高考生物复习夺标学案：专题04 物质跨膜运输、酶与ATP

高考生物夺标系列

 专题04 物质跨膜运输、酶与ATP

一、考纲解读

（一）物质的跨膜方式

   （二）酶与ATP

二、热点热点题型分析

热点题型一　把握渗透原理，解答细胞的吸水、失水问题

【例1】右图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图。下列叙述中错误的是

A.若将细胞置于清水中，A仍保持不变

B.若该细胞处于40%蔗糖溶液中，B/A值将变小

C.B/A值能表示细胞失水的程度

D.A、B分别表示细胞和液泡的长度

【例2】下列能够表示洋葱表皮细胞在质壁分离及其复原过程中，液泡体积变化的图形是

【例3】回答下列与细胞有关的实验问题。

⑴下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有＿＿＿（填序号）。

①观察叶绿体和原生质的流动；②观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布；③探究酵母菌的呼吸方式；④红细胞中血红蛋白的提取和分离

⑵按下面步骤进行质壁分离实验。

步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。

步骤二：从盖玻片－N滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中。

步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。

①图中A、B处的颜色分别是＿＿＿＿。

②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3g/mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是＿＿＿＿。

③如果将步骤二中浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间（装片中的藓类小叶保持在0.3g/mL的蔗糖溶液中）。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是＿＿＿＿、＿＿＿＿。如果A处呈绿色，可能的原因是＿＿＿＿。

【答案】 ⑴①③；⑵①无色、绿色  ②红色、绿色  ③改变光圈大小  调节反光镜（电光源亮度）  高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处

热点题型攻略

【知识储备】

1.细胞质壁分离与复原的条件

2.显微镜使用操作的注意事项

一是基本程序是取镜、安放、对光（反光镜及光圈的使用）、低倍及高倍观察、镜头擦拭、显微镜的放回。二是利用引流法更换装片内的液体：即在盖玻片的一侧滴加换入的液体，另一侧用吸水纸导引。三是视野明暗调节。四是准焦螺旋的使用：低倍观察时，先用粗准焦螺旋，再用细准焦螺旋；高倍观察时，只用细准焦螺旋。五是视野中污点位置确定：污点可能存在于装片、目镜或物镜上，判断时，可通过移动相应位置，看污点是否随之移动来确定，即移动装片，若污点不动，说明污点不在装片上，类推可转动目镜或更换物镜后观察即可。

热点题型二  把握分类依据，解答物质跨膜运输题

【例1】某物质从低浓度向高浓度跨膜运输，该过程

A.没有载体参与 B.为自由扩散 C.为协助扩散 D.为主动运输

【解析】  本题考查跨膜运输的方式及条件，准确掌握物质跨膜运输的方式、方向、条件及其特点是正确解题的关键。从物质跨膜运输的方向“从低浓度到高浓度”可以确定其运输方式为主动运输，主动运输需要载体、消耗能量，据此可以确定D项正确。

【答案】  D

【例3】 物质进入细胞都要穿过细胞膜，不同的物质穿过细胞的方式不同如下图所示，为在一定范围内，细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况据图回答下列问题：

⑴指出图中A、B、C所表示的运输方式：A是＿＿＿＿，B是＿＿＿＿，C是＿＿＿＿

⑵哪种方式在抑制呼吸作用后曲线会发生变化？为什么？＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿

【答案】  ⑴自由扩散   协助扩散   主动运输  ⑵C  因为主动运输需要消耗能量，而抑制细胞呼吸时能量将供应不足

热点题型攻略

【知识储备】物质跨膜运输方式及其条件比较

【方法技巧】

对于物质跨膜运输方式的判断，可通过“四看”：一看糖蛋白分布，确定细胞膜的内外侧，判断物质的进出方向，通常糖蛋白在细胞膜的外侧；二看物质大小，确定物质是内吞外排，还是扩散与主动运输；三是转移方向，是高浓度到低浓度侧，还是低浓度侧到高浓度侧，确定扩散还是主动运输；四看小分子物质的种类，确定是自由扩散，还是协助扩散。

热点题型三  理解原理，解答细胞膜的结构模型与实验探究题

【例1】为探究细胞膜的化学成分和结构特点，科学家进行了大量实验，请据以下两则材料回答。

⑴1895年，Overton 在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有＿＿＿。

⑵1925年，Gorter Grendel 用丙酮提取红细胞膜的磷脂，并将它在空气与水的界面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来的红细胞的两倍。由此可以认为细胞膜由＿＿＿组成。

【例2】下图表示某生物膜的结构模型，图中A、B、C、D、E、F表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式。请据图回答：

⑴若是癌细胞的细胞膜，则膜上含量较正常细胞减少的物质是[  ]＿＿。

⑵若是线粒体膜，b和c过程运输的气体分别是＿＿和＿＿。

⑶在图示a～d的四种过程中，代表主动转运的是＿＿＿＿＿＿＿。

⑷提取动物的细胞膜，最好选用＿＿做材料，先让其在蒸馏水中吸水胀破，然后经过＿＿处理即可得到纯净的细胞膜。动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有＿＿＿。

【例3】2003年研究细胞水通道和离子通道的科学家获得了诺贝尔化学家。科学家研究细胞膜上的各种蛋白质时，通过测定氨基酸序列及相应的DNA序列，发现了一种细胞水通道蛋白，并推测细胞渗透吸水、失水过程中，水分子进出细胞需通过此通道。为验证这一结论，某生物小组的同学用下列材料设计并实验了实验方案：

实验材料：a.分离纯化的水通道蛋白；b.含有水通道蛋白的细胞；c.去除水通道蛋白的细胞；d.磷脂双分子层构成的内含水溶液的球状体（其膜结构能与加入的蛋白质结合）；e.能够抑制蛋白质活性的含汞离子的试剂；f.蒸馏水。

实验方案：取一只培养皿，加入一定量的蒸馏水，放入含有水通道蛋白的细胞，一段时间后用显微镜观察。加入水通道蛋白质的细胞吸水涨破。

实验结论：水分子通过水通道蛋白质进入细胞内部。

请找出上述实验过程的不合理之处，并加以改正＿＿＿＿＿＿＿＿。

热点题型攻略

【知识储备】

细胞膜的结构模型——液态镶嵌结构模型：以磷脂双分子层为基本支架，镶、嵌、贯穿以蛋白质分子而构成，细胞膜外侧还有多糖与蛋白质或脂质结构的糖被。双层磷脂分子的分布表现为头部的亲水基团向外、尾部的亲水基团相对，这使得水分子、可溶于脂质的小分子物质能够进出细胞。膜上的蛋白质包括外表面的受体（与信息传递有关）、膜中的载体（与离子、氨基酸和葡萄糖等小分子物质的运输有关）、膜内表面的酶（与细胞内的很多反应有关）。

【易错指导】解答结构模型与跨膜运输的综合题时，一是不能根据糖被的分布确定细胞膜的内外导致物质转运方向的判断出错；二是未注意物质转运的条件而出错，如是否需要载体、浓度差异等。

热点题型四  理解实验原理，解答酶特性有关的实验题

【例1】探索温度对酶活性影响最合理的实验步骤是

①取3支试管，编号各注入2mL淀粉液；另取3支试管，编号各自注入1mL淀粉酶溶液  ②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5              min  ③向各试管滴一滴碘液  ④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60℃的热水、沸水和冰水中  ⑤观察实验现象

A.①②④③⑤ B.①③②④⑤ C.①③④②⑤ D.①④②③⑤

【例2】已知2H2O2=2H2O＋O2↑可以通过观察反应过程中O2的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。

实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%牛过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。

⑴实验步骤：

①……

⑵实验结果预测及结论：

整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是＿＿。由此可得出的结论是＿＿。

⑶如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是＿＿。原因是＿＿。

热点题型攻略

【知识储备】酶的主要实验比较

【方法技巧】

⑵实验步骤的设置，应注意：①根据试题要求，确定单一变量，依据实验变量进行合理分组；②根据实验原料，结合实验原理，确定实验现象的观测手段；③除单一变量外，确保其它条件相同且适宜；④合理确定操作程序，确保程序合理、表达准确。

热点题型五 　依据酶的作用特点，解答酶的曲线题

【例1】下图表示在不同条件下，酶催化反应的速度(或生成物量)变化。下列有关叙述中，不正确的是

A．图③不能表示在反应开始的一段时间后，反应速度与时间的关系

B．图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系

C．图①虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度的关系

D．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率

【答案】  A

【例2】右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是

A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降

B．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性上升

C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存

D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重

【解析】  本题考查酶活性与温度的关系，理解温度与酶活性的关系是正确解答的前提。酶在最适温度条件下活性最强；温度低于或高于最适温度时，酶活性减弱，温度超过一定水平，酶会逐渐变性失活，低温时会使酶活性抑制，但不会失活，因而宜在低温下保存。

【答案】  B

【例３】请针对下列酶的有关曲线回答问题：

⑴图一表示人体某种酶在适宜的温度和pH条件下，作用于一定量的底物时，生成物量与反应时间的关系。在140分钟后，曲线变成水平，这是因为＿＿＿。若其他条件不变，将该酶的浓度增加一倍，请在原图上画出生成物量变化的曲线。

⑵图二表示该酶促反应速度与底物浓度的关系。若酶量增加一倍，曲线应如何变化？请在图中画出。

⑶图三可以表示人体＿＿＿在37℃条件下酶促反应速度与pH的关系。

A．唾液淀粉酶    B．胃蛋白酶    C．胰脂肪酶    D．呼吸氧化酶

【答案】　⑴底物量一定，底物已经被消耗尽  见图一     ⑵见图二  ⑶B

热点题型攻略

【知识储备】  1.酶的作用特点

⑴作用对象具有专一性：指一种酶只能催化一种或一类化合物的反应。

⑵作用效率具有高效性：指酶与无机催化剂相比，其催化效率具有高效性，是无机催化剂催化效率的107～1013倍。

⑶作用条件具有温和性：指酶的作用需要适宜条件，即PH通常为中性或弱碱性（胃蛋白酶为强酸性）、温度通常为常温。

2.影响酶活性的因素

（1）酶浓度的影响:在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下，酶促反应的速率与酶浓度成正比。酶浓度对酶促反应的影响如右图所示。

（2）底物浓度的影响：当酶浓度、温度、pH等恒定时，在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；当底物浓度达到一定限度时，所有的酶参与催化，反应速率达到最大，此时即使再增加反应底物，反应速率也不会加快了。底物浓度对酶促反应的影响如右图所示。

【易错指导】

在解答酶的曲线题时，易错原因包括：一是误认为酶能改变反应平衡，实质上酶只会加快反应速度；二是误认为低温和高温、强酸和强碱性对酶的影响相同，事实是低温会降低酶活性，但不会导致酶失活，只要温度适宜，酶的活性可以加强，高温、强酸和强碱则不仅影响酶活性，还会使酶变性失活，即使再调整到适宜的条件下，酶的活性也不能恢复。

热点题型六 注重分类比较，解答ATP的有关问题

【例1】下列对ATP的叙述中，错误的是

A.ATP可以水解为一个核苷酸分子和两个磷酸分子

B.它的分子中含有两个高能磷酸键

C.细胞质中有ATP的分布，细胞核中无ATP的分布

D.正常细胞中的ATP与ADP的比值在一定范围内变化，并处于动态平衡之中

【例2】蛔虫细胞内ATP的产生部位是

A.叶绿体、细胞质基质和线粒体  B.线粒体

C.细胞质基质      D.细胞质基质和线粒体

⑴图中A表示＿＿＿＿，P代表＿＿＿＿，如果ATP脱去两个磷酸基后可作为＿＿＿＿（物质）基本结构单位的一种。

⑵图中①为＿＿＿＿，其中蕴藏着＿＿＿＿。

⑶图中②为＿＿＿＿过程，其作用是＿＿＿＿。

⑷图示过程中未标出的另一种反应物是＿＿＿＿，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶＿＿＿＿（是或不是）同一种酶，在高等植物细胞ATP在＿＿＿＿部位生成。

【解析】　本题以图示的形式考查ATP的结构及生成部位，掌握ATP的结构及产生途径，准确获取图示信息是正确解题的关键。

⑴由ATP的结构简式可知，A为腺苷、P为磷酸基、①是高能磷酸键，ATP水解掉两个高能磷酸键后可形成腺嘌呤核糖核苷酸，可作为形成RNA的原料。⑵高能磷酸键中蕴藏有大量能量。⑶高能磷酸键水解时，可释放大量能量供生命活动所需。⑷在水解过程中，需要消耗水，催化ATP水解与生成的酶不同，在植物细胞中ATP的生成部位是叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体。

【答案】　⑴腺苷  磷酸基  RNA  ⑵高能磷酸键  大量化学能  ⑶高能磷酸键水解释放能量  为生命活动提供能量  ⑷水  不是  叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体

热点题型攻略

【知识储备】 ATP和ADP之间的相互转化不是可逆反应