2024届高考生物考前冲刺第1篇专题素能提升专题2代谢微专题1细胞代谢的保障教师用书

专题二代谢微专题1细胞代谢的保障课标要求考情分析1.阐明质膜具有选择透过性。2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白。3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。4.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质,酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。5.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质该部分内容为高频考点,多集中考查观察植物细胞的吸水和失水实验,物质进出细胞的方式及影响跨膜运输的因素;考查酶和ATP主要结合呼吸作用,结合其他涉及能量的知识进行考查;结合核酸的组成和能量代谢考查ATP的结构、产生和作用。在高考中有时以图示或表格的形式出现,有时以探究实验的形式考查植物细胞吸水和失水的条件,物质运输方式的判断、特点及影响因素等,试题难度一般不大[自我校对]①RNA②催化③专一④吸水和失水⑤直接能源⑥流动性⑦能量⑧甘油⑨转运蛋白⑩载体蛋白ATP1.(必修1P63思考·讨论)临床上输液要用生理盐水。因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致,血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。2.(必修1P66正文)转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型,载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。3.(必修1P72正文)细胞膜上转运蛋白的种类和数量,或转运蛋白空间结构的变化,对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。4.(必修1P79思考·讨论)刀豆种子中脲酶含量相当高,该酶能使尿素分解成氨和二氧化碳。脲酶可用丙酮作为溶剂来提取,其本质是蛋白质。5.(必修1P81正文)酸既能催化蛋白质水解,也能催化脂肪和淀粉水解。6.(必修1P83探究·实践)建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响,而不用过氧化氢酶,原因是温度(高温)会影响过氧化氢自然分解的速度。建议用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响,而不用淀粉酶,原因是盐酸可催化淀粉的水解。7.(必修1P84相关信息)一般来说,动物体内的酶最适温度在35～40℃;植物体内的酶最适温度在40～50℃;细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大,有的酶最适温度可高达70℃。

8.(必修1P85科学·技术·社会)溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用,能增强抗生素的疗效。9.(必修1P86问题探讨)萤火虫发光是因为萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶,萤火虫发光是一个能量转化过程。萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号,以便繁衍后代。10.(必修1P86相关信息)腺苷由腺嘌呤和核糖组成。ATP去掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸,是形成RNA的基本单位。11.(必修1P86正文)当ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合,从而使后者发生变化。12.(必修1P88图5-7)ATP为Ca2+主动运输提供能量的机制:参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时,其酶活性就被激活了;在载体蛋白这种酶的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随着能量的转移,这就是载体蛋白的磷酸化;载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化,使Ca2+的结合位点转向膜外侧,将Ca2+释放到膜外。13.(必修1P89正文)正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”,才能及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。重点1物质跨膜运输的方式1.厘清细胞的吸水和失水[特别提醒]有关渗透作用的3个易错点(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指渗透压。(2)水分子的移动方向是双向的,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数量多。(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。2.物质出入细胞方式的判断3.影响物质跨膜运输的三个因素(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)。(2)O2浓度。(3)温度可影响生物膜的流动性和酶的活性,因而会对两种被动运输方式和主动运输的运输速率产生影响,温度影响了细胞呼吸的速率,因此温度对主动运输速率的影响更为明显。[特别提醒]几种特殊物质出入细胞的情况(1)葡萄糖进入人的红细胞的方式为协助扩散。静息状态时,神经纤维膜内K+外流方式为协助扩散;受刺激时,神经纤维膜外Na+内流方式为协助扩散。(2)物质能否通过细胞膜,并不是取决于分子大小,而是取决于细胞生命活动是否需要。如木糖分子比葡萄糖分子小,但细胞吸收葡萄糖而不吸收木糖。(3)胞吞与胞吐的共同点为能运输生物大分子等,在运输过程中形成囊泡,需要消耗能量,不需要转动蛋白。大多数神经递质虽是小分子,但仍以胞吐的方式由突触前膜释放。考向1围绕渗透作用与细胞的吸水和失水,考查科学思维能力1.植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,当水分交换达到平衡时观察到:①细胞a未发生变化;②细胞b体积增大;③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理的是(C)A.水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度B.水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞cC.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度解析:由“①细胞a未发生变化”可推出细胞a在该蔗糖溶液中的吸水量等于失水量,即水分交换前,细胞a的细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等;由“②细胞b体积增大”可推出细胞b在该蔗糖溶液中的吸水量大于失水量,即水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度;由“③细胞c发生了质壁分离”可推出细胞c在该蔗糖溶液中的失水量大于吸水量,即水分交换前,细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。综合上述分析可以推出,水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度;水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c;水分交换平衡时,细胞a和细胞c的细胞液浓度都与各自所处的外界蔗糖溶液的浓度相等,由于细胞c发生了质壁分离,有水进入蔗糖溶液中,故水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度。第一步:阅读获得信息“三种细胞液浓度不同的成熟叶肉细胞,相同浓度的蔗糖溶液”。第二步:联系所学知识“在低渗溶液中细胞吸水,在等渗溶液中水分子进出平衡,在高渗溶液中细胞失水”。第三步:根据联系解答挖掘隐含条件,将题干信息、教材知识与试题的问题结合起来进行解答。2.(2022·湖南卷)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌,其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是(A)A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3mol/LB.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D.若将该菌先65℃水浴灭活后,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化解析:分析甲组结果可知,随着培养时间延长,原生质体表面积逐渐增大,说明细胞吸水膨胀,表明细胞中溶液浓度>0.3mol/L,不能说明细胞内NaCl浓度≥0.3mol/L;分析乙、丙组可知,用NaCl处理时原生质体表面积都比葡萄糖基本培养基处理时要小,说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,换用葡萄糖基本培养基处理后,原生质体表面积又增大,说明NaCl处理解除后细胞即可发生质壁分离复原;该菌的正常生长,细胞由小变大可导致原生质体表面积增加,该菌吸水也会导致原生质体表面积增加;若将该菌先65℃水浴灭活,细胞死亡,原生质层失去半透膜作用,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化。考向2围绕物质出入细胞的方式,考查生命观念3.(2022·山东卷)NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源,NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动,NO3-的吸收由H+浓度梯度驱动,相关转运机制如图。铵肥施用过多时,细胞内A.NH4+通过AMTsB.NO3-通过C.铵毒发生后,增加细胞外的NO3D.载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H解析:由题干信息可知,NH4+的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的,所以NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP;由题图可以看出,NO3-进入根细胞是由H+浓度梯度驱动的,进行的是逆浓度梯度运输,所以NO3-通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输,属于被动运输;铵毒发生后,H+在细胞外更多,增加细胞外的NO3-,可以促使H+向细胞内转运,减少细胞外的H+,从而减轻铵毒;据图可知,载体蛋白NRT1.1转运NO3-属于主动运输,4.(2023·山东卷)溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+,溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是(D)A.H+进入溶酶体的方式属于主动运输B.H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除D.溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性增强解析:由题可知,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体,说明H+浓度为溶酶体内较高,因此H+进入溶酶体为逆浓度运输,方式属于主动运输;溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,若H+载体蛋白失活,会导致Cl-转运受阻,进而导致溶酶体内的吞噬物积累;Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除;细胞质基质中的pH与溶酶体内不同,溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶可能失活。(1)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白,硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小。(2022·湖北卷)(×)(2)原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜,这类跨膜运输的具体方式有协助扩散、主动运输。(2021·广东卷)(√)(3)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如图,①～⑤表示相关过程,成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量。(2021·河北卷)(√)(4)在生物体中,同种物质进出同一细胞的方式一定相同。(2023·湖南模拟)(×)(5)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由蛋白质复合物构成的,其运输的特点是一种离子通道只允许一种离子通过(答出1点即可)。细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,根细胞对K+的吸收速率降低,原因是根细胞对K+的吸收属于主动运输,消耗能量,而呼吸抑制剂抑制细胞呼吸产生能量。考向3基于物质出入细胞的实验,考查科学探究能力5.取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是(D)A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组解析:甲、乙两组糖溶液的浓度(单位为g/mL)相同,但甲糖的相对分子质量大于乙糖,所以甲、乙两组糖溶液的物质的量浓度不同(甲<乙),将相同的叶细胞浸入两种不同物质的量浓度的溶液中,在吸水和失水的表现上可能不同。据题意可推测,甲糖溶液浓度低于叶细胞的细胞液浓度,叶细胞吸水导致甲糖溶液浓度升高;若测得乙糖溶液浓度不变,则乙糖溶液浓度等于叶细胞的细胞液浓度,水分子进出乙组叶细胞的量相等,净吸水量为零;若测得乙糖溶液浓度降低,则乙糖溶液浓度高于叶细胞的细胞液浓度,乙组叶肉细胞可能会发生渗透失水而表现为质壁分离;若测得乙糖溶液浓度升高,则甲、乙浓度均小于叶细胞的细胞液浓度,两组细胞均吸水,但由于甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液,所以乙组叶细胞的净吸水量小于甲组叶细胞。6.(2023·山东潍坊模拟)柽柳是强耐盐植物,它的根部能够吸收无机盐,叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的无机盐排出体外。为探究根部对无机盐X的吸收方式,兴趣小组的同学利用生理状况相同的多条柽柳根、已知浓度的X溶液、X载体抑制剂和呼吸酶抑制剂做了以下实验。下列对实验思路或实验结论的叙述错误的是(B)甲组:6条柽柳根+X的溶液→一段时间后测溶液中X的浓度,计算X吸收速率乙组:6条柽柳根+X的溶液+X载体抑制剂→一段时间后测溶液中X的浓度,计算X吸收速率丙组:6条柽柳根+X的溶液+呼吸酶抑制剂→一段时间后测溶液中X的浓度,计算X吸收速率A.甲、乙、丙三组不同的处理方法是自变量,不同处理方法后X的吸收速率是因变量B.若乙组溶液中X的吸收速率比甲组的低,说明X是通过主动运输吸收的C.若丙组溶液中X的吸收速率与甲组的吸收速率相等,说明X是通过被动运输吸收的D.若乙、丙两组溶液中X的吸收速率小于甲组的吸收速率,说明X是通过主动运输吸收的解析:本实验的目的是探究根部对无机盐X的吸收方式,根据对甲、乙、丙三组的处理情况判断,三组不同的处理方法是自变量,不同处理方法后X的吸收速率是因变量;若乙组溶液中X的吸收速率比甲组的低,说明根部吸收X需要载体协助,因此可能是通过主动运输或协助扩散吸收的;若丙组溶液中X的吸收速率与甲组的吸收速率相等,说明根部吸收X不消耗能量,即是通过被动运输吸收的;若乙、丙两组溶液中X的吸收速率小于甲组的吸收速率,说明根部吸收X既需要载体,也消耗能量,故是通过主动运输吸收的。实验探究物质跨膜运输的方式(1)探究是主动运输还是被动运输。(2)探究是自由扩散还是协助扩散。重点2ATP和酶1.明辨ATP的结构及拓展2.厘清能量转换过程和ATP的来源与去路3.肌细胞中ATP产生速率与O2供给量之间关系的曲线解读[特别提醒](1)当横坐标表示呼吸作用强度时,ATP产生速率的变化曲线应该从原点开始。(2)哺乳动物成熟的红细胞中,ATP的产生速率几乎与O2供给量无关。4.酶的特性及影响酶促反应的三类曲线(1)酶的特性曲线。①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,表明酶具有高效性。②图2中两曲线比较,表明酶具有专一性。(2)影响酶促反应速率的因素曲线。①分析图1和图2:温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。②分析图3:OP段限制酶促反应速率的因素是底物浓度,P点以后的限制因素则是酶浓度。③分析图4:在反应物充足,其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。5.酶的特性相关探究实验[特别提醒]检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块,通过观察其消失情况得出结论,因蛋白酶本身也是蛋白质,不能用双缩脲试剂检测。6.高中教材中常见的酶(1)DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸链与单个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,用于DNA复制。(2)RNA聚合酶——催化核糖核苷酸链与单个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键,用于RNA合成(转录)及RNA复制。(3)基因工程工具酶。(4)解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。(5)核酸水解酶。(6)各种消化酶——可对应催化相关物质的水解,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。(7)细胞工程常用酶:纤维素酶、果胶酶(降解细胞壁);胰蛋白酶(动物细胞培养)。考向1围绕ATP与能量代谢的关系,考查科学思维1.(2021·湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是(B)A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响解析:蛋白质在磷酸化和去磷酸化过程中,通过构象改变发挥相应的功能,能够体现蛋白质结构与功能相适应的观点;这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化,不能参与细胞信号传递;由题图可知,在蛋白质磷酸化过程中,ATP为蛋白质提供磷酸基团,参与了细胞信号传递;蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均属于酶促反应,受温度的影响。2.(2023·广东深圳一模)磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物,它能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP(A—P～P～P)。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激,检测对照组和实验组(肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理)肌肉收缩前后ATP和ADP的含量,结果如下表所示,根据实验结果,下列有关分析正确的是(B)磷酸腺苷对照组/(10-6mol·g-1)实验组/(10-6mol·g-1)收缩前收缩后收缩前收缩后ATP1.301.301.300.75ADP0.600.600.600.95A.对照组中的肌肉组织细胞中无ATP和ADP的相互转化B.实验组中的肌肉组织细胞中有ATP分解也有ATP合成C.对照组中的磷酸肌酸没有参与ATP的再生合成D.实验组数据表明部分生命活动可利用靠近A的磷酸键解析:肌肉收缩需要ATP提供能量,对照组肌肉收缩前后ATP和ADP的含量没有变化,故有ATP和ADP的相互转化;除磷酸肌酸转化途径外,肌肉细胞呼吸作用释放的能量少部分也可用于合成ATP,且实验组肌肉细胞收缩后ATP含量降低,ADP含量升高,故实验组中有ATP的消耗,也有ATP的生成;已知磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP,因此对照组中的磷酸肌酸参与ATP的再生合成;实验组数据中没有AMP的含量变化,故不能表明部分生命活动利用了靠近A的磷酸键。考向2围绕酶活性的影响因素及相关实验,考查科学探究能力3.(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是(C)组别pHCaCl2温度/℃降解率/%①9+9038②9+7088③9-700④7+7058⑤5+4030注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白。A.该酶的催化活性依赖于CaCl2B.结合①②组的相关变量分析,自变量为温度C.该酶催化反应的最适温度为70℃、最适pH为9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物解析:分析表格可知,降解率越大说明该酶的活性越高,②组酶活性最高,此时pH为9,添加CaCl2,温度为70℃,③组没有添加CaCl2,pH为9,温度为70℃,降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2;分析①②组可知,除了温度以外,pH相同且都添加CaCl2,说明①②组的自变量为温度;②组酶活性最高,此时pH为9,温度为70℃,但实验温度梯度和pH梯度都较大,不能说明该酶催化反应的最适温度为70℃、最适pH为9;该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白,若要确定该酶能否水解其他反应物,还需补充实验。4.某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。实验组①②③④⑤底物+++++RNA组分++-+-蛋白质组分+-+-+低浓度Mg2++++--高浓度Mg2+---++产物+--+-根据实验结果可以得出的结论是(C)A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性解析:实验组①给予的条件为低浓度Mg2+,有产物生成,表明该条件下酶P具有催化活性;实验组③和实验组⑤只有酶P的蛋白质组分,自变量为Mg2+的浓度,两组实验都无产物生成,说明蛋白质组分不具有催化活性;实验组②和实验组④只有酶P的RNA组分,自变量为Mg2+的浓度,低浓度Mg2+组无产物生成,说明在低浓度Mg2+条件下RNA组分不具有催化活性,高浓度Mg2+组有产物生成,说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性。(1)稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性。(2022·浙江6月选考)(√)(2)抑制剂甲会与底物竞争性结合酶的催化活性部位,从而阻碍酶与底物的结合,通过增加底物浓度不会减弱该抑制作用。(2023·浙江联考)(×)(3)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,该酶可耐受一定的高温;在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大;不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同。(2021·海南卷)(√)(4)“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中,分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物。(2021·浙江6月选考)(√)(5)高温处理后的酶能与双缩脲试剂产生显色反应。(2023·湖北襄阳模拟)(×)(6)(经典高考题)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。①实验设计思路。取2支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。②实验预期结果与结论。若出现结果a:透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高。结论a:甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果b:透析前后,两组的酶活性均不变。结论b:甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果c:加甲物质溶液组,透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组,透析前后酶活性不变。结论c:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。若出现结果d:加甲物质溶液组,透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组,透析后酶活性比透析前高。结论d:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。“人造细胞”将助力体内药物输送情境材料某研究团队利用人造聚合物制造了一个红细胞大小的球形膜,在膜上钻了一个纳米通道,并将一种化学反应材料添加到纳米通道中,充当泵的作用。在光照激活后,这种材料会产生化学反应,形成真空,将膜外物质主动吸入细胞内。而当化学反应逆转后,泵又可将细胞内物质排出细胞外。相比于简单的脂质体类细胞结构,具有复杂功能的人造细胞对于环境更加敏感,并能执行更多种类的工作,例如精准药物递送、癌细胞追踪等。问题探究(1)“人造细胞”的球形膜上钻一个微型孔,形成一个纳米通道,纳米通道内添加的固体光催化剂使得该通道具有什么作用?提示:固体光催化剂类似主动运输所需的载体蛋白,便于控制物质进出人造细胞。(2)与机体细胞主动运输消耗能量比,“人造细胞”主动吸收周围物质时,能量来源有什么不同?提示:机体细胞主动运输消耗的能量来自细胞呼吸。人造细胞纳米通道内的固体光催化剂通过化学反应形成真空环境,利用真空环境与细胞外产生的势能来进行主动运输。(3)探索“人造细胞”进行“癌细胞追踪”,需要在膜上添加糖蛋白,这体现了细胞膜的什么功能?提示:细胞膜具有进行细胞间信息交流识别的功能。1.经研究发现,上述情境材料中的“人造细胞”还可以吞下大肠杆菌并将它们困在膜内,并且“人造细胞”悬浮在水中时可以从水中主动摄取物质。下列有关说法正确的是(B)A.在缺氧环境中“人造细胞”膜的主动运输功能会减弱B.“人造细胞”未来或可用于环境污染物的清理C.“人造细胞”膜上泵的功能,相当于生物膜上的载体蛋白的作用,其转运速率依赖膜两侧物质浓度差D.“人造细胞”吞下大肠杆菌的方式是胞吞解析:“人造细胞”膜的主动运输物质所需要的能量由外界气压提供,与氧气环境无关;题中显示,“人造细胞”悬浮在水中时可以从水中主动摄取物质,据此可推测“人造细胞”未来或可用于环境污染物的清理;“人造细胞”膜上泵的功能,与生物膜上的载体蛋白的作用相同,但其运输方式为主动运输,与膜两侧物质浓度差无关;“人造细胞”不是真正的细胞,其吞下大肠杆菌的方式不属于胞吞,因为没有体现膜泡形成过程。2.(2023·湖北武汉模拟)红豆杉中的紫杉醇具有抗肿瘤活性,能有效抑制肿瘤细胞的增殖。紫杉醇难溶于水,易溶于丙酮等有机溶剂。脂质体是一种类似于细胞膜结构的微型囊泡体,如图所示。将紫杉醇药物包裹在脂质体内部,能减少药物的使用剂量和降低药物的毒副作用。下列叙述错误的是(C)A.应将紫杉醇嵌入脂质体的磷脂双分子层之间(图中b处)B.图示脂质体膜和细胞膜的最大区别在于无蛋白质C.脂质体膜与细胞膜的融合体现了生物膜的信息交流功能D.在脂质体表面加上靶向信号分子可以实现定向药物输送解析:据题意分析,脂质体是一种类似于细胞膜结构的微型囊泡体,与细胞膜结构类似,因而能通过与细胞膜的融合将其中携带的药物运输到相应的细胞中。由于紫杉醇难溶于水,易溶于丙酮等有机溶剂,因此,应将紫杉醇嵌入脂质体的磷脂双分子层之间,即b处;脂质体膜没有蛋白质,而细胞膜中有蛋白质成分,因此,图示脂质体膜和细胞膜的最大区别在于无蛋白质;脂质体膜与细胞膜发生融合,依赖于膜结构的流动性,没有体现生物膜的信息交流功能;在脂质体表面加上靶向信号分子可以实现定向药物输送,进而实现药物的靶向治疗,减少药物的毒副作用。微专题突破练一、选择题1.(2023·山东潍坊二模)转运蛋白是协助物质跨膜运输的重要膜组分,它分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。下列说法错误的是(D)A.载体蛋白在转运物质时需与被转运物质结合,构象也会发生改变B.通道蛋白只容许与自身孔径大小和电荷适宜的物质通过,不与被转运物质结合C.神经纤维上的离子通道转运钠离子时,通道蛋白的构象会发生改变D.葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞需要载体蛋白的协助,并消耗消化道内的ATP解析:载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,通道蛋白不会与被转运物质结合;某些小分子(如神经递质、激素等)与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构象改变,从而使离子通道开启或关闭;葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞需要载体蛋白的协助,并消耗小肠绒毛上皮细胞内的ATP。2.在探究植物细胞吸水和失水的实验中,某植物细胞经过0.3g·mL-1蔗糖溶液处理后的部分变化过程如图所示。下列叙述错误的是(B)A.该实验现象的变化顺序是①②③B.①细胞液的浓度大于外界溶液浓度C.②细胞质中的水分子以扩散方式进出细胞D.③若用清水处理其可能恢复为①的状态解析:植物细胞经过0.3g·mL-1蔗糖溶液处理后,由于外界溶液浓度高于细胞液的浓度,所以植物细胞失水表现为质壁分离现象,进行的过程依次表现为图中的①②③;图中①细胞液的浓度小于外界溶液(0.3g·mL-1蔗糖溶液)浓度,因此才有了此后的②③变化;水分子进出细胞的方式为被动运输,据此可知,②状态下细胞质中的水分子以扩散方式进出细胞,只不过表现为出来的水分子速率高于进入的水分子速率,因而表现为失水,发生质壁分离;若③细胞仍然具有活性,则用清水处理其可能恢复为①的状态。3.(2023·湖南张家界二模)Na+K+泵和水通道蛋白等对维持人的成熟红细胞的渗透压具有重要意义。膜上的Na+K+泵可催化ATP水解,为其逆向运输Na+和K+提供能量。下列有关叙述错误的是(A)A.人的成熟红细胞含有的酶均分布在细胞内液中B.Na+和K+经Na+K+泵运输时,均为逆浓度梯度运输C.水通道蛋白的活性会影响红细胞渗透吸水或失水的速率D.人的成熟红细胞通过无氧呼吸为Na+K+泵提供催化底物解析:人的成熟红细胞含有的酶分布在细胞内液和细胞膜内侧;Na+和K+经Na+K+泵运输时需要消耗能量,均为逆浓度梯度运输;水通道蛋白是水分子协助扩散的通道,故其活性会影响红细胞渗透吸水或失水的速率;人的成熟红细胞通过无氧呼吸产生ATP,为Na+K+泵提供催化底物。4.物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述,正确的是(B)A.乙醇是有机物,不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATPC.抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞解析:乙醇是小分子有机物,与细胞膜中磷脂相似相溶,可以通过自由扩散进入细胞;血浆中K+含量低,红细胞内K+含量高,K+由血浆逆浓度梯度进入红细胞为主动运输,需要消耗ATP并需要载体蛋白;抗体为分泌蛋白,分泌到细胞外的方式为胞吐,需要消耗能量;葡萄糖进入小肠上皮细胞等为主动运输,进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散。5.(2023·广东湛江二模)叶绿体的ATP合酶由CF0(镶嵌在类囊体膜中)和CF1(位于基质侧)两部分组成,当H+顺浓度梯度经过CF0到达CF1处时能催化ADP和Pi合成ATP。下列叙述错误的是(D)A.CF1处合成ATP的能量来自H+的势能B.ATP合酶同时具有催化和运输的功能C.线粒体内膜上存在类似的ATP合酶D.H+通过CF0时的跨膜运输是主动运输解析:分析题意可知,当H+顺浓度梯度经过CF0到达CF1处时能催化ADP和Pi合成ATP,该过程中H+顺浓度梯度运输会形成势能,为ATP的合成提供能量;ATP合酶既可以催化ATP的合成,也可协助H+的运输,故ATP合酶同时具有催化和运输的功能;线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段,该过程中[H]与氧气结合生成水,同时产生ATP,存在类似的ATP合酶;分析题意可知,H+通过CF0时的跨膜运输是顺浓度梯度进行的,属于被动运输中的协助扩散。6.ATP可将蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,从而推动细胞内一系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法错误的是(B)A.ATP推动细胞做功,存在吸能反应与放能反应过程B.磷酸化的蛋白质做功,失去的能量主要用于再生ATPC.ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应D.肌肉在收缩过程中,肌肉中的能量先增加后减少解析:ATP推动细胞做功的过程中,ATP水解是放能反应,磷酸化的蛋白质做功也属于放能反应,蛋白质磷酸化过程是吸能反应,因此ATP推动细胞做功的过程存在吸能反应与放能反应;合成ATP的能量主要来源于光合作用和呼吸作用,磷酸化的蛋白质做功是一种放能反应,所释放的能量大部分以热能形式散失;肌肉在收缩过程中,ATP先使肌肉中的能量增加,改变形状,这是吸能反应,然后肌肉做功,失去能量,恢复原状,这是放能反应,故肌肉在收缩过程中,肌肉中的能量先增加后减少。7.(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序,其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(C)A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质解析:红茶制作时揉捻能破坏细胞结构,使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触;酶的活性受温度、pH等因素的影响,需要将温度设置在酶的最适温度下,使多酚氧化酶保持最大活性,才能获得更多的茶黄素;酶的作用条件较温和,发酵时有机酸含量增加会改变pH,进而影响多酚氧化酶的活性;高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活,以防止过度氧化影响茶品质。8.(2023·湖南衡阳二模)科学家在对四膜虫编码rRNA前体的DNA序列的研究中发现,一段DNA转录产物可以将mRNA切断加工,也能够在特定位点切断RNA,使得它失去活性。科学家将其命名为核酶。酶是活细胞产生的对底物具有高度特异性和高度催化效能的生物催化剂。下列有关酶的说法错误的是(C)A.萨姆纳从刀豆中提取出了脲酶并获得结晶,进一步实验证明该脲酶是蛋白质B.酶的活性部位是指酶分子中直接与底物结合并催化其转变成产物的部位C.催化模式生物四膜虫前体rRNA加工的酶属于核酶,可以水解蛋白质D.毕希纳将葡萄糖溶液加入酵母菌细胞提取液中发现了无细胞发酵现象解析:萨姆纳以刀豆为原料,成功分离到一种活性很强的脲酶结晶,进一步实验证明该脲酶是蛋白质;酶的活性部位是指酶分子中直接与底物结合并催化其转变成产物的部位;催化模式生物四膜虫前体rRNA加工的酶属于核酶,酶具有专一性,所以核酶不能催化蛋白质水解;毕希纳把酵母菌细胞放在石英砂中研磨,得到不含酵母菌细胞的提取液,进一步实验证明该提取液可以使葡萄糖溶液转变成酒,即无细胞发酵。9.(2023·广东汕头二模)研究证实ATP既是“能量通货”,也可作为一种信号分子,其作为信号分子的作用机理如图所示。下列说法错误的是(D)A.图中神经细胞释放ATP的过程需要相关蛋白质参与并且耗能B.ATP作为信号分子发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流C.靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据D.细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去磷酸基团生成腺嘌呤解析:据图可知,神经细胞释放ATP的方式为胞吐,胞吐过程需要消耗能量,需要相关蛋白质参与;ATP作为信号分子与P2X受体和P2Y受体特异性结合,调节细胞的生命活动,可见ATP发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流;信息分子需要与相应的受体特异性结合才能完成信息交流过程,故靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据;细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去三个磷酸基团生成的物质为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。10.(2023·湖南岳阳一模)图甲是某动物细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是同种细胞在一定量的250mmol·L-1的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是(C)A.从图甲可见细胞内的NaCl的浓度是150mmol·L-1B.图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞吸水能力也最小C.甲、乙两图可证明:该细胞对物质的吸收具有选择透过性D.若该细胞长时间在图乙中的KNO3溶液中会失水过多而死亡解析:图甲中,150mmol·L-1NaCl溶液中细胞体积与初始体积之比等于1,说明该溶液浓度与细胞内液浓度的渗透压相等,但不能说明细胞内的NaCl的浓度是150mmol·L-1;图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞质的浓度最大,细胞吸水能力也最强;图甲细胞失水后不复原,但是图乙细胞发生了复原,证明细胞吸收了乙中物质,未吸收甲中物质,因此可说明该细胞对物质的吸收具有选择透过性;图乙细胞出现复原现象,说明细胞没有死亡。11.(2023·湖南邵阳一模)如图1为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图。多酚氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素是储存和运输过程中引起果蔬褐变的主要原因。为探究不同温度条件下两种PPO活性的大小,某同学设计了实验并对各组酚的剩余量进行检测,结果如图2所示,各组加入的PPO的量相同。下列说法不正确的是(C)A.由图1推测,底物与竞争性抑制剂竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率B.非竞争性抑制剂与酶的某部位结合后,改变了酶的活性中心,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似C.该实验的自变量是温度、酶的种类和抑制剂的种类,PPO用量是无关变量D.图2中,相同温度条件下酶B催化效率更高解析:图1所示,酶的活性中心有限,竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率;非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位结合,使酶的活性部位空间结构改变导致功能丧失,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似;据题意可知,该实验的自变量是温度、酶的种类,PPO用量是无关变量,该实验未用抑制剂;图2中,与酶A组相比,各温度条件下酶B组底物剩余量都最少,所以相同温度条件下酶B催化效率更高。12.研究发现,静息时突触囊泡膜上存在能量泄漏,即“质子流出”,突触囊泡膜上的V型质子泵(VATP酶)必须不断工作,以将质子再泵回囊泡。据图分析下列说法错误的是(B)A.上述过程说明物质运输伴随能量转换B.图中囊泡膜的B侧储存有神经递质C.V型质子泵兼具运输和催化的功能D.H+的运输体现生物膜的选择透过性解析:突触囊泡膜上的V型质子泵含有VATP酶,能水解ATP为质子的泵回提供能量,所以题述过程说明物质运输伴随能量转换;从题图中可以看出,静息时突触囊泡膜上存在能量泄漏,即“质子流出”,可知A是囊泡内侧,存有神经递质;由题图和题干信息可知,V型质子泵中有VATP酶,也能将质子再泵回囊泡,所以V型质子泵兼具运输和催化的功能;H+的运输通过V型质子泵回到囊泡内,体现了生物膜的选择透过性。13.(2023·山东潍坊一模)牛奶中富含蛋白质胶体,新鲜生姜根茎破碎后,其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质,使其他蛋白质暴露出来,与某些盐离子相互作用,形成网状的凝胶体,导致牛奶凝固。下列说法错误的是(B)A.生姜根茎中凝乳酶的合成部位是核糖体B.凝乳酶属于外分泌蛋白,只能在细胞外发挥作用C.牛奶的温度过高或过低,与姜末混合后均不易凝固D.可通过检测不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH解析:凝乳酶是蛋白质,合成部位是核糖体;新鲜生姜根茎破碎后,其中的一种凝乳酶能够水解胶体颗粒外层的亲水性蛋白质,说明凝乳酶是胞内酶,在细胞内和细胞外都能发挥作用;牛奶温度过高或过低都能影响酶的活性,使反应减慢,不易凝固;根据不同pH下牛奶凝固的时间探究凝乳酶的最适pH,凝固时间短,说明反应快,对应的pH更适宜。二、非选择题14.(2023·四川南充三模)ATP广泛存在于微生物细胞中,且在一定生理时期内含量较为稳定,因此利用ATP生物荧光检测技术能快速检测生活饮用水中的细菌数量,其原理如图所示。请回答下列相关问题。(1)荧光素被氧化的过程是(填“吸能”或“放能”)反应;荧光检测仪测得的荧光值越大,说明取样水中的细菌数量(填“越多”或“越少”)。

(2)研究者发现,荧光素被氧化的过程中,Mg2+能提高ATP与荧光素酶的结合能力,促进荧光的形成。为确定Mg2+的最适浓度,研究者进行了相关实验,请简要写出实验思路:

。

(3)该技术(填“能”或“不能”)用于检测生活饮用水中的病毒含量,原因是

。

解析:(1)荧光素酶催化荧光素和O2反应需要ATP水解提供能量,故荧光素被氧化的过程是吸能反应;由于ATP广泛存在于微生物细胞中,且在一定生理时期内含量较为稳定,故荧光检测仪测得的荧光值越大,说明ATP越多,即取样水中的细菌数量越多。(2)为确定Mg2+的最适浓度,设计相关实验的自变量应为Mg2+的浓度,因变量为荧光的强度,实验思路为:将等量待测生活饮用水分别加入含有荧光素、荧光素酶、一系列Mg2+浓度梯度的密封管内,振荡后用ATP荧光检测仪测得荧光值。(3)由于病毒不能合成ATP,其生命活动所需的能量来源于宿主细胞,故该技术不能用于检测生活饮用水中的病毒含量。答案:(1)吸能越多(2