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限时练5 运用“对照”和“变量”思维解答酶类实验题、运用
“物质与能量观”分析光合作用与细胞呼吸过程
(选择题每小题3 分)
一、选择题
突破点1 运用“对照”和“变量”思维解答酶类实验题
1.(2025·湖南常德二模)在酶促反应中,非竞争性抑制剂不直接与游离的酶相结合,仅与酶
—底物复合物结合形成底物—酶—抑制剂复合物,从而影响酶促反应速率。作用机理如
图,其中E 表示酶,S 表示反应底物,I 表示抑制剂,P 表示酶促反应生成物。加入该抑制剂
后,下列推测不合理的是( )
A.酶构象改变,酶活性降低
B.酶促反应平衡向酶—底物复合物生成的方向移动
C.酶促反应的最大速率低于正常情况
D.酶促反应达到最大速率时,所需底物浓度不变
2.(2025·湖北模拟)为检测温度对糖化酶和α-淀粉酶活性的影响,某兴趣小组进行了a、
b、c、d 四组实验。每组实验取4 支试管,各加入2 mL 淀粉溶液,1 号不加酶,2~4 号分别
加入0.5 mL 10 万活性糖化酶、5 万活性糖化酶、α-淀粉酶(底物淀粉和酶均已经置于相
应温度下进行预保温)。反应1 min 后,每支试管加入4 滴碘液检测。结果如下表所示
(“+”表示显蓝色,“+”越多蓝色越深,“-”表示不变蓝)。下列叙述正确的是( )
组别
反应温度/℃
1 号
2 号
3 号
4 号
a
冰浴
++++
+++
+++
-
b
15
++++
+++
+++
-
c
60
+++
-
-
-
d
85
++++
++
++
-
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A.糖化酶对温度的敏感程度较α-淀粉酶高
B.60 ℃条件下4 支试管的结果说明α-淀粉酶具有高效性
C.可以使用斐林试剂代替碘液检测实验结果
D.糖化酶的最适温度在15~60 ℃范围内
3.(2025·辽宁沈阳模拟)硝态氮(NO3
-)可为植物生长发育提供氮素营养,硝酸还原酶(NR)是
将NO3
-转化为NO2
-的关键酶。为探究硝酸还原酶活性的最适pH,研究人员进行了相关
实验,结果如下图。下列叙述正确的是( )
A.NR 在pH 为6 的环境下变性失活
B.pH 为7.5 时,NR 为化学反应提供的活化能最高
C.进一步实验应在pH 为7~8 的范围内进行
D.NO3
-数量、酶的数量也是影响NR 活性的因素
突破点2 运用“物质与能量观”分析光合作用与细胞呼吸过程
4.(2025·山西晋中模拟)细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应,包括糖酵
解、柠檬酸循环和氧化磷酸化三个阶段(如图)。下列叙述正确的是( )
A.无氧呼吸都只在糖酵解阶段释放少量的能量,生成少量ATP
B.葡萄糖进入线粒体基质参与柠檬酸循环,释放CO2
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C.图示有氧呼吸的三个阶段均有[H]生成
D.氧化磷酸化阶段需要氧气的参与,释放出的能量大部分贮存在ATP 中
5.(2025·河南焦作模拟)光系统Ⅱ复合体(PS Ⅱ)包含P680 色素蛋白复合体,可利用光能推
动一系列的电子传递反应,使水裂解产生氧气和H+。PS Ⅱ蛋白复合体中的多肽有20 余
种,如D1、D2、细胞色素b559 等,光合色素有叶绿素、类胡萝卜素等。下列分析正确的
是( )
A.D1和叶绿素都能与双缩脲试剂产生紫色反应
B.真核细胞的PS Ⅱ分布在叶绿体的类囊体腔内
C.衰老细胞的PS Ⅱ彻底降解后得到的产物是氨基酸
D.PS Ⅱ中的光合色素传递、转换光能,将能量储存在ATP 和NADPH 中
二、非选择题
6.(12 分)(2025·云南大理模拟)淀粉和蔗糖是西瓜叶片光合作用的两种主要产物,如图是
其叶肉细胞中光合作用的示意图,磷酸丙糖转运器(TPT)能将卡尔文循环中的磷酸丙糖
(TP)不断运到叶绿体外,同时将释放的Pi 运回叶绿体基质。回答下列问题。
(1)从叶肉细胞中分离叶绿体可采用 法,光反应产生的NADPH 的作用是
。
(2)若在适宜条件下,突然停止光照,则短时间内C3的含量变化为 (填“增加”
“减少”或“基本不变”)。
(3)TPT 运输物质严格遵循1∶1 反向交换原则,即每运出一个磷酸丙糖需运进一个Pi 作
为交换。若合成磷酸丙糖的速率超过Pi 运进叶绿体的速率,则叶绿体中淀粉的合成会
(填“增加”“减少”或“无明显变化”),原因是 。
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(4)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是
(答出1 点即可)。
7.(11 分)(2025·江西期末)棉铃(棉花的果实)中的有机物需要依赖叶片的光合产物的输出。
叶肉细胞进行的光合作用如图1 所示,图中字母代表物质。在其他环境条件适宜的情况
下,研究人员测定某品种棉花在不同叶温下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓
度,结果如图2 所示。请回答下列相关问题。
图1
图2
(1)图1 中D 物质包括 ,其在光合作用过程中的作用是
。
(2)淀粉和蔗糖分别在叶肉细胞的 、 中合成。光合产物主要以蔗糖的形式
从叶片运到果实,与葡萄糖相比,以蔗糖的形式进行运输的优点是
(答出1 点即可)。
(3)据图2 分析,在温度为30~40 ℃时,限制棉花植株净光合速率的因素 (填“是”
或“不是”)气孔因素,请说明理由: 。
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(4)酶a 和酶b 对高温的耐受性不同,36 ℃时棉铃中棉绒的产量下降幅度远大于棉花植株
中的有机物含量的下降幅度,结合信息分析,原因是
。
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参考答案
1.D 解析 非竞争性抑制剂与酶—底物复合物结合,会导致酶的构象发生改变,从而使酶
活性降低,A 项合理。由于非竞争性抑制剂与酶—底物复合物结合,会使酶促反应平衡向
酶—底物复合物生成的方向移动,B 项合理。因为有非竞争性抑制剂的存在,酶能够结合
的底物减少,所以酶促反应的最大速率低于正常情况,C 项合理。酶促反应达到最大速率
时,所需底物浓度会发生变化,因为非竞争性抑制剂的存在会影响底物与酶的结合,所以
达到最大速率时所需底物浓度会降低,D 项不合理。
2.A 解析 依据表格信息可知,糖化酶与α-淀粉酶相比较,随温度的变化,加入糖化酶的
组别实验现象变化更明显,说明糖化酶对温度的敏感程度较α-淀粉酶高,A 项正确。酶的
高效性是指酶与无机催化剂相比较,可以显著降低化学反应的活化能,依据表格信息,在
60 ℃条件下,2、3、4 号试管均不出现显色反应,说明淀粉已被分解,但是由于缺乏加入
无机催化剂的试管对照,不能说明α-淀粉酶具有高效性,B 项错误。斐林试剂检测淀粉水
解,需要进行水浴加热,而此实验的目的是检测温度对糖化酶和α-淀粉酶活性的影响,斐
林试剂的使用会对实验造成干扰,所以不可以使用斐林试剂代替碘液检测实验结果,C 项
错误。以2 号试管为例,依据实验现象,淀粉在60 ℃时不出现蓝色,说明淀粉已被完全分
解,85 ℃时蓝色较浅,说明淀粉被部分分解,15 ℃蓝色较85 ℃时深,说明15 ℃时剩余淀粉
含量比85 ℃时多,可推知糖化酶的最适温度在60~85 ℃范围内,D 项错误。
3.C 解析 据图分析可知,NR 在pH 为6 的环境下仍具有活性,因此没有变性失活,A 项
错误。酶只能降低化学反应所需的活化能,不能提供活化能,B 项错误。据图分析可
知,pH 为7.5 时NR 活性最大,因此若要探究酶的最适pH,进一步实验应在pH 为7~8 的范
围内进行,C 项正确。酶的活性受温度、pH 等因素的影响,NO3
-数量、酶的数量不会影响
NR 活性,D 项错误。
4.A 解析 无氧呼吸都只在糖酵解阶段(即第一阶段)释放少量的能量,生成少量ATP,A
项正确。葡萄糖不进入线粒体基质,B 项错误。图示有氧呼吸的第一阶段(糖酵解)、第
二阶段(柠檬酸循环)产生[H],第三阶段(氧化磷酸化)需消耗[H],C 项错误。氧化磷酸化阶
段需要氧气的参与,释放出的能量大部分以热能的形式散失,D 项错误。
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5.D 解析 蛋白质和多肽能与双缩脲试剂产生紫色反应,叶绿素不含有肽键,不能与双缩
脲试剂产生紫色反应,A 项错误。真核细胞的PS Ⅱ分布在叶绿体的类囊体薄膜上,B 项
错误。PS Ⅱ包括蛋白质和光合色素,降解后得到的产物除氨基酸外,还有其他成分,C 项
错误。PS Ⅱ中的光合色素传递、转换光能,将能量储存在ATP 和NADPH 中,D 项正确。
6.答案 (1)差速离心 作为还原C3的还原剂,并为C3还原提供能量
(2)增加
(3)增加 若合成磷酸丙糖的速率超过Pi 运进叶绿体的速率,则运出叶绿体的磷酸丙糖
减少,用于合成淀粉的磷酸丙糖增多,从而使淀粉合成量增加
(4)叶片的光合产物还需用于叶片自身呼吸消耗或建造叶片自身结构
解析 (1)差速离心法是分离各种细胞器常用的方法;光反应产生的NADPH 可作为还原
C3的还原剂,并为C3还原提供能量,为暗反应作铺垫。
(2)在适宜条件下,突然停止光照后,光反应产生的ATP 和NADPH 减少,C3的还原减弱,而
短时间内CO2的固定速率不变,故C3的含量会增加。
(3)根据题意可知,TPT 运输物质严格遵循1∶1 反向交换原则,若合成磷酸丙糖的速率超
过Pi 运进叶绿体的速率,则运出叶绿体的磷酸丙糖减少,用于合成淀粉的磷酸丙糖增多,
从而使淀粉合成量增加。
(4)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,理由之一是叶片的光合
产物还要用于叶片自身呼吸消耗或建造叶片自身结构,也就是叶片自身的生长发育也需
要利用光合产物。
7.答案 (1)ATP 和NADPH NADPH 为暗反应提供能量和作为还原剂,ATP 为暗反应提
供能量
(2)叶绿体基质 细胞质基质 蔗糖为二糖,等质量的葡萄糖和蔗糖相比,蔗糖对细胞渗
透压的影响较小;蔗糖为二糖,性质(结构)较稳定;蔗糖为二糖,(比单糖)运输效率高等
(3)不是 在温度为30~40 ℃时,棉花植株的气孔开放程度上升,胞间CO2浓度也增大,但
是净光合速率却逐渐下降,因此限制该区段的因素不是气孔因素
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(4)酶b 对高温的耐受性不如酶a,导致蔗糖合成大幅减少,因此运往棉铃的有机物大幅减
少
解析 (1)分析图1,物质D 参与暗反应中F 生成E 的过程,F→E 为C3还原过程,物质D 包
括ATP 与NADPH,二者为C3还原提供能量,同时NADPH 又是该反应过程的还原剂。
(2)分析图1,淀粉在叶绿体基质中生成,而蔗糖是光合产物运出叶绿体后生成的,场所为
细胞质基质;蔗糖为二糖,等质量的葡萄糖和蔗糖相比,蔗糖对细胞渗透压的影响较小;蔗
糖为二糖,性质(结构)较稳定;蔗糖为二糖,(比单糖)运输效率高等。
(3)分析图2,在温度为30~40 ℃时,棉花植株的气孔开放程度上升,胞间CO2浓度也增大,
但是净光合速率却逐渐下降,因此限制该区段的因素不是气孔因素。
(4)图1 中酶a 催化三碳糖生成淀粉,酶b 催化三碳糖生成蔗糖,酶a 与酶b 对高温的耐受
性不同的可能原因是高温对酶b 的活性影响较大,使蔗糖的合成大幅减少,从而运输到棉
铃中的有机物大幅减少,导致棉绒产量下降幅度较大。
