第5章细胞的能量供应和利用

第5章细胞的能量供应和利用[主干回顾](一)酶的基本概念图示(二)酶的作用机理酶作用的实质是降低化学反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。(三)用曲线模型表示酶的三大特性1．图1中酶参与的反应对应曲线A，无机催化剂参与的反应对应曲线B，未加催化剂时对应曲线C，由此说明，与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。2．图2中加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用；而加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶的催化作用具有专一性。3．①图3中b点表示最适温度，e点表示最适pH。②温度在a点时，酶的活性较低，但不会失活；温度≥c点，酶会失活。pH≤d点、pH≥f点，酶都会失活。③由图3可知，酶的作用条件较温和，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。[集训过关]1．(2019·山东学考)下列关于生物体内酶的叙述，错误的是

(

)A．酶是具有催化作用的有机物B．酶只能在生物体内发挥作用C．过酸或过碱会使酶永久性失活D．一种酶只能催化一种或一类化学反应解析：酶既可在生物体内发挥作用，也能在生物体外发挥作用。故选B。答案：

B2．细胞代谢活动的正常进行离不开酶。下列有关酶的叙述，错误的是

(

)A．一旦离开活细胞，酶就失去催化能力B．酶的活性受温度和pH等因素的影响C．酶作用的原理是降低化学反应的活化能D．反应前后，酶的化学性质和数量保持不变

解析：只要条件适宜，酶在细胞内外都能发挥催化作用，A错误；温度和pH

都会影响酶的活性，B正确；酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能，C

正确；酶在反应前后，化学性质和数量保持不变，D正确。答案：A

3．如图为某酶促反应过程示意图，有关叙述正确的是

(

)A．图中R表示酶，可以为酶促反应提供活化能B．温度、pH过高或过低会破坏酶的空间结构，使酶失活C．加酶洗衣粉中的酶制剂通过催化图示反应，可洗去各种污渍D．活细胞产生的酶在生物体外适宜的条件下仍然具有催化活性解析：酶可以降低酶促反应所需的活化能，A错误；低温降低酶活性，不破坏酶结构，B错误；酶催化的专一性指一种酶只能催化一种或一类化学反应，图中仍是催化一种化学反应，只能去除某一种污渍，C错误；活细胞产生的酶在生物体外适宜的条件下仍然具有催化活性，D正确。答案：D

4．

(2020·山东学考)利用麦芽酿造啤酒时，需要利用α­淀粉

酶催化淀粉的水解。右图为适宜pH条件下，温度对α­淀

粉酶活性影响的曲线。下列叙述错误的是

(

)A．温度为Ta时，α­淀粉酶的活性受抑制B．温度为Tb时，α­淀粉酶的空间结构遭到破坏C．随温度的升高，α­淀粉酶的活性持续升高D．温度为T0时，淀粉水解速率最快

解析：一定范围内随温度升高，α­淀粉酶的活性升高，超过最适温度，其活性下降，甚至失活。故选C。答案：C5．如图是某种淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与温度的关系曲线，回答下列问题：(1)图中b、c两点中通过改变温度条件可明显提高反应速率的是______，原因是____________________________________________。(2)某同学为验证温度对该酶活性的影响，设计了如下实验：操作步骤操作方法试管A试管B试管C1淀粉溶液2mL2mL2mL2温度处理/℃3710003淀粉酶溶液1mL1mL1mL4碘液2滴2滴2滴5现象X变蓝变蓝①该实验的自变量是________。若反应时间相对充分，请写出表格中X表示的内容：__________。操作步骤4________(填“可以”或“不可以”)用斐林试剂代替碘液，原因是____________________________________________________。②能不能利用过氧化氢酶催化H2O2分解来验证温度对酶活性的影响。原因是_____________________________________________________________________。③若需判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，从实验的科学角度分析，最好检测________。解析：(1)分析曲线，c点属于低温，b点是高温，所以通过改变温度条件可明显提高反应速率的为c点，原因是低温虽然抑制酶活性，但低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使酶失活，对酶活性的影响是不可逆的。(2)①分析表格可看出，温度是自变量，变色情况是因变量；X是37℃时的变色情况，在此温度淀粉酶活性高，将淀粉分解，加碘液不变蓝；不能用斐林试剂代替碘液，因为用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热到50～65℃，对实验有影响。②也不能用过氧化氢酶催化H2O2分解来验证温度对酶活性的影响，原因是温度对H2O2分解的速度有影响，同样会对实验结果造成干扰。③判断某生物大分子物质在不同温度条件下，相同酶催化是否水解，最好检测生成物情况，若检验反应物有可能反应物在较长时间都存在，不易判断。答案：(1)c低温抑制酶活性，低温对酶活性的影响是可逆的，而高温使酶失活，高温对酶活性的影响是不可逆的(2)①温度不变蓝不可以用斐林试剂检测生成物时，需水浴加热到50～65℃，改变了实验的自变量，对实验结果有干扰②不能温度对H2O2分解的速度有影响，会对实验结果造成干扰③生成物[主干回顾](一)ATP的结构概念图(二)ATP的合成与利用(三)细胞的有氧呼吸1．过程图解

(四)无氧呼吸1．反应式

①C6H12O62C3H6O3＋能量(如乳酸菌)。②C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量。2．场所：细胞质基质。2．总反应式[集训过关]1．(2020·山东学考)下图为ATP的结构示意图，其中甲、乙和丙表示构成ATP的小分子物质，a、b表示某种化学键。下列叙述错误的是 (

)A．甲表示磷酸基团B．乙表示脱氧核糖C．丙表示腺嘌呤D．a、b表示的化学键不稳定解析：ATP是由核糖、腺嘌呤和磷酸基团组成的，题图中乙表示核糖。故选B。答案：B

2．(2020·浙江1月学考)厌氧呼吸的基本过程如图所示，①～③为相关反应过程。下列叙述错误的是 (

)A．①释放的能量大多贮存在有机物中B．②的进行需要乳酸脱氢酶的催化C．缺氧条件下某些根细胞能进行①③D．缺氧时骨骼肌细胞能进行①②解析：①是糖酵解，能量大多贮存在丙酮酸中，释放的能量大多以热能的形式散失，少数储存在ATP中，A错误。答案：A

3．下列关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述，错误的是 (

)A．糖的氧化反应是放能反应B．光合作用的暗反应是吸能反应C．ATP是吸能反应和放能反应的纽带D．氨基酸合成蛋白质的过程是放能反应解析：氨基酸合成蛋白质的过程是吸能反应。故选D。答案：D

4．(2020·山东学考)右图为线粒体的结构示意图，①～③表示相关结构，下列叙述正确的是(

)A．葡萄糖可通过①③进入线粒体B．有氧呼吸过程释放能量最多的阶段发生在②处C．有氧呼吸有关的酶全部分布在②③处D．[H]与O2的结合发生在③处解析：葡萄糖只有分解成丙酮酸后才能进入线粒体，A错误；有氧呼吸过程释放能量最多的阶段为第三阶段，发生在线粒体内膜(③)处，B错误；有氧呼吸有关的酶分布在细胞质基质和②③处，C错误；[H]与O2的结合发生在线粒体内膜(③)处，D正确。答案：D

5．下列关于细胞呼吸在生产生活中应用的叙述，错误的是

(

)A．面团“发起”是酵母菌产生CO2所致B．干燥和无氧的环境有利于蔬菜的长期保鲜C．利用乳酸菌制作酸奶过程中需密闭隔绝空气D．黑暗条件下绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量不断减少解析：酵母菌无氧呼吸产生CO2使面团“发起”，A正确；完全无氧的情况下，无氧呼吸增强，分解的有机物也较多，同时产生酒精，一般不利于水果的保质、保鲜，所以一般采用低氧保存，此时有氧呼吸较弱，而无氧呼吸又受到抑制，B错误；乳酸菌是厌氧菌，在无氧的条件下进行乳酸发酵，C正确；黑暗条件下绿豆萌发进行呼吸作用消耗有机物，有机物不断减少，D正确。答案：B

6．图甲是细胞内部分生命活动示意图，其中①、②、③、④表示生理过程，A、B、C、D表示生命活动产生的物质。图乙是某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。请据图回答下列相关问题：(1)图甲中在生物膜上发生的生理过程是__________(填序号)，A表示__________，D表示________。产生能量最多的生理过程是________(填序号)。(2)图乙中只完成图甲中生理过程①、②、③的O2浓度是________。图乙中最适合储存水果或蔬菜的O2浓度是________。(3)O2浓度为b时，植物细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的________倍。解析：(1)题图甲中生理过程①为呼吸作用第一阶段，发生在细胞质基质中；生理过程②为有氧呼吸的第二阶段，发生的场所为线粒体基质；生理过程③为有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，该过程产生的能量最多；生理过程④为无氧呼吸第二阶段。A物质是丙酮酸，B物质为[H]，C物质为乙醇，D物质为乳酸。(2)题图乙中O2浓度为a时，该器官没有吸收O2，只有CO2生成，因此植物细胞只进行无氧呼吸；O2浓度为d时，O2吸收量和CO2释放量相等，植物细胞只进行有氧呼吸；O2浓度为b和c时，CO2的释放量大于O2的吸收量，则植物细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。O2浓度为c时，植物细胞进行呼吸作用释放的CO2量最少，是储存水果或蔬菜的最佳O2浓度。(3)O2浓度为b时，O2吸收量为3，则有氧呼吸产生CO2的量为3，无氧呼吸产生CO2的量为5，根据有氧呼吸与无氧呼吸的化学反应式可知，植物细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍。答案：(1)③丙酮酸乳酸③

(2)d

c

(3)5[主干回顾](一)绿叶中色素的提取和分离(二)光合作用中光反应和暗反应的关系1．过程图解2．两者的区别比较项目光反应暗反应实质光能转换为化学能，并释放出O2固定CO2，形成有机物时间长短短促较缓慢需要条件色素、光照、酶等不需要色素和光，需要多种酶等反应场所叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体的基质中物质变化①水的光解：水分解生成H＋和O2；②ATP的合成：在相关酶的作用下ADP和Pi形成ATP①CO2的固定：CO2＋C5→2C3；②C3的还原：2C3→(CH2O)＋C5能量变化光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能相应产物O2、ATP和NADPH葡萄糖等有机物续表(三)光照、CO2浓度和温度对光合作用影响常见曲线模型曲线分析P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子(图1为温度，图2为CO2浓度，图3为光照强度)应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率续表[集训过关]1．下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是

(

)A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素C．为获得10mL提取液，研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失解析：在提取绿叶中的色素时，应先加入少量的CaCO3，再进行研磨，防止研磨过程中酸破坏叶绿素，A错误；即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素，只是滤液中色素的含量不多，分离后4条色素带较窄，B正确；若要获得总量10mL的提取液，在研磨时应分次加入10mL乙醇，C错误；层析完毕后应迅速记录结果，这是因为叶绿素在光下容易分解，导致色素条带很快消失，而不是随溶剂挥发消失，D错误。答案：B

2．下列关于光合作用和呼吸作用实验的说法，错误的是

(

)A．研磨绿叶时加二氧化硅有助于研磨充分B．酵母菌无氧呼吸产生酒精，可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄C．酵母菌无氧呼吸产生酒精，可用重铬酸钾溶液检验，在酸性条件下由橙色变成灰绿色D．酵母菌有氧呼吸实验中，通过NaOH溶液通入空气，目的是去除空气中的CO2解析：研磨绿叶时，加二氧化硅有助于研磨充分，A正确；酵母菌无氧呼吸产生CO2，可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，B错误；酵母菌无氧呼吸产生酒精，可用重铬酸钾溶液检验，在酸性条件下由橙色变成灰绿色，C正确；酵母菌有氧呼吸实验中，通过NaOH溶液通入空气，目的是去除空气中的CO2，以排除空气中CO2对反应产物的检测产生影响，D正确。答案：B

3．下列关于植物光合作用的叙述，正确的是

(

)A．暗反应在细胞质基质中进行B．光合作用产生的葡萄糖中的碳和氧都来自二氧化碳C．光反应产生的ATP可以用于暗反应，也可以用于其他生命活动D．光反应只进行能量代谢，不进行物质代谢；暗反应则刚好相反解析：暗反应的场所是叶绿体基质；光反应产生的ATP只用于暗反应，为C3还原提供能量，不能用于其他生命活动；光反应和暗反应过程中都存在能量代谢和物质代谢。故选B。答案：B

4．光合作用过程中，水的光解及C3形成葡萄糖所需要的能量分别来自

(

)A．细胞呼吸产生的ATP和光能、NADHB．都是细胞呼吸产生的ATP、NADHC．光能和光反应产生的ATP、NADPHD．都是光反应产生的ATP、NADPH解析：由光合作用的过程可知，光合作用过程中，水的分解需要的能量来自光能，C3形成糖类所需要的能量来自光反应产生的ATP和NADPH中的能量。故选C。答案：C

5．地球上的绿色植物每年通过光合作用制造的有机物高达2200亿吨，相当于全球每年能量消耗的10倍。下列有关说法正确的是

(

)A．绿色植物白天只进行光合作用，夜晚只进行细胞呼吸B．绿色植物叶肉细胞的光合色素分布在叶绿体的内膜上，可吸收、传递、转化光能C．当某绿色植物的净光合速率为0时，其叶肉细胞吸收二氧化碳的量不为0D．光反应的进行必须有光的参与，而暗反应的进行不能有光解析：绿色植物在白天和夜晚都会进行细胞呼吸，A错误；绿色植物叶肉细胞的光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，可吸收、传递、转化光能，B错误；当某绿色植物的净光合速率为0时，由于植物的非绿色部分不进行光合作用，但会进行呼吸作用，则叶肉细胞的总光合速率大于呼吸速率，故叶肉细胞吸收二氧化碳的量不为0，C正确；光反应的进行必须有光的参与，而暗反应的进行对光没有要求，有光或无光都可以进行暗反应，D错误。答案：C

6．如图是适宜条件下光照强度对某植物光合作用速率的影响曲线。回答下列问题：(1)该植物叶片中光合色素分布在叶绿体的________上。提取叶绿体中的色素时，为使研磨充分可加入__________。(2)光照强度直接影响光合作用的________阶段，该阶段产生的________和________可参与三碳化合物的还原。(3)光照强度为B时，该植物的光合作用速率______(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用速率。长期处于该光照强度下，植物______(填“能”或“不能”)正常生长。(4)光照强度为D时，叶肉细胞中产生ATP的细胞器有________________