新陈代谢
1.(2018河北故城高中月考)现有两种淀粉酶A与B,某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性,设计实验如下。
实验原理:温度等条件可以影响酶的活性;淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖;用分光光度计测量溶液的吸光度时,物质含量越多,其吸光度越大,因此可测出物质的相对含量。
实验材料:一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。
实验过程:如下表所示。
组别
步骤
1
2
3
4
5
6
7
8
Ⅰ.设置水浴缸温度(℃)
20
30
40
50
20
30
40
50
Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液(mL),分别保温5 min
10
10
10
10
10
10
10
10
Ⅲ.另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液,分别保温5 min
酶
A
酶
A
酶
A
酶
A
酶
B
酶
B
酶
B
酶
B
Ⅳ.将同组两支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀,保温5 min
实验结果:用分光光度计对各组淀粉含量进行检测,结果如下图所示。
(1)该实验的自变量是 ,无关变量有 (至少写出2种)。
(2)根据实验结果分析,下列叙述正确的是 。
A.酶A在20 ℃条件时活性较高
B.酶A的活性小于酶B的活性
C.酶B在40 ℃条件时活性较高
D.大于50 ℃条件时,酶A部分失活
(3)此实验用分光光度计检测底物淀粉的剩余量来表示酶的活性,能不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示? ,原因是 。
(4)若要进一步探究酶B的最适温度,实验设计的主要思路应是
。
答案 (1)温度、酶的种类 溶液的量、反应时间、pH等
(2)C
(3)不能 斐林试剂检测时需水浴加热,会导致反应体系温度发生改变,影响实验结果
(4)在30~50 ℃之间设立较小等温度梯度的分组实验,按上述步骤进行实验,分析结果得出结论
5
解析 (1)自变量是在实验过程中可以变化的量,根据表格可以看出本实验有两个自变量,即酶的种类和温度。因变量是在实验过程中随自变量变化而变化的量。其他为无关变量。
(2)用分光光度计测量溶液的吸光度时,物质含量越多,其吸光度越大。酶A在20 ℃条件时淀粉含量较多,酶活性相对其他温度时较低,A项错误。由图可知,在20~50 ℃范围内,酶A活性在增强,酶B活性先增强后减弱,B项错误。酶B在40 ℃条件时测量淀粉的相对值最低,活性较高,C项正确。在20~50 ℃范围内,酶A活性在增强,不能判断50 ℃以后的趋势,D项错误。
(3)因为用斐林试剂需水浴加热,不是单一变量了,也会对酶的活性产生影响,使实验结果不可靠。
2.(2018江苏南通一模)为探究温度对过氧化氢酶活性的影响,科研人员以2%的酵母菌液作为酶源,进行如下探究实验:
①设计如图1实验装置。实验组的注射器A内吸入体积分数为1%的 H2O2溶液5 mL,注射器B内吸入质量分数为2%的酵母菌液2 mL;对照组的注射器A内吸入体积分数为1%的H2O2溶液5 mL,注射器B内吸入蒸馏水2 mL。用乳胶管连接注射器A和B,在乳胶管上夹上止水夹;
②设置温度梯度:0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃,将实验组和对照组装置在相应温度下保温10 min;
③打开止水夹,将注射器A中的液体匀速推至注射器B中,立即关闭止水夹,记录注射器B中活塞的刻度。5 min后再次记录刻度,计算刻度变化量,重复3次;
④将对照组和实验组在各温度下获得的3次实验数据作相应处理,绘制曲线如图2。
图1
图2
请回答下列问题。
(1)步骤①中设置对照组的目的是 。步骤②中实验组和对照组装置在相应温度下先保温10 min的目的是 。步骤④中的“相应处理”是指 。
(2)有人认为,本实验不宜采用H2O2溶液作为“探究温度对酶活性的影响”的实验材料。你是否同意他的观点?请简要说明理由:
。
(3)经反复尝试,步骤③中选择体积分数为1%的H2O2溶液较合理。若浓度过高,可能带来的影响是
。
(4)有人认为,以酵母菌液作为过氧化氢酶源不是很严谨,其依据是
。
答案 (1)排除温度等对过氧化氢分解的影响 保证酵母菌液和H2O2溶液在混合前达到需控制的温度 求3次数据的平均值
(2)不同意,实验结果表明H2O2溶液在0~60 ℃之间未发生明显的分解
5
(3)产生气体速度太快(或量太多),不利于实验结果的观察和记录
(4)酵母菌体内的其他物质也可能催化H2O2溶液的分解
3.为探究Ca2+对淹水处理的辣椒幼苗根细胞呼吸作用的影响,研究人员进行了如下实验。
(一)材料用具:略
(二)方法步骤:
组别
步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
甲
清水浸辣
椒种子
正常条件下(不淹水)培养幼苗
测定辣椒幼苗根系总长度及根细胞乳酸脱氢酶(LDH)和乙醇脱氢酶(ADH)的酶活性
乙
?
淹水条件下培养幼苗
丙
CaCl2溶液
浸辣椒种子
?
(三)实验结果:
请回答下列问题。
(1)乙组步骤1的处理是 ;丙组步骤3的处理是 。
(2)已知,LDH催化丙酮酸转化为乳酸,ADH催化由丙酮酸转化来的乙醛还原为乙醇(即酒精)。据实验结果分析:
①淹水导致辣椒幼苗根细胞无氧呼吸 (填“增强”或“减弱”),从而 (填“促进”或“抑制”)根的生长。
②若分别制取三组辣椒幼苗根系提取液,并滴加溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液,则三组中,丙组提取液颜色变为 色,且程度最 (填“深”或“浅”)。
③淹水条件下,适当施用Ca2+可减少根细胞无氧呼吸产物 的积累,从而减轻其对根细胞的伤害。
答案 (1)清水浸辣椒种子 淹水条件下培养幼苗
(2)①增强 抑制
②灰绿 深
③乳酸和乙醛(只写乳酸也可)
解析 (1)首先根据实验目的(探究Ca2+对淹水处理的辣椒幼苗根细胞呼吸作用的影响)判断丙组除了步骤1的Ca2+处理外,还应该有步骤3的淹水处理,然后根据实验的对照原则和单一变量原则,可以判断乙组步骤1应用清水浸辣椒种子。(2)①据“根系总长度结果图”可知,淹水条件下根系总长度比正常条件下短,说明淹水会抑制根的生长,淹水时缺氧,使根细胞无氧呼吸增强。②
5
重铬酸钾在酸性(浓硫酸溶液)条件下,与酒精反应呈灰绿色,据“ADH结果图”可知,丙曲线位于最上方,说明ADH的酶活性最高,即产生的乙醇最多,所以丙组提取液变为灰绿色的程度最深。③由于乙醛的危害比乙醇大,结合实验结果图和题干信息可知,淹水条件下,适当施用Ca2+可减少根细胞无氧呼吸产物乳酸和乙醛的积累,从而减轻其对根细胞的伤害。
4.某同学利用黑藻探究“光照强度对光合速率的影响”,设计实验装置如图乙所示。图甲表示在一定光照强度下装置乙中黑藻叶肉细胞的部分代谢过程,其中a、b、c、d代表不同的细胞结构,①~⑤代表不同的物质。请回答下列问题。
甲
乙
(1)图甲结构a、b、c中存在光合色素的是 (用字母表示),提取和分离光合色素依次用 (填试剂)。
(2)图甲中①在b内参与有氧呼吸的 阶段,④代表 (填物质),能够产生⑤的细胞器有 (用字母表示)。
(3)若在适宜光照强度下,图乙装置中有色小液滴向右移动。当CO2浓度突然降低,短期内叶绿体中[H]的含量将 (填“增多”“减少”或“不变”)。一定时间内有色小液滴的移动距离代表一定量的黑藻单位时间内 的量。本实验要设置对照实验校正外界环境引起的误差,如何设置? 。
答案 (1)a 无水乙醇、层析液(顺序不能颠倒)
(2)第二 丙酮酸 a、b
(3)增多 释放O2(或O2释放) 用等量的死黑藻植物代替黑藻,其他装置与图示相同
解析 (1)根据分析可知,图甲中结构a是叶绿体,b是线粒体,c是液泡,其中存在光合作用色素的是a叶绿体;提取光合作用色素需要用无水乙醇,分离光合作用色素需要用层析液。(2)图甲中①是水,在b线粒体内参与有氧呼吸的第二阶段;④是丙酮酸;⑤是ATP,能产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体。(3)在适宜光照强度下,图甲装置中有色小液滴将向右移动,说明此时黑藻的光合作用强度大于呼吸作用强度;当CO2浓度突然降低时,暗反应产生的C3减少,导致消耗的ATP和[H]减少,所以短期内叶绿体中[H]的含量将增多。若一定时间内有色小液滴向右移动,说明此时黑藻的光合作用强度大于呼吸作用强度,则移动的距离代表黑藻单位时间内净光合作用的效率(释放O2的量或O2释放的量)。本实验要设置对照实验校正外界环境引起的误差,用等量的死黑藻植物代替黑藻,其他装置与图示相同。
5.灌浆期是农作物开花后有机物储存在籽粒中的一个阶段,当有机物含量不再增加时,灌浆期结束。研究发现温度对小麦籽粒干重的影响与小麦灌浆期的长短有密切关系。某科研小组在温室条件下进行了相关实验,结果如下(图中15/10 ℃、21/16 ℃、30/25 ℃分别表示三组不同的昼夜温度组合)。请据图回答下列问题。
(1)由曲线可看出,小麦籽粒干重最大的为 组合,原因是 。
5
(2)自然条件下生长的冬小麦一般在五月初进入灌浆期,请据图推测其灌浆期时间为 d。如果在此期间遇到连续高温干旱的天气,其灌浆期会 ,籽粒干重 。
(3)如果灌浆期间遇到连续的阴雨天,小麦籽粒的干重会 ,原因是 。
答案 (1)15/10 ℃ 灌浆期最长
(2)30~40(答案处于此范围内均可) 缩短 减少
(3)减少 光照弱,光合作用强度降低,有机物积累量减少
解析 (1)据图分析,随昼夜温度升高,小麦的灌浆期不断缩短,子粒干重不断减少;小麦籽粒干重最大的为15/10 ℃,原因是灌浆期最长。(2)五月初的环境温度一般为21/16 ℃,则灌浆期时间为 30~40 d,如果在此期间遇到连续高温干旱的天气,其灌浆期会缩短,籽粒干重减少。(3)如果灌浆期间遇到连续的阴雨天,小麦籽粒的干重会减少,原因是光照弱,光合作用强度降低,有机物积累量减少。
5
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