉肉細(xì)胞中，線粒體內(nèi)合成的ATP比葉綠體內(nèi)合成的ATP用途單一 答案　B 解析　圖示①為ADP，②為AMP，③為A(腺苷)，④為磷酸基團(tuán)，⑤為水解過程中釋放的能量，酶a、酶b和酶c分別為將ATP逐步水解的酶，ATP中腺苷(A)與第一個(gè)磷酸基團(tuán)連接的是普通化學(xué)鍵，含有的能量最少(與高能磷酸鍵相比)，所以釋放能量最少的過程是Ⅲ。水解過程會(huì)產(chǎn)生磷酸，所以若要探究酶b的最適pH，實(shí)驗(yàn)自變量應(yīng)在偏酸性范圍內(nèi)。植物葉肉細(xì)胞內(nèi)，葉綠體內(nèi)合成的ATP用于暗反應(yīng)，能量轉(zhuǎn)移到有機(jī)物中；而線粒體內(nèi)合成的ATP可用于植物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)。 3．(xx海南，4)關(guān)于真核細(xì)胞中生命活動(dòng)與能量關(guān)系的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．DNA復(fù)制需要消耗能量 B．光合作用的暗反應(yīng)階段需要消耗能量 C．物質(zhì)通過協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞時(shí)需要消耗ATP D．細(xì)胞代謝所需的ATP可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生 答案　C 解析　DNA復(fù)制需要能量，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP，故暗反應(yīng)需要能量，細(xì)胞呼吸的第一階段產(chǎn)生ATP，而第一階段就發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，故A、B、D正確。協(xié)助擴(kuò)散為被動(dòng)運(yùn)輸，不需要能量，所以C錯(cuò)誤。 4．(組合選擇)ATP在生物體的生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要的作用，下列有關(guān)ATP的敘述，不正確的有(　　) ①人體成熟的紅細(xì)胞、蛙的紅細(xì)胞、雞的紅細(xì)胞中均能合成ATP?、谌艏?xì)胞內(nèi)K＋濃度偏高，為維持K＋濃度的穩(wěn)定，細(xì)胞消耗ATP的量增加　③ATP中的“A”與構(gòu)成DNA、RNA中的堿基“A”不是同一物質(zhì)?、苜|(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)過程中不消耗ATP　⑤ATP中的能量可以來源于光能、化學(xué)能，也可以轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能 A．0項(xiàng) B．1項(xiàng) C．2項(xiàng) D．3項(xiàng) 答案　A 解析　所有細(xì)胞都能合成ATP；K＋進(jìn)入細(xì)胞是主動(dòng)運(yùn)輸，消耗能量；ATP中的“A”是腺嘌呤和核糖，DNA和RNA中的“A”只代表腺嘌呤；質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)過程不消耗ATP；ATP中的能量可以來源于光能、化學(xué)能，也可以轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能。 5．(新情景綜合應(yīng)用)研究證實(shí)ATP既是細(xì)胞內(nèi)流通的“能量貨幣”，也可作為神經(jīng)細(xì)胞間信息傳遞的一種信號(hào)分子，其作為信號(hào)分子的作用機(jī)理如圖所示，請(qǐng)分析回答： (1)神經(jīng)細(xì)胞中的ATP主要來自____________(生理過程)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是____________________。正常成年人安靜狀態(tài)下24 h有40 kg ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細(xì)胞內(nèi)ADP、ATP的濃度僅為2～10 mmol/L，為滿足能量需要，人體解決這一矛盾的合理途徑是____________________________________。 (2)由圖可知，細(xì)胞間隙中的ATP在有關(guān)酶的作用下，磷酸基團(tuán)逐個(gè)脫離下來，最后剩下的是________________。 (3)一些神經(jīng)細(xì)胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細(xì)胞的膜電位變化。據(jù)圖分析，科學(xué)家當(dāng)初推測(cè)ATP可作為神經(jīng)細(xì)胞間傳遞信息的信號(hào)分子的實(shí)驗(yàn)思路是：①科學(xué)家用化學(xué)物質(zhì)阻斷______________________________________________后，發(fā)現(xiàn)靶細(xì)胞膜能接受到部分神經(jīng)信號(hào)；②科學(xué)家尋找到靶細(xì)胞膜上有ATP的________________。 (4)為了研究X物質(zhì)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞的影響，某研究小組用不同濃度的X物質(zhì)將細(xì)胞處理24 h。然后測(cè)量各組細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后，所得數(shù)據(jù)如下表所示： 實(shí)驗(yàn)編號(hào) X物質(zhì)濃度 (ngmL－1) 細(xì)胞內(nèi)ATP濃度 (nmolmL－1) 細(xì)胞死亡 百分率 A 0 80 1 B 2 70 3 C 4 50 10 D 8 20 25 E 16 5 70 ①該實(shí)驗(yàn)的因變量是___________________________________________。 ②實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該實(shí)驗(yàn)因變量之間的聯(lián)系是______________________________。 ③若用混有濃度為2 ngmL－1的X物質(zhì)的飼料飼喂大鼠，其小腸的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是阻礙消化酶的______________，影響消化；妨礙______________，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。 答案　(1)呼吸作用　A－P～P～P　ATP和ADP相互迅速轉(zhuǎn)化　(2)腺苷　(3)①典型神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)細(xì)胞間的信息傳遞?、谑荏w　(4)①細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率?、诩?xì)胞內(nèi)ATP濃度下降，能量供應(yīng)減少，細(xì)胞死亡率增加?、酆铣珊头置凇≈鲃?dòng)運(yùn)輸 [判一判] (1)題1中甲→乙→丙→丁表示ATP的逐步水解過程，每次水解反應(yīng)的酶都不同，其中丙為腺嘌呤脫氧核苷酸(　　) (2)題1中葡萄糖以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)入哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞內(nèi)部，會(huì)被氧化分解成二氧化碳和水，同時(shí)釋放能量(　　) (3)題2中葉綠體和線粒體內(nèi)合成的ATP，所用于的生理過程是不同的(　√　) (4)植物的根尖細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體(　　) (5)神經(jīng)細(xì)胞的靜息電位和動(dòng)作電位的形成分別與K＋外流和Na＋內(nèi)流有關(guān)，且兩過程中都消耗ATP(　　) (6)在題5的圖示中，“ATP→ADP→AMP”轉(zhuǎn)化發(fā)生的場(chǎng)所在組織液中(　√　) [想一想] (1)研究發(fā)現(xiàn)，劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)肌細(xì)胞缺氧，葡萄糖消耗增加，但ATP的生成量沒有明顯增多，原因是什么？ 答案　肌細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸，合成的ATP少。 (2)繪出生物細(xì)胞ATP產(chǎn)生量與氧氣供給量之間的關(guān)系曲線圖。 答案　 考點(diǎn)8　模型解讀——光合作用和細(xì)胞呼吸原理及關(guān)系圖解 1．判斷下列關(guān)于光合作用原理及過程的敘述 (1)H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在基質(zhì)中(xx安徽，1B)(　　) (2)在葉肉細(xì)胞中，CO2的固定和產(chǎn)生場(chǎng)所分別是葉綠體基質(zhì)、線粒體基質(zhì)(xx天津，1改編)(　√　) (3)光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，細(xì)胞呼吸過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TP(xx浙江，4C)(　　) (4)將一株生長(zhǎng)正常的綠色植物置于密閉的玻璃容器內(nèi)，在適宜條件下光照培養(yǎng)，隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，玻璃容器內(nèi)CO2濃度可出現(xiàn)的變化趨勢(shì)是降低至一定水平時(shí)保持相對(duì)穩(wěn)定(xx海南，8C)(　√　) (5)大豆幼苗在適宜條件下進(jìn)行光合作用時(shí)，若突然停止CO2供應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C5和ATP含量都會(huì)升高(xx山東，25節(jié)選)(　√　) 2．判斷下列關(guān)于呼吸作用的敘述 (1)細(xì)胞呼吸必須在酶的催化下進(jìn)行(xx全國(guó)Ⅱ，1A)(　√　) (2)有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水；無氧呼吸不需要O2的參與，該過程最終有[H]的積累(xx課標(biāo)全國(guó)，2改編)(　　) (3)下圖為細(xì)胞呼吸作用的過程，其中物質(zhì)甲、乙分別代表丙酮酸、[H]，而場(chǎng)所1、2、3所含酶的種類不同，只有場(chǎng)所3能產(chǎn)生大量ATP(xx江蘇，23改編)(　√　) (4)如圖為細(xì)胞內(nèi)糖分解代謝過程，則植物細(xì)胞能進(jìn)行過程1和3或過程1和4；真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中能進(jìn)行過程1和2；動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，過程2比過程1釋放的能量多；乳酸菌細(xì)胞內(nèi)，過程1產(chǎn)生[H]，過程3消耗[H](2011海南，4改編)(　　) 1．光合作用和細(xì)胞呼吸關(guān)系圖解 2．光合作用與細(xì)胞呼吸過程中[H]和ATP的來源和去向歸納 光合作用 有氧呼吸 [H] 來源 H2O光解產(chǎn)生 有氧呼吸第一、二階段 去向 還原C3 用于第三階段還原O2 ATP 來源 光反應(yīng)階段產(chǎn)生 三個(gè)階段都產(chǎn)生 去向 用于C3還原供能 用于各項(xiàng)生命活動(dòng)(植物C3的還原除外) 3.光合作用和細(xì)胞呼吸中物質(zhì)和能量的變化關(guān)系 4．改變條件后C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量變化 分析光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度突然改變后C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量的動(dòng)態(tài)變化時(shí)要將光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程結(jié)合起來分析，從具體的反應(yīng)過程提煉出模型：“來路→某物質(zhì)→去路”，分析其來路和去路的變化來確定含量變化。如下面四幅模型圖： 1．(過程示意圖)(xx天津，2)下圖是細(xì)胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是(　　) A．過程①只在線粒體中進(jìn)行，過程②只在葉綠體中進(jìn)行 B．過程①產(chǎn)生的能量全部?jī)?chǔ)存在ATP中 C．過程②產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自H2O D．過程①和②中均能產(chǎn)生[H]，二者還原的物質(zhì)不同 答案　D 解析　過程①②分別是有氧呼吸、光合作用。A項(xiàng)，在有線粒體的真核生物細(xì)胞中，過程①發(fā)生的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，過程②只發(fā)生在葉綠體中。而在原核細(xì)胞中，過程①②都發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。B項(xiàng)，過程①通過有氧呼吸氧化分解有機(jī)物，釋放的能量一部分以熱能形式散失，一部分轉(zhuǎn)移至ATP中。C項(xiàng)，過程②產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自CO2，而不是來自H2O，H2O中的氧在光反應(yīng)過程中通過水的光解產(chǎn)生O2。D項(xiàng)，過程①的第一、二階段產(chǎn)生的[H]，用于第三階段還原O2，生成H2O；過程②通過光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]，用于暗反應(yīng)還原C3，因此二者還原的物質(zhì)不同。 2．(隱性考查過程圖)(xx新課標(biāo)Ⅰ，2)正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是(　　) A．O2的產(chǎn)生停止 B．CO2的固定加快 C．ATP/ADP比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下降 答案　B 解析　正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間，說明綠藻可以正常進(jìn)行光合作用，用黑布遮光后，改變了綠藻光合作用的條件，此時(shí)光合作用的光反應(yīng)停止，光反應(yīng)的產(chǎn)物O2、ATP和[H](即NADPH)停止產(chǎn)生，所以A、C、D項(xiàng)所敘述現(xiàn)象會(huì)發(fā)生；光照停止，暗反應(yīng)中C3還原受影響，C5減少，CO2的固定減慢，B項(xiàng)所敘述現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生。 3．(原理判斷類)(xx新課標(biāo)Ⅱ，6)關(guān)于光合作用和呼吸作用的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．磷酸是光反應(yīng)中合成ATP所需的反應(yīng)物 B．光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與 C．人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的能量由乳酸分解提供 D．病毒核酸的復(fù)制需要宿主細(xì)胞的呼吸作用提供能量 答案　C 解析　A項(xiàng)，光合作用的光反應(yīng)中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸。B項(xiàng)，光合作用中葉綠素吸收并轉(zhuǎn)化光能的過程與酶的催化作用無關(guān)。C項(xiàng)，乳酸是無氧呼吸的產(chǎn)物，在人體內(nèi)不能繼續(xù)分解供能，人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的能量是由葡萄糖分解提供的。D項(xiàng)，病毒無獨(dú)立的代謝系統(tǒng)，病毒核酸的復(fù)制所需要的能量由宿主細(xì)胞的呼吸作用提供。 4．(過程示意圖)如圖是某植物葉肉細(xì)胞中光合作用與細(xì)胞呼吸過程中相關(guān)物質(zhì)變化示意圖，下列敘述正確的是(　　) A．①過程發(fā)生于線粒體中 B．光合作用與細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]均用于產(chǎn)生水 C．當(dāng)該細(xì)胞中②過程強(qiáng)度大于①過程時(shí)，則該植株一定表現(xiàn)為正常生長(zhǎng) D．②過程產(chǎn)生的[H]參與暗反應(yīng)中三碳化合物的生成 答案　A 解析　分析圖可知，①表示[H]形成水的過程，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜，屬于有氧呼吸的第三階段，A正確；光合作用過程中產(chǎn)生的[H]用于暗反應(yīng)中C3的還原，B錯(cuò)誤；圖中②指的是水的光解，當(dāng)水的光解強(qiáng)度大于水的形成時(shí)，植株不一定表現(xiàn)生長(zhǎng)，水的光解速率快，而有機(jī)物的合成不一定快，C錯(cuò)誤； [H]作為還原劑參與三碳化合物的還原，D錯(cuò)誤。 5．(過程示意圖)如圖是植物體內(nèi)兩個(gè)有著相互聯(lián)系的生理過程，有關(guān)敘述正確的是(　　) A．甲、乙過程分別發(fā)生在植物細(xì)胞的葉綠體和線粒體中 B．乙過程也能產(chǎn)生[H]，與甲過程中產(chǎn)生的[H]相同 C．乙過程產(chǎn)生的CO2、H2O可用于甲過程，促進(jìn)(CH2O)的生成 D．兩過程產(chǎn)生的ATP利用途徑相同 答案　C 解析　甲過程為光合作用，發(fā)生在植物細(xì)胞的葉綠體中，乙過程為有氧呼吸，場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。甲過程中產(chǎn)生的[H](NADPH)與乙過程中產(chǎn)生的[H](NADH)并不相同。有氧呼吸產(chǎn)生的CO2、H2O可用于光合作用。光合作用過程中產(chǎn)生的ATP用于暗反應(yīng)，有氧呼吸過程中產(chǎn)生的ATP用于各種生命活動(dòng)。 6．(綜合應(yīng)用)圖一表示一個(gè)番茄葉肉細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的部分代謝過程。圖中①～⑤表示反應(yīng)過程，A～L表示細(xì)胞代謝過程中的相關(guān)物質(zhì)，a、b、c表示細(xì)胞的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，圖二中T0～T1表示在適宜條件下生長(zhǎng)的番茄幼苗的結(jié)構(gòu)a中的某兩種化合物(B、C、E或F)，T1～T3表示改變某個(gè)條件后兩種化合物含量的變化。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中①⑤過程發(fā)生的場(chǎng)所分別是________和______________，③④⑤過程中產(chǎn)生能量最多的是________。 (2)H進(jìn)入b的條件是________________。當(dāng)環(huán)境條件適宜，G＝I、D＝K時(shí)，該細(xì)胞的代謝特點(diǎn)是____________________。 (3)在一定條件下，當(dāng)G>I、D>K時(shí)，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有_____________________________； 若用含有18O的水澆灌番茄，則番茄周圍空氣中含有18O的物質(zhì)有__________________。 (4)若圖二中，在T1時(shí)刻突然降低CO2濃度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是________________，乙升高的原因是____________________________________________________。若T1時(shí)刻突然降低光照強(qiáng)度，則物質(zhì)甲、乙又分別指的是________________。 答案　(1)葉綠體類囊體薄膜　線粒體內(nèi)膜上?、? (2)有氧氣存在　光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度 (3)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體　HO、18O2 (4) C5和[H]　由于C3生成減少，暗反應(yīng)消耗的[H]和ATP相應(yīng)減少，而光反應(yīng)仍產(chǎn)生[H]　ADP和C3 [判一判] (1)題1中①②過程均可發(fā)生在藍(lán)藻細(xì)胞中，且發(fā)生場(chǎng)所分別為線粒體和葉綠體(　　) (2)題1中②過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換形式為光能→活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能(　√　) (3)題2正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)C5的含量減少(　√　) (4)題3中葉綠體的類囊體薄膜上發(fā)生各種物質(zhì)變化均需要酶的參與，并伴隨著能量的轉(zhuǎn)換(　　) (5)題3中人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡(　　) (6)題3中病毒核酸的復(fù)制需要的模板、原料、酶和能量均由宿主細(xì)胞提供(　　) (7)題4中①過程的[H]并非全部來自于線粒體基質(zhì)，過程②中的[H]從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)(　√　) (8)題4中若溫度下降可引起過程①的反應(yīng)速率下降；但若停止光照，則①過程發(fā)生，②過程不發(fā)生(　√　) (9)題4圖中有②過程發(fā)生而沒有③過程發(fā)生時(shí)，該細(xì)胞所處的生理狀態(tài)一定是光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(　　) (10)題5中若將發(fā)生乙過程的細(xì)胞器從細(xì)胞中提取出來，置于清水中，則其內(nèi)膜破裂早于外膜(　　) [想一想] (1)題6中在一定條件下，當(dāng)G>I、D>K時(shí)的代謝特點(diǎn)是什么？列舉水所參與的過程。 答案　光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。水的光解、蒸騰作用、有氧呼吸的第二階段等。 (2)題6中a、b兩結(jié)構(gòu)增大膜面積的方式有何不同？ 答案　a是通過囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成的基粒增大膜面積，從而為光反應(yīng)提供場(chǎng)所；b是內(nèi)膜通過向腔內(nèi)折疊成嵴結(jié)構(gòu)，增大膜的面積。 (3)題6中若某種生物細(xì)胞中沒有結(jié)構(gòu)a和b，則圖一所示過程能否發(fā)生呢？ 答案　不一定。該細(xì)胞若是藍(lán)藻細(xì)胞，則可以發(fā)生圖示過程——光合作用和細(xì)胞呼吸。 (4)如圖是在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢(shì)，則： ①圖中物質(zhì)B濃度升高的原因是什么？ 答案　當(dāng)CO2濃度突然降低時(shí)，C5化合物的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導(dǎo)致C5化合物積累。 ②若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，C3和C5濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，物質(zhì)A和B的濃度大小關(guān)系如何？ 答案　物質(zhì)A的濃度將高于B。 考點(diǎn)9　模型解讀——影響光合作用和細(xì)胞呼吸的因素及相關(guān)的坐標(biāo)曲線 1．判斷下列關(guān)于影響光合作用的因素及相關(guān)曲線的敘述 (1)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后，光反應(yīng)強(qiáng)度會(huì)降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度也降低(2011新課標(biāo)，3改編)(　√　) (2)夏季連續(xù)陰天，大棚中白天適當(dāng)增加光照，夜晚適當(dāng)降低溫度，可提高作物產(chǎn)量(xx浙江，4D)(　√　) (3)如圖是夏季晴朗的一天，甲、乙兩株同種植物在相同條件下CO2吸收速率的變化，則甲植株在a點(diǎn)開始進(jìn)行光合作用；乙植株在e點(diǎn)有機(jī)物積累量最多；曲線b～c段和d～e段下降的原因相同(xx山東，2改編)(　　) (4)如圖表示初夏某天在遮光50%條件下，溫度、光照強(qiáng)度、該植物凈光合速率和氣孔導(dǎo)度(氣孔張開的程度)的日變化趨勢(shì)。8∶00到12∶00光照強(qiáng)度增強(qiáng)而凈光合速率降低，主要原因是呼吸速率增強(qiáng)，光合速率與呼吸速率的差值減小(xx山東，26節(jié)選)(　√　) (5)如圖是在適宜條件下，某研究小組測(cè)得某植物葉片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后釋放CO2的速率隨時(shí)間變化趨勢(shì)，若提高溫度、降低光照，則圖形“A”的面積變小，圖形“B”的面積增大(xx大綱，31改編)(　√　) 2．判斷下列關(guān)于細(xì)胞呼吸相關(guān)影響因素及曲線分析 (1)無氧和零下低溫環(huán)境有利于水果的保鮮(xx浙江，4A)(　　) (2)如圖為不同培養(yǎng)階段酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線，在T1～T2時(shí)段，單位時(shí)間內(nèi)酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有酵母菌進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生的能量少和酵母菌種群數(shù)量增多(2011江蘇，26(3)改編)(　√　) (3)現(xiàn)有等量的A、B兩個(gè)品種的小麥種子，將它們分別置于兩個(gè)容積相同、密閉的棕色廣口瓶?jī)?nèi)，各加入適量(等量)的水。在25 ℃的條件下，瓶?jī)?nèi)O2含量變化如圖所示，在t1～t2期間，A、B種子釋放CO2的量的變化趨勢(shì)是逐漸增加達(dá)到最大再逐漸減少(xx安徽，29(1)改編)(　√　) 1．影響光合作用的因素的相關(guān)曲線解讀 (1)光照強(qiáng)度 ①原理：影響光反應(yīng)階段ATP、[H]的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)。 ②D和P點(diǎn)的限制因素：外因有溫度、CO2的供應(yīng)量；內(nèi)因有色素含量、酶的數(shù)量和活性、C5的含量。 ③應(yīng)用：大棚內(nèi)適當(dāng)補(bǔ)充光照；延長(zhǎng)光照時(shí)間；通過輪作延長(zhǎng)全年內(nèi)單位土地面積上植物光合作用的時(shí)間。 (2)CO2濃度 ①原理：影響暗反應(yīng)階段C3的生成。 ②分析：B和P點(diǎn)的限制因素：外因有溫度和光照強(qiáng)度；內(nèi)因有酶的數(shù)量和活性、C5的含量、色素含量。 ③應(yīng)用：大田中可通過“正其行、通其風(fēng)”增加空氣流通，溫室中可增施有機(jī)肥，以增加CO2的濃度。 (3)溫度 ①原理：通過影響酶的活性而影響光合作用。 ②分析：P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為進(jìn)行光合作用的最適溫度。 ③應(yīng)用：溫室中可適當(dāng)增加晝夜溫差，保證植物有機(jī)物的積累。 2．影響細(xì)胞呼吸因素的相關(guān)曲線解讀 (1)溫度(如圖甲) ①原理：影響酶活性。 ②實(shí)踐應(yīng)用：在零上低溫下儲(chǔ)存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培過程中，通過增加晝夜溫差以減少有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。 (2)O2濃度(如圖乙) ①原理：無氧呼吸時(shí)氧氣起抑制作用，有氧呼吸時(shí)第三階段需要氧氣。 ②實(shí)踐應(yīng)用：常利用降低氧的濃度抑制細(xì)胞呼吸、減少有機(jī)物消耗這一原理來延長(zhǎng)蔬菜、水果的保鮮時(shí)間。 (3)含水量(如圖丙) ①原理：水作為有氧呼吸的原料和環(huán)境影響細(xì)胞呼吸速率。 ②實(shí)踐應(yīng)用：糧食在收倉(cāng)前要進(jìn)行晾曬處理；干種子萌發(fā)前進(jìn)行浸泡處理。 1．(xx四川，6)將桑樹和大豆分別單獨(dú)種植(單作)或兩種隔行種植(間作)，測(cè)得兩種植物的光合速率如下圖所示(注：光飽和點(diǎn)是光合速率達(dá)到最大值時(shí)所需的最低光照強(qiáng)度)。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是(　　) A．與單作相比，間作時(shí)兩種植物的呼吸強(qiáng)度均沒有受到影響 B．與單作相比，間作時(shí)兩種植物光合作用的光飽和點(diǎn)均增大 C．間作雖然提高了桑樹的光合速率但降低了大豆的光合速率 D．大豆植株開始積累有機(jī)物時(shí)的最低光照強(qiáng)度單作大于間作 答案　D 解析　A項(xiàng)，當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)可知，桑樹間作時(shí)的呼吸強(qiáng)度比單作時(shí)的大，大豆間作時(shí)的呼吸強(qiáng)度比單作時(shí)的小。B項(xiàng)，由坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)可知，與單作相比，間作時(shí)桑樹光合作用的光飽和點(diǎn)增大，大豆光合作用的光飽和點(diǎn)減小。C項(xiàng)，由坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)可知，在較低光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，大豆間作時(shí)的光合速率比單作時(shí)增強(qiáng)，在較高光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，大豆間作時(shí)的光合速率比單作時(shí)減弱。D項(xiàng)，由坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)可知，單作時(shí)大豆開始積累有機(jī)物時(shí)的最低光照強(qiáng)度大于間作時(shí)的。 2．“有氧運(yùn)動(dòng)”近年來成為一個(gè)很流行的詞匯，得到很多學(xué)者和專家的推崇，它是指人體吸入的氧氣與需求相等，達(dá)到生理上的平衡狀態(tài)。如圖所示為人體運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與血液中乳酸含量和氧氣消耗率的關(guān)系。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，分析下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)b段為有氧呼吸，bc段為有氧呼吸和無氧呼吸，cd段為無氧呼吸 B．運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大于c后，肌肉細(xì)胞CO2的產(chǎn)生量將大于O2消耗量 C．無氧呼吸使有機(jī)物中的能量大部分以熱能散失，其余儲(chǔ)存在ATP中 D．若運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度長(zhǎng)期超過c，會(huì)因?yàn)槿樗岽罅糠e累而使肌肉酸脹乏力 答案　D 解析　由圖可知ab段有乳酸，乳酸是無氧呼吸的產(chǎn)物，ab段應(yīng)該就有無氧呼吸，bc段無氧呼吸速率增加，cd段有氧呼吸速率不再增加，但無氧呼吸速率較大，故A錯(cuò)誤。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大于c后肌肉細(xì)胞無氧呼吸比值較大，但其不產(chǎn)生二氧化碳，有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳和氧氣消耗量相同，故B錯(cuò)誤。無氧呼吸釋放的能量大部分以熱能的形式散失，少部分儲(chǔ)存在ATP中，還有大量能量?jī)?chǔ)存于有機(jī)物中未釋放出來，故C錯(cuò)誤。若運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度長(zhǎng)期超過c，人體的自我調(diào)節(jié)能力是有限的，會(huì)因?yàn)槿樗岽罅糠e累而使肌肉出現(xiàn)酸脹乏力的現(xiàn)象，故D正確。 3．兩棵基本相同的植物，分別置于透明的玻璃罩內(nèi)，如圖甲、乙所示，在相同自然條件下，測(cè)得一晝夜中植物氧氣釋放速率分別如圖丙、丁曲線所示。下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)b段和cd段，曲線下降的原因相同 B．e點(diǎn)時(shí)，氣孔關(guān)閉導(dǎo)致光合作用基本停止 C．一晝夜中，裝置乙中植物積累的有機(jī)物多 D．14點(diǎn)時(shí)，裝置甲的植物葉綠體中三碳化合物含量相對(duì)較高 答案　C 解析　ab段下降是因?yàn)镃O2濃度下降，暗反應(yīng)速率下降，cd段下降是因?yàn)楣庹諒?qiáng)度下降，光反應(yīng)速率下降，故A錯(cuò)誤；e點(diǎn)氧氣釋放速率大于0，說明光合作用速率大于呼吸作用速率，故B錯(cuò)誤；有機(jī)物的積累量可以根據(jù)氧氣的釋放量多少來體現(xiàn)，丙、丁兩圖中橫軸以下的面積相同，而丁圖橫軸以上的面積大于丙圖，所以氧氣的凈釋放量(橫軸以上面積－橫軸以下面積)大于丙圖，說明乙植物積累的有機(jī)物比甲多，故C正確；甲中14點(diǎn)時(shí)，氣孔關(guān)閉，CO2不足，二氧化碳的固定速率減弱，而C3的還原速率不變，導(dǎo)致C3含量降低，故D錯(cuò)誤。 4．甲圖表示綠色植物葉肉細(xì)胞中的部分結(jié)構(gòu)，①～⑥表示物質(zhì)；乙圖表示該植物葉片CO2吸收量隨光照強(qiáng)度逐漸增加的變化曲線，S1、S2、S3分別表示所屬范圍的面積；丙圖表示在恒溫密閉玻璃溫室內(nèi)，連續(xù)48小時(shí)測(cè)定室內(nèi)CO2濃度及植物CO2的吸收速率。據(jù)圖回答下列問題： (1)葉綠體中的色素分布于________上。提取綠葉中的色素時(shí)，為保護(hù)色素，要加入的化學(xué)藥品是________，其中葉綠素主要吸收________光。 (2)甲圖中，在供給植物CO2后的60秒內(nèi)，相隔不同時(shí)間取樣，殺死細(xì)胞并分析細(xì)胞代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)7秒后的代謝產(chǎn)物多達(dá)12種，而5秒內(nèi)的代謝產(chǎn)物主要是一種物質(zhì)，該物質(zhì)最可能是________(填圖中序號(hào))。 (3)若該綠色植物長(zhǎng)時(shí)間處于黑暗狀態(tài)，則甲圖①→②→①的循環(huán)________(能/ 不能)進(jìn)行，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)當(dāng)光照強(qiáng)度處于乙圖中的D點(diǎn)時(shí)，甲圖中⑥的去向是________________________。 (5)乙圖中0～D間此幼苗呼吸作用消耗有機(jī)物的量為________，光合作用有機(jī)物的凈積累量為________。(用S1、S2、S3表示) (6)丙圖中植物呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間有________個(gè)，葉綠體吸收CO2速率最大的時(shí)刻是第________小時(shí)，前24小時(shí)比后24小時(shí)的平均光照強(qiáng)度________。 (7)如果使用相同強(qiáng)度綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，丙圖中c點(diǎn)的位置將________(填“上移”、“下移”或“不變”)。 答案　(1)類囊體(基粒)膜　CaCO3　紅光和藍(lán)紫　(2)②　(3)不能　沒有光反應(yīng)提供的ATP和[H]，暗反應(yīng)不能進(jìn)行　(4)擴(kuò)散到線粒體和外界　(5)S1＋S3　S2－S1　(6)4　36　弱　(7)上移 解析　(1)葉綠體中的色素分布于類囊體(基粒)膜上，提取色素時(shí)為保護(hù)色素，往往要加入碳酸鈣；葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。(2)根據(jù)圖甲及卡爾文循環(huán)，甲圖中①為C5化合物，②為C3化合物，③為ATP及[H]，④為ADP＋Pi，⑤為水，⑥為氧氣。CO2最先和C5結(jié)合固定到C3里面，所以②C3是最早出現(xiàn)放射性的地方，之后C3變成各種化合物。(3)根據(jù)光合作用過程，如果該植物長(zhǎng)期處于黑暗狀態(tài)，因?yàn)槿鄙俟夥磻?yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP，則卡爾文循環(huán)不能進(jìn)行。(4)乙圖中當(dāng)植物處于D點(diǎn)時(shí)，植物光合作用大于呼吸作用，故甲圖中光合作用產(chǎn)生的⑥氧氣一方面滿足線粒體有氧呼吸的需求，另一方面擴(kuò)散到外界環(huán)境。(5)根據(jù)乙圖，光照強(qiáng)度為0時(shí)，綠色植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，故A點(diǎn)放出的CO2表示呼吸作用的強(qiáng)度，隨著光照強(qiáng)度的增加呼吸強(qiáng)度是不變的，所以0～D時(shí)間段內(nèi)，呼吸作用消耗的總量就是橫線下面矩形的面積，即S1＋S3；S1表示光照強(qiáng)度由0→B時(shí)光合作用的凈積累量(為負(fù))；S2表示光照強(qiáng)度由B→D時(shí)的光合作用有機(jī)物的凈積累量；S1＋S3表示0→D時(shí)段綠色植物呼吸作用消耗的有機(jī)物量；S2＋S3表示光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物總量。所以當(dāng)光照強(qiáng)度由0→D時(shí)，綠色植物呼吸作用消耗的有機(jī)物量為S1＋S3，光合作用的凈積累量為S2－S1。(6)圖中虛線是在恒溫密閉環(huán)境中測(cè)得的二氧化碳吸收速率，當(dāng)吸收速率為零時(shí)，表示植物不從外界吸收二氧化碳，此時(shí)光合作用所需的所有二氧化碳全由呼吸作用提供，所以此時(shí)呼吸速率與光合速率相等。即在6、18、30、42時(shí)，呼吸速率與光合速率相等；據(jù)曲線分析，CO2吸收速率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間是36 h，因此，葉綠體利用CO2速率最大的時(shí)刻是36 h時(shí)；由曲線圖看出，前24小時(shí)比后24小時(shí)的平均CO2吸收速率低，因此，前24小時(shí)比后24小時(shí)的平均光照強(qiáng)度弱。(7)因?yàn)橹参飳?duì)綠光幾乎不吸收，故如用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則植物光合作用強(qiáng)度下降，而呼吸作用強(qiáng)度不變，故室內(nèi)CO2濃度上升，即c點(diǎn)上移。 5．(xx新課標(biāo)Ⅱ，29)某植物凈光合速率的變化趨勢(shì)如圖所示。 據(jù)圖回答下列問題： (1)當(dāng)CO2濃度為a時(shí)，高光強(qiáng)下該植物的凈光合速率為________。CO2濃度在a～b之間時(shí)，曲線________表示了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。 (2)CO2濃度大于c時(shí)，曲線B和C所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是____________。 (3)當(dāng)環(huán)境中CO2濃度小于a時(shí)，在圖示的3種光強(qiáng)下，該植物呼吸作用產(chǎn)生的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。 (4)據(jù)圖可推測(cè)，在溫室中，若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)該同時(shí)考慮________這一因素的影響，并采取相應(yīng)措施。 答案　(1)0　A、B、C　(2)光強(qiáng)　(3)大于　(4)光強(qiáng) 解析　(1)根據(jù)曲線圖可知，當(dāng)CO2濃度為a時(shí)，高光強(qiáng)下(曲線A)該植物的凈光合速率為0；分析坐標(biāo)圖中曲線的走勢(shì)可以看出，當(dāng)CO2濃度在a～b之間時(shí)，曲線A、B和C的凈光合速率都隨著CO2濃度的增高而增高。 (2)由題圖可知，影響凈光合速率的因素為CO2濃度和光強(qiáng)。當(dāng)CO2濃度大于c時(shí)，由于受光強(qiáng)的限制，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP不足，暗反應(yīng)受到限制，曲線B和C的凈光合速率不再增加。 (3)當(dāng)環(huán)境中的CO2濃度小于a時(shí)，在圖示的3種光強(qiáng)下，植物的凈光合速率小于0，說明該植物此時(shí)呼吸作用產(chǎn)生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。 (4)據(jù)圖可推測(cè)，光強(qiáng)和CO2濃度都會(huì)影響植物的凈光合速率，因此若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)同時(shí)考慮光強(qiáng)這一因素的影響。 [判一判] (1)題1中在大豆的間作和單作曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度下，間作和單作時(shí)大豆制造有機(jī)物的速率相同(　　) (2)題1中相對(duì)于單作，間作時(shí)桑樹光飽和點(diǎn)增大，大豆光飽和點(diǎn)減小，但在光飽和點(diǎn)時(shí)，二者光合作用總強(qiáng)度都增強(qiáng)(　　) (3)題2中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大于c后，肌肉細(xì)胞CO2的產(chǎn)生量可能等于O2消耗量，但是每摩爾葡萄糖生成ATP的量比ac階段少(　√　) (4)題3中丙圖的ab段和丁圖的cd段曲線下降的原因分別是CO2濃度下降和光照強(qiáng)度下降(　√　) (5)題3中甲裝置中10時(shí)的氧氣濃度要比18時(shí)的氧氣濃度高(　　) (6)題4中當(dāng)光照強(qiáng)度處于乙圖中的B點(diǎn)時(shí)，甲圖中⑥的去向是擴(kuò)散