专题3细胞的能量供应和利用

第三单元细胞的能量供应和利用时间：75分钟分值：100分一、选择题：本题共15小题，每小题2分，共30分。在每个小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．苹果褐变是生活中常见的现象。研究表明，细胞破损后，在多酚氧化酶的催化作用下，位于液泡中的酚类物质释放后氧化生成深色物质而导致褐变。降低温度、滴加柠檬汁可抑制苹果褐变。下列叙述错误的是（）A．多酚氧化酶降低了酚类物质氧化所必需的活化能B．稀释10万倍的多酚氧化酶仍具有催化作用，说明酶具有高效性C．在一定范围内，多酚氧化酶的活性随pH的升高而升高D．降低温度抑制苹果褐变是因为低温破坏了多酚氧化酶的空间结构【答案】D【解析】A、酶通过降低化学反应的活化能起催化作用，多酚氧化酶能降低酚类物质氧化反应的活化能，A正确；B、酶的高效性是指较少量酶即可发挥显著催化作用，稀释后仍有效说明酶的高效性，B正确；C、酶活性在一定pH范围内随pH升高而增强，超过最适pH后活性下降，C正确；D、低温仅抑制酶活性，未破坏其空间结构，高温才会破坏酶结构，D错误。故选D。2．在催化反应中，竞争性抑制剂与底物(S)结构相似，可与S竞争性结合酶(E)的活性部位；反竞争性抑制剂只能与酶底物复合物(ES)结合，不能直接与游离酶结合。抑制剂与E或ES结合后，催化反应无法进行，产物(P)无法形成。下列说法错误的是（

）A．酶是多聚体，大多数以氨基酸为单体，其作用的底物可以是无机物B．ES→P+E所需要的活化能比S直接转化为P所需要的活化能要低C．酶量一定的条件下，底物浓度越高，竞争性抑制剂的抑制效率越高D．底物充足的条件下，即使酶量增加，反竞争性抑制剂存在的反应速率也不会增加【答案】C【解析】A、酶是生物大分子，大多数酶是蛋白质，蛋白质是多聚体，其单体是氨基酸。酶的作用底物可以是无机物，例如过氧化氢酶催化过氧化氢（无机物）的分解，A正确；B、酶能降低化学反应的活化能，ES→P+E是在酶催化下的反应，所以所需要的活化能比S直接转化为P所需要的活化能要低，B正确；C、在酶量一定的条件下，底物浓度越高，底物与酶活性部位结合的机会越大，竞争性抑制剂与酶活性部位结合的机会就越小，抑制效率越低，C错误；D、反竞争性抑制剂只能与酶底物复合物(ES)结合，底物充足的条件下，增加酶量会使ES增多，但由于反竞争性抑制剂的存在，其与ES结合后催化反应无法进行，所以反应速率不会增加，D正确。3．为探究温度对某种酶活力的影响，科研人员测定了三组该酶液在不同温度条件下分别处理10min、60min及90min后的酶活性大小（用酶活力表示，酶活力越大代表酶活性越强），结果见下图。下列分析正确的是（

）A．实验自变量是酶的处理时间和温度，每组实验设计遵循单一变量原则B．与90min处理组相比，10min处理组在60℃时体现了酶的高效性C．40℃时不同时间处理组的酶活性基本相同，说明处理后三组酶的空间结构一定相同D．除以上影响因素外，pH和酶浓度也是影响酶活性的外在因素【答案】A【解析】A、本实验是探究温度对酶活力的影响，自变量是酶的处理时间和温度。单一变量原则要求每组的酶活力随温度变化时，温度为自变量；同一温度下有不同的处理时间，时间为自变量，在每组中都遵循了单一变量原则，A正确；B、酶的高效性是指酶与无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率。选项只对同一种酶在不同处理时间和不同温度下的酶活力进行比较，未与无机催化剂作对比，故不能体现酶的高效性，B错误；C、40℃时酶活性受处理时间影响小，故处理时间不同但酶活力基本相同，但处理后三组酶的空间结构不一定相同，C错误；D、酶活性通常是指酶催化特定化学反应的能力。pH属于影响酶活性的外在因素，而酶浓度主要影响酶促反应的速率且不直接影响酶活性，故酶浓度与酶活性并无直接关联，D错误。4．α—淀粉酶能够把淀粉水解为糊精，在工业生产中有着广泛应用。科研人员为研究甲、乙、丙三种离子对其活性影响，将三种离子的盐酸盐配制成1.0mol/L的溶液，分别测定三种溶液对酶活性的影响，结果如表所示（相对酶活性=加入盐酸盐后的酶活性/未加盐酸盐的酶活性）。下列说法错误的是（

）盐酸盐甲乙丙相对酶活性115%95%90%A．表中实验结果可能是在温度相同但pH不同的条件下测定的B．为保证实验结果的可靠性，每组实验需要设置一定的重复组C．三种盐酸盐可能是通过改变酶的空间结构而影响酶的活性D．该实验的自变量和因变量分别为盐酸盐的种类、酶的活性【答案】A【解析】A、实验中研究的是不同离子对酶活性的影响，需控制无关变量（如温度、pH）相同且适宜。若pH不同，则无法确定酶活性变化是否由离子引起，A错误；B、设置重复组可减少实验误差，提高结果可信度，B正确；C、离子可能通过改变酶的空间结构（如与酶结合导致构象变化）影响活性，C正确；D、自变量为盐酸盐种类（甲、乙、丙），因变量为酶活性，D正确。5．下图是ATP的结构示意图，①②③表示组成ATP的物质或基团，④⑤表示化学键。下列叙述正确的是（

）A．①代表腺苷，ATP脱去③成为腺嘌呤核糖核苷酸B．心肌细胞中含有大量ATP以满足供能所需C．化学键⑤的形成过程一般与吸能反应相关联D．ATP与ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性【答案】D【解析】A、图中①表示腺嘌呤，ATP脱去③后剩余腺嘌呤和核糖，表示腺苷，A错误；B、ATP是生命活动能量的直接来源，但本身在体内含量并不高，因此心肌细胞中不会大量含有ATP，B错误；C、⑤是特殊化学键，化学键⑤的形成过程表示形成ATP或者ADP的过程，需要消耗能量，一般与放能反应相关联，C错误；D、ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性，D正确。6．萤火虫尾部细胞中的荧光素在荧光素酶和能量的作用下与氧发生反应，发出荧光。某同学利用荧光素、荧光素酶、蛋白酶、ATP等溶液为材料，在体外模拟萤火虫发光，具体操作如下表，下列叙述错误的是（

）组别底物酶能源结果①荧光素不加酶ATP未发出荧光②荧光素荧光素酶ATP发出荧光③荧光素蛋白酶ATP未发出荧光④荧光素荧光素酶葡萄糖？A．由①、②组的结果可证明酶具有高效性B．由②、③组的结果可证明酶具有专一性C．实验④的结果最可能是未发出荧光D．荧光素酶催化荧光素发光的反应与ATP的水解相关联【答案】A【解析】A、①组不加酶，②组加荧光素酶，结果②组发光而①组未发光，说明酶具有催化作用，但未与无机催化剂对比，无法证明高效性，A错误；B、②组用荧光素酶，③组用蛋白酶，底物均为荧光素，结果②组发光而③组未发光，说明酶对底物具有专一性，B正确；C、④组用葡萄糖代替ATP，但葡萄糖需经细胞呼吸生成ATP才能供能，而体外实验缺乏相关酶和条件，无法生成ATP，故无法发光，C正确；D、荧光素发光是吸能反应，需ATP水解提供能量，两者相关联，D正确。7．研究人员利用分子组装技术，将人工膜和ATP合成酶构建成仿生线粒体，如图。下列相关叙述错误的是（）A．腺苷三磷酸（ATP）脱去2个磷酸基团后是形成RNA的基本单位之一B．图示中H+的跨膜运输方式为主动运输C．图中的ATP合成酶具有催化和运输物质的功能D．细胞中ATP的合成往往与放能反应相联系【答案】B【解析】A、腺苷三磷酸（ATP）脱去2个磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸，是形成RNA的基本单位之一，A正确；B、图过程中H+借助ATP合成酶从人工膜内部转移到外部没有消耗能量，属于协助扩散，B错误；C、图中的ATP合成酶具有催化（催化ATP的合成）和运输物质（运输H+）的功能，C正确；D、细胞中ATP的合成需要消耗能量，而放能反应能释放能量，因此细胞中ATP的合成往往与放能反应相联系，D正确。8．萤火虫发光的原理如图所示。在荧光素酶的作用下，荧光素分子经过一系列变化后转变成激发态的氧化荧光素，氧化荧光素衰变回荧光素时，以光子的形式释放能量，产生可见光。图中PPi（焦磷酸：P~P）由两个磷酸基团连接构成，AMP是腺苷一磷酸。下列叙述正确的是（

）A．ATP需要断裂两个特殊化学键后才能生成PPiB．AMP可用于合成萤火虫细胞中的脱氧核糖核酸C．PPi挟能量与荧光素结合形成荧光素酰腺苷酸D．萤火虫的发光既涉及吸能反应又包含放能反应【答案】D【解析】A、观察可知，ATP生成PPi时，只断裂了一个特殊化学键，A错误；B、AMP是腺苷一磷酸，它是合成核糖核酸（RNA）的原料，而不是脱氧核糖核酸（DNA）的原料，B错误；C、从图中可以看出，是ATP与荧光素结合形成荧光素酰腺苷酸，同时产生PPi，而不是PPi挟能量与荧光素结合，C错误；D、萤火虫发光过程中，ATP水解释放能量（放能反应），用于荧光素转化为激发态的氧化荧光素（吸能反应），激发态的氧化荧光素衰变回荧光素时以光子形式释放能量产生可见光，所以既涉及吸能反应又包含放能反应，D正确。9．下列四种化合物的“○”中都含有结构“A”，对此分析不正确的是（

）A．人体的一个细胞可以同时含有①②③④这4种结构B．大肠杆菌含有结构③和④，但遗传物质只含有结构③C．烟草花叶病毒含有结构④D．①和②两种化合物的“○”中所包含的结构相同【答案】D【解析】A、人体细胞中，ATP是细胞的直接能源物质，所以存在①，细胞中含有DNA和RNA，所以含有③和④，同时核苷酸是组成核酸的基本单位，也含有②，因此人体的一个细胞可以同时含有①②③④这4种结构，A正确；B、大肠杆菌是原核生物，细胞内含有DNA和RNA，所以含有结构③和④，但其遗传物质是DNA，只含有结构③，B正确；C、烟草花叶病毒是RNA病毒，其组成成分是RNA和蛋白质，所以含有结构④，C正确；D、①中“○”所包含的结构是腺苷（由腺嘌呤和核糖组成），②中“○”所包含的结构是腺嘌呤，二者不同，D错误。10．科研人员想探究病毒性感染对细胞呼吸和ATP产生的影响，选择用某种病毒感染宿主细胞，培养一段时间后检测产生的乳酸和ATP的量，结果如图所示。下列相关分析错误的是（

）A．从图中可以看出，对照组的氧气消耗量大于实验组B．实验组乳酸含量较高，说明了细胞被病毒感染后无氧呼吸加强C．无论对照组还是实验组，细胞代谢产生的能量都主要用于ATP的合成D．人体感染病毒后会觉得肌肉酸痛、浑身无力，这与乳酸增加和ATP减少有关【答案】C【解析】A、从图中可以看到，对照组的乳酸含量比实验组乳酸含量少0.3，而对照组的ATP含量比实验组ATP含量多0.2，说明对照组有氧呼吸强度大于实验组，这表明对照组的氧气消耗量大于实验组，A正确；B、实验组乳酸含量较高，说明了细胞被病毒感染后无氧呼吸加强，产生了更多的乳酸，B正确；C、有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解产生的能量大部分以热能的形式散失了，少数储存在ATP中。无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中，C错误；D、人体感染病毒后，细胞被病毒感染导致无氧呼吸加强，产生大量乳酸，乳酸积累会使人感觉肌肉酸痛；同时，由图可知感染病毒后细胞产生的ATP减少，而ATP是细胞生命活动的直接能源物质，ATP减少会导致浑身无力，所以人体感染病毒后会觉得肌肉酸痛、浑身无力与乳酸增加和ATP减少有关，D正确。11．高强度间歇运动是一种结合短时间高强度爆发性运动与低强度恢复期交替进行的训练方式，这种运动模式可以高效燃脂，近年来成为健身领域的热门选择。呼吸熵是指单位时间内呼吸作用CO2释放量和O2吸收量的比值。下列叙述错误的是（

）A．这种运动模式中，有机物氧化分解呼吸熵小于1B．减脂困难的原因之一是脂肪一般不会大量转化为糖类C．以葡萄糖为底物的无氧呼吸，大部分能量以热能的形式散失D．以葡萄糖为底物的有氧呼吸，消耗和产生水的过程均发生在线粒体【答案】C【解析】A、高强度间歇运动主要消耗脂肪，脂肪氧化分解时CO2释放量/O2吸收量比值小于1，呼吸熵小于1，A正确；B、糖类可以大量转化为脂肪，脂肪不能大量转化为糖类，导致减脂困难，B正确；C、无氧呼吸中葡萄糖分解不彻底，大部分能量仍储存在乳酸或乙醇中，仅少部分以热能散失，C错误；D、有氧呼吸第二阶段（线粒体基质）消耗水，第三阶段（线粒体内膜）产生水，D正确。12．线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，下列叙述正确的是（）A．状态3呼吸不需要氧气参与B．状态3呼吸的反应场所是线粒体基质C．以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0D．相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大【答案】C【解析】A、线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，所以需要氧气参与，A错误；B、若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，B错误；C、葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确；D、NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。13．某兴趣小组探究乌桕树的叶色在秋季呈现“绿黄红”的变化原因，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）测定了叶肉细胞中色素含量的变化，发现光合色素含量逐渐减少，花青素含量逐渐增多。下列叙述错误的是（

）A．叶肉细胞中色素相对含量不同会使叶片呈现不同颜色B．提取色素时可以用无水乙醇作为光合色素的溶剂C．色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快D．乌桕叶肉细胞提取的各种色素均能吸收、传递、转化光能【答案】D【解析】A、叶肉细胞中不同色素的相对含量变化会导致叶片颜色改变。例如，叶绿素减少使绿色变浅，类胡萝卜素显黄色，花青素积累呈现红色，A正确；B、无水乙醇是提取光合色素的常用溶剂，因其能溶解色素且避免破坏结构，B正确；C、层析法分离色素的原理是溶解度高的色素在滤纸上的扩散速度快，如胡萝卜素溶解度最高，扩散最远，C正确；D、光合色素中只有叶绿素a能转化光能，其他色素（如叶绿素b、类胡萝卜素）仅吸收和传递光能，而花青素不参与光反应，无法吸收或转化光能，D错误。14．某科研小组在不同环境条件下，针对某植物的氧气吸收量和释放量进行测定后，所得结果如表所示。下列叙述正确的是（

）A．该植物在20℃的呼吸速率小于10℃的呼吸速率B．在10klx、10℃时，该植物5小时O2的产生量为22.5mgC．20℃条件，10klx光照10小时，一昼夜该植物O2的释放量为26mgD．光照强度为5klx时，该植物细胞内能产生ATP的场所是线粒体、叶绿体【答案】B【解析】A、在黑暗条件下（0klx），植物只进行呼吸作用，10℃时O₂变化量为0.5mg/h，20℃时为1mg/h。呼吸速率绝对值越大，说明呼吸作用越强。因此，20℃的呼吸速率大于10℃，A错误；B、在10klx、10℃时，O₂变化量（净光合速率）为+4.0mg/h。总光合速率=净光合速率+呼吸速率=4.0+0.5=4.5mg/h。5小时O₂总产生量为4.5×5=22.5mg，B正确；C、20℃、10klx时，净光合速率为+5.0mg/h，光照10小时积累O₂量为5.0×10=50mg。黑暗14小时呼吸消耗O₂量为1×14=14mg。一昼夜O₂净释放量为5014=36mg，C错误；D．光照强度为5klx时，植物同时进行光合作用和呼吸作用。ATP产生的场所包括叶绿体（光反应）、线粒体（呼吸作用第三阶段）和细胞质基质（呼吸作用第一阶段），D错误。15．某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列相关叙述错误的是（

）A．光照强度高于P时，突变型水稻净光合速率继续升高可能是其固定CO2酶的活性更强B．光照强度低于P时，野生型水稻因叶绿素含量多，利用弱光能力强，光合速率更大C．光照强度等于P时、野生型水稻光合速率等于突变型水稻光合速率D．光照强度长期处于ab之间时，突变型和野生型水稻均不能正常生长【答案】D【解析】A、由题干可知突变型水稻固定CO2酶的活性显著高于野生型。当光照强度高于P时，可能由于其固定CO2酶的活性更强，能固定更多的CO2，从而使突变型水稻净光合速率继续升高，A正确；B、因为突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，光照强度低于P时，野生型水稻因叶绿素含量多，对弱光的吸收、传递和转化能力强，所以利用弱光能力强，光合速率更大，B正确；C、光照强度等于P时，从图中看到突变型水稻和野生型水稻的净光合速率相等，呼吸速率也相等，光合速率=净光合速率+呼吸速率，所以野生型水稻光合速率等于突变型水稻光合速率，C正确；D、光照强度长期处于ab之间时，从图中可知野生型水稻的净光合速率大于0，突变型水稻的净光合速率小于0，野生型水稻可以正常生长，D错误。故选D。二、选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分。在每个小题给出的四个选项中，有一项或多项是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不全得1分，选错得0分。16．某科研小组将新鲜萝卜切碎、过滤制得提取液，以等体积、等浓度的H2O2作为底物，在最适温度条件下，对提取液中过氧化氢酶的活性进行了探究，每组实验均经过相同时间后再观察，得到如下图所示的结果。下列叙述正确的是（

）A．图1说明过氧化氢酶具有高效性，过氧化氢酶为该反应提供的活化能更多B．探究过氧化氢酶的最适pH时，应将H2O2溶液和该酶先混合，再调pHC．若仅改变实验温度，曲线A、B的最低点会上移D．导致曲线A、B出现差异的原因可能是加入的酶量不同【答案】CD【解析】A、酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，A错误；B、探究过氧化氢酶的最适pH时，为了保证实验的准确性，防止在调节pH之前酶就已经与底物发生反应，可将H2O2溶液和该酶的pH调到预设数值后再混合，B错误；C、改变实验温度会导致酶的活性降低，则经过相同时间反应后H2O2的剩余量增多，则曲线A、B的最低点会上移，C正确；D、图2实验在最适温度下进行，曲线A、B的差异体现在相同pH下H2O2剩余量不同，在温度、pH等条件相同的情况下，导致这种差异的原因可能是加入的酶量不同，酶量多的反应速率快，H2O2剩余量少，D正确。故选CD。17．G蛋白是细胞表面受体和细胞质内信号的中介，其信号转导过程如图。活化的G蛋白能引发细胞内一系列的生理反应。霍乱弧菌产生的霍乱毒素能让G蛋白的GTP水解酶丧失活性，导致细胞内的无机盐离子过量流到肠道中。下列叙述合理的是（

）A．霍乱毒素使G蛋白失去活性B．霍乱毒素可能是一种GTP水解酶的抑制剂C．霍乱毒素阻断了细胞的正常信号转导D．霍乱毒素使人腹泻，大量脱水【答案】BCD【解析】A、霍乱弧菌产生的霍乱毒素能让G蛋白的GTP水解酶丧失活性，因而不能说明霍乱毒素使G蛋白失去活性，A错误；B、霍乱弧菌产生的霍乱毒素能让G蛋白的GTP水解酶丧失活性，据此可推测霍乱毒素可能是一种GTP水解酶的抑制剂，B正确；C、G蛋白是细胞表面受体和细胞质内信号的中介，而霍乱毒素能让G蛋白的GTP水解酶丧失活性，进而阻断了细胞的正常信号转导，C正确；D、霍乱弧菌产生的霍乱毒素能让G蛋白的GTP水解酶丧失活性，导致细胞内的无机盐离子过量流到肠道中，带走大量水分，使人腹泻，大量脱水，D正确。18．有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的NADH脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并将ADP和Pi合成ATP，然后与接受了电子的O2结合生成水。下列叙述错误的是（

）A．线粒体基质中合成NADH所需要的H+来自有机物和水B．合成ATP的动力来自于线粒体内膜两侧H+的浓度差C．与前二个阶段相比，第三阶段能完成有机物的彻底氧化分解D．经过有氧呼吸释放出的能量大部分转移到ATP中【答案】CD【解析】A、线粒体基质中合成的NADH主要来自有氧呼吸第二阶段。第二阶段中，丙酮酸与水反应生成CO₂和NADH，其中的H⁺一部分来自丙酮酸（有机物），另一部分来自水，A正确；B、由题干可知，电子传递过程驱动H⁺从线粒体基质移至内外膜间隙，形成线粒体内膜两侧的H⁺浓度差（膜间隙H⁺浓度高，基质低），H⁺经ATP合酶返回基质时，浓度差产生的势能驱动ADP和Pi合成ATP，B正确；C、第二阶段发生在线粒体基质中，丙酮酸（来自第一阶段葡萄糖的分解）与水反应，被彻底分解为二氧化碳（CO₂），同时产生少量能量和NADH（还原型辅酶Ⅰ），这一阶段完成了有机物中碳的彻底氧化；第三阶段：发生在线粒体内膜上，前两阶段产生的NADH将氢传递给氧气（O₂），结合生成水（H₂O），同时释放大量能量。这一阶段完成了有机物中氢的彻底氧化，因此，第二阶段完成碳的彻底氧化，第三阶段完成氢的彻底氧化，两者共同作用，使有机物（如葡萄糖）最终被分解为CO₂和H₂O，实现彻底氧化分解，C错误；D、有氧呼吸过程中，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了，由此看出释放的能量大部分以热能形式散失，D错误。19．蔗糖先从叶肉细胞的细胞质进入细胞外空间，然后再进入筛管－伴胞复合体（SECC），最后汇入主叶脉运输到植物体其他部位。蔗糖进入SECC过程如下图所示，SECC的质膜上有蔗糖－H+共运输载体（SU载体），SU载体与H+泵相伴存在。据图推断，下列相关叙述合理的是（

）A．H+泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，在跨膜运输H+时消耗ATPB．SU载体只运输与自身的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子C．SECC中的蔗糖浓度高于细胞外空间，属于绿色植物的光合产物D．及时运输叶肉细胞中的蔗糖，有利于其进行光合作用【答案】ACD【解析】A、由图可知，H+泵运输氢离子时，会催化ATP水解为该过程提供能量，故H+泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，在跨膜运输H+时消耗ATP，A正确；B、SU载体运输H+是顺浓度梯度的协助扩散，SU运输蔗糖是主动运输，由H+顺浓度梯度提供能量，SU载体属于载体蛋白，只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运都会发生自身构象的改变，B错误；C、SU载体利用H+的浓度差将蔗糖同向转运进SECC中，说明蔗糖进入SECC中为主动运输，是逆浓度梯度运输，SECC内的蔗糖浓度高于细胞外空间，蔗糖是光合作用的产物，C正确；D、蔗糖属于光合作用的产物，若光合产物输出受阻，会影响光合作用的正常进行，及时运输叶肉细胞中的蔗糖，有利于进行光合作用，D正确。20．如图所示，某同学用薄层层析硅胶板对菠菜绿叶中的色素进行分离。薄层层析硅胶板板面纯白平整，均匀细密，层析所得色素斑点清晰，分离效果好。下列叙述正确的是（）A．可以使用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠提取色素B．分离色素时为减少层析液挥发，应该关闭门窗，减少空气流动C．若提取时没有添加碳酸钙，硅胶板上可能只出现上方两个色素斑点D．四种色素斑点从上往下颜色顺序为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色【答案】ACD【解析】A、绿叶中的色素溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以使用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠提取色素，A正确；B、在分离色素实验中，为减少层析液挥发，应采取密封容器等措施，而关闭门窗，B错误；C、若硅胶板上只出现上方两个色素斑点，即只有胡萝卜素和叶黄素，没有叶绿素，这可能是提取时没有添加碳酸钙，使得叶绿素被破坏，C正确；D、从上到下颜色依次应是橙黄色（胡萝卜素）、黄色（叶黄素）、蓝绿色（叶绿素a）、黄绿色（叶绿素b），D正确三、非选择题：本题共5小题，共55分。21．（11分，除标注外，每空1分）几丁质（一种多糖）是昆虫外骨骼的重要成分，几丁质的降解主要依赖于N乙酰βD葡萄糖苷酶（NAGase）的高效催化作用，温度、水解产物对NAGase活力的影响如图1所示，回答下列问题：(1)NAGase在降解昆虫外骨骼的过程中只能与几丁质结合，体现了该酶的，该酶具有催化作用的实质是。(2)图1a中温度从40℃升高至60℃过程中，NAGase的活性大幅度下降，原因是。由图1b可知几丁质水解后的产物葡萄糖、半乳糖、蔗糖对NAGase的催化活力的影响有。(3)竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂均可降低酶的活性，机理如图2所示。研究发现果糖能抑制NAGase的催化活力，为了探究果糖抑制该酶催化活力的机制，某研究小组取一系列浓度的几丁质溶液，每个浓度的几丁质溶液均分为a、b两组（记作a₁和b₁、a2和b2……）。①本实验的自变量为，对照组应（填“添加”或“不添加”）果糖。②若果糖抑制该酶催化活力的机制如图2中的模型甲，在图3中画出对应曲线。(4)昆虫和线虫的表皮和卵壳中含有丰富的几丁质，分析NAGase在农业生产上的应用有。【答案】(1)专一性降低化学反应的活化能(2)高温使酶的空间结构遭到破坏在一定浓度范围内，三种水解产物都对NAGase的催化活力有抑制作用；随着水解产物浓度的增加，抑制作用增大；在相同浓度下，抑制作用葡萄糖大于半乳糖大于蔗糖（2分）(3)几丁质浓度和是否添加果糖（2分）不添加(4)防治害虫，作为生物杀虫剂，提高农作物的产量（2分）【解析】（1）酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应。NAGase在降解昆虫外骨骼时仅能与几丁质结合，体现了其对底物的选择性，即专一性。酶与无机催化剂的作用机理一致，均通过降低化学反应的活化能来加快反应速率。（2）酶的活性受温度影响显著，高温会破坏酶的空间结构（低温仅抑制活性，不破坏结构）。图1a中，温度从40℃升至60℃时，NAGase的空间结构因高温被破坏，导致活性大幅下降。结合图1b（推测趋势），在一定浓度范围内，三种水解产物都对NAGase的催化活力有抑制作用；随着水解产物浓度的增加，抑制作用增大；在相同浓度下，抑制作用葡萄糖大于半乳糖大于蔗糖。（3）①自变量是实验中人为改变的变量，本实验为“几丁质浓度”和“是否添加果糖”（一组加果糖，一组不加，形成对照）。对照组：不添加果糖（用于对比果糖的抑制作用）。②图2中模型甲为竞争性抑制剂（与底物竞争酶的活性位点），其特点是：当底物浓度足够高时，抑制剂的作用可被抵消，最终酶活性能接近正常水平（最大反应速率不变）。对应图3的曲线应表现为：有果糖组的曲线始终在无果糖组下方，但最终趋近于无果糖组的最大活性。结果如图：（4）昆虫和线虫的表皮、卵壳依赖几丁质维持结构，NAGase可降解几丁质，导致害虫/线虫的结构破坏（如外骨骼软化、卵壳破裂），从而抑制其生存繁殖。因此，NAGase可作为生物杀虫剂，减少化学农药使用，实现害虫防治、提高农作物产量。22．（12分，每空1分）研究表明，细胞内存在着多种靶向运输。图1表示细胞内不同膜性结构之间的物质运输，称之为囊泡运输，一般包括出芽、锚定和融合等过程。图2表示某种靶蛋白在泛素（单条肽链组成的小分子蛋白质）、泛素激活酶E1、泛素结合酶E2以及泛素连接酶E3作用下被送往细胞内一种被称为蛋白酶体的结构中进行降解的过程。请回答下列问题。(1)已知两图的过程都需要消耗能量，则直接提供能量的物质最可能是。(2)图1中，如果锚定的受体膜是人体胰岛B细胞（可产生胰岛素）的细胞膜，则该囊泡最有可能来自于，货物最初合成的场所是，可利用法研究胰岛素的合成和运输过程。如果供体膜招募的货物是细胞中受损的线粒体，则锚定的受体膜所在的结构最有可能是。囊泡的“出芽”和“融合”体现了生物膜具有。(3)图2中，蛋白酶体只能将靶蛋白降解为短肽而泛素仍可重复使用，这是因为酶具有。某同学为了验证酶的这一特性，他选用了人的唾液淀粉酶、可溶性淀粉蔗糖溶液、碘液以及其他可能用到的器具来做实验。该实验的自变量是无关变量，应保持，温度过高会使酶的预期的实验结果和结论吗？为什么？。【答案】(1)ATP(2)高尔基体核糖体同位素标记/同位素示踪溶酶体一定的流动性(3)专一性反应物（或底物）的种类温度空间结构被破坏而失活不能因为碘液无法检测蔗糖是否被催化【解析】（1）ATP是细胞内的直接能源物质，图中能直接提供能量的物质最可能ATP。（2）由分泌蛋白的合成与分泌过程可知，如果锚定的受体膜是人体胰岛B细胞的细胞膜，其分泌的胰岛素最初在核糖体上合成，图中货物招募来自于内质网，再由高尔基体产生囊泡与细胞膜融合，最后排除细胞外；一般用同位素标记法研究胰岛素（分泌蛋白）的合成过程。如果供体膜招募的货物是细胞中受损的线粒体，则需要锚定到溶酶体进行水解。囊泡的“出芽”和“融合”体现了生物膜具有一定的流动性。（3）蛋白酶体只能将靶蛋白降解为短肽而泛素仍可重复使用，这是因为酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化泛素的水解。为了验证酶的这一特性，某同学用人的唾液淀粉酶、可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液做实验，该实验的自变量反应物（或底物）的种类，温度是无关变量，必须保证相同且适宜，即保持在37℃，否则温度过高会使酶的空间结构被破坏而失活，而温度过低又会使酶的活性被抑制而不能发挥作用。该实验不能用碘液检测，因为碘液无法检测蔗糖是否被催化水解，应改用斐林试剂检测。23．（10分，每空2分）某研究性学习小组利用荧光素一荧光素酶生物发光法，测定人参愈伤组织中ATP的含量，以研究人参细胞能量代谢的特点。实验原理：荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与下，进行反应发出荧光；用分光光度计可测定发光强度；当荧光素和荧光素酶都足量时，在一定范围时，ATP的含量与发光强度成正比。实验步骤：步骤一：ATP的提取：称取一定量的人参愈伤组织，研磨后沸水浴10min，冷却至室温，离心，取上清液。步骤二：ATP的测定：吸取一定量的上清液，放入分光光度计反应室内，并注入适量的所需物质，在有氧等适宜条件下进行反应，记录发光强度并计算ATP含量。请回答下面的问题。(1)组成ATP的元素是。(2)步骤二“注入适量的所需物质”中，属于反应物的是；分光光度计反应室内能量的转换形式是。(3)荧光素酶价格昂贵，为能准确测定出ATP的含量，又能节省酶的用量，学习小组探究了“测定ATP时所需荧光素酶溶液的最佳浓度”，实验结果如图。①学习小组配制了1×108mol/LATP标准液、70mg/L荧光素溶液（过量）和溶液进行实验。②结果表明：图中点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。【答案】(1)CHONP(2)荧光素化学能转换为光能（和热能）(3)浓度分别为0、10、20、30、40、50、60mg/L荧光素酶E【解析】（1）ATP（腺苷三磷酸）的组成元素包括C、H、O、N、P。（2）在生物发光反应中，荧光素酶催化荧光素与氧气等物质发生反应，所以“注入适量的所需物质”中属于反应物的是荧光素。光合作用的光反应阶段，光能转化为化学能（ATP中活跃的化学能）；在该实验的荧光素酶催化的发光反应中，光能（荧光）是由化学能转化而来，即化学能转化为光能（或热能）。（3）①根据表格中荧光素酶浓度可知，浓度梯度为10，因此需要配置浓度分别为0、10、20、30、40、50、60、70mg/L荧光素酶溶液；②据图可知，E点对应的发光强度最大且相对稳定，说明40mg/L是最适浓度。24．（10分，每空1分）如图表示生物细胞内葡萄糖的代谢过程，其中X、Y表示相关物质，其中NADH为[H]，C3H6O3；为乳酸。回答下列问题：(1)图中物质X表示，物质Y表示；过程①进行的场所是，过程②③④中，释放的能量最多的是。(2)运动员在长跑运动过程中，其肌肉细胞内可发生图中的代谢过程；图中可表示松树叶肉细胞有氧呼吸过程的是。(3)酵母菌以葡萄糖为底物进行细胞呼吸，在一定外界条件下测得，单位时间内呼吸作用释放的CO2量与吸收的O2量的比值为1.5，则该时期酵母菌细胞内合成ATP的场所是，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖之比为。(4)为进一步探究酵母菌的呼吸方式，某同学设计了如图三个装置，下列相关叙述正确的是________。A．若要探究酵母菌的无氧呼吸，则直接连接a、b装置即可B．若要检测酵母菌细胞呼吸是否产生酒精，需要从b瓶取样用酸性重铬酸钾检测C．若要探究酵母菌的有氧呼吸，则可将装置按c、a、b顺序连接D．b装置中的溶液遇CO2的颜色变化为由橙色变灰绿色(5)结合细胞呼吸原理分析，下列日常生活中的做法合理的是________。A．制作酸奶时，减少容器中的空气有助于乳酸菌发酵B．给盆栽浇水不能过量，避免根部细胞无氧呼吸产生酒精C．酿制葡萄酒时，在加入酵母的发酵液连续通气提高产酒量D．低温储藏果蔬，降低细胞有氧呼吸对有机物的消耗【答案】(1)丙酮酸水和氧气细胞质基质④(2)①③④①④(3)细胞质基质、线粒体（或粒体基质和线粒体内膜）2∶3(4)C(5)ABD【解析】（1）图中①是细胞呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP，因此X是丙酮酸，有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP，因此Y是水和氧气。①是细胞呼吸的第一阶段，场所是细胞质基质。②和③均是无氧呼吸第二阶段，不释放能量，④是有氧呼吸第二、三阶段，其中第三阶段释放大量能量，因此过程②③④中，释放的能量最多的是④过程。（2）运动员在长跑运动过程中，其肌肉细胞内可进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸，即发生图中①③④过程。①和④是有氧呼吸过程，因此可表示松树叶肉细胞有氧呼吸过程的是①④。（3）酵母菌有氧呼吸消耗的氧气体积与产生的CO2体积相同，无氧呼吸不消耗气体，但产生CO2，若在一定外界条件下，一定时间内测得酵母菌以葡萄糖为底物的呼吸熵（单位时间内呼吸作用释放的CO2量与吸收的O2量的比值）为1.5，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，细胞内合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜；若单位时间内呼吸作用释放的CO2量与吸收的O2量的比值为1.5，假设有氧呼吸释放的CO2为1份，则消耗的氧气为1份，消耗的葡萄糖为1/6份（有氧呼吸消耗1摩尔葡萄糖，同时消耗6摩尔氧气，产生6摩尔CO2）