江苏省高考生物知识整合+考题探究+专题训练第3讲物质跨膜运输酶和ATP讲练新人教版.docx

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第3讲物质跨膜运输、酶和ATP

考纲要求

测试内容

测试要求

测试内容

测试要求

1.物质进出细胞的方式

(2)影响酶活性的因素

B

(1)物质跨膜运输方式的类型及特点

B

4.ATP在能量代谢中的作用

(2)细胞膜是选择透过性膜

B

(1)ATP的化学组成和结构特点

A

(3)大分子物质进出细胞的方式

A

(2)ATP与ADP相互转化的过程及意义

B

2.观察植物细胞的质壁分离和复原

5.探究影响酶活性的因素

(1)实验原理

B

(1)实验原理

B

(2)实验材料用具、实验方法步骤

A

(2)实验设计

B

(3)实验结果及其分析

C

(3)实验结果及其分析

C

3.酶在代谢中的作用

(1)酶的本质、特性和作用

A

考点一 渗透作用与细胞失水、吸水

1.渗透系统

(1)组成:

一个完整的渗透系统,由两个溶液体系以及两者之间的半透膜组成。

(2)渗透作用产生的条件

2.动、植物细胞的吸水和失水

(1)动物细胞的吸水和失水

②现象

a.外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀。

b.外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。

c.外界溶液浓度=细胞质浓度⇒水分进出动态平衡。

(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)

①条件:

成熟植物细胞具有中央大液泡。

②原理

③现象

a.当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,细胞就通过渗透作用失水,植物细胞就发生质壁分离现象。

b.将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液的浓度高于外界清水,植物细胞就吸水,发生质壁分离复原现象。

3.科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2+、Mg2+和SiO的培养液中培养,结果及分析如下:

(1)实验结果

①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。

②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。

(2)实验结论:

植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。

4.质壁分离及复原实验

(1)实验原理

①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。

②细胞液具有一定的浓度,细胞能渗透吸水和失水。

③原生质层比细胞壁的伸缩性大。

(2)实验步骤

(3)现象与结论

                   

命题点一 渗透作用装置及应用

1.(2016·南菁中学学测模拟)将发芽的小麦种子研磨后装入一半透膜袋内,扎紧袋口后将此袋放入装有蒸馏水的大烧杯中,一段时间后,从烧杯的液体中取样并等量分装于几个试管中,各滴入不同的试剂进行相应的检测,最可能观察到的是(  )

A.滴入碘液→摇匀→溶液变成蓝色

B.滴入斐林试剂→隔水加热→有砖红色沉淀

C.滴入苏丹Ⅲ染液→隔水加热→溶液变成橘黄色

D.滴入双缩脲试剂→摇匀→溶液变成紫色

答案 B

解析 发芽的小麦种子中有淀粉和淀粉酶,淀粉酶催化淀粉分解成麦芽糖,麦芽糖为还原糖,还原糖加斐林试剂水浴加热形成砖红色沉淀;淀粉属于生物大分子物质,不能透过半透膜。

2.(2016·南通学测模拟)某实验小组用右图所示实验装置探究鱼鳔膜的通透性。

实验开始时漏斗内外液面等高,实验中观察到漏斗内液面上升到一定高度后不再上升。

相关叙述正确的是(  )

A.水分子只能由鱼鳔外进入膜内

B.蔗糖分子可以由鱼鳔膜内扩散到膜外

C.液面静止时鱼鳔膜内外渗透压相等

D.实验结果表明鱼鳔膜是一种半透膜

答案 D

解析 水分子可从膜内到膜外,也可从膜外到膜内。

蔗糖为二糖,不能通过半透膜。

受压强影响,液面静止时鱼鳔膜内渗透压大于膜外。

命题点二 细胞的吸水与失水

3.(2012·江苏学测)将人体红细胞浸到浓度为x的NaCl溶液中,红细胞发生破裂。

而将人体红细胞浸在浓度为y的NaCl溶液中,红细胞发生皱缩。

比较这两种NaCl溶液浓度大小的结果是(  )

A.x>yB.x

C.x=yD.无法判断

答案 B

解析 红细胞在x浓度的NaCl溶液中破裂,说明x浓度小于细胞内液浓度;在y浓度NaCl溶液中皱缩,说明y浓度大于细胞内液浓度。

4.(2016·宿迁学测模拟)右图是处于质壁分离状态的细胞图像,下列叙述正确的是(  )

A.①②④组成了细胞的原生质层

B.此时④处的浓度一定大于⑤处

C.①具有选择透过性,④中充满了蔗糖溶液

D.⑤是细胞液,在质壁分离过程中浓度越来越大

答案 D

解析 根据题意,①为细胞壁,无选择透过性。

图中②细胞膜、③液泡膜以及两者之间的细胞质构成原生质层。

题后反思 验证渗透作用发生条件的方法

(1)具有半透膜

(2)半透膜两侧溶液具有浓度差

考点二 物质跨膜运输方式

1.物质跨膜运输的方式

(1)被动运输

①自由扩散:

不需要载体和能量,如水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等。

②协助扩散:

需要载体,但不需要消耗能量,如红细胞吸收葡萄糖。

(2)主动运输:

既需要载体协助,又需要消耗能量,如K+、Na+、Ca2+和氨基酸等。

2.大分子物质的运输方式

大分子物质以胞吞和胞吐方式进出细胞,这些过程与细胞膜的流动性有关。

                   

命题点一 物质跨膜运输的方式

5.(2016·江苏学测)下图为某种物质跨膜运输示意图,它代表的运输方式是(  )

A.自由扩散B.协助扩散

C.渗透作用D.主动运输

答案 B

解析 该图代表的物质运输方向从高浓度到低浓度,需要载体协助,属于协助扩散。

6.(2015·江苏学测)下图是某种物质跨膜运输方式的示意图,该物质可能是(  )

A.K+B.O2C.CO2D.H2O

答案 A

解析 该物质的运输消耗能量,需要载体,因此只有A项符合。

命题点二 影响物质跨膜运输的因素

7.(2013·江苏学测)下列物质中,进出细胞的转运速度与浓度梯度的关系符合右图曲线的是(  )

A.氨基酸

B.二氧化碳

C.核苷酸

D.钙离子

答案 B

解析 从图形可知该物质随着浓度增加运输速度加快,这种运输方式是自由扩散。

8.(2011·江苏学测)下列物质进入细胞的过程中,既不需要载体也不消耗能量的是(  )

A.氨基酸B.Na+

C.O2D.葡萄糖

答案 C

解析 不消耗能量,不需要载体的运输方式是自由扩散,选C。

易错警示 有关物质出入细胞方式的6个“不要漏掉”

(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外,不要漏掉协助扩散。

(2)消耗能量的运输方式除主动运输外,不要漏掉胞吞和胞吐。

(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外,不要漏掉协助扩散。

(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外,不要漏掉浓度差。

(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外,不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。

(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外,不要漏掉协助扩散。

考点三 酶和ATP

1.酶的本质、特性及影响因素

(1)酶的本质:

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。

(2)酶的特性

①高效性:

催化效率比无机催化剂高。

②专一性:

每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

(3)影响酶活性的因素:

通常是温度和pH。

2.ATP的结构

归纳总结 

(1)ATP的结构(如下图所示)

(2)ATP中的“一、二、三”

3.ATP的功能及ATP与ADP的相互转化

(1)作用:

ATP是生命活动的直接能源物质,是细胞内的能量“通货”。

(2)ATP和ADP相互转化的过程及意义

①ATP与ADP的相互转化的关系式为ATPADP+Pi+能量。

a.向右:

表示ATP水解,所释放的能量用于各种需要能量的生命活动。

b.向左:

表示ATP合成,所需的能量来源于生物化学反应释放的能量(在人和动物体内,来自细胞呼吸;在绿色植物体内则来自细胞呼吸和光合作用)。

②ATP能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP的相互转化十分迅速。

                   

命题点一 酶的本质、作用及特性

9.(2015·江苏学测)右图反映某种酶的活性与温度的关系,由图可知(  )

A.该酶的最适温度是b

B.当温度高于d时,该酶依然具有活性

C.随着温度的升高,该酶的活性一直升高

D.该酶在c温度下的活性比a温度下的活性低

答案 A

解析 据图可知,b点时酶的活性最大。

10.(2013·江苏学测)蛋白酶只能催化蛋白质的水解,不能催化淀粉的水解。

这一事实说明(  )

A.酶具有专一性B.酶具有多样性

C.酶具有高效性D.酶的化学成分是蛋白质

答案 A

解析 一种酶只能催化一种或一类化学反应,这是酶的专一性。

命题点二 ATP的结构和功能

11.(2016·江苏学测)下列关于ATP的叙述中,正确的是(  )

A.ATP直接为生命活动提供能量

B.ATP不含有磷酸基团

C.ATP的结构简式为A~P~P~P

D.植物细胞夜间不能生成ATP

答案 A

解析 ATP是生命活动的直接能源物质,A正确;ATP含有三个磷酸基团,B错误;ATP的结构简式为A—P~P~P,C错误;植物细胞夜间通过呼吸作用产生ATP,D错误。

12.(2015·江苏学测)ATP的分子结构简式可以表示为A—P~P~P,下列相关叙述正确的是(  )

A.每个ATP分子含有1个磷酸基团

B.每个ATP分子含有3个高能磷酸键

C.ATP不能水解释放能量

D.ATP是一种高能磷酸化合物

答案 D

解析 ATP是一种高能磷酸化合物,含三个磷酸基团,两个高能磷酸键,水解时释放的能量用于各项生命活动。

易错警示

1.在酶的最适温度探究实验中,应按一定的温度梯度设置多个实验组,通过对比实验结果找出酶的最适温度。

材料不能用H2O2溶液,高温下H2O2分解加快。

若选取淀粉和淀粉酶,则不宜选用斐林试剂,因为斐林试剂需加热,而温度是自变量。

2.在酶的最适pH探究实验中,操作时必须先将酶置于不同pH条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸),然后再加入反应物。

不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠。

真题演练与模拟过关

                   

1.(2016·江苏学测)过氧化氢酶的基本组成单位是(  )

A.核苷酸B.氨基酸

C.脂肪酸D.丙酮酸

答案 B

解析 过氧化氢酶的化学本质是蛋白质,其基本单位是氨基酸。

2.(2016·江苏学测)利用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验时,在盖玻片一侧滴入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液,另一侧用吸水纸吸引,重复几次后,在显微镜下能观察到(  )

A.细胞壁与原生质层分离

B.液泡体积变大

C.液泡紫色变浅

D.细胞体积明显增大

答案 A

解析 用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理时,植物细胞发生质壁分离,液泡体积变小,颜色变深,细胞体积变小。

3.(2014·江苏学测)ATP是细胞的能量“通货”。

下列关于ATP的叙述,错误的是(  )

A.ATP分子含有磷酸基团

B.ATP是一种高能化合物

C.ATP分子的结构简式为A—P

D.ATP为生命活动直接提供能量

答案 C

解析 该结构简式错误,应该为A—P~P~P。

4.(2014·江苏学测)下图是某种物质跨膜运输方式的示意图,该运输方式是(  )

A自由扩散B协助扩散

C被动运输D主动运输

答案 D

解析 如图所示物质的运输需要能量、载体,由低浓度向高浓度,因此属于主动运输。

5.(2014·江苏学测)某研究性学习小组按下表进行了实验操作发现试管2比试管1产生的气泡明显多,该实验说明了(  )

操作顺序

具体操作

试管1

试管2

加入体积分数为3%的H2O2溶液

2mL

2mL

滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液

2滴

滴加质量分数为20%的肝脏研磨液(含过氧化氢酶)

2滴

A.酶具有专一性B.酶具有高效性

C.酶具有多样性D.酶是蛋白质

答案 B

解析 该实验现象说明酶的催化效率高。

                   

1.(2017·南京学测模拟)下列有关“过氧化氢酶与Fe3+催化H2O2分解为H2O和O2实验”的叙述,正确的是(  )

A.该实验可证明酶具有高效性

B.该实验可证明酶具有专一性

C.该实验的自变量是酶的种类

D.该实验可证明酶的催化作用需要适宜的温度、pH

答案 A

解析 Fe3+为无机催化剂,所以H2O2酶和Fe3+催化H2O2分解的实验证明了酶具有高效性。

2.(2017·泰州中学三模)下图为ATP与ADP相互转化的关系式,下列说法错误的是(  )

ADP+Pi+能量

ATP

A.ATP中有三个高能磷酸键,A代表腺嘌呤

B.人体细胞中①过程一般与细胞呼吸相联系

C.②过程能直接为肌细胞的收缩提供能量

D.ADP中有一个高能磷酸键,A代表腺苷

答案 A

解析 ATP含两个高能磷酸键,A代表腺苷,A错误;人体细胞形成ATP主要通过细胞呼吸,B正确;ATP是直接能源物质,为各项生命活动提供能量,C正确;ADP是ATP的水解产物,含一个高能磷酸键,D正确。

3.(2017·徐州学测模拟)如图1、2分别表示甲、乙两种物质跨膜运输的方式,据图分析下列说法中错误的是(  )

A.图1可表示葡萄糖进入红细胞的方式

B.图2表示细胞通过主动运输吸收物质乙

C.去除细胞膜中的蛋白质对甲、乙的运输均有影响

D.甲、乙两种物质均为细胞代谢所需的营养物质

答案 D

解析 甲为协助扩散,乙为主动运输,这两种方式运输的物质并不一定是细胞代谢所需的营养物质。

4.(2017·无锡学测模拟)下列有关ATP的叙述,正确的是(  )

A.一分子ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成

B.ATP和ADP间不断转化保证了活细胞持续的能量需求

C.动植物细胞中合成ATP所需的能量来源相同

D.ATP分子中的3个高能磷酸键稳定性不同

答案 B

解析 ATP由1个腺苷和3个磷酸基团组成;植物细胞形成ATP的过程为光合作用和呼吸作用,动物细胞形成ATP的过程为呼吸作用;ATP中只有2个高能磷酸键;ATP与ADP间不断转化保证了能量供应。

5.(2017·苏州学测模拟)下列物质出入细胞的方式中,必须依赖于细胞膜上载体才能完成的是(  )

A.氧气进入骨骼肌细胞

B.葡萄糖进入心肌细胞

C.唾液淀粉酶的分泌

D.水进入小肠上皮细胞

答案 B

解析 H2O、O2进入细胞的方式为自由扩散,唾液淀粉酶的分泌为胞吐,葡萄糖进入心肌细胞的方式为主动运输。

6.(2017·南师附中学测模拟)右图是在最适宜温度下,麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。

有关叙述正确的是(  )

A.如果温度上升5℃,b点向左下方移动

B.a点时,麦芽糖酶全部参与催化

C.可用斐林试剂鉴定麦芽糖的分解情况

D.因只受酶活性的限制,bc段催化速率不再增加

答案 A

解析 该曲线是在最适温度下绘制的,因此当温度再上升时,酶的活性将下降,b点向左下方移动,A正确;a点以后,反应速率继续上升,说明a点时酶没有全部参与催化,B错误;麦芽糖和其水解产生的葡萄糖都具有还原性,不能用斐林试剂鉴定,C错误;bc段反应速率不再增加,是因为酶的数量有限,D错误。

7.(2016·扬州学测模拟)两个学生在研究温度对两种天然酶的作用后,绘制了数据图,观察他们的数据图,下列说法正确的是(  )

A.酶A的最适温度是60℃

B.两种酶的反应速度相等的温度条件是50℃

C.两种酶有相同的最适温度范围

D.每种酶在0℃都会失去活性

答案 B

解析 从图中可以看出两条曲线的交点表示两种酶的反应速度相当,对应的温度为50℃。

8.(2016·南通中学学测模拟)下列有关酶的叙述,错误的是(  )

A.酶的组成元素都为C、H、O、N

B.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物

C.酶催化效率高是因为其降低活化能的作用显著

D.过酸、过碱能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性

答案 A

解析 酶是具有催化作用的有机物,大多数酶是蛋白质,少数是RNA,RNA的组成元素有C、H、O、N、P。

9.(2016·扬州学测模拟)下图表示某种离子的跨膜运输,但顺序打乱了,正确顺序以及这些图代表的过程分别是(  )

A.d—c—b—a,主动运输

B.c—b—d—a,主动运输

C.a—b—d—c,被动运输

D.a—d—b—c,被动运输

答案 B

解析 图示过程为离子运输,需要载体,需消耗能量,属于主动运输方式,B项符合。

10.(2016·扬州学测模拟)一位生物学家正在用显微镜研究来自未知溶液的细胞,细胞看上去萎缩了。

对于这种未知溶液,他能做出的判断是(  )

A.低渗溶液B.等渗溶液

C.高渗溶液D.极性溶液

答案 C

解析 细胞失水萎缩,说明外界溶液浓度高。

11.(2016·扬州学测模拟)将新鲜的苔藓植物的绿色叶片放入有少量红墨水(色素分子不能进入活细胞)、质量分数为30%的蔗糖溶液中,一段时间后在显微镜下观察,细胞的状态如右图所示,此时部位①②的颜色分别是(  )

A.①绿色 ②绿色B.①红色 ②绿色

C.①绿色 ②红色D.①红色 ②红色

答案 B

解析 苔藓植物的绿色叶片含有叶绿体,存在于②中,发生质壁分离后,原生质层和细胞壁之间存在外界溶液——蔗糖溶液(含有红墨水),因此①处为红色。

12.(2016·南京学测模拟)若向鱼鳔内注入适量的质量分数为20%的蔗糖溶液,排出鱼鳔内的空气,扎紧开口,将其浸没在盛有质量分数为10%的蔗糖溶液的烧杯中,下图能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是(  )

答案 B

解析 鱼鳔内是质量分数为20%的蔗糖溶液,烧杯内是质量分数为10%的蔗糖溶液,鱼鳔内的蔗糖溶液从烧杯内的蔗糖溶液中渗透吸水,烧杯内蔗糖溶液浓度先升高后趋于稳定。

13.(2015·宿迁学测模拟)下图表示细胞膜的亚显微结构,其中a、b、c为物质的运输方式。

请据图回答:

(1)细胞膜的基本支架是________(填序号)。

(2)细胞的识别与图中________(填序号)有密切的关系。

(3)图中的b跨膜运输方式为________,二氧化碳从细胞内到达组织液的运输方式为________(填字母)。

(4)细胞膜从功能上来说,它是一层____________膜。

(5)动物细胞吸水膨胀时细胞膜的厚度变小,这说明细胞膜具有一定的________。

答案 

(1)③ 

(2)① (3)主动运输 c (4)选择透过性

(5)流动性

解析 图中的①②③分别表示糖蛋白、蛋白质和磷脂双分子层。

有糖蛋白的一侧是细胞膜的外侧。

图中的a、b、c代表的物质跨膜运输方式分别为自由扩散、主动运输和自由扩散。

14.(冲A练习)某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验,请分析回答下列问题:

(1)用上述材料进行质壁分离实验,应选择的最佳实验材料是________(填序号)。

(2)在观察质壁分离实验中,将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中,实验结果分别如下图1、2、3所示,这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是________>________>________(用字母表示)。

(3)将图3细胞放入________中,细胞能由图3恢复成图1的状态,此过程称为_______________

________________________________________________________________________。

答案 

(1)① 

(2)C B A (3)清水 质壁分离复原

解析 

(1)紫色洋葱鳞片叶的表皮细胞具有大液泡,在较高浓度的外界溶液中可以发生质壁分离,紫色液泡便于观察。

(2)当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时,细胞渗透失水,会导致质壁分离,而且蔗糖溶液浓度越高,细胞失水越多,质壁分离越明显;当蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度时,细胞不会发生质壁分离。

据图可知,蔗糖溶液浓度的大小关系是C>B>A。

(3)将发生质壁分离的活细胞放入清水中后,细胞会发生渗透吸水,最终完成质壁分离复原。

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