高三生物考前三个月专题3细胞的代谢含答案.docx
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高三生物考前三个月专题3细胞的代谢含答案
2019-2020年高三生物考前三个月：
专题（3）细胞的代谢（含答案）
[直击考纲] 1.酶在代谢中的作用（Ⅱ）。
2.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）。
3.光合作用的基本过程（Ⅱ）。
4.影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）。
5.细胞呼吸（Ⅱ）。
考点6 模型解读——酶的本质、特性及影响因素
判断下列有关酶的叙述
（1）甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如右图所示。
由图可知，甲酶不可能是具有催化功能的RNA，而乙酶的化学本质为蛋白质（ × ）
（2）同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同，代谢不同；同一个细胞中，酶的种类和数量不会发生变化；同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中（ × ）
（3）高温和低温均能破坏酶的空间结构使其失去活性，如图表示酶活性与温度的关系，当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降（ × ）
（4）酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率；滴加肝脏研磨液可降低过氧化氢的分解反应的活化能而滴加FeCl3溶液不能（ × ）
（5）探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温（ × ）
（6）若18℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图，则在探究三种酶的最适温度的实验中，胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在2和8（ √ ）
1．酶的相关模型构建及解读分析
（1）酶的专一性
甲模型中，①为酶，②为底物，③④为产物。
一种酶只能催化一种或一类化学反应，这与酶的空间结构及底物的结构有关。
乙模型中，在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A能够催化该反应；在A反应物中加入酶B，反应速率与未加酶时相同，说明酶B不能催化该反应。
（2）酶的高效性
①该模型表示酶具有催化作用和高效性。
②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
③酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。
（3）酶的影响因素
①温度和pH
图甲和图乙显示：
温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的，在一定温度（pH）范围内，随温度（pH）的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
从图丙和图丁可以看出：
反应溶液pH（温度）的变化不影响酶作用的最适温度（pH）。
②底物浓度和酶浓度
图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素有酶浓度和酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。
2．有关酶的本质和生理特性等实验的设计思路
实验名称
对照组
实验组
衡量标准
验证某种酶的本质是蛋白质或RNA
已知蛋白液＋双缩脲试剂
待测酶液＋双缩脲试剂
是否出现紫色
已知RNA＋吡罗红试剂
待测酶液＋吡罗红试剂
是否出现红色
验证酶具有催化作用
底物＋适量蒸馏水
底物＋等量的相应酶溶液
底物分解速率
验证酶具有专一性
底物＋相应酶液
同一底物＋另一酶液或另一底物＋相同酶液
底物是否被分解
验证酶具有高效性
底物＋无机催化剂
底物＋等量的相应酶溶液
底物分解速率
探究酶的最适温度
温度梯度下的同一温度分别处理的底物和酶液混合
底物的分解速率或底物的剩余量
探究酶的最适pH
pH梯度下的同一pH分别处理的底物和酶液混合
（1）若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。
（2）若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
（3）探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化H2O2分解，因为底物H2O2在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
1．（坐标曲线）甲图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；乙图表示的是3种脱氢酶（a、b、c）的活性受温度影响的情况。
下列叙述正确的是（ ）
A．从甲图可以知道pH＝6时植物淀粉酶的活性最高
B．从乙图无法知道酶c的最适温度
C．从甲图可以知道若pH由酸性变成碱性时淀粉酶的活性逐渐升高
D．从乙图可以知道活性温度范围最广的酶是b
答案 B
解析 温度过高、过酸、过碱都能使酶彻底失活，这种失活是不可逆转的，从甲图可以看出，植物淀粉酶的最适pH在5和6之间，人的淀粉酶的最适pH在7左右。
在乙图中酶活性温度范围最窄的是酶b，酶c活性受温度影响的曲线不完整，因此从乙图中无法知道酶c的最适温度。
2．（多因子坐标曲线）啤酒生产时，麦芽中多酚氧化酶（PPO）的作用会降低啤酒质量，因此，制备麦芽的过程中需降低其活性。
如图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线。
下列叙述错误的是（ ）
A．PPO能催化多酚类物质的生化反应
B．相同温度时，pH为7.8的环境下酶促反应产物比pH为8.4时的少
C．在制备麦芽的过程中应将反应条件控制在温度80℃、pH8.4
D．高于90℃，若PPO发生热变性，一定温度范围内温度越高变性越快
答案 C
解析 PPO为多酚氧化酶，根据酶的专一性，可推知PPO能催化多酚类物质的生化反应。
根据图示，在相同温度下，pH为8.4的条件下PPO活性最高，故pH为7.8的环境下酶促反应产物比pH为8.4时的少。
由于麦芽中PPO的催化作用会降低啤酒质量，故制备麦芽的过程中PPO活性越低越好。
若PPO发生热变性，则在高于90℃时，随着温度的升高PPO变性越来越快。
3．（表格类实验）据表分析，下列说法正确的是（ ）
组别
①
②
③
④
⑤
⑥
质量分数为3%的淀粉溶液
2mL
－
2mL
－
2mL
－
质量分数为3%的蔗糖溶液
－
2mL
－
2mL
－
2mL
质量分数为2%的α 淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
1mL
1mL
1mL
反应温度
0℃
0℃
60℃
60℃
100℃
100℃
碘液
2滴
2滴
2滴
2滴
2滴
2滴
注：
表中“－”表示没有添加。
A．α 淀粉酶溶液的用量是无关变量
B．①②两组实验可用于验证酶的专一性
C．②④⑥三组实验可说明温度能影响酶活性
D．设计上述实验的目的是探究温度对酶活性的影响
答案 A
解析 从反应温度上看，有0℃、60℃、100℃三种情况，因此，温度为自变量之一，探究的是温度对酶活性的影响；在每组相同温度条件下均设置了两组实验：
底物不同，所用酶的种类相同。
因此，底物种类为另一个自变量，验证的是酶的专一性，故D错；淀粉溶液、蔗糖溶液、α 淀粉酶溶液、碘液的用量均为无关变量，故A对；由于①②两组实验温度太低，导致酶基本无活性，反应不能正常进行，故B错。
②④⑥三组实验根本不能进行，无法进行温度对酶活性影响的探究，故C错。
4．（新情景信息）细胞代谢中某种酶与其底物、产物的关系如下图所示，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．酶1与产物B结合后失活，说明酶的功能由其空间结构决定
B．酶1的变构位点和活性位点的结构取决于特定的氨基酸序列
C．酶1有两种底物且能与产物B结合，因此酶1不具有专一性
D．酶1与产物B的相互作用可以防止细胞生产过多的产物A
答案 C
解析 由图中关系可知：
酶1失活后与有活性时相比，空间结构发生了改变，说明酶的功能由其空间结构决定，A正确。
同一种酶，氨基酸种类和数目相同，故酶1的变构位点和活性位点的结构不同是因为氨基酸的序列不同，B正确。
从图中可知，酶1只催化两种底物合成产物A的反应，具有专一性，C错误。
酶1与产物B结合使酶1无活性，合成产物A的反应会中断，这样可以防止细胞生产过多的产物A，D正确。
5．（实验装置图）如图所示的实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响。
先将酶和乳汁分别放入两个试管中，然后将两试管放入同一水浴（温度用℃表示）环境中保温15min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。
经过多次实验，记录在不同温度下凝乳所需要的时间，结果如下表。
装置
A
B
C
D
E
F
水浴t/℃
10
20
30
40
50
60
凝乳时间/min
不凝固
7.0
4.0
1.5
4.0
不凝固
下列关于该实验的叙述中，错误的是（ ）
A．该实验说明酶的活性受温度的影响，40℃左右是凝乳酶比较适宜的温度
B．将装置A内的混合物加热到40℃会发生乳汁凝固
C．必须先将酶和乳汁分别保温一段时间，再倒入同一试管中混合，然后保温并记录乳汁凝固所需要的时间
D．将装置F内的混合物降温到40℃就会发生乳汁凝固
答案 D
解析 由表格中数据可知，在温度为40℃时凝乳时间最短，说明凝乳酶活性比较高，但是由于设置的温度间隔较大，不能直接确定40℃为凝乳酶的最适温度，可能比其略高或者略低，所以该实验说明酶的活性受温度的影响，40℃左右是凝乳酶比较适宜的温度，A正确。
装置A内由于温度过低，酶活性受到抑制，所以当将装置A内的混合物加热到40℃时，酶活性增强，导致乳汁凝固，B正确。
为了避免其他因素的干扰，酶和乳汁必须分别保温一段时间再混合，然后继续保温，C正确。
装置F内由于高温导致酶的结构被破坏而失去活性，即使降温到40℃也不会发生乳汁凝固，D错误。
6．为了验证pH对过氧化氢酶活性的影响，请根据提供的材料用具，完成下面的实验，并回答有关问题。
材料用具：
试管，量筒，滴管，试管架，pH试纸，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液，新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为5%的盐酸溶液，质量分数为5%的氢氧化钠溶液，蒸馏水等。
（1）实验原理：
过氧化氢酶可以使过氧化氢分解成水和氧气。
（2）实验步骤：
①如图所示，先在1号、2号、3号试管中各加入2mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，再向1号试管内加入1mL蒸馏水，向2号试管内加入________________，向3号试管内加入______________，并振荡试管。
②向1号、2号、3号试管内各滴入2滴________________________。
③仔细观察各试管内______________________，并记录。
（3）实验结果：
________________________________________________。
（4）通过上述实验，得出的结论是：
过氧化氢酶的活性需要适宜的________________。
（5）将某一溶液pH直接由1升到10的过程中，过氧化氢酶的活性________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）在坐标图中画出过氧化氢酶的活性与pH的关系曲线（画出大致趋势即可）。
（7）要鉴定过氧化氢酶的化学本质，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________________。
答案
（2）①1mL（等量的）氢氧化钠溶液（试剂量和试剂名缺一不可） 1mL（等量的）盐酸溶液（试剂量和试剂名缺一不可） ②肝脏研磨液 ③产生气泡的多少
（3）1号试管内产生的气泡较多，2号和3号试管内产生的气泡较少 （4）pH （5）不变 过氧化氢酶已经失去活性 （6）如图所示 （7）蛋白质
[判一判]
（1）由题1的甲图中两个曲线的差异可以得出人的淀粉酶活性的最适pH比植物的高（ √ ）
（2）由题1的乙图分析a、b、c三种脱氢酶中a酶最适温度最高（ × ）
（3）若在题2图中绘制出温度为85℃时PPO活性随pH的变化曲线，其中最高点对应横坐标为8.4，而纵坐标一定比80℃低（ × ）
（4）题3中表格中的自变量有两个，分别为温度和底物的不同（ √ ）
（5）在题6实验中过氧化氢、肝脏研磨液和盐酸、氢氧化钠使用的先后顺序可以是过氧化氢→盐酸、氢氧化钠→肝脏研磨液，而不能是肝脏研磨液→盐酸、氢氧化钠→过氧化氢（ × ）
（6）过氧化氢酶不能用来探究温度对酶活性的影响，而斐林试剂可用于鉴定麦芽糖酶是否完成对麦芽糖的催化分解（ × ）
[想一想]
（1）依据题2中的相关信息，在下面坐标系中绘出麦芽中多酚氧化酶在pH＝8.4时，70℃、80℃、90℃条件下的曲线。
答案
（2）题5中若进一步探究凝乳酶的最适温度，该如何设计实验？
请写出简要思路即可。
答案 在温度30℃至50℃之间，缩小温度梯度，设置多个实验观察。
（3）假设题6中实验的温度环境为25℃，现若将温度降低至5℃，1号试管的气泡产生量会如何变化？
为什么？
答案 减少。
低温抑制过氧化氢酶的活性。
（4）加热和加催化剂条件下，使过氧化氢分解加快的原理一样吗？
答案 不一样，前者是使过氧化氢分子得到能量，由常态转变为容易分解的活跃态；而后者是降低了过氧化氢分解反应的活化能。
（5）如图曲线表示在最适温度下，CO2浓度对Rubisco酶所催化的化学反应速率的影响。
如果自A点开始温度升高5℃，曲线会发生变化，请画出变化后的曲线。
答案
考点7 全面透析ATP的结构与功能
1．判断下列有关ATP的叙述
（1）ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸，而其合成所需能量由磷酸提供（ × ）
（2）线粒体内膜、内质网的膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP（ × ）
（3）人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等（ × ）
（4）人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加（ √ ）
（5）细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体（ × ）
2．下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（ ）
A．叶肉细胞合成的糖运输到果实
B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D．细胞中由氨基酸合成新的肽链
答案 C
解析 A项，叶肉细胞合成的糖（如葡萄糖）通过主动运输进入果实细胞需要消耗ATP。
B项，吞噬细胞吞噬病原体依赖膜的流动性，需要消耗ATP提供的能量。
C项，在适宜的温度、pH条件下，淀粉酶催化淀粉水解，此过程不需要消耗ATP提供的能量。
D项，氨基酸在核糖体上脱水缩合形成肽链需要消耗ATP提供的能量。
3．ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。
下列有关ATP的叙述，错误的是（ ）
A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP
C．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用
答案 B
解析 A项，细胞核中无法进行呼吸作用，它所需要的ATP主要由细胞质中的线粒体提供。
B项，ATP是生命活动的直接能源物质，机体时刻都在消耗ATP。
C项，有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段均在细胞质基质中进行，均有ATP形成。
D项，根细胞吸收矿质元素离子主要是通过主动运输的方式进行的，其消耗的能量来源于呼吸作用产生的ATP。
1．“ATP的结构、功能、转化及形成途径”图解
2．对ATP认识的几个误区
（1）误认为ATP与ADP相互转化完全可逆：
ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的，即从整体上来看二者的转化并不可逆，但可以实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的持续供应。
（2）误认为ATP等同于能量：
ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。
（3）误认为ATP转化为ADP不消耗水：
ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP酶的催化，同时也需要消耗水。
凡是大分子有机物（如蛋白质、脂肪、淀粉等）的水解都需要消耗水。
1．下图是人体细胞代谢部分简图。
图中甲表示ATP，下列有关叙述错误的是（ ）
A．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同
B．丙是RNA的基本组成单位之一
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．在红细胞吸收葡萄糖时，细胞中乙的含量会显著增加
答案 D
解析 甲→乙→丙→丁表示ATP的逐步水解，每一次水解反应的酶都不同，故A正确。
丙为A－P，A是腺苷，由1分子核糖和1分子腺嘌呤构成，加上1分子磷酸，构成1分子腺嘌呤核糖核苷酸，故B正确。
丁表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，戊表示磷酸，是ATP的组成成分，故C正确。
红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，不需要消耗ATP，故乙（ADP）的含量不会增加，故D错。
2．（新情景信息）酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP是一切生命活动的直接能源物质。
如图是ATP中磷酸键逐级水解的过程图，以下说法正确的是（ ）
A．②代表的物质是ADP，③是腺嘌呤核糖核苷酸
B．释放能量最少的过程是Ⅲ
C．若要探究酶b的最适pH，应在中性左右设置实验自变量
D．植物叶肉细胞中，线粒体内合成的ATP比叶绿体内合成的ATP用途单一
答案 B
解析 图示①为ADP，②为AMP，③为A（腺苷），④为磷酸基团，⑤为水解过程中释放的能量，酶a、酶b和酶c分别为将ATP逐步水解的酶，ATP中腺苷（A）与第一个磷酸基团连接的是普通化学键，含有的能量最少（与高能磷酸键相比），所以释放能量最少的过程是Ⅲ。
水解过程会产生磷酸，所以若要探究酶b的最适pH，实验自变量应在偏酸性范围内。
植物叶肉细胞内，叶绿体内合成的ATP用于暗反应，能量转移到有机物中；而线粒体内合成的ATP可用于植物体的各项生命活动。
3．关于真核细胞中生命活动与能量关系的叙述，错误的是（ ）
A．DNA复制需要消耗能量
B．光合作用的暗反应阶段需要消耗能量
C．物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP
D．细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生
答案 C
解析 DNA复制需要能量，光反应为暗反应提供ATP，故暗反应需要能量，细胞呼吸的第一阶段产生ATP，而第一阶段就发生在细胞质基质中，故A、B、D正确。
协助扩散为被动运输，不需要能量，所以C错误。
4．（组合选择）ATP在生物体的生命活动中发挥着重要的作用，下列有关ATP的叙述，不正确的有（ ）
①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP ②若细胞内K＋浓度偏高，为维持K＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加 ③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质 ④质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP ⑤ATP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
A．0项B．1项
C．2项D．3项
答案 A
解析 所有细胞都能合成ATP；K＋进入细胞是主动运输，消耗能量；ATP中的“A”是腺嘌呤和核糖，DNA和RNA中的“A”只代表腺嘌呤；质壁分离和复原实验过程不消耗ATP；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。
5．（新情景综合应用）研究证实ATP既是细胞内流通的“能量货币”，也可作为神经细胞间信息传递的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示，请分析回答：
（1）神经细胞中的ATP主要来自____________（生理过程），其结构简式是____________________。
正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是____________________________________。
（2）由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________________。
（3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。
据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：
①科学家用化学物质阻断______________________________________________后，发现靶细胞膜能接受到部分神经信号；②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的________________。
（4）为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24h。
然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次实验后，所得数据如下表所示：
实验编号
X物质浓度
（ng·mL－1）
细胞内ATP浓度
（nmol·mL－1）
细胞死亡
百分率
A
0
80
1
B
2
70
3
C
4
50
10
D
8
20
25
E
16
5
70
①该实验的因变量是___________________________________________。
②实验数据表明，该实验因变量之间的联系是______________________________。
③若用混有浓度为2ng·mL－1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是阻碍消化酶的______________，影响消化；妨碍______________，影响营养物质的吸收。
答案
（1）呼吸作用 A－P～P～P ATP和ADP相互迅速转化
（2）腺苷 （3）①典型神经递质在神经细胞间的信息传递 ②受体 （4）①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率 ②细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加 ③合成和分泌 主动运输
[判一判]
（1）题1中甲→乙→丙→丁表示ATP的逐步水解过程，每次水解反应的酶都不同，其中丙为腺嘌呤脱氧核苷酸（ × ）
（2）题1中葡萄糖以协助扩散的方式进入哺乳动物成熟的红细胞内部，会被氧化分解成二氧化碳和水，同时释放能量（ × ）
（3）题2中叶绿体和线粒体内合成的ATP，所用于的生理过程是不同的（ √ ）
（4）植物的根尖细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体（ × ）
（5）神经细胞的静息电位和动作电位的形成分别与K＋外流和Na＋内流有关，且两过程中都消耗ATP（ × ）
（6）在题5的图示中，“ATP→ADP→AMP”转化发生的场所在组织液中（ √ ）
[想一想]
（1）研究发现，剧烈运动时肌细胞缺氧，葡萄糖消耗增加，但ATP的生成量没有明显增多，原因是什么？
答案 肌细胞进行无氧呼吸，合成的ATP少。
（2）绘出生物细胞ATP产生量与氧气供给量之间的关系曲线图。
答案
考点8 模型解读——光合作用和细胞呼吸原理及关系图解
1．判断下列关于光合作用原理及过程的叙述
（1）H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中（ × ）
（2）在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质（ √ ）
（3）光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP（ × ）
（4）将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内C
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