微專題突破有關酶的實驗、光合呼吸速率一、破解有關酶實驗題的三種方法1．試劑檢測法——鑒定酶的本質(1)設計思路從酶的化學本質上來講，絕大多數的酶是蛋白質，少數的酶是RNA。在高中教材中常見的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本質都是蛋白質，所以對酶本質的鑒定常常是變相地考查蛋白質的鑒定方法。因此，使用雙縮脲試劑產生紫色反應的鑒定方案即可。(2)設計方案項目實驗組對照組材料待測酶溶液已知蛋白液(等量)試劑分別加入等量的雙縮脲試劑現象是否呈現紫色呈現紫色結論呈現紫色說明該酶化學本質為蛋白質，否則該酶的化學本質不是蛋白質2.對比法——驗證酶的高效性和專一性(1)驗證酶的高效性①設計思路：驗證酶高效性的方法是“對比法”，即通過對不同類型催化劑(主要是與無機催化劑作比較)催化底物反應速率進行比較，得出結論。②設計方案：項目實驗組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應的酶溶液等量的無機催化劑現象反應速率很快；或反應用時短反應速率緩慢；或反應用時長結論酶具有高效性(2)驗證酶的專一性①設計思路：驗證酶專一性的方法也是“對比法”，常見的有兩種方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論。②設計方案：項目方案一方案二實驗組對照組實驗組對照組材料底物相同(等量)與酶相對應的底物另外一種底物試劑與底物相對應的酶另外一種酶同一種酶(等量)現象發生反應不發生反應發生反應不發生反應結論酶具有專一性酶具有專一性3.梯度法——探究酶的最適溫度和最適pH(1)設計思路常用“梯度法”來探究酶的最適溫度(或pH)，設計實驗時需設置一系列不同溫度(或pH)的實驗組進行相互對照，最后根據實驗現象得出結論：酶促反應時間最短的一組所處的溫度(或pH)即最適溫度(或pH)。相鄰組間的差值(即梯度值)越小，測定的最適溫度(或pH)就越精確。特別注意：在設計實驗過程中，根據“單一變量原則”，除自變量(如溫度或pH等)成等差數列相互對照外，其他所有無關變量都必須相同(包括材料的大小、質量、生長狀況等)。(2)設計方案組別編號12…n實驗材料等量的同種底物pHa1a2…an溫度T1T2…Tn衡量指標相同時間內，各組酶促反應中生成物量的多少，或底物剩余的多少實驗生成物量最多的一組，或底物剩余最少的一組所處溫度(或pH)為最適溫度(或pH)二、光合作用速率與呼吸作用速率1．呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗環境中，測定實驗容器內CO2增加量、O2減少量或有機物減少量。2．凈光合速率和實際光合速率(1)凈光合速率：常用一定時間內O2釋放量、CO2吸收量或有機物積累量表示。(2)實際光合速率：常用一定時間內O2產生量、CO2固定量或有機物產生量表示。3．光合速率與呼吸速率的關系植物葉肉細胞進行光合作用吸收CO2的同時，還進行呼吸作用釋放CO2，所以測定的CO2的吸收量并不是實際光合速率，而是凈光合速率。如圖，圖1表示CO2的吸收與光照強度變化的關系，圖2表示線粒體與葉綠體的關系。圖1ABCD圖2結合圖2與圖1中的曲線分析如下：(1)圖1中a點光照強度為0，表示只進行呼吸作用，與圖2中B圖對應。(2)圖1中ab段由于光照強度較弱，光合作用速率小于呼吸作用速率，所以呼吸作用釋放的CO2一部分被葉綠體吸收，另一部分釋放出去，與圖2中A圖對應。(3)圖1中b點表示光合作用速率與呼吸作用速率相等，CO2表現為既不吸收也不釋放，與圖2中C圖對應。(4)b點以后，由于光照強度變得較大，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸作用釋放的CO2不能夠滿足光合作用的需求，表現為從外界吸收，與圖2中D圖對應。4．光合作用與細胞呼吸的相關計算上面圖1中，Oa段表示植物呼吸速率，Od段表示植物凈光合速率(即表觀光合速率)，Oa＋Od段表示實際光合速率(即真正光合速率或總光合速率)，它們的關系為：真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。具體表達為：(1)光合作用消耗的CO2總量＝從外界吸收的CO2量＋呼吸作用產生的CO2量(2)光合作用產生的O2量＝釋放到外界的O2量＋呼吸消耗的O2量(3)一晝夜有機物的積累量(用CO2量表示)＝白天從外界吸收的CO2量－晚上呼吸釋放的CO2總量1．下列有關酶的實驗設計思路正確的是()A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性B．利用過氧化氫和H2O2酶探究溫度對酶活性的影響C．利用過氧化氫、鮮肝勻漿和FeCl3研究酶的高效性D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為5、7、9的緩沖液驗證pH對酶活性的影響【解析】碘液不能檢測蔗糖，A項錯誤；溫度會影響H2O2的分解，不宜用H2O2和H2O2酶探究溫度對酶活性的影響，B項錯誤；胃蛋白酶的適宜pH為，pH設置不合理，D項錯誤。【答案】C2．某同學為驗證pH值對酶活性的影響，設計了如下表中的方法步驟。下列不合理的評價有：()序號項目試管1試管21新鮮淀粉酶溶液1mL1mL2可溶性淀粉液2mL2mL337℃水浴5min5min41mol/L鹽酸1mL/51mol/LNaOH/1mL6碘液2滴2滴7結果預期均不變藍A.缺少正常pH的對照組B．實驗結果預期不正確C．檢驗實驗結果的試劑選擇不恰當D．實驗操作步驟的安排不合理【解析】實驗只設置了加HCl和加NaOH的實驗組，還應設置加蒸餾水的正常pH的對照組；在加酸和加堿的情況下，酶失去活性，淀粉不被分解遇碘液變藍；實驗結果可以用碘液檢驗；實驗步驟的安排應在第2、3步加鹽酸和NaOH。【答案】C3．(2023·四川高考)將桑樹和大豆分別單獨種植(單作)或兩種隔行種植(間作)，測得兩種植物的光合速率如下圖所示(注：光飽和點是使光合速率達到最大值時所需的最低光照強度)。據圖分析，下列敘述正確的是()A．與單作相比，間作時兩種植物的呼吸強度均沒有受到影響B．與單作相比，間作時兩種植物光合作用的光飽和點均增大C．間作雖然提高了桑樹的光合速率但降低了大豆的光合速率D．大豆植株開始積累有機物時的最低光照強度單作大于間作【解析】試題分析：從圖中信息可知，光照強度為0時只進行呼吸作用，單作與間作有區別。與單作相比，間作時桑樹光合作用的光飽和點增大，而大豆變小。大豆植株在光的補償點時開始積累有機物。考點：本題重點考查學生識圖獲取信息能力，意在考查學生能理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系，形成知識的網絡結構。【答案】C4．(2023·浙江紹興一中高二下學期期末)將一盆栽植物連同花盆一起置于密閉的玻璃鐘罩內(內有充足的二氧化碳且濃度恒定，溫度等條件適宜，植物和花盆未經消毒)，測得光照強度與鐘罩內氧氣的釋放速率關系如右圖所示。下列有關該圖的分析正確的是()A．a點表示植物的光合作用速率與呼吸作用速率相同B．光照強度為a時葉肉細胞內光合速率大于呼吸速率C．bc段限制植物光合速率的因素不可能是光合色素和酶的含量D．某光照強度下測得的氧氣增加量就是該植物光合作用凈產氧量【解析】將一盆栽植物連同花盆一起置于密閉的玻璃鐘罩內，既有植物的光合作用和呼吸作用，也有花盆土壤中小動物和微生物的呼吸作用。光照強度為a時，植物的光合速率等于植物、小動物和微生物的呼吸速率之和，A錯誤；由上面對A的分析可知，a點時候植物的光合速率大于呼吸速率，B正確；bc段氧氣釋放速率不變，影響光合速率的因素除了光照強度處，其他都有可能，C錯誤；某光照強度下測得的氧氣增加量就是該植物光合作用凈產氧量減去小動物、微生物呼吸消耗量，D錯誤。【答案】B5．在一定實驗條件下，測得某植物光合作用速率與光照強度之間的關系、細胞呼吸與氧氣濃度之間的關系及光合作用速率、細胞呼吸速率與溫度之間的關系如下圖所示，對圖示解釋正確的是()【導學號：21210044】甲乙丙A．影響圖甲中曲線上的A點上下移動的主要外界因素是氧氣濃度B．圖乙中的數據需在適宜光照條件下測量C．圖丙中若大棚設定的溫度為兩曲線右側交點處的溫度，每日光照必須長于12h植物才能生長D．圖丙中兩曲線右側的交點對應于圖甲中的B點，B點時影響光合作用速率的主要因素是光照強度【解析】圖丙中兩曲線右側的交點表明此時實際光合作用速率與細胞呼吸速率相等，凈光合作用速率為0，與圖甲的B點相對應。在B點，隨著光照強度的增大，光合作用速率增大，說明此時影響光合作用速率的主要因素是光照強度。【答案】D章末綜合測評(三)(時間：45分鐘，分值：100分)一、選擇題(共12個小題，每小題6分，共72分)1．肽酰轉移酶是催化肽鍵形成的酶，對RNA酶敏感，對蛋白酶不敏感。下列敘述錯誤的是()A．肽酰轉移酶催化氨基酸脫水縮合B．肽酰轉移酶存在于核糖體中C．肽酰轉移酶對高溫不敏感D．肽酰轉移酶是具有催化活性的RNA【解析】氨基酸在核糖體上經過脫水縮合才能形成肽鍵，因此肽酰轉移酶存在于核糖體中，并能夠催化氨基酸脫水縮合。由于該酶對蛋白酶不敏感，因此該酶的化學本質不是蛋白質，而是RNA。【答案】C2．ATP是細胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關ATP的敘述，錯誤的是()A．線粒體合成的ATP可在細胞核中發揮作用B．機體在運動時消耗ATP，睡眠時則不消耗ATPC．在有氧與缺氧的條件下細胞質基質中都能形成ATPD．植物根細胞吸收礦質元素離子所需的ATP來源于呼吸作用【解析】細胞核無法進行細胞呼吸，細胞核需要的ATP主要由線粒體提供，A項正確；ATP是生命活動直接的能源物質，機體無時無刻不在消耗ATP，睡眠時生命活動并沒停止，也需要消耗能量，故B項錯誤；有氧呼吸和無氧呼吸第一階段都在細胞質基質中有ATP形成，C項正確；根細胞吸收礦質元素離子主要通過主動運輸的形式，其消耗的能量主要是由細胞呼吸所提供的ATP，故D項正確。【答案】B3．在其他條件不變而酶濃度增加時，下圖中能正確表示生成物量變化的是(圖中虛線為酶濃度增加后的變化曲線)()【答案】C4．(2023·江蘇高考)下列生命活動中不需要ATP提供能量的是()A．葉肉細胞合成的糖運輸到果實B．吞噬細胞吞噬病原體的過程C．淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖D．細胞中由氨基酸合成新的肽鏈【解析】主動運輸、胞吞、蛋白質的合成都需要消耗ATP提供的能量，淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖不需要消耗ATP提供的能量。【答案】C5．下列關于酶的敘述，正確的是()A．人體中酶的活性受溫度、pH的影響，并只能在人體的內起作用B．酶的形成都要經過核糖體的合成、內質網和高爾基體的加工等幾個階段C．與光合作用有關的酶分布在類囊體薄膜上和葉綠體基質中D．酶均是由腺細胞合成的，具有高效性、專一性【解析】酶發揮作用的場所可以在體內或體外適宜環境；若在細胞內發揮作用，如呼吸酶則不需要內質網和高爾基體加工，有些酶是RNA，其合成不需要核糖體的加工；活細胞(哺乳動物成熟的紅細胞除外)都可產生酶，故A、B、D都不對。【答案】C6．酵母菌有氧時進行有氧呼吸，無氧時能進行酒精發酵。若酵母菌的代謝過程中產生了CO2，則對該CO2來源的說法不準確的是()A．可能來自有氧呼吸B．可能來自無氧呼吸C．一定來自有氧呼吸D．可能來自酒精發酵【解析】酵母菌無氧呼吸和有氧呼吸都能產生二氧化碳，所以能否產生二氧化碳不是有氧呼吸和無氧呼吸的區別。【答案】C7．某生物興趣小組在室溫下進行了酵母菌無氧呼吸的探究實驗(如圖)。下列分析錯誤的是()A．滴管中冒出的氣泡是反應產生CO2的結果D．試管中加水的主要目的是制造無氧環境C．若試管中的水換成冷水，氣泡釋放速率下降D．被分解的葡萄糖中的能量一部分轉移至ATP，其余的存留在酒精中【解析】酵母菌無氧呼吸的產物為酒精和CO2，研究其過程的實驗中，首先要控制無氧的條件，其次其他無關變量要適宜，所以A選項是正確的，冒出的氣泡表明進行了細胞呼吸；放出的氣體是CO2，加水的目的是制造無氧的環境，所以B選項是正確的；C選項中把適宜溫度的水換成冷水，影響酶的活性使其活性降低，所以是正確的；D選項中葡萄糖氧化分解釋放出來的能量一部分以熱能形式散失，一部分可轉移的能量形成ATP，未釋放出來的能量儲存在酒精中，所以D選項錯誤。【答案】D8．(2023·青島高一檢測)如圖為葉綠體結構與功能的示意圖，下列說法錯誤的是()A．結構A中的能量變化是光能轉變為ATP中的化學能B．供給“14CO2”，放射性出現的順序為C3→C5→甲C．結構A釋放的氧氣可進入線粒體中D．結構A釋放的氧氣來自于水【解析】結構A為類囊體，于此發生光反應即水的光解，ATP的合成，14CO2中14C的放射性出現順序的14CO2→14C3→甲。【答案】B9．(2023·天津高考)下圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是()(CH2O)＋O2CO2＋H2O＋能量A．過程①只在線粒體中進行，過程②只在葉綠體中進行B．過程①產生的能量全部儲存在ATP中C．過程②產生的(CH2O)中的氧全部來自H2OD．過程①和②中均能產生[H]，二者還原的物質不同【解析】過程①為有氧呼吸過程，反應場所是細胞質基質和線粒體，過程②為光合作用，真核生物在葉綠體中進行，原核生物在細胞質基質中進行，A錯誤；有氧呼吸產生的能量大部分以熱能的形式散失，少部分儲存在ATP中，B錯誤；光合作用所產生的糖類中的氧來自CO2，C錯誤；過程①和②都能產生[H]，前者主要與氧結合產生水并釋放大量能量，后者主要用于C3還原，D正確。【答案】D10．(2023·青島模擬)下圖中①～⑤表示植物體葉肉細胞中[H]的來源和去向相關的生理過程，依次發生在細胞質基質、線粒體基質和葉綠體基質的是()A．①②⑤ B．①③④C．②③④ D．②④⑤【解析】過程①②③④⑤分別是呼吸作用的第一階段、有氧呼吸的第二階段、有氧呼吸的第三階段、光反應、暗反應，依次發生在細胞質基質、線粒體基質、線粒體內膜、葉綠體類囊體薄膜、葉綠體基質。【答案】A11．不同種類的生物在不同的條件下，呼吸作用的方式不同。下列對生物細胞呼吸作用方式的判斷，錯誤的是()A．若只釋放CO2，不消耗O2，則細胞只進行無氧呼吸B．若CO2的釋放量多于O2的吸收量，則細胞既進行有氧呼吸也進行無氧呼吸C．若CO2的釋放量等于O2的吸收量，則細胞只進行有氧呼吸D．若既不吸收O2也不釋放CO2，則說明該細胞已經死亡【解析】對于動物細胞或乳酸菌，無氧呼吸的產物為乳酸，此時細胞既不吸收O2也不釋放CO2。【答案】D12．如圖是水生植物黑藻在光照等環境因素影響下光合速率變化的示意圖。下列有關敘述，正確的是()A．t1→t2，葉綠體類囊體薄膜上的色素吸收光能增加，基質中水光解加快、O2釋放增多B．t2→t3，暗反應限制光合作用。若在t2時刻增加光照，光合速率將再提高C．t3→t4，光照強度不變，光合速率的提高是由于光反應速率不變、暗反應增強的結果D．t4后短暫時間內，葉綠體中ADP和Pi含量升高，C3化合物還原后的直接產物含量降低【解析】水的光解、O2釋放發生在葉綠體的類囊體薄膜上，而不是葉綠體基質中，A項錯誤；t2→t3，限制光合速率的因素為CO2濃度，此時光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不會提高，B項錯誤；t3→t4，暗反應增強，一定程度上加快ATP和ADP的轉化，同時促進了光反應過程，C項錯誤；突然停止光照，光反應減弱甚至停止，類囊體薄膜上ATP合成受阻，ATP含量減少，ADP和Pi含量升高，被還原的C3化合物減少，直接產物含量降低，D項正確。【答案】D二、非選擇題(共2題，共28分)13．(14分)綠色植物的光合作用與有氧呼吸之間有著密切的聯系。下面物質代謝簡圖表示了兩者之間的關系，請根據圖分析回答：(1)①過程是在________上進行的，所需要的外界條件是________，發生的能量變化是________。(2)③、④、⑤表示________過程。在這一過程中，所需要的外部條件主要有________和________。(3)上述①～⑤過程中，能產生ATP的過程是________________。(填序號)(4)請分析下列實驗，并在橫線處填寫序號。將一盆在陽光下正常生長的植物迅速移入暗室，立刻停止的過程是________，稍后________過程也隨著停止。一段時間后，將這一盆植物迅速移到陽光下，上述兩個過程先開始進行的是________。在這一實驗中，始終不會停止的過程是________(填序號)。(5)根據實驗測定，黃豆種子在萌發時放出的CO2量比消耗的O2量高出4倍，對這一現象的解釋是_______________________________________________。【解析】題圖中①、②、③、④和⑤分別表示光反應、暗反應、有氧呼吸第一階段、有氧呼吸第二階段和有氧呼吸第三階段。其中光反應需要光照，發生在葉綠體的類囊體薄膜上，其能量變化為光能轉化成活躍的化學能。有氧呼吸需要氧氣和適宜的溫度條件。在上述過程中，除暗反應消耗ATP外，其他生理過程均可以產生ATP。當萌發的黃豆種子CO2釋放量大于O2消耗量時，說明細胞既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。【答案】(1)葉綠體的類囊體薄膜一定強度的光照光能轉變為(活躍的)化學能(2)有氧呼吸氧氣適宜的溫度(3)①③④⑤(4)①②①③④