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生物第二轮复习专题2

专题二ATP、酶与物质运输

考点1 ATP与酶

1.有关ATP的正误判断

(1)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行(  )

(2)反应式ADP+Pi+能量ATP中,向右反应需要的能量可来自葡萄糖等有机物的氧化分解(  )

(3)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应(  )

(4)细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体(  )

(5)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(  )

2.有关酶的正误判断

(1)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核苷酸(  )

(2)同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中(  )

(3)酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物(  )

(4)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构(  )

(5)探究温度对酶活性的影响实验时,将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温()

3.综合应用:

ATP与ADP在生物体内的转化如图,请判断下列说法:

(1)如果发生在绿色植物体内,①②③代表光合作用,④⑤⑥代表细胞呼吸(  )

(2)如果在一个正常生长的绿色植物体内,①过程总量一定大于⑤过程总量(  )

(3)如果发生在一个稳定生态系统中,则⑤贮存的能量就是生物细胞呼吸释放的部分能量()

一、ATP

1.ATP的结构与常用描述

2.理清“A”的4种含义

(1)ATP:

A表示:

腺苷。

(2)核苷酸:

A表示:

腺嘌呤。

(3)DNA:

A表示:

腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。

(4)RNA:

A表示:

腺嘌呤核糖核苷酸。

3.与ATP产生和消耗有关的细胞结构及生理过程

转化场所

常见的生理过程

质膜

消耗ATP:

主动转运、胞吞、胞吐

细胞溶胶

产生ATP:

细胞呼吸糖酵解阶段

叶绿体

产生ATP:

光反应

消耗ATP:

碳反应和自身DNA复制、转录,蛋白质合成等

线粒体

产生ATP:

需氧呼吸的柠檬酸循环、电子传递链阶段

消耗ATP:

自身DNA复制、转录,蛋白质合成等

核糖体

消耗ATP:

蛋白质的合成

细胞核

消耗ATP:

DNA复制、转录等

二、酶在代谢中的作用

1.剖析酶的本质与特点

化学本质

绝大多数是蛋白质

少数是RNA

基本单位

氨基酸

核糖核苷酸

合成场所

核糖体

主要在细胞核(真核生物)

来源

一般来说,活细胞都能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞除外)

作用场所

细胞内外或生物体内外均可

生理功能

催化作用

与无机催化剂

相同的性质

①提高反应速率,但不改变化学反应的方向和平衡点;②反应前后,酶的性质和数量不变

2.理清酶的特性及影响因素的3类曲线

(1)酶的特性的曲线

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)各因素对酶促反应速率的影响曲线

①分析图3和图4:

温度或pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。

②分析图5:

OP段的限制因素是底物浓度,P点以后的限制因素则是酶浓度。

三、与酶相关的实验探究

1.变量法分析酶的实验设计

(1)变量的种类:

变量是实验设计中可以变化的因素或条件,依据变量间的相互关系,可分为以下两类:

①自变量与因变量:

自变量是实验中由实验者所操纵的因素,该因素的改变将引起实验结果的相应改变,是实验要研究的因素。

因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果。

它们之间是因果关系,自变量是原因,因变量是结果。

②无关变量与额外变量:

无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素。

由无关变量引起的实验结果就是额外变量。

它们之间也是因果关系。

(2)自变量的确定和控制

根据实验目的,确定实验变量,因而确定控制的措施。

例如:

“探究淀粉酶的最适温度”的实验。

①变量的确定:

自变量是相同的酶处在不同温度下即温度梯度,即要“探究什么”,则“什么”就是自变量。

②自变量的控制:

在确定了自变量是温度梯度后,应将淀粉酶置于温度梯度下,如:

25℃、26℃、27℃等。

控制变量的方法,常用的有“施加”“改变”“去除”等。

(3)无关变量的确定与控制

例如:

探究pH对唾液淀粉酶活性的影响实验中的无关变量及其控制措施:

在该实验中,自变量是“pH的大小”。

无关变量有温度、唾液淀粉酶的量、淀粉溶液的量、反应时间、加入碘—碘化钾溶液的量及时间等,在做实验时,对照组和实验组的以上因素都要相同且适宜。

2.辨清与酶相关实验设计的5个易错点

(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本尼迪特试剂,不能选用碘—碘化钾溶液,因为碘—碘化钾溶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—碘化钾溶液,不应该选用本尼迪特试剂,因本尼迪特试剂需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。

另外在酶溶液和反应物混合前,需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。

(3)在探究酶的最适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。

(4)在酶的最适pH探究实验中,操作时必须先将酶和底物分别置于不同pH条件下,然后再将同一pH条件下处理的底物和酶液混合,而不能把酶加入反应物中后,再加入盐酸或氢氧化钠。

(5)探究酶的高效性时,对照组应为无机催化剂;探究酶的催化作用时,对照组应为不加催化剂;探究酶的专一性时,既可用同一种酶作用于不同底物,也可用不同酶作用于同一底物。

题型一 多角度考查酶和ATP

1.(2017·舟山模拟)酶是细胞代谢不可缺少的催化剂,ATP是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,据下图判断,有关叙述错误的是(  )

A.丙物质含有的元素为C、H、O、N

B.甲→ATP的过程所需的酶与酶1不同

C.酶1、酶2和酶3催化的反应均伴有大量的能量释放

D.细胞的厌氧呼吸只有第一阶段产生了ATP

2.(2018·“七彩阳光”联盟)下列有关酶的叙述,正确的是(  )

A.将各种酶水解得到的有机小分子都是氨基酸

B.酶与底物结合后会发生一定形状变化,且是可逆的

C.温度过高过低、pH不适宜都可能导致酶结构破坏而丧失其催化功能

D.与细胞内RNA聚合酶的合成与加工直接有关的膜结构有内质网、高尔基体、细胞膜

与酶有关的审答题的4个提醒

(1)只有在特殊背景或信息下才可认定酶的化学本质为RNA,否则一般认定为蛋白质(如各种消化酶、DNA聚合酶等)。

(2)酶只能由活细胞产生,不能来自食物,且几乎所有活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)均可产生酶(一般场所为核糖体)。

(3)催化作用(降低反应分子活化能)是酶唯一的功能,它不具调节功能,也不作为能源(或组成)物质,切不可额外夸大其功能。

(4)辨析酶、激素、化学递质、抗体

①四者均具特异性(专一性)、高效性等特性。

②激素、化学递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用,发挥作用后即被灭活,而酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥作用,且可以多次发挥作用。

③活细胞都能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞除外),但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、化学递质、抗体。

题型二 借助坐标图考查酶的特性和影响因素

3.如图所示为影响酶促反应的温度、pH值和底物浓度与反应速率关系的曲线图,下列相关叙述中,错误的是(  )

A.影响乙曲线的因素是温度,影响丙曲线的因素是pH值

B.甲曲线中,A点与B点限制酶促反应速率的因素不同

C.乙曲线中,D点与F点酶的空间结构都被破坏且不能恢复

D.丙曲线中,G点时对应因素升高,酶的活性不能到达H点

思维延伸 判断正误:

(1)在A点适当提高温度或在B点适当增加酶的浓度,反应速率都将增大(  )

(2)图中E点代表该酶的最适pH,H点代表该酶的最适温度(  )

(3)短期保存该酶,适宜条件对应于图中的D、H两点(  )

(4)研究淀粉酶或过氧化氢酶参与的酶促反应,均可得到上图曲线(  )

(5)如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时,淀粉的剩余量和反应时间之间的关系,则:

①若实验条件为不同温度,则b曲线对应的温度和题4中曲线乙中E点所对应的温度相同(  )

②若实验条件为不同pH,则c曲线对应的pH条件下,酶已失活,而a曲线对应的pH和题4中曲线丙中H点所对应的pH不一定相同(  )

③若实验条件为不同的酶浓度,则a曲线对应的酶浓度最大(  )

④若a、b、c分别表示加入K+、蒸馏水、Mg2+,则c曲线表明Mg2+对淀粉酶的活性有抑制作用(  )

题型三 与酶相关的实验设计与分析

4.(加试)(2017·绍兴模拟)pH对两种酶作用的影响如图所示。

下列叙述错误的是(  )

A.酶通常在一定pH范围内起作用,在某一pH值下作用最强

B.不同酶的最适pH范围宽度相同

C.在各自的最适pH下,不同酶的催化效率不同

D.在一种酶的最适pH范围下,另一种酶可能失活

5.(2017·扬州模拟)为了探究某种淀粉酶的最适温度,某同学进行了如下实验操作。

请分析回答:

步骤①:

取10支试管,分为五组,每组两支试管中分别加入1mL某种淀粉酶溶液和2mL5%淀粉溶液。

步骤②:

将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并振荡。

步骤③:

将装有混合溶液的五支试管(编号1、2、3、4、5)分别置于15℃、25℃、35℃、45℃、55℃水浴中,反应过程中,每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液,滴在比色板上,加1滴碘—碘化钾溶液显色。

(1)高温对酶活性的影响是______________________(填“可逆”或“不可逆”)的,本实验中酶的用量会影响实验结果,属于无关变量,在科学实验中,无关变量应________,以确保自变量唯一。

(2)从操作顺序看,实验步骤存在不合理,淀粉酶溶液与淀粉溶液混合与保温的正确顺序应该是__________________________________________________________________。

(3)该实验一般不选择本尼迪特试剂来检验淀粉的水解产物,主要原因是本尼迪特试剂显色需要进行__________________,会影响实验的自变量。

(4)按正确的方法重新进行实验,一段时间后,当第3组试管中的反应物与碘—碘化钾溶液混合开始呈棕黄色时,各组实验现象如表(“+”表示蓝色程度):

组别

1

2

3

4

5

处理温度/℃

15

25

35

45

55

结果

++

棕黄色

++

①试管中取出的反应物滴加碘—碘化钾溶液后,呈棕黄色,说明______________________。

②35℃______________________(是、不是、不一定是、一定不是)该酶的最适温度。

考点2 物质出入细胞的方式

1.细胞吸水和失水原理的正误判断

(1)将人的红细胞放入4℃蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂,主要原因是蒸馏水大量进入红细胞(  )

(2)海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离(  )

(3)成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透性(  )

提示 原生质层具有选择透性,细胞壁具有全透性。

(4)用紫色洋葱鳞片叶外表皮作实验材料可观察质壁分离及质壁分离复原现象(  )

(5)质壁分离过程中,水分子外流导致细胞内渗透压升高(  )

2.跨膜转运与膜泡运输的正误判断

(1)甘油是极性分子,所以不能以扩散的方式通过细胞膜(  )

提示 甘油等脂溶性小分子物质通过细胞膜的方式为扩散。

(2)通过载体蛋白的物质转运属于主动转运(  )

提示 易化扩散也需要载体蛋白。

(3)胞吐过程一定会产生分泌泡与质膜的融合(  )

(4)低温不影响矿质元素离子的吸收速率(  )

(5)O2通过主动转运进入线粒体(  )

(6)物质通过易化扩散进出细胞时需要消耗ATP(  )

3.综合应用:

判断下列有关跨膜转运的叙述:

(1)如图所示物质P和Q跨膜出细胞,则物质P和Q出细胞未必都消耗能量(  )

(2)在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na+流入细胞,膜电位恢复过程中有Na+排出细胞,其方式分别为被动转运和主动转运(  )

(3)在如下氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图中,管腔中氨基酸→上皮细胞、管腔中Na+→上皮细胞和上皮细胞中氨基酸→组织液的方式分别为主动转运、被动转运和被动转运(  )

一、渗透作用的原理和应用

1.植物细胞与渗透系统

项目

渗透模型

植物细胞与外界溶液构成渗透系统

图解

基本条件

①半透膜;

②浓度差

①原生质层——选择透性膜;

②浓度差——细胞液与外界溶液之间

原理

水分子通过半透膜的扩散作用

细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用

渗透作用的发生

①当S1浓度>S2浓度时,由S2→S1的水分子数多于S1→S2水分子数,漏斗液面上升

②当S1浓度<S2浓度时,由S1→S2的水分子数多于S2→S1水分子数,漏斗液面下降

③当S1浓度=S2浓度时,由S1→S2的水分子数与S2→S1水分子数相等,漏斗液面不变

注意 渗透平衡≠浓度相等:

达到渗透平衡时,半透膜两侧水分子移动达到动态平衡,此时膜两侧不同溶液的浓度未必相等。

2.植物细胞质壁分离及质壁分离复原的观察应用

(1)植物细胞质壁分离及质壁分离复原的原理

项目

中央液泡大小

原生质层的位置

0.3g/mL蔗糖溶液

变小

原生质层与细胞壁逐渐分离

清水

逐渐恢复原来大小

原生质层恢复到原来位置

(2)质壁分离及质壁分离复原实验的注意事项

①本实验的对照实验:

本实验过程中,前后形成自身对照。

②引起质壁分离的两种原因

(3)植物细胞质壁分离及质壁分离复原的拓展应用

①判断成熟植物细胞是否是活细胞

②测定细胞液浓度范围

细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。

③比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度

发生质壁分离所需时间越短,细胞液浓度越小,反之细胞液浓度越大。

④鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)

3.细胞能否发生质壁分离及质壁分离复原的判断

(1)从细胞角度分析

①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及质壁分离复原现象。

②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及质壁分离复原现象。

(2)从溶液角度分析

①在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能自动复原。

②在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。

③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象。

二、物质出入细胞的方式

1.物质出入细胞方式比较

                   

2.影响物质跨膜运输的因素

(1)物质浓度(在一定的范围内)

(2)氧气浓度

(3)温度

3.物质出入细胞方式的判断方法

(1)结合实例直接进行判断

转运方式

实例

扩散

水、气体(O2、CO2等)、脂溶性物质(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)的跨膜转运

易化扩散

葡萄糖进入红细胞等

主动转运

无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖等逆浓度梯度进出细胞

胞吞、胞吐

巨噬细胞吞噬抗原及细胞碎片等、分泌蛋白的分泌

(2)根据分子大小与对载体蛋白、能量的需要进行判断

(3)根据转运方向判断:

逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动转运。

4.有关物质跨膜转运的7点核心提醒

(1)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的,总结果是单向的。

在植物细胞失水达到平衡状态时,细胞液浓度和外界溶液浓度相等;而吸水达到平衡状态时,细胞液浓度大于外界溶液浓度。

(2)各种离子和脂溶性差的小分子物质如葡萄糖、氨基酸等,在通过细胞膜时需要载体蛋白协助。

这些物质进出细胞时,如果顺浓度梯度发生则为易化扩散,如果逆浓度梯度发生则为主动转运。

例如,K+由组织液进入神经细胞以主动转运的方式进行。

(3)跨膜转运是由物质直接穿过细胞膜完成,动力来自物质浓度差或ATP供能,其与膜的选择透性有关,其不但说明细胞膜具有控制物质出入细胞的功能,也体现了细胞膜具有选择透性。

(4)载体蛋白转运物质过程中形状会发生改变,但不一定都会消耗能量,如易化扩散中载体蛋白形状的变化。

(5)胞吞和胞吐是借助膜的融合完成的,其动力来自ATP供能,与膜的流动性有关,其能说明细胞膜具有控制物质出入细胞的功能,体现了细胞膜具有一定的流动性。

(6)理解原理,掌握影响因素:

氧气浓度是通过影响细胞需氧呼吸速率来影响物质转运中的能量供应,但氧气浓度为零时,厌氧呼吸也能为其提供能量;温度可影响膜的流动性和有关酶的活性来影响物质的转运速率。

(7)物质进出细胞核并非都通过核孔:

核孔是RNA和蛋白质等大分子进出细胞核的通道;小分子进出细胞核一般为跨膜转运(也可通过核孔),都具有选择性。

题型一 渗透作用

1.如图为渗透作用实验,开始时如图

(一),A代表清水,B、C代表蔗糖溶液,过一段时间后结果如图

(二),漏斗管内液面不再变化,H1、H2表示漏斗管内液面与清水的液面差,下列说法错误的是(  )

A.图

(一)中B的浓度大于C的浓度

B.图

(二)中B的浓度等于C的浓度

C.图

(一)中A的水分子扩散到B的速度大于A的水分子扩散到C的速度

D.图

(二)中A的水分子扩散到C的速度等于C的水分子扩散到A的速度

(1)摩尔浓度≠质量浓度:

溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度,如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同,但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小,故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。

(2)渗透平衡≠浓度相等:

达到渗透平衡时,半透膜两侧水分子移动达到动态平衡,此时膜两侧溶液的浓度未必相等,如透析袋内蔗糖溶液与透析袋外的清水可达到渗透平衡,但浓度总不会相等。

(3)人工膜≠生物膜:

生物膜具有选择透性;人工膜具有半透性,物质能否通过取决于孔径大小。

2.将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出,箭头粗细表示水分子出入的多少)。

下列叙述正确的是(  )

A.一段时间后,甲细胞会发生质壁分离

B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞

C.光学显微镜下能观察到乙细胞有水分子的进出

D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,甲细胞先破裂

渗透≠渗透作用≠渗透现象

(1)概念:

水分子通过膜的扩散称为渗透;渗透作用是指水分子从其水分子数相对较多的一侧通过膜进入水分子数相对较少的一侧。

由于渗透作用,通过一定的装置可以观察到渗透现象。

(2)渗透作用发生的条件:

①具有半透膜;②半透膜两侧溶液具有浓度差;③表现出水分子的移动方向:

浓度低→浓度高(顺着水分子的相对含量的梯度)。

(3)膜两侧有浓度差时的渗透为渗透作用;分子的运动是绝对的,半透膜两侧的水分子对等运动时,达到平衡状态,不称为渗透作用。

题型二 辨析物质出入细胞的方式

3.主动转运消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等,小肠上皮细胞跨膜转运葡萄糖的过程如图所示,判断下列说法正确的是(  )

A.由图可知,葡萄糖进出小肠上皮细胞的方式是主动转运

B.图中同向转运蛋白可同时转运Na+和葡萄糖,所以该载体蛋白不具有特异性

C.人体的体温发生变化时,不会影响Na+进出小肠上皮细胞

D.小肠上皮细胞Na+排出的方式和神经细胞K+外流的方式不同

思维延伸 判断正误:

(1)细胞膜上的Na+-K+泵通过消耗ATP来维持Na+和K+在细胞膜两侧的浓度差( √ )

(2)葡萄糖进入小肠上皮细胞的动力来自Na+的浓度差( √ )

(3)小肠上皮细胞吸收葡萄糖所需能量直接来自于ATP( × )

(4)葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na+从肠腔到小肠上皮细胞相伴随( √ )

4.肝细胞和细菌都能以易化扩散的方式吸收葡萄糖,其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1,肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2,其转运的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示,下列推测不正确的是(  )

A.GLUT1对葡萄糖的亲和力比GLUT2对葡萄糖的亲和力大

B.B点与A点相比,制约葡萄糖转运速率的因素是GLUT1数量

C.两种载体蛋白都需要内质网、高尔基体的加工

D.载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率

思维延伸 下图中的甲、乙、丙为物质出入细胞过程中的相关变化曲线,思考:

(1)图乙中P点的限制因素为________________,而O点时,能量来自________________。

(2)图乙中,若将横坐标改为细胞呼吸强度,曲线又该如何绘制呢?

(3)若在图丙坐标系中绘出葡萄糖进入哺乳动物红细胞过程的变化曲线,该如何绘制呢?

题型三 质壁分离与复原及相关拓展

5.(2016·浙江10月选考,16)下列关于“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”活动的叙述,正确的是(  )

A.制作洋葱表皮细胞装片需经解离、压片等操作才能将细胞分散

B.从低倍镜换成高倍镜时,需转动光圈才能换上高倍物镜

C.质壁分离过程中,水分子从胞内单向运动到胞外导致液泡变小

D.质壁分离复原过程中,细胞吸水速度逐步减慢

6.将完全相同的两个植物细胞分别放置在A、B溶液中,对细胞失水量进行统计后绘制出如下曲线。

下列叙述正确的是(  )

A.选取植物根尖分生区的细胞作为实验材料较为适宜

B.图中放入A、B溶液的细胞质壁分离后放入清水中有可能都复原

C.若B溶液的浓度稍增大,则曲线的变化可能为a点上升,b点左移

D.在0~4min内,两条曲线的差异不可能是细胞内外物质浓度差导致的

(2)判断下列相关叙述:

①植物细胞在B溶液中发生质壁分离和自动复原,并且是在10分钟后发生复原(  )

②图中B溶液中a点细胞失水量最大,此时细胞吸水能力最小(  )

③图中B溶液中b点细胞体积大于实验之前,处理时间再延长细胞会吸水胀破(  )

④b点时B物质溶液中细胞的细胞液浓度等于外界溶液浓度(  )

⑤取形状、大小相同的新鲜萝卜条A和萝卜条B各5段,分别浸泡在不同浓度的蔗糖溶液(甲~戊)中,一段时间后,取出所有萝卜条并测量其长度,结果如图所示(注:

蔗糖溶液与萝卜细胞之间只有水分交换),则甲~戊五种蔗糖溶液浓度的大小关系是丙>戊>甲>丁>乙(  )

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