第2讲 物质的输入和输出酶和ATP.docx

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第2讲物质的输入和输出酶和ATP

判断下列叙述的正误，正确的在题后括号内打“√”，错误的在题后括号内打“×”。

1．细胞代谢是细胞生命活动的基础，代谢过程中会产生对细胞有害的物质。

（√）

2．对照实验一般要设置对照组和实验组，在对照实验中除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。

（√）

3．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。

（×）

4．酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应。

（√）

5．过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。

（√）

6．酶所催化的化学反应一般都是在比较温和的条件下进行的。

（√）

7．酶制剂适于低温下保存，是因为低温时酶活性很低，但空间结构稳定。

（√）

8．酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。

（√）

9．ATP的组成元素为C、H、O、N、P，其中A的含义是指腺嘌呤，P代表磷酸基团。

（×）

10．ATP分子的结构式可以简写成A－P～P～P，其中含有两个高能磷酸键。

（√）

11．ATP是生命活动的直接能源物质，在细胞中含量很多。

（×）

12．ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化下，ATP中远离A的那个高能磷酸键易水解。

（√）

13．ATP和ADP之间的相互转化，时刻不停地发生并处于动态平衡之中。

（√）

14．ATP和ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。

（√）

15．ATP分子磷酸键中储存的能量多达30.54kJ/mol。

（×）

16．萤火虫尾部发光细胞中含有荧光素酶，可以催化荧光素与氧发生化学反应。

（√）

17．细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系，放能反应一般与ATP的水解相联系。

（×）

18．ATP合成时所需的能量来自于细胞呼吸和光合作用。

（√）

19．ATP和ADP可以相互转化，属于可逆反应。

（×）

20．红细胞在低浓度溶液中会因吸水而涨破，在高浓度溶液中会因失水而皱缩。

（√）

21．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，相当于半透膜（×）

22．当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生质壁分离。

（×）

23．不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异，同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。

（√）

错因分析：

3.大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

9．ATP中的A是指腺苷。

11．ATP在细胞中含量不多，但能与ADP迅速转化。

15．ATP分子中有一个普通磷酸键和两个高能磷酸键，其中一个高能磷酸键含有的能量是30.54kJ/mol。

17．吸能反应需要消耗ATP提供的能量，与ATP的水解相联系，放能反应释放的能量可用于合成ATP。

19．ATP和ADP的相互转化不属于可逆反应，物质是可逆的，能量不是可逆的。

21．植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜，以及二者之间的细胞质。

22．只有含有大液泡的成熟植物细胞才发生质壁分离。

对下面几个问题的回答中有两项是错误的，找出错误的回答并改正。

1．酶的基本组成单位是什么？

答案　氨基酸。

2．酶的化学本质是什么？

答案　蛋白质或核酸。

3．酶催化化学反应的作用原理是什么？

答案　降低化学反应的活化能。

4．能催化淀粉酶水解的酶是哪种？

答案　蛋白酶。

5．导致酶活性丧失的环境因素有哪些？

答案　高温、过酸、过碱等都是导致酶结构改变的因素。

6．影响酶活力和酶促反应速率的因素是否相同，为什么？

答案　影响酶活力的因素主要有温度、pH，影响酶促反应速率的因素除温度、pH外，还有酶浓度和底物浓度，因此影响酶活力和酶促反应速率的因素有所不同。

7．在一定过氧化氢溶液中加入适量土豆片，每隔5min收集一次数据，根据数据绘制出下图曲线，20min后气体量不再增加的原因是什么？

答案　酶活性已达到最大。

8．哪种物质跨膜运输方式的转运速率与被转运分子的浓度有关？

哪种运输方式的转运速率与载体蛋白有关？

答案　自由扩散和协助扩散的转运速率与被转运分子的浓度有关；协助扩散和主动运输的转运速率与载体蛋白数量有关。

9．在设计探究实验中，如何来控制自变量和无关变量？

答案　自变量是在实验中人为改变的量，在实验组和对照组中不同；无关变量是与实验研究对象无关，但对实验结果能造成影响的变量，在实验组和对照组中应保持相同且适宜。

10．光照和黑暗环境中，植物叶肉细胞中哪些场所能产生ATP?

答案　光照时，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体类囊体薄膜；黑暗时，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。

高考验证

1．（2011·海南卷）关于酶的叙述，正确的是（C.酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失）

2．（2011·全国大纲卷）某同学从温度为55～65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。

回答问题。

（1）测定脂肪酶活性时，应选择（脂肪）作为该酶作用的物质，反应液中应加入（缓冲）溶液以维持其酸碱度稳定。

（2）要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为（蛋白质）。

3．（2012·广东高考）pH对不同蛋白酶的活力影响有差异，如图表示pH对三种蛋白酶活力的影响。

据图可知，（木瓜蛋白酶）更适宜作为食品添加剂，理由是（由图可知，木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化）。

蛋白酶的活力可用（底物消耗或产物产生）的量来表示。

4．（2012·福建高考）资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18℃之间，学习小组假设：

大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18℃间。

他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究大菱鲆蛋白酶的最适温度。

①探究试验中以干酪素为底物。

干酪素的化学本质是（蛋白质），可用（双缩脲）试剂鉴定。

②为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于（恒温箱）中以保持恒温。

单位时间内（底物消耗量或产物产生量）可以表示蛋白酶催化效率高低。

回答错误的问题

错因分析

正确回答

答案　

回答错误的问题

错因分析

正确回答

1

误认为酶的本质是蛋白质，忘记少数酶是RNA

氨基酸或核糖核苷酸

7

误将图中纵坐标理解为酶活性

反应物过氧化氢已完全被消耗

认真阅读下列1～8题及回答，完成9～10题。

1．半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。

这表明酶的催化作用具有什么特性？

答案　酶的催化作用具有专一性。

2．绘出条件适宜、底物定量时反应速率随酶量的变化曲线。

答案　如下图。

3．某一不可逆化学反应（S→P＋W）在无酶和有酶催化时均可以进行，当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。

下图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是哪一条？

答案　曲线丁。

4．写出探究温度对酶活性的影响的实验思路。

答案　在一定温度范围内设置包括“低温、适温、高温”的温度梯度，分别测定酶活性，比较酶的催化效率。

5．写出测定酶催化作用最适温度的实验思路？

答案　在一定温度范围内设置温度梯度，分别测定酶活性。

若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。

否则，扩大温度范围，继续试验，直到出现峰值。

6．酶和激素都是活细胞产生的，对细胞的生命活动有重要意义的物质分子，试分析二者作用特点。

答案　酶起催化作用后不变，激素一经靶细胞接受并发挥调节作用后就被灭活。

7．人体肝细胞内CO2分压和K＋浓度高于细胞外，而O2分压和Na＋浓度低于细胞外，上述四种物质中哪种物质是通过自由扩散进入细胞的？

答案　O2。

8．如图是植物根从土壤中吸收矿质离子示意图，则与该种物质吸收方式有关的细胞器主要是什么？

答案　线粒体和核糖体。

9．下列几种化合物的化学组成中，○中对应物质含义分别是什么？

答案　①是腺嘌呤核糖核苷酸，②中是腺嘌呤，③中是腺嘌呤脱氧核苷酸，④中是腺嘌呤核糖核苷酸，⑤中是腺嘌呤。

10．下图表示ATP和ADP的相互转化，能量1的来源和能量2的去向分别是哪里？

答案　能量1来自于细胞呼吸和光合作用的光反应阶段，能量2用于细胞的各项生命活动

（时间：

40分钟，满分：

65分）

小题满分练

一、选择题（本题包括6小题，每小题4分；每小题只有一个选项符合题意；满分24分，限时10分钟）

1．嫩肉粉可以使肉质变得松软，因为它含有（　　）。

A．淀粉酶B．脂肪酶

C．纤维素酶D．蛋白酶

解析　肌肉组织中含有胶原蛋白，使肌肉具有一定的机械强度，根据酶的专一性可知，嫩肉粉中含有的蛋白酶可水解胶原蛋白，使肉变得松软。

答案　D

2．下列有关酶的叙述，正确的是（　　）。

A．组成酶的基本单位都是氨基酸

B．低温、高温、过酸、过碱都会使酶失活

C．酶只能在生物体内发挥作用

D．酶具有高效性是因为其降低活化能的作用更显著

解析　A错误：

酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸；B错误：

低温是抑制酶的活性而不是失活；C错误：

酶也可以在生物体外发挥催化作用；D正确：

催化作用是降低反应的活化能，酶的高效性使酶降低活化能的能力更显著。

答案　D

3．人体细胞进行正常的生命活动，每天需要水解200～300molATP，但人体细胞中ATP的总量只有约0.1mol。

下列有关ATP的叙述错误的是（　　）。

A．ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求

B．ATP只由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成

C．有氧呼吸的第三阶段为人体细胞活动提供的ATP最多

D．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能

解析　A正确：

ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求；B错误：

ATP由腺苷和3个磷酸基团构成；C正确：

有氧呼吸的第三阶段为人体细胞活动提供的ATP最多；D正确：

ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能。

答案　B

4．下列有关ATP的叙述中，正确的是（　　）。

A．把酵母菌的培养条件从有氧改为无氧时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡

B．甘油分子由小肠腔进入小肠绒毛上皮细胞的过程中，细胞消耗ATP的量增加

C．C3生成糖和C5的过程中，叶绿体基质内产生ADP的量增加

D．酒精发酵和乳酸发酵产生等量ATP时，细胞内生成的CO2量相等

解析　酵母菌无氧呼吸时，细胞中的ATP和ADP也能动态平衡；甘油分子通过自由扩散由小肠腔进入小肠绒毛上皮细胞时不消耗能量；C3生成糖和C5的过程中，消耗ATP，ADP含量增加；乳酸菌无氧呼吸不产生CO2。

答案　C

5．某同学以生长健壮的小麦幼苗为材料进行研究，调查得到小麦培养前、后培养及小麦根尖细胞内NO

的浓度变化，得到下图所示结果。

本实验结果可以确定（　　）。

A．根尖细胞吸收NO

的方式是自由扩散

B．根尖细胞吸收NO

的方式是主动运输

C．细胞在吸收NO

的过程中合成大量的载体

D．细胞液的浓度一定大于培养液的浓度

解析　由于吸收后培养液中NO

的浓度要远小于细胞内NO

的浓度，所以在由培养液中向细胞内运输时，其方式应为主动运输。

细胞膜上的载体是在运输前大量合成，不应是在运输时合成的。

由于题目给出液体中溶质的限制，所以不能确定细胞液与外界溶液浓度的关系。

答案　B

6．下列表示正常情况下，某物质穿过细胞膜进入细胞内的四种情况。

若在X点加入了呼吸作用抑制剂（影响能量供应），下列曲线中将明显变化的是

（　　）。

解析　由图中可知选项A、C表示的是物质浓度与转运速率成正比，所以为被动运输，不需要能量；选项B中转运速率与细胞内外浓度差的关系不能表示一定为主动运输，而选项D表示的为主动运输。

答案　D

大题限时练

二、非选择题（本题包括4小题，满分41分，限时30分钟）

7．（9分，6分钟）下图记录了一位运动员在比赛中肌肉细胞中ATP的相对含量的变化，请回答下列问题。

（1）肌细胞中的ATP主要来自________（生理过程），其结构简式为________。

ATP通过水解释放能量，当其水解掉一个高能磷酸键后，变成ADP，水解掉两个高能磷酸键后，成为AMP，AMP全称是________，它是构成________的基本单位。

（2）A到B的变化过程，说明________，释放的能量用于________。

（3）B到C的过程中，由于________等活动加强，释放更多的________供ADP形成ATP以补充细胞中ATP含量的不足。

（4）由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析　

（1）肌细胞中ATP主要来自细胞呼吸，其结构简式是A－P～P～P，全称是三磷酸腺苷，ADP是二磷酸腺苷，AMP是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位；

（2）A→B曲线走势下降，说明ATP被水解利用，其释放的能量用于运动员剧烈奔跑时肌肉收缩等生命活动；

（3）B→C曲线走势上升，说明细胞内的ADP又合成了ATP，其所需的能量来源于磷酸肌酸的分解和细胞呼吸产生的能量；

（4）由整个曲线分析可以看出ATP含量保持相对稳定，说明ATP与ADP是可以相互转化的，并达到一个相对稳定的状态。

答案　

（1）细胞呼吸　A－P～P～P　腺嘌呤核糖核苷酸　RNA

（2）ATP由于水解含量下降　肌肉收缩等生命活动

（3）细胞呼吸　能量

（4）ATP和ADP是可以相互转化的，并达到动态平衡

8．（10分，6分钟）下图表示在适宜条件下，等量的过氧化氢经不同处理后生成物的量与时间的关系曲线（①加入2滴过氧化氢酶；②加入2滴Fe3＋；③加入2滴蒸馏水），请分析回答问题。

（1）①～③反应速率从快到慢依次是________。

（2）①与②相比，得出的结论是____________________________；①与③比，得出的结论是_________________________________________。

（3）如果仅将实验温度改为80℃，重做上述实验，则反应速率最快的是________，原因是__________________________________________。

解析　

（1）生成物的量最早达到最大的反应速率最快。

（2）①和②相比所加的催化剂不同，说明酶具有高效性；①和③相比，③中没有催化剂，说明酶具有催化作用。

（3）将实验温度改为80℃时，过氧化氢酶因高温变性而失去活性，而Fe3＋催化作用将加快。

答案　

（1）①＞②＞③

（2）酶具有高效性　酶具有催化作用

（3）②　在此温度下，Fe3＋催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性

9．（11分，6分钟）一项实验中，把数条5cm长的薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量薯条的长度。

下图显示薯条在不同溶液中长度改变的百分率。

（1）薯条的长度改变是由什么生理过程引起的？

____________________。

（2）薯条浸在0.1M蔗糖溶液后有什么改变？

__________________________。

试解释原因。

______________________________________________。

（3）哪一个浓度的蔗糖溶液与马铃薯细胞是等渗的？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）当薯条被浸在0.45M蔗糖溶液后，薯条中的细胞会出现________，从而导致薯条长度减少和硬度变________等改变。

解析　马铃薯条长度的改变是由于失水或吸水，这两种情况都是由于渗透作用引起的；由图可知当浓度大于0.3M时细胞会失水，当溶液浓度小于0.3M时细胞会吸水；0.3M的溶液与马铃薯细胞液等渗。

答案　

（1）渗透作用

（2）薯条的长度加长　0.10M蔗糖溶液浓度低于马铃薯细胞中细胞液浓度，水分子通过半透膜进入马铃薯细胞，细胞膨胀，长度增加

（3）0.3M蔗糖溶液　（4）质壁分离　软

10．（11分，12分钟）下图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，具有离子选择性。

请仔细观察图示回答有关问题。

（1）很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实。

这证明组成细胞膜的主要成分中有[____]________。

（2）鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出被转运的物质的，那么其跨膜运输的方式是________________________。

（3）对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca＋的[____]________的活动。

（4）柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。

柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输还是被动运输？

请设计实验加以证明。

①实验步骤：

A．取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca＋、K＋的溶液中。

B．甲组给予正常的呼吸条件，乙组________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

C．________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②实验结论：

A．若两组植株对Ca＋、K＋的吸收速率相同，说明________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

B．________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析　物质有相似相溶的特点，脂质易透过生物膜说明生物膜的组成成分有磷脂分子；②途径需要载体协助但是没有消耗能量，故方式是协助扩散；K＋、C6H12O6的吸收不受影响，说明能量供应没有受到影响，受到影响的是载体；判断运输方式的主要依据是是否需要消耗能量，故实验的自变量是能否发生有氧呼吸，因变量是离子吸收速率。

答案　

（1）甲　磷脂分子

（2）协助扩散（或被动运输）

（3）乙　载体蛋白

（4）①B.完全抑制有氧呼吸

C．一段时间后测定两组植株根系对Ca2＋、K＋的吸收速率

②A.柽柳从土壤中吸收无机盐是被动运输

B．若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输