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專(zhuān)題二 細(xì)胞代謝 專(zhuān)題強(qiáng)化練(B卷) 1．耐熱脂肪酶在工業(yè)上具有廣泛應(yīng)用，科研人員從小籠包蒸籠的墊布中分離到脂肪酶高產(chǎn)菌株，大量培養(yǎng)后提取獲得脂肪酶液，以橄欖油為底物設(shè)置系列實(shí)驗(yàn)以研究該酶特性，回答下列問(wèn)題： (1)脂肪酶能水解橄欖油但不能水解淀粉，說(shuō)明酶具有____________。 (2)實(shí)驗(yàn)①：每組試管中加入等量的酶和底物，分別置于30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃水浴環(huán)境中20分鐘后，測(cè)量底物量的變化，該實(shí)驗(yàn)的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)②：因工業(yè)上需要在不同溫度條件下應(yīng)用該酶，若要測(cè)定酶液分別在40 ℃、50 ℃、60 ℃溫度下保存2小時(shí)后的酶活性變化，實(shí)驗(yàn)思路是___________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)③：研究一定濃度的Mg2＋(10－4 mol/L)對(duì)酶的活性影響，已知該酶的最適pH值范圍為7.0～8.0，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下，結(jié)果說(shuō)明：__________________________________________ ________________________________________________________________________。 　　pH 組別　　 酶相對(duì)活性 7.0 7.5 8.0 對(duì)照組 20.54 20.67 20.62 實(shí)驗(yàn)組 24.89 25.78 26.67 答案　(1)專(zhuān)一性 (2)確定脂肪酶的最適溫度的大致范圍 (3)設(shè)置三組實(shí)驗(yàn)，每組加入等量脂肪(橄欖油)，分別加入在40 ℃、50 ℃、60 ℃溫度下保存2小時(shí)后的脂肪酶，在適宜條件下進(jìn)行反應(yīng)，一定時(shí)間后測(cè)量各組酶活性 (4)在pH為7.0～8.0范圍內(nèi)，一定濃度的Mg2＋能提高該脂肪酶的活性 解析　(1)脂肪酶能水解橄欖油但不能水解淀粉，說(shuō)明酶具有專(zhuān)一性。(2)每組試管中加入等量的酶和底物，分別置于30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃水浴環(huán)境中20分鐘后，測(cè)量底物量的變化，該實(shí)驗(yàn)的目的是確定脂肪酶的最適溫度的大致范圍。(3)因工業(yè)上需要在不溫度條件下應(yīng)用該酶，若要測(cè)定酶液分別在40 ℃、50 ℃、60 ℃溫度下保存2小時(shí)后的酶活性變化，實(shí)驗(yàn)思路是設(shè)置三組實(shí)驗(yàn)，每組加入等量脂肪(橄欖油)，分別加入在40 ℃、50 ℃、60 ℃溫度下保存2小時(shí)后的脂肪酶，在適宜條件下進(jìn)行反應(yīng)，一定時(shí)間后測(cè)量各組酶活性。(4)研究一定濃度的Mg2＋(10－4 molL－1)對(duì)酶的活性影響，已知該酶的最適pH值范圍為7.0～8.0，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：在pH為7.0～8.0范圍內(nèi)，一定濃度的Mg2＋能提高該脂肪酶的活性。 2．(2018濮陽(yáng)一模)進(jìn)行光合作用的植物細(xì)胞在光照和高O2與低CO2情況下進(jìn)行的生化過(guò)程如圖所示，科學(xué)家將這一過(guò)程稱(chēng)為光呼吸，以區(qū)別于黑暗環(huán)境中的細(xì)胞呼吸?，F(xiàn)以小麥細(xì)胞為研究材料，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，回答下列相關(guān)問(wèn)題： (1)小麥在黑暗環(huán)境中進(jìn)行細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所是____________________________________。如果將空氣中的氧標(biāo)記成18O2,18O首先出現(xiàn)在__________(填物質(zhì)名稱(chēng))中。 (2)光呼吸與光合作用暗反應(yīng)相比，兩者均利用了____________ 作為原料；除圖中所示物質(zhì)及酶外，后者生成最終產(chǎn)物還需要______________(填物質(zhì)名稱(chēng))的參與。 (3)為探究光呼吸的產(chǎn)物與場(chǎng)所，請(qǐng)利用同位素標(biāo)記法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組) ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體　水　(2)C5　[H]和ATP　(3)實(shí)驗(yàn)思路：甲組：將小麥細(xì)胞置于光照較強(qiáng)和C18O2濃度較高的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測(cè)18O出現(xiàn)的場(chǎng)所及物質(zhì)。 乙組：將小麥細(xì)胞置于光照較強(qiáng)和18O2濃度較高的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測(cè)18O出現(xiàn)的場(chǎng)所及物質(zhì)。 預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：甲組中的18O出現(xiàn)在葉綠體中，在糖類(lèi)中可以檢測(cè)到18O。乙組中的18O出現(xiàn)在線粒體和葉綠體基質(zhì)中，在二氧化碳和糖類(lèi)中可以檢測(cè)到18O 解析　(1)小麥在黑暗環(huán)境中進(jìn)行細(xì)胞呼吸的方式是有氧呼吸，場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。將空氣中的氧標(biāo)記成18O,18O2在有氧呼吸的第三階段參與水的生成，所以18O首先出現(xiàn)在水中。 (2)據(jù)圖分析可知，光呼吸與光合作用暗反應(yīng)都以C5作為原料。除圖中所示物質(zhì)及酶外，光合作用生成最終產(chǎn)物還需要光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP。 (3)該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是：光呼吸與光合作用發(fā)生的條件不同，所以自變量為高氧環(huán)境和高二氧化碳環(huán)境，較強(qiáng)的光照、溫度等為無(wú)關(guān)變量，分別用18O標(biāo)記二氧化碳和氧氣，一段時(shí)間后檢測(cè)放射性的氧出現(xiàn)的場(chǎng)所即可。具體過(guò)程如下： 甲組：將小麥細(xì)胞置于光照較強(qiáng)和C18O2濃度較高的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測(cè)18O出現(xiàn)的場(chǎng)所及物質(zhì)。 乙組：將小麥細(xì)胞置于光照較強(qiáng)和18O2濃度較高的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測(cè)18O出現(xiàn)的場(chǎng)所及物質(zhì)。 預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：甲組中的18O出現(xiàn)在葉綠體中，在糖類(lèi)中可以檢測(cè)到18O。乙組中的18O出現(xiàn)在線粒體和葉綠體基質(zhì)中，在二氧化碳和糖類(lèi)中可以檢測(cè)到18O。 3．(2018常州模擬)某研究小組對(duì)不同溫度下密閉容器中水稻種子儲(chǔ)存過(guò)程中每隔12小時(shí)的CO2生成速率相對(duì)值進(jìn)行了相關(guān)探究，結(jié)果如表所示，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題： 貯藏 時(shí)間溫度　　　　 12 h 24 h 36 h 48 h 60 h 72 h 84 h 96 h 0.5 ℃ 4.8 3.6 2.7 2.5 2.3 2.1 2.0 1.9 25 ℃ 47.2 45.1 37.8 35.5 34.6 － － － 注：CO2的生成速率單位為mLkg－1h－1；“－”表示未測(cè)定。 (1)由上表可知，0.5 ℃條件下水稻種子的CO2生成速率較25 ℃條件下低，主要的原因是________________________________________；隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2生成速率逐漸降低的原因是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)該實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)測(cè)定密閉容器中_________________________________________濃度變化來(lái)計(jì)算呼吸速率。 (3)該密閉容器中的種子后期主要進(jìn)行的細(xì)胞呼吸方式和初期相比，在分解相同質(zhì)量的有機(jī)物時(shí)產(chǎn)生的能量____________(填“較少”“較多”或“相同”)，原因是_____________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)低溫降低了細(xì)胞呼吸相關(guān)酶的活性　種子進(jìn)行細(xì)胞呼吸需消耗O2釋放CO2，密閉容器中CO2濃度增加，O2濃度減少，在一定程度上抑制了種子的細(xì)胞呼吸 (2)CO2或O2　(3)較少　后期容器中種子以無(wú)氧呼吸為主，無(wú)氧呼吸只在第一階段釋放出少量的能量，大部分能量仍存留在酒精中；而初期進(jìn)行的有氧呼吸將有機(jī)物徹底氧化分解釋放的能量較多 解析　(1)根據(jù)題意和圖表分析可知，由于細(xì)胞呼吸是酶促反應(yīng)，酶的活性受溫度的影響，所以與25 ℃相比，0.5 ℃條件下低溫抑制了細(xì)胞呼吸相關(guān)酶的活性，導(dǎo)致水稻種子的CO2生成速率較低。隨著水稻種子儲(chǔ)存時(shí)間的增加，由于種子進(jìn)行細(xì)胞呼吸需消耗O2釋放CO2，密閉容器中CO2濃度增加，O2濃度減少，在一定程度上抑制了種子的細(xì)胞呼吸，導(dǎo)致CO2生成速率逐漸降低。 (2)由于有氧呼吸消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，無(wú)氧呼吸不消耗氧氣，仍產(chǎn)生二氧化碳，所以該實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)測(cè)定密閉容器中CO2或O2濃度變化來(lái)計(jì)算呼吸速率。 (3)該密閉容器中的種子后期主要進(jìn)行的細(xì)胞呼吸方式和初期相比，后期容器中種子以無(wú)氧呼吸為主，無(wú)氧呼吸只在第一階段釋放出少量的能量，大部分能量仍存留在酒精中；而初期進(jìn)行的有氧呼吸將有機(jī)物徹底氧化分解釋放的能量較多，所以在分解相同質(zhì)量的有機(jī)物時(shí)后期產(chǎn)生的能量較少。 4．為了研究特殊溫度和晝夜溫差對(duì)天竺葵生長(zhǎng)的影響狀況，(已知該地天竺葵生長(zhǎng)的適宜溫度條件是20～30 ℃)，科研人員分別在20 ℃和40 ℃培養(yǎng)條件下(其他條件適宜)，測(cè)得天竺葵的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖A；圖B是晝夜溫差對(duì)天竺葵生長(zhǎng)的影響，其中，曲線a為日溫為26 ℃，曲線b為晝夜恒溫。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)圖A中葉肉細(xì)胞間隙CO2主要來(lái)源于___________________________________。 (2)某興趣小組測(cè)定了20～40 ℃范圍內(nèi)該植物的凈光合速率，發(fā)現(xiàn)30 ℃時(shí)凈光合速率最大，則30 ℃__________(填“是”“不是”或“不一定是”)光合作用的最適溫度，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若將培養(yǎng)溫度由20 ℃快速提升至40 ℃時(shí)，據(jù)圖分析，該植物葉肉細(xì)胞間隙CO2濃度明顯________________________________________________________________________ (填“上升”或“下降”)，這一變化的主要原因是________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)從圖B曲線a中可以看出，莖在夜間溫度為20 ℃時(shí)的生長(zhǎng)速率比在10 ℃時(shí)要快，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)圖B中，a、b兩曲線的夜間溫度都為5 ℃時(shí)，曲線a比b反映出的生長(zhǎng)速率快，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)外界吸收 (2)不一定是　沒(méi)有測(cè)定相應(yīng)溫度下的呼吸速率，無(wú)法確定實(shí)際光合作用速率 (3)上升　光合作用減弱，葉肉細(xì)胞對(duì)CO2的利用速率降低 (4)夜間20 ℃時(shí)，酶的活性更強(qiáng)，呼吸等生理活動(dòng)更加旺盛，所以細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)更快(其他答案合理也可) (5)夜間呼吸消耗的有機(jī)物相同，但a白天比b溫度高，更適宜進(jìn)行光合作用而制造更多的有機(jī)物 解析　(1)據(jù)圖分析可知，天竺葵的凈光合作用大于0，所以，葉肉細(xì)胞間隙CO2主要由外界吸收而來(lái)。(2)呼吸速率未知，不能確定總光合作用。(4)由于20 ℃時(shí)，與10 ℃條件相比，酶的活性更強(qiáng)，呼吸等生理活動(dòng)更加旺盛，所以細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)更快。(5)夜間溫度相同，呼吸消耗的有機(jī)物相同，但a白天比b溫度高，更適宜進(jìn)行光合作用而制造更多的有機(jī)物。 5．草莓比較耐陰，若將其栽種在光照強(qiáng)度較弱的溫室大棚里可能更加適宜生長(zhǎng)。某生物興趣小組研究了遮光處理對(duì)草莓葉片光合作用的影響： 材料用具：二葉期草莓幼苗若干，遮陽(yáng)網(wǎng)(網(wǎng)內(nèi)光強(qiáng)為自然光強(qiáng)左右)，光合分析測(cè)定儀等。 實(shí)驗(yàn)步驟與分析： (1)選取生長(zhǎng)狀況相似的草莓幼苗若干，均分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組用________________進(jìn)行處理。將兩組草莓幼苗在______________________條件下培養(yǎng)至植株長(zhǎng)出6片葉左右，測(cè)得其凈光合速率如圖1所示。 (2)圖1中，對(duì)照組草莓11時(shí)與9時(shí)相比，C3含量_______________________________。 (3)遮光組實(shí)驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)光合積累總量__________(填“大于”或“小于”)對(duì)照組，與預(yù)期不符。于是繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到圖2的結(jié)果，由圖2可知實(shí)驗(yàn)組CO2的利用率________(填“升高”或“降低”)，可能的原因是遮光使葉片溫度降低，導(dǎo)致__________________________。 (4)綜上所述，欲提高草莓的光合速率，可改變________________(填“CO2濃度”或“遮光比例”)作進(jìn)一步研究。 (5)某同學(xué)推測(cè)，適當(dāng)遮光可能導(dǎo)致葉綠素含量增加，以適應(yīng)弱光環(huán)境。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該同學(xué)的推測(cè)是否正確，寫(xiě)出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)思路：________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)遮陽(yáng)網(wǎng)　相同且適宜　(2)下降　(3)小于　降低　光合作用相關(guān)酶的活性降低　 (4)遮光比例 (5)提取并用紙層析法分離遮光和未遮光情況下的草莓葉片屮的色素，觀察并比較葉綠素色素帶的寬度 解析　(1)根據(jù)題干信息可知，該實(shí)驗(yàn)是以草莓為材料，研究了遮陰處理對(duì)草莓葉片光合作用的影響，所以實(shí)驗(yàn)組用遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行處理，對(duì)照組不做處理。兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)在相同且適宜條件下培養(yǎng)至植株長(zhǎng)出6片葉左右，測(cè)得其凈光合速率。(2)據(jù)圖1分析，對(duì)照組草莓11時(shí)與9時(shí)相比，光合速率下降，原因是出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象，此時(shí)氣孔部分關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)不足，葉綠體內(nèi)三碳化合物生成減少。(3)據(jù)圖分析可知，遮光組實(shí)驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)二氧化碳的固定效率降低，光合積累總量小于對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)處理遮光使葉片溫度降低，導(dǎo)致(催化CO2固定的相關(guān))酶活性降低，所以遮光可以顯著提高其CO2補(bǔ)償點(diǎn)，降低固定CO2的效率。(4)為探究草莓生產(chǎn)中的最佳光合作用，需要對(duì)遮光比例進(jìn)行研究。(5)探究適當(dāng)遮光可能導(dǎo)致葉綠素含量增加，以適應(yīng)弱光環(huán)境的實(shí)驗(yàn)，需要提取并用紙層析法分離遮光和未遮光情況下的草莓葉片中的色素，觀察并比較葉綠素色素帶的寬度。 6．圖甲為探究光合作用的裝置圖，圖乙為不同CO2濃度下溫度對(duì)光合速率和呼吸速率的影響示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題： (1)若用圖甲所示裝置來(lái)探究CO2是否為光合作用的原料，則還應(yīng)該再增加一個(gè)裝置，做法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若用圖甲所示裝置來(lái)探究元素X是否為植物的必需礦質(zhì)元素，則還應(yīng)該再增加一個(gè)裝置，做法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若將圖甲所示裝置中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaHCO3溶液換成等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液，則在開(kāi)始的短暫時(shí)間內(nèi)，植物的葉綠體中C3與C5相對(duì)含量的變化情況是__________________________。 (4)圖乙中，在大氣CO2濃度下，若環(huán)境溫度保持在35 ℃，每日光照12小時(shí)，兩晝夜后測(cè)定，植物體干重將________(填“增加”“減少”或“不變”)。 答案　(1)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaHCO3溶液換成等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液，其他條件與圖甲所示裝置相同　(2)將水槽中的完全培養(yǎng)液替換成等量的只缺少元素X的完全培養(yǎng)液，其他條件與圖甲所示裝置相同　(3)C3相對(duì)含量下降，C5相對(duì)含量上升　(4)減少 解析　(1)在設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般將要探究的因素設(shè)為自變量，其他因素必須保持一致。本實(shí)驗(yàn)中是否有CO2是自變量，根據(jù)題意可知，增加的一組實(shí)驗(yàn)裝置中應(yīng)該沒(méi)有CO2。(2)若探究元素X是否為植物的必需礦質(zhì)元素，可以采用水培法，增加的裝置中應(yīng)將水槽中的完全培養(yǎng)液替換成等量的只缺少元素X的完全培養(yǎng)液，其他條件與圖甲所示裝置相同。(3)若將NaHCO3溶液替換為NaOH溶液，則短時(shí)間內(nèi)CO2含量減少，使CO2的固定減弱，C3合成減少而消耗仍在繼續(xù)，所以C3相對(duì)含量降低，C5相對(duì)含量升高。(4)由圖乙可知，當(dāng)環(huán)境溫度為35 ℃時(shí)，光照下有機(jī)物凈積累量為0，所以每日光照12小時(shí)，沒(méi)有有機(jī)物的積累，但是黑暗中的12小時(shí)仍有有機(jī)物的消耗，所以最終結(jié)果是植物體干重減少。