高中生物ATP在能量代谢中的作用的综合综合题

测定生物组织中ATP的含量，常常利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”。该方法的主要步骤如下：①将所测生物组织研磨后沸水浴10分钟，然后冷却至室温；②离心处理后取一定量的上清液放人分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，并加人适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应，③记录发光强度并计算ATp含量。分析上述实验步骤并回答问题：
（1）荧光素在和ATP等物质的参与下可进行反应发出荧光。根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是：。
（2）分光光度计反应室内必须控制两个影响酶活性的反应条件，分别是和pH，维持溶液pH的相对稳定时常常使用。分光光度计反应室内发生的能量转换是。
（3）为了节省实验中荧光素酶的用量，科研人员测得荧光素酶浓度与发光强度的关系如下图所示。
结果表明，测定ATP时，图中点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。e、f、g点所对应的荧光素酶浓度不同，但发光强度不再提高，此时的限制因素有。
（4）利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”可检测熟食食品中细菌的ATP含量，进而测算出细菌数量以判断食品的污染程度。做出这种判断的理由是：每个细菌细胞中ATP的含量。

为探究“影响酶活性的因素”，某同学设计了一个实验方案，见下表：

试管	底物和试剂	实验条件
1	1 cm^3瘦肉块＋4 mL蒸馏水	37℃水浴；pH＝1．5
2	1 cm^3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶	37℃水浴；pH＝8
3	1 cm^3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶	①
4	1 cm^3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶	0℃水浴：pH＝1．5

（1）请完成实验设计：①应为__________________。
（2）3、4号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是_____________，请为该组实验拟定一个课题名称：____________________。
（3）本实验的因变量可以通过观察________________来确定。
（4）在2、3号试管所研究的问题中，温度属于____________变量。

血栓主要由不溶性的纤维蛋白等物质组成。纳豆激酶(NK)是一种在纳豆发酵过程中由纳豆菌产生的蛋白酶，它不但能直接作用于纤维蛋白(A过程)，还能间接激活体内纤溶酶原(B过程)。如图是有关纳豆激酶溶栓机理简图，请据图回答下列问题。

(1)研究NK直接水解作用：给定纤维蛋白平板，将______________滴加其上，若出现相应的溶解圈，则可说明________________________________。
(2)NK的间接作用是通过________________________________________________激活体内纤溶酶原，增加纤溶酶的量和作用，溶解血栓。
(3)请根据下列给出的实验材料，比较NK与内源性纤溶酶的溶栓效果，并补全表格空白位置上的相应内容。供选实验材料：NK溶液、内源性纤溶酶溶液、纤维蛋白块、蛋清溶液、缓冲液、双缩脲试剂、量筒、试管和秒表。实验步骤：(“＋”表示添加，“－”表示未添加)

	加入物质的成分	试管1	试管2
1	A____________	＋	＋
2	缓冲液	＋	＋
3	纳豆激酶(NK)溶液	＋	－
4	B____________	－	＋

①表格中A处添加的物质是______________，B处添加的物质是__________________。
②实验结果的鉴定所用的观察方法是_____________________________________。

如图一是某课题组的实验结果（注：A酶和B酶分别是两种微生物分泌的纤维素酶）。请回答下列问题：

（1）据图一可知，本实验研究的课题是_____________。
（2）据图一，在40℃至60℃范围内，热稳定性较好的酶是____________。高温条件下，酶容易失活，其原因是_____________。
（3）下表是图一所示实验结果统计表，由图一可知表中③处应是_____________，⑧处应是_____________。

温度（℃）①②③④⑤⑥⑦

A酶活性（mmol•S﹣1） 3．1 3．8 5．8 6．3 5．4 2．9 0．9

B酶活性（mmol•S﹣1） 1．1 2．2 3．9⑧ 3．4 1．9 0

（4）图二表示30℃时B酶催化下的反应物浓度随时间变化的曲线，其他条件相同，在图二上画出A酶（浓度与B酶相同）催化下的反应物浓度随时间变化的大致曲线。
（5）适宜条件下，取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀，一段时间后加入纤维素，几分钟后加入新制斐林试剂并水浴加热，结果试管中没有产生砖红色沉淀，原因是_____________。

葡萄生长需要强光照、适宜温度，春季大棚中的弱光、低温条件影响其生长。科研人员在不同低温条件下研究葡萄幼苗相关生理指标的变化，为葡萄的大棚栽培提供理论依据。实验的基本步骤如下：
①挑选长势相同、具有5～6片真叶的某种葡萄幼苗平均分成三组，分别在常温25℃、低温15℃及5℃的环境中培养8天，然后恢复常温培养4天。
②在培养的0、2、4、6、8天和恢复常温培养的第2(R2)天、第4(R4)天，进行各项生理指标测定。
③记录实验结果（如下图所示），并对实验结果进行统计分析。

请回答下列问题。
(1)本实验中的对照组是；研究中测定的内容是。
(2)在低温条件下，植物体内可产生大量的活力氧，活性氧的累积可引发膜脂过氧化，造成细胞膜系统的损伤，膜脂过氧化的产物之一是丙二醛(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)是存在于植物细胞中的最重要的清除活性氧的酶之一，对保护膜系统具有重要作用。膜脂的主要成分是。
(3)综合图l、图2所示结果：15℃的低温处理，对葡萄幼苗造成的伤害是____（可逆、不可逆）的，判断的依据是____。

（共7分）某研究小组探究酸雨对大豆种子萌发时能量代谢的影响，在其它条件适宜的黑暗环境中进行实验，种子中ATP含量和细胞呼吸速率的变化如下图所示。请回答：

（1）ATP是细胞生命活动的 能源物质。种子中ATP含量属于该实验研究的 变量。
（2）由图甲可知，酸雨可能通过 阻碍大豆种子萌发。由图乙可知，酸雨可能通过 阻碍大豆种子萌发。
（3）结合图甲、图乙分析，5-7天ATP含量 ，原因可能是 。
（4）为进一步探究种子萌发过程中是否进行了无氧呼吸，可用 试剂进行检测。

完成下面的概念图。

A_____________________B________________________C______________________
D_____________________E________________________F______________________

下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究某种过氧化氢酶的最适pH的实验结果。据此回答下列问题。

探究温度对酶活性影响的实验（实验一）
实验步骤	分组	甲组	乙组	丙组
①淀粉酶溶液	1 mL	1 mL	1 mL
②可溶性淀粉溶液	5 mL	5 mL	5 mL
③控制温度	0℃	60℃	90℃
④将新鲜淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温
⑤测定单位时间内淀粉的________
探究某种过氧化氢酶的最适pH的实验（实验二）
组别	A组	B组	C组	D组	E组
pH	5	6	7	8	9
H2O2溶液完全分解所需时间（秒）	300	180	90	192	284

（1）在实验一中，pH属于________变量。
（2）实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是________。
（3）实验一的第⑤步最好选用________（试剂）测定单位时间内淀粉的________。
（4）如将实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？________，为什么？________。
（5）分析实验二的结果，可得到的结论是 ；在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为________之间设置梯度进行研究。

(7分)H₂O₂常用于漂白，也用于清洗小的伤口；细胞在代谢过程中也会产生H₂O₂，它对细胞有毒害作用，但体内有过氧化氢酶，能使其分解为无毒物质。请分析下图中的实验，并回答有关问题：

（1）在①～⑥号试管中，最先产生气泡的是试管。
（2）在试管②中，选用新鲜肝脏做实验，是因为新鲜肝脏中（　　）。
A.含过氧化氢多　B.过氧化氢酶易挥发
C.含酶的种类多　 D.过氧化氢酶多且活性强
（3）在实验中取新鲜肝脏，迅速剪碎投入试管②中，剪碎的目的是（　）。
A.防止过氧化氢酶挥发
B.防止过氧化氢酶分解
C.防止细胞中过氧化氢酶的释放
D.使肝脏组织细胞破碎，过氧化氢酶与H₂O₂充分接触
（4）观察实验①～⑥号试管，几乎无气泡产生的是。
（5）在③、④、⑤、⑥试管中，除号试管外，其他试管中所给的条件都有可能破坏H₂O₂酶的分子结构，从而使其失去活性。
（6）比较①和②号试管，所看到的现象说明：。
（7）比较②和③④⑤⑥号试管所看到的现象说明：。

某研究性学习小组利用荧光素－荧光素酶生物发光法，测定人参愈伤组织中ATP的含量，以研究人参细胞能量代谢的特点。
实验原理：荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与下，进行反应发出荧光；用分光光度计可测定发光强度；当荧光素和荧光素酶都足量时，在一定范围内，ATP的含量与发光强度成正比。
实验步骤：
一、ATP的提取：称取一定量的人参愈伤组织，研磨后沸水浴10 min，冷却至室温，离心，取上清液。
二、ATP的测定：吸取一定量的上清液，放入分光光度计反应室内，并注入适量的所需物质，在有氧等适宜条件下进行反应，记录发光强度并计算ATP含量。
请回答下列问题。
(1)步骤一中的沸水浴处理，使酶的________被破坏而失活。
(2)步骤二注入的物质中，属于反应物的是________；分光光度计反应室内能量形式的转换是__________________________________________________。
(3)荧光素酶价格昂贵，为能准确测定出ATP的含量，又能节省酶的用量，学习小组探究了“测定ATP时所需荧光素酶溶液的最佳浓度”，实验结果如图。

①学习小组配制了1×10^－8 mol/L ATP标准液、70 mg/L荧光素溶液(过量)和_____________________________
溶液进行实验。
②结果表明：图中________点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。e、f、g点所对应的荧光素酶浓度不同，但发光强度相同，这是因为______。

下图一是某课题组的实验结果（注：A酶和B酶分别是两种微生物分泌的纤维素酶）。请据图回答：

（1）分析图一的实验结果可知，本实验研究的课题是__________。
（2）图一结果显示，在40℃至60℃范围内，热稳定性较好的酶是__________。
（3）将图一所示的信息转换成表格__________。
（4）图二表示30℃时B酶催化下反应物浓度随时间变化的曲线，其他条件相同，在答题纸图二上画出A酶（浓度与B酶相同）催化下的反应物浓度随时间变化的大致曲线__________。
（5）将A酶作如下表处理，回答相关问题。

	A酶（2mL）处理	加入缓冲液	加入纤维素溶液	加入斐林试剂	水浴后颜色
A	加入蒸馏水2mL	1mL	2mL	1mL	砖红色沉淀
B	加入蛋白酶2mL	1mL	2mL	1mL	蓝色
C	加入三氯乙酸（强酸）2mL	1mL	2mL	1mL	？

推测实验后，试管C中的颜色是__________。试管A、C对照，能得出什么结论？__________。试管A、B对照，说明A酶的化学本质是__________。

1997年，诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗•博耶和英国的约翰•沃克，以表彰他们在研究ATP如何利用能量进行自身再生方面取得的成就。回答下列问题：
（1）ATP的中文名称是__________，其中A代表__________，A中含有的单糖是__________，P代表__________。
（2）ATP的元素组成是__________，若用¹⁵N标记ATP，将会在__________（化学结构）出现放射性标记。
（3）在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于各种_______反应；ADP合成为ATP所需的能量来自各种_________反应，所以ATP是细胞内的__________。

有人做了下面的实验以研究pH对酶活性的影响：准备5支盛有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm³的正方体凝固蛋白质，试管均置于25℃室温下，各试管蛋白块消失的时间记录于下表：

酶溶液的pH	1	2	3	4	5
蛋白块消失的时间（min）	13	9	11	45	60

（1）请根据表中数据，在坐标图中画出pH与酶活性的关系曲线。

（2）提供两种使实验能在更短时间内完成的方法：__________________。
（3）如果要确认上述实验中蛋白块的消失是由于酶的作用而不是其他因素的作用，还应补充怎样的对照_________________。

下图是植物代谢过程示意图，请据图回答下列问题：

（1）图中Ⅰ--Ⅶ所表示的物质中，Ⅰ表示_______、Ⅱ表示_________、Ⅲ表示___________。
在叶绿体中， ADP的转移途径是。
（2）有氧呼吸特有的步骤是(填数字)，这些过程发生的部位。

为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下：
①鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d，用普通饲料投喂，备用。
②饲料的配制：在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。
③鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为60尾／箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。
④称重并记录：投喂8周后，从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947. 2%。
⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果如下表。

根据上述实验，回答下列问题：
(1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是；
(2)步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意，其原因是。
(3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有。
(4)本实验得出的初步结论是。
(5)推测鲈鱼的食性并说明理由：。