2024届高考生物二轮专题复习与测试专题二细胞代谢高考命题热点二酶的相关实验

这是一份2024届高考生物二轮专题复习与测试专题二细胞代谢高考命题热点二酶的相关实验，共6页。试卷主要包含了剖析酶的实验题，解读实验设计步骤等内容，欢迎下载使用。
1．剖析酶的实验题
2．解读实验设计步骤
第一步：根据实验的自变量确定实验分几组，然后分组编号。
第二步：控制自变量，同时排除无关变量。表述时注意怎样控制自变量，怎样排除无关变量。
第三步：检测因变量。注意检测因变量的方法应科学、准确。
(2023·浙江卷)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
下列叙述错误的是( )
A．H2O2分解生成O2导致压强改变
B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C．250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
解析：H2O2分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A项正确；据表分析可知，甲中溶液酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B项正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前(200 s)Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C项错误；酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D项正确。
答案：C
1．(2023·广东一模)纺织厂常用枯草芽孢杆菌生产的α-淀粉酶除去织物中的淀粉。为探究α-淀粉酶的最适温度，某科研小组在适宜条件下进行了实验，棉花初始质量为5 g，每组在各自温度下保温20 min后测量棉花减重，结果如下表所示。下列相关叙述错误的是( )
A．该实验应保证每组的α-淀粉酶浓度、体积及棉花的初始质量完全相同
B．每组应先将α-淀粉酶与棉花混合，再进行保温
C．实验结果表明α-淀粉酶的最适温度范围为55 ℃～75 ℃
D．若验证α-淀粉酶具有专一性，可让其处理脂肪，用苏丹Ⅲ染液检验脂肪分解情况
解析：该实验中加入的α-淀粉酶的浓度、体积及棉花的初始质量等属于无关变量，应保证相同且适宜，A项正确；每组应先将α-淀粉酶和棉花分别预热到设置温度，再进行混合，B项错误；结合实验结果可推测，α-淀粉酶的最适温度范围为55 ℃～75 ℃，C项正确；若验证α-淀粉酶具有专一性，可让其处理脂肪，用苏丹Ⅲ染液检验分解情况，进而可说明酶具有专一性，D项正确。
答案：B
2．(2023·广东统考二模)细胞进入有丝分裂期后，会出现“线粒体钙闪”现象，即线粒体中Ca2＋浓度突然快速增加，该过程需要线粒体钙单向转运蛋白(MCU)参与，由内膜两侧的H＋浓度梯度提供动力。细胞能量不足时，能量感受器(AMPK)被激活，使MCU磷酸化而活化，促进Ca2＋快速转运。Ca2＋可以促进有氧呼吸相关酶的活性，线粒体基质Ca2＋浓度过高会导致细胞死亡。下列说法错误的是( )
A．MCU减少可能会导致染色体分离延迟
B．AMPK被激活会导致葡萄糖的消耗速率增加
C．磷酸化的MCU运输Ca2＋的方式为主动运输
D．“线粒体钙闪”会导致线粒体内Ca2＋持续增加
解析：MCU减少会导致Ca2＋转运速率下降，有氧呼吸相关酶的活性较低，有氧呼吸速率减慢，能量供应不足，可能会导致染色体分离延迟，A项正确；AMPK被激活会导致MCU磷酸化而活化，促进Ca2＋快速转运，从而加强有氧呼吸，使葡萄糖的消耗速率增加，B项正确；磷酸化的MCU作为转运蛋白运输Ca2＋，该过程需要能量所以方式为主动运输，C项正确；“线粒体钙闪”会导致线粒体内Ca2＋突然增加，线粒体基质Ca2＋浓度过高会导致细胞死亡，所以线粒体内Ca2＋不能持续增加，D项错误。
答案：D
3．(2023·德州二模)促黑激素(α-MSH)能够促进黑色素合成，使皮肤及毛发颜色加深；烟酰胺和茶多酚是化妆品中常见的成分，具有美白等作用。科研人员研究了α-MSH、烟酰胺以及茶多酚对酪氨酸酶活性的影响，相关实验结果如图所示。下列说法正确的是( )
A．人体中酪氨酸酶积累过多会引起雀斑以及少白头等问题
B．茶多酚和烟酰胺通过抑制α-MSH的作用使酪氨酸酶活性降低
C．实验结果表明烟酰胺在低浓度时能提高酪氨酸酶活性，高浓度时降低其活性
D．实验结果表明烟酰胺和茶多酚均能在一定程度上降低酪氨酸酶的活性
解析：人体中酪氨酸酶积累过多会引起雀斑和黑色素沉积等皮肤病，而头发变白是因为酪氨酸酶的活性降低，A项错误；分析实验结果可知，与对照组相比，添加α-MSH后酪氨酸酶活性升高，而与M组相比，施加烟酰胺或茶多酚后酪氨酸酶活性有所降低，结果表明烟酰胺和茶多酚均能在一定程度上降低酪氨酸酶的活性，但其与α-MSH的作用机制无法得知，B项错误，D项正确；据图可知，烟酰胺浓度与酪氨酸酶活性之间无明显的相关性，如在不添加茶多酚的条件下，2 g/L的烟酰胺降低酪氨酸酶活性的效果低于5 g/L时，C项错误。
答案：D
4．(2023·山东枣庄统考二模)将完整的离体线粒体分为两组放在缓冲液中，按图1，图2所示，分别加入物质x、y、z，并测定О2消耗量和ATP合成量。已知寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，丙酮酸可以被氧化分解，DNP(一种化学物质)可降低线粒体内[H]的含量。下列相关说法错误的是( )
A．图1中②阶段可表示有氧呼吸的第二、三阶段
B．图中x、y、z分别表示DNP、丙酮酸、寡霉素
C．图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少ADP＋Pi
D．加入z后线粒体内产水量将明显多于加入y后
解析：按图1、图2信息：ADP＋Pi和x缺一个就不能进行反应，说明图1中②阶段可表示有氧呼吸的第二、三阶段，A项正确；丙酮酸可以被氧化分解，按图1、图2信息：ADP＋Pi和x缺一个就不能进行反应，说明x是丙酮酸；DNP(一种化学物质)可降低线粒体内[H]的含量，图1中加入y后O2消耗量不再增加，说明y是DNP；寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，根据图2，加入z后ATP合成量不变，说明z是寡霉素，B项错误；图2中①阶段加入ADP＋Pi两曲线上升，说明图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少ADP＋Pi，C项正确；寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，根据图2，加入z后氧气消耗但是ATP合成量不变，说明z是寡霉素，加入z后线粒体内产水量比图1加y将明增加多，D项正确。
答案：B
5．(2023·广东模拟预测)龙葵对重金属镉有很强的吸收能力，能对土壤中的镉污染进行修复。当镉在龙葵体内积累到一定量时，会限制其对土壤的修复能力，科研人员对此展开研究。
(1)镉进入龙葵细胞会抑制硝酸还原酶的活性，使得植物体内氮含量下降。一方面导致叶绿体合成的叶绿素减少，限制了光合作用的__________阶段；另一方面使得氨基酸合成的__________减少，最终导致龙葵在富含镉的土壤中生长缓慢。
(2)为研究施氮对镉污染环境下龙葵光合速率的影响，研究人员使用尿素作为氮肥进行相关实验，实验结果如下图。
注：A组：无添加
B组：镉20 mg·kg－1、尿素0 mg·kg－1
C组：镉20 mg·kg－1、尿素150 mg·kg－1
D组：镉20 mg·kg－1、尿素300 mg·kg－1
E组：镉20 mg·kg－1、尿素450 mg·kg－1
①实验中对照组是__________。
②实验结果表明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为进一步确定氮对光合作用暗反应的影响，对各组龙葵单株有机物量、气孔导度、胞间CO2浓度进行了测定，结果如下表。
注：气孔导度越大，气孔开放程度越大
①对比A、B组实验结果判断，气孔导度低________(填“是”或“不是”)镉污染条件下龙葵光合效率低的主要原因。
②在含镉的环境中，随氮浓度的升高，依据__________________________推测光合作用暗反应加快，导致单株有机物含量高。
(4)综合上述实验结果或所学知识，推测施氮浓度大于450mg·kg－1时，是否会对镉环境下龙葵生长具有更好的促进作用，请阐明理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)叶绿素在光反应阶段能吸收、传递和转换光能，镉导致叶绿体合成的叶绿素减少，限制了光合作用的光反应阶段；氮元素是蛋白质的组成元素之一，氮含量下降，导致催化氨基酸合成的相关酶的含量下降，最终影响蛋白质的合成，龙葵生长缓慢。(2)实验中需遵循单一变量原则，A组作为对照组不添加镉和尿素，只需用等量蒸馏水处理即可；本实验研究不同浓度的尿素对镉胁迫下龙葵生长的影响，与A组相比，B组添加了镉，龙葵光合速率下降，说明镉能抑制龙葵的生长；与B组相比，C、D、E三组添加不同浓度的尿素后，龙葵光合速率均有所提高，其中C组结果与A组接近，D、E组光合速率高于A组，说明加入的氮肥可以缓解镉对龙葵生长的抑制作用。(3)气孔导度越大，气孔开放程度越大，从外界吸收的CO2就越多，CO2是暗反应阶段的原料；对比A、B组实验结果可知，B组气孔导度小于A组，但胞间CO2浓度大于A组，说明气孔导度低不是镉污染条件下龙葵光合效率低的主要原因，而是其他非气孔因素，例如固定二氧化碳的能力；在含镉的环境中，随氮浓度的升高，气孔导度不断增大，而胞间CO2浓度变小，据此可推测氮肥浓度越大，增大气孔导度的能力越大，同时利用CO2的能力越强，从而提高了暗反应速率，进而提高龙葵叶肉细胞的净光合作用速率，导致单株有机物含量高。(4)表格数据显示，施氮浓度为450 mg·kg－1时龙葵单株有机物量最大，说明氮肥最适浓度可能大于450 mg·kg－1，因此若施氮浓度大于450 mg·kg－1，可能出现三种情况：若氮肥最适浓度大于450 mg·kg－1，则当施氮浓度大于450 mg·kg－1时，氮肥对镉环境下龙葵生长可能具有更好的促进作用，或促进作用与施氮浓度为450 mg·kg－1时接近；但若施氮浓度过大，可能导致外界溶液浓度过高，引起龙葵细胞失水萎蔫，不利于龙葵生长。
答案：(1)光反应 酶
(2)①A组 ②加入的氮肥可以缓解镉对龙葵生长的抑制作用
(3)①不是 ②气孔导度增大，而胞间CO2浓度下降
(4)不一定，理由是：若氮肥最适浓度大于450 mg·kg－1，则当施氮浓度大于450 mg·kg－1时，氮肥对镉环境下龙葵生长可能具有更好的促进作用，或促进作用与施氮浓度为450 mg·kg－1时接近，但若施氮浓度过大，可能导致外界溶液浓度过高，引起龙葵细胞失水萎蔫，不利于龙葵生长组别
甲中溶液
(0.2 mL)
乙中溶液
(2 mL)
不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s
50 s
100 s
150 s
200 s
250 s
Ⅰ
肝脏提取液
H2O2溶液
0
9.0
9.6
9.8
10.0
10.0
Ⅱ
FeCl3
H2O2溶液
0
0
0.1
0.3
0.5
0.9
Ⅲ
蒸馏水
H2O2溶液
0
0
0
0
0.1
0.1
组别
1
2
3
4
5
6
棉花减重/g
0
0.12
0.16
0.22
0.23
0.15
温度/℃
25
35
45
55
65
75
检测指标
A组
B组
C组
D组
E组
单株有机物量(g·株－1)
5.40
3.77
8.43
10.73
12.20
气孔导度(ml·m－2·s－1)
0.29
0.18
0.43
0.56
0.65
胞间CO2浓度(μml·ml－1)
293
307
309
305
281