高中生物ATP在能量代谢中的作用的综合综合题

某种酶的活性（可用单位时间产物的生成量表示）与温度的关系如下图所示。请回答一组相关的问题。

（1）在t₁和t₅的温度环境中，该酶的活性都极低。这两种环境中酶结构上的主要区别是温度达到t₅时                         。
（2）已知经过t₂温度处理的该酶，当温度提高到t₃时，其活性随着提高；但不知道经过t₄温度处理的酶，当温度降低到t₃时，其活性是否可以恢复到较高水平。请完成以下实验设计，对后一个问题进行探究。
①取3支试管，编号为A、B、C，各加入适宜浓度的该酶溶液1mL。将A和B设为对照组，分别在温度为t₃、t₄水浴装置中保温10 min；将C作为实验组，其温度处理应是先在        中水浴保温5 min，然后再转移到           中水浴保温5 min。
②另取适宜浓度的反应物溶液各2mL，分别加入a、b、c的三支试管中，依次在温水中保温5min。
③分别将a、b、c中的溶液对应加入A、B、C内，振荡摇匀后依次在各自温度环境中保温10min，检测各试管中产物的量，记录，比较。
④结果预测与分析：
如果                           ，则说明随着温度由t₄降低，该酶的活性可以恢复；
如果                           ，则说明随着温度由t₄降低，该酶的活性不能恢复。
(3)本实验需要控制的无关变量有___________________________________。（至少写2点）。

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（^oC）	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分钟	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分钟	酶A	酶A	酶A	酶A	酶B	酶B	酶B	酶B
Ⅳ、将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5分钟。

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 ^oC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 ^oC条件时活性较高
D．大于50 ^oC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                 。

为探究不同离子对肠淀粉酶(最适pH为8)活性的影响， 某同学开展了相关的实验，其实验步骤和结果见表。请回答：

试管编号及试剂 实验步骤	1号1%NaCl 溶液（mL）	2号1% CuSO4溶液（mL）	3号1% Na2SO4溶液（mL）	4号蒸 馏水（mL）
①加入试剂	1	1	1	1
②加入pH 8缓冲液（mL）	1	1	1	1
③加入1%淀粉溶液（mL）	1	1	1	1
④加入肠淀粉酶溶液（mL）	1	1	1	1
⑤各试管室温下反应2min
⑥加入刚配制好的斐林试剂1mL
⑦将各试管放入盛有50℃~65℃温水的大烧杯中加热约2min
⑧观察、记录结果	深砖红色	无砖红色 （或浅蓝色）	浅砖红色	浅砖红色

 
（1）分析结果，得出结论：
比较3号与4号试管的实验结果，可得出的结论是_______________________________。
比较2号与3号试管的实验结果，可得出的结论是_______________________________。
比较1号与3号试管的实验结果，可得出的结论是_______________________________。
（2）本实验的自变量是_____________________。
（3）四组实验中属于空白对照的是            号试管的实验。
（4）实验中加入缓冲液的作用是                           。
（5）实验步骤⑤和步骤⑥能否对调（即先做步骤⑥，再做步骤⑤）？请作出判断并简述理由：                                                                     。

凝乳酶能催化乳汁凝固，常用于奶酪的生产。为探究温度对凝乳酶活性的影响，某同学设计了如下实验：
①取若干试管，分为A、B、C、D、E、F六组，每组两支试管，其中一支试管放入2mL凝乳酶，另一支放入2mL乳汁。
②将六组试管分别置于不同温度水浴15min。
③将每组试管中的凝乳酶和乳汁混合后在原温度下继续水浴，记录凝乳所需时间，结果如下表所示。

组别	A	B	C	D	E	F
水浴温度（℃）	10	20	30	40	50	60
凝乳时间（min）	不凝	7.0	4.0	1.5	4.0	不凝

请回答问题：
（1）上述实验结果中，凝乳所需要的时间越短，表明酶的活性越          。
（2）A组中乳汁不凝固的原因是               。F组中乳汁也不凝固，若将其温度冷却至40℃，乳汁将          （会、不会）凝固，原因是                  。
（3）通过以上实验，          （能、不能）确定凝乳酶的最适温度是40℃。
（4）酶是活细胞产生的具有催化作用的_____________，其中绝大多数酶是______________。

请你解读与酶有关的图示、曲线：
（1）图1和图2是与酶的特性相关的图示。请据图回答：图1和图2分别说明酶具有什么特性？     、      。

（2）图3和图4是底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线。请据图回答：

图3中A点后酶促反应的速率不再增加，其限制性因素主要是________。从图4可以得出的
结论是：在底物足量条件下，__________________。
（3）为了探究pH对过氧化氢酶活性的影响，请根据提供的材料用具，完成下面的实验，并回答有关问题：
材料用具：试管，量筒，滴管，试管架，pH试纸；新鲜的质量分数为20％的鸡肝研磨液；新配制的体积分数为3％的过氧化氢溶液，质量分数为5％的盐酸溶液，质量分数为5％的氢氧化钠溶液，蒸馏水等。
实验步骤：

a．如图所示，先在1号、2号、3号试管中各加入2mL新配制的体积分数为3％的过氧化氢溶液，再向l号试管内加入l mL蒸馏水，向2号试管内加入lmL质量分数为5％的盐酸溶液，向3号试管内加入lmL               ，并振荡试管。
b．向l号、2号、3号试管内各滴入2滴            。
c．仔细观察各试管内               （现象），并记录。
②实验结果：                    。
③实验结论：pH为7左右时过氧化氢酶的活性较高，而pH偏高、偏低时过氧化氢酶的活性降低。
④除pH外，还有其它环境因素会影响过氧化氢酶的活性，请你就此提出相关研究课题(只要
求写出课题名称)                                                     。

为研究X物质对动物细胞的影响，某科研小组用不同浓度的X物质将细胞处理24小时，然后测量各组细胞内ATP浓度和细胞死亡百分率，经过多次试验后，所得数据如下表所示。请回答：

编号	X物质浓度（ng·mL^－1）	细胞内ATP浓度（nmoL·mL^－1）	细胞死亡率（%）
A	2	70	3
B	4	50	10
C	8	20	25
D	16	9	70
E	32	2	85

 
（1）该实验的目的是                                    。
（2）分析与讨论
①根据实验结果分析，X物质引起细胞死亡的原因可能是                    。
②为了提高实验结果的可靠性，还需增设F组作为对照组，F组：           。
③若用混有浓度为8ng·mL^－1的X物质培养液培养红细胞，其细胞中Na⁺浓度将升高，其最可能的原因是                  。
（3）研究发现，物质X为ATP合成酶抑制剂。在右边坐标系中绘制出实验结果曲线图。

(16分)萌发的小麦种子中主要有α－淀粉酶(在pH3.6以下迅速失活，但耐热)和β－淀粉酶(不耐热，70℃条件下15min后就失活，但耐酸)。请根据以下实验过程回答相关问题。
[实验目的]测定40℃条件下α－淀粉酶的催化效率。
[实验材料]萌发3天的小麦种子。
[主要器材]麦芽糖标准溶液、5%淀粉溶液、斐林试剂、蒸馏水、恒温水浴锅、试管等。
[实验步骤]
步骤一：制备不同浓度麦芽糖溶液，与斐林试剂生成标准颜色。取7支洁净试管编号，按下表中所示加入试剂，再将试管置于60℃水浴中加热2min，取出后按编号排好。

试剂	试管
1	2	3	4	5	6	7
麦芽糖标准溶液(mL)	0	0.2	0.6	1.0	1.4	1.6	2.0
蒸馏水(mL)	X	1.8	Y	1.0	Z	0.4	0
斐林试剂(mL)	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0

表中X、Y、Z代表的数值依次是                      。
步骤二：以萌发的小麦种子制取淀粉酶溶液，将装有淀粉酶溶液的试管置于                                                                  ，以获得α－淀粉酶溶液。
步骤三：取A、B、C、D四组试管分别作以下处理：

试   管	A1	A2	A3	B1	B2	B3	C	D
5%淀粉溶液(mL)	1	1	1
α－淀粉酶溶液(mL)				1	1	1		1
蒸馏水(mL)							1
40℃水浴锅中保温(min)	10	10	10	10	10	10	10	10

步骤四：将A1和B1试管中溶液加入到E1试管中，A2和B2溶液加入到E2试管中，A3和B3溶液加入到E3试管中，C、D试管中的溶液均加入到F试管中，立即将E1、E2、E3、F试管在40℃水浴锅中保温一段时间。然后分别加入                          ，并经过                            后，观察颜色变化。
[结果分析]用       法获得试管中麦芽糖浓度：将E1、E2、E3试管中的颜色与      试管进行比较得出结果；计算出α－淀粉酶催化效率的          。
[讨论]①实验中F试管所起的具体作用是排除                      对实验结果的干扰，从而对结果进行校正。②若要测定β－淀粉酶的活性，则需要对步骤二进行改变，具体的操作是将淀粉酶溶液                        处理一段时间，从而获得β－淀粉酶。

（8分，每空2分）为探究高温对酶活性的影响，某同学设计进行了如下实验：
方法步骤：①取两个大小相同的洁净试管编号为1、2；②在1号试管中加入2mL3%新鲜H₂O₂溶液，2号试管中加入1mL20%新鲜肝脏研磨液，分别置于100℃恒温水浴5min；③将2号试管中的肝脏研磨液加入到1号试管中，振荡摇匀，再置于100℃恒温水浴5min，结果未观察到气泡产生。回答下列问题：
实验目的：探究高温对酶活性的影响。
（1）结果分析：该同学在实验中观察不到气泡产生的原因是：
。
（2）交流讨论：同学们推测实验中观察不到气泡产生有三个原因，为了验证推断，在原实验的基础上设计了如下实验方案进行验证。
方案1：将上述试管温度缓慢降至37℃左右，若此过程中无气泡产生，再向试管中加入2mL3%新鲜H₂O₂溶液，观察，仍无气泡产生，说明：                                                             。
方案2：将上述试管温度缓慢降至37℃左右，若此过程中无气泡产生，再向试管中加入1mL20%新鲜肝脏研磨液，观察，仍无气泡产生，说明：                                                             。
方案3：若方案1和方案2现象同时成立，则说明：                                            。

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若干，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______________；研究中测定的因变量是    。
（2）在低温条件下，植物体内可产生大量的活性氧，活性氧的累积可引发膜脂过氧化，造成细胞膜系统的损伤。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________，膜脂过氧化会造成丙二醛(MDA)的含量_______________________。
（3）综合图1、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____________________________________________。

乌龙茶是介于红茶和绿茶之间的绿叶红镶边的半发酵茶。①制作原理：茶树的叶肉细胞内含有一种叫茶多酚的植物碱，可以在茶多酚氧化酶的催化作用下氧化，氧化的茶多酚使茶叶变红。 ②制作工艺：萎凋→做青→炒青→揉捻→干燥。最关键的便是做青阶段，将萎凋后的茶叶置于摇青机中摇动，叶片互相碰撞，擦伤叶缘细胞，从而促进酶促氧化作用。叶缘细胞被破坏，发生轻度氧化，叶片边缘呈现红色，叶片中央部分叶色由暗绿转变为黄绿，即出现“绿叶红镶边”。请结合你所学生物学知识，回答下列问题。
（1）茶多酚最可能存在于植物细胞的____________（填细胞结构）中，茶多酚氧化酶存在于细胞质基质，细胞擦伤有利于茶多酚与茶多酚氧化酶的充分接触。
（2）在做青时，需将温度控制在30～40℃范围内，其原理是_____________________，从而使茶叶边缘部分发生轻度氧化。
（3）在炒青过程中，是迅速将温度提高到70℃左右，目的是_________________，从而保持茶叶中部茶多酚不被氧化；从乌龙茶制作工艺和效果来推测70℃温度会导致__________（填“全部”或“部分”）叶绿素的破坏。
（4）某兴趣小组了解到乌龙茶的制作工艺和原理之后，为探究茶多酚氧化酶的最适温度设计了如下实验方案：
①取生长状况良好的新鲜茶叶120片，随机分成6组，每组叶片数目相同；
②预设实验温度依次为30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃；
③将各组新鲜茶叶放入预设温度的恒温箱中，保温1小时；
④观察并统计茶叶变成红色比例。
该实验小组设置的各个实验组之间互为__________实验。该实验小组在保温l小时后观察发现，各实验组茶叶颜色均为绿色，并无差异。经讨论分析，其实验失败的原因可能是：
_________________________________________________________________。

肝细胞能将甲醛转化成甲酸而具有解除甲醛毒害的功能，研究人员为验证肝脏的这种解毒功能而进行了相关实验，实验分组设计如下（“﹡”表示还没完成的实验步骤）。

（1）表中，除A组外，还需放置肝脏小块的是           组。
(2)右图中曲线         是C组实验的结果，说明肝细胞在代谢过程中会            。
（3）右图中曲线乙是       组实验的结果，这说明                               。
（4）研究发现一定浓度的甲醛会诱发淋巴细胞染色体断裂，为进一步验证肝脏的解毒功能，研究人员同时进行了如下实验。
方法步骤如下：
①新培养的具有分裂能力的正常淋巴细胞悬液3等份，备用。
②按上表的实验设计培养肝脏15分钟后，取三组装置中的肝脏培养液，分别加入备用的淋巴细胞悬液中继续培养一段时间。再分别取淋巴细胞染色、制片。然后在显微镜下寻找处于             （填细胞周期的某具体时期）的细胞，观察其细胞内                 ，进行对比分析。
③实验结果：添加了          （从A、B、C选）组中的肝脏培养液的淋巴细胞出现异常，而其他两组的淋巴细胞正常。

(8分)工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验：

①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在30 ℃水浴中恒温处理10 min(如图A)。
②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在30 ℃水浴中恒温处理10 min(如图B)。
③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测果汁量(如图C)。
④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量如下：

温度/℃	30	35	40	45	50	55	60	65
果汁量/mL	8	13	15	25	15	12	11	10

根据上述实验，请分析回答下列问题：
（1）果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中_________的水解。
（2）实验结果表明，当温度为_____时果胶酶的活性最高。当温度再升高时，果汁量降低，说明__________________________________。
（3）实验步骤①的目的是________________________________________________。

地下黑作坊用病死猪肉腌制的腊肉往往含有大量的细菌,可利用“荧光素——荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉含细菌多少进行检测:①将腊肉研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；②记录发光强度并计算ATP含量；③测算出细菌数量。分析并回答下列问题：
（1）荧光素接受           提供的能量后就被激活,在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成____________(正比/反比)；根据ATP含量进而测算出细菌数量的依据是：每个细菌细胞中ATP含量_____                _______。
（2）生物细胞中ATP的水解一般与                 （吸能反应或放能反应）相联系。
（3）研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度如下图所示。其中高浓度盐溶液经稀释后酶活性可以恢复，高温和Hg²⁺处理后酶活性不可恢复。

若要节省荧光素酶的用量，可以使用_____________处理; Hg²⁺处理后酶活性降低可能是因为____________________________。

(12分）重金属离子会导致蛋白质分子变性，为探究铜离子对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验，实验步骤如下。请回答：
（一）实验步骤
①取两支洁净的试管，编号为A和B，A试管中加入1% CuSO₄溶液和pH6.8缓冲液各1mL，B试管中加入   C  各1mL。
②往两支试管各加入1%淀粉溶液1mL。
③往两支试管各加入1%唾液淀粉酶溶液1mL，    D   。
④取出试管，各加入1%碘溶液3滴，观察颜色变化。
（二）讨论与分析
（1）实验中设置B管的目的是          ，“实验步骤”中C处应为                 ；D处为               。
（2）两支试管最可能的实验结果是A管        色，B管        色。
（3）有同学提出由于CuSO₄溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，请你提出另外的一种结果检测方法并预估实验结果。
①检测方法：                                                      。
②预估结果：A管             ；B管             。

某种酶的活性与温度的关系如下图所示。请回答一组相关的问题。

（1）可以将                               作为酶活性高低的指标。
（2）在t₁和t₅的温度环境中，该酶的活性都极低。这两种环境中酶结构上的主要区别是温度达到t₅时                 。
（3）已知经过t₂温度处理的该酶，当温度提高到t₃时，其活性随着提高；但不知道经过t₄温度处理的酶，当温度降低到t₃时，其活性是否可以恢复到较高水平。请完成以下实验设计，对后一个问题进行探究。
①取3支试管，编号为A、B、C，各加入适宜浓度的该酶溶液1mL。将A和B设为对照组，分别在温度为t₃、t₄水浴装置中保温10 min；将C作为实验组，其温度处理应是先在                     ，然后再转移到                        。
②另取适宜浓度的反应物溶液各2mL，分别加入a、b、c的三支试管中，                          。
③分别将a、b、c中的溶液对应加入A、B、C内，振荡摇匀后依次在各自温度环境中保温10min，检测各试管中产物的量，记录，比较。
④结果预测与分析：
如果                           ，则说明随着温度由t₄降低，该酶的活性可以恢复；
如果                           ，则说明随着温度由t₄降低，该酶的活性不能恢复。
(4)本实验需要控制的无关变量有 _____________________。（至少写2点）。