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高考生物二輪復(fù)習(xí)專題專練
(6)　運(yùn)用“變量”思維解答細(xì)胞代謝類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
命題點(diǎn)(一)　與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析
從“高度”上研究高考
[典例]　(2022·廣東高考)某同學(xué)對(duì)蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結(jié)果見表。下列分析錯(cuò)誤的是(　 )
組別 pH CaCl2 溫度/℃ 降解率/%
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分別表示有/無添加，反應(yīng)物為 Ⅰ 型膠原蛋白
A．該酶的催化活性依賴于CaCl2
B．結(jié)合①②組的相關(guān)變量分析，自變量為溫度
C．該酶催化反應(yīng)的最適溫度為70 ℃，最適pH為9
D．尚需補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)才能確定該酶是否能水解其他反應(yīng)物
[解析]　對(duì)比②③組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該酶的催化活性依賴于CaCl2，A正確；分析①②組可知，除了溫度以外，pH相同且都添加CaCl2，說明①②組的自變量為溫度，B正確；②組酶活性最高，此時(shí)pH為9，溫度為70 ℃，由于溫度梯度和pH梯度都較大，不能說明該酶催化反應(yīng)的最適溫度為70 ℃，最適pH為9，C錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物為Ⅰ型膠原蛋白，若要確定該酶能否水解其他反應(yīng)物，還需補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，D正確。
[答案]　C
從“深度”上提升知能
(一)實(shí)驗(yàn)變量分析
1．變量類型
2．(單一)變量控制原則
(1)無論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)自變量，都應(yīng)確定一個(gè)自變量對(duì)應(yīng)觀測(cè)一個(gè)因變量，這就是單一變量原則，它是處理實(shí)驗(yàn)中復(fù)雜關(guān)系的準(zhǔn)則之一。
(2)單因子變量原則要求在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的實(shí)驗(yàn)中都只能有一個(gè)變量，這樣得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與單一變量之間就能形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以及便于分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成因。
3．無關(guān)變量要一致(等量原則)
在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作中，要盡量減少無關(guān)變量，而且不同的實(shí)驗(yàn)組中無關(guān)變量應(yīng)完全相同且適宜，這樣就可排除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，排除實(shí)驗(yàn)偶然性，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率。
4．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略
(二)探究酶特性相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
從“寬度”上拓展訓(xùn)練
1．科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內(nèi)藍(lán)莓果實(shí)的CO2生成速率的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下果實(shí)的CO2生成速率較低。為驗(yàn)證上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，某同學(xué)設(shè)計(jì)如下方案：
①取兩個(gè)成熟程度相似、大小相同的藍(lán)莓果實(shí)，分別裝入甲、乙兩個(gè)容積相同的瓶內(nèi)，然后密封。
②將甲、乙瓶分別置于25 ℃和0.5 ℃條件下儲(chǔ)存，每隔一段時(shí)間測(cè)定各瓶中的CO2濃度。
③記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算CO2生成速率。
根據(jù)上述方案分析，對(duì)該方案的評(píng)價(jià)正確的是(　 )
A．設(shè)計(jì)完善，無不足
B．缺少對(duì)照實(shí)驗(yàn)
C．未能控制單一變量
D．樣本數(shù)量過少且未重復(fù)實(shí)驗(yàn)
解析：選D　該同學(xué)取兩個(gè)成熟程度相似、大小相同的藍(lán)莓果實(shí)，樣本數(shù)量過少且未重復(fù)實(shí)驗(yàn)，A錯(cuò)誤，D正確；該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)置不同溫度處理的甲和乙兩組，為相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)，B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)方案中，除自變量溫度的差異以外，其他變量如果實(shí)成熟度、大小和甲、乙瓶容積等均為無關(guān)變量，都控制為相同，因此該實(shí)驗(yàn)方案是控制了單一變量的，C錯(cuò)誤。
2．(2022·全國乙卷)某種酶P由RNA和蛋白質(zhì)組成，可催化底物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物。為探究該酶不同組分催化反應(yīng)所需的條件。某同學(xué)進(jìn)行了下列5組實(shí)驗(yàn)(表中“＋”表示有，“－”表示無)。
實(shí)驗(yàn)組 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA組分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白質(zhì)組分 ＋ － ＋ － ＋
低濃度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高濃度Mg2＋ － － － ＋ ＋
產(chǎn)物 ＋ － － ＋ －
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的結(jié)論是(　 )
A．酶P必須在高濃度Mg2＋條件下才具有催化活性
B．蛋白質(zhì)組分的催化活性隨Mg2＋濃度升高而升高
C．在高濃度Mg2＋條件下RNA組分具有催化活性
D．在高濃度Mg2＋條件下蛋白質(zhì)組分具有催化活性
解析：選C　第①組中，酶P在低濃度Mg2＋條件下有產(chǎn)物生成，說明酶P在低濃度Mg2＋條件下具有催化活性，A錯(cuò)誤；第③組和第⑤組對(duì)照，無關(guān)變量是底物和蛋白質(zhì)組分，自變量是Mg2＋濃度，無論是在高濃度Mg2＋條件下還是低濃度Mg2＋條件下，兩組均沒有產(chǎn)物生成，說明蛋白質(zhì)組分無催化活性，B、D錯(cuò)誤；第②組和第④組對(duì)照，無關(guān)變量是底物和RNA組分，自變量是Mg2＋濃度，第④組在高濃度Mg2＋條件下有產(chǎn)物生成，第②組在低濃度Mg2＋條件下，沒有產(chǎn)物生成，說明在高濃度Mg2＋條件下RNA組分具有催化活性，C正確。
3． (2022·天心區(qū)一模)下表是關(guān)于酶專一性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。下列敘述正確的是(　 )
步驟 1 2 3 4 5
淀粉溶液 蔗糖溶液 某酶溶液 斐林試劑 水浴加熱后 觀察現(xiàn)象
試管 Ⅰ 2 mL — 2 mL ①
試管Ⅱ — 2 mL 2 mL 2 mL
A.該實(shí)驗(yàn)的自變量是底物的種類，步驟3可選用新鮮的淀粉酶，也可選用蔗糖酶
B．該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有底物的量、酶的用量、溫度、pH等
C．該實(shí)驗(yàn)的因變量也可用底物剩余量表示，可用碘液作為檢測(cè)試劑
D．若“某酶溶液”是新鮮的淀粉酶，則①為無磚紅色沉淀
解析：選AB　本實(shí)驗(yàn)用同種酶催化兩種不同的物質(zhì)來研究酶的專一性，自變量是底物的種類，步驟3可選用新鮮的淀粉酶或蔗糖酶，A正確；本實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量有底物的量、酶的用量、溫度、pH等，B正確；該實(shí)驗(yàn)不可用碘液作為檢測(cè)試劑，因?yàn)檎崽羌罢崽撬猱a(chǎn)物都不能與碘液發(fā)生顏色反應(yīng)，故用碘液無法判斷蔗糖是否被催化水解，C錯(cuò)誤；若選擇新鮮的淀粉酶，試管Ⅰ中的淀粉被水解生成還原性糖，所以現(xiàn)象①是產(chǎn)生磚紅色沉淀，D錯(cuò)誤。
命題點(diǎn)(二)　光合作用與細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
從“高度”上研究高考
[典例]　(2019·全國卷Ⅱ，節(jié)選)通常，對(duì)于一個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)來說，可根據(jù)水體中含氧量的變化計(jì)算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物總量)。若要測(cè)定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量，可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣，將水樣分成三等份，一份直接測(cè)定O2含量(A)；另兩份分別裝入不透光(甲)和透光(乙)的兩個(gè)玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時(shí)后測(cè)定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。據(jù)此回答下列問題。
在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下，本實(shí)驗(yàn)中C與A的差值表示這段時(shí)間內(nèi)____________________；C與B的差值表示這段時(shí)間內(nèi)________________________；A與B的差值表示這段時(shí)間內(nèi)________________________。
[解析]　單位時(shí)間生產(chǎn)者制造有機(jī)物的量等于生產(chǎn)者積累有機(jī)物的量和呼吸量的總和。題述測(cè)量的三份水樣中A為對(duì)照，B為生產(chǎn)者進(jìn)行呼吸作用后剩余的氧氣量，C為生產(chǎn)者進(jìn)行光合作用和呼吸作用后玻璃瓶中的氧氣量；C與A的差值表示該段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量(或積累有機(jī)物的量)，A與B的差值表示該段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)者進(jìn)行呼吸作用消耗氧氣的量(或消耗有機(jī)物的量)，所以，C與B的差值[(C－A)＋(A－B)]表示該段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)者光合作用的總放氧量(或制造有機(jī)物的量)。
[答案]　生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量　生產(chǎn)者光合作用的總放氧量　生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量
從“深度”上提升知能
(一)控制影響光合作用實(shí)驗(yàn)變量的方法
(二)呼吸速率和凈光合速率測(cè)定的常用方法
1．液滴移動(dòng)法(氣體體積變化法)
[微點(diǎn)撥]
①在測(cè)定了凈光合速率和呼吸速率的基礎(chǔ)上可計(jì)算得出二者之和，此即“總光合速率”。
②物理誤差的校正：為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，除減少無關(guān)變量的干擾外，還應(yīng)設(shè)置對(duì)照裝置。對(duì)照裝置與兩裝置相比，不同點(diǎn)是用“死亡的綠色植物”代替“綠色植物”，其余均相同?！　　　?br/>2.黑白瓶法
“黑瓶”不透光，測(cè)定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測(cè)定的是凈光合作用量，可分為有初始值與沒有初始值兩種情況，規(guī)律如下：
從“寬度”上拓展訓(xùn)練
1．(2022·洛陽一模)呼吸熵(呼吸熵＝釋放二氧化碳體積/消耗的氧氣體積)可表示生物用于有氧呼吸的能源物質(zhì)的不同。測(cè)定發(fā)芽種子呼吸熵的裝置如圖。實(shí)驗(yàn)開始前，著色液滴均停留在初始位置，然后關(guān)閉活塞，在25 ℃下經(jīng)20 min讀出刻度管中著色液滴移動(dòng)距離，設(shè)裝置1和裝置2的著色液滴分別向左移動(dòng)x mm和y mm。下列說法錯(cuò)誤的是(　 )
A．若測(cè)得x＝50 mm，y＝－50 mm，則該發(fā)芽種子的呼吸熵是2
B．若發(fā)芽種子僅進(jìn)行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，則分解的有機(jī)物中可能有脂肪
C．若呼吸底物為葡萄糖，裝置1液滴右移、裝置2液滴左移
D．為保證數(shù)據(jù)的科學(xué)性，可增加放入滅活發(fā)芽種子的裝置，其他條件不變
解析：選C　若測(cè)得x＝50 mm，y＝－50 mm，則細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳是50＋50＝100 mm，呼吸熵是100÷50＝2，A正確；由于脂肪中的碳?xì)浔壤?，若發(fā)芽種子僅進(jìn)行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，則分解的有機(jī)物可能為脂肪，B正確；若呼吸底物為葡萄糖，裝置1液滴不會(huì)右移，C錯(cuò)誤；為使測(cè)得的x和y值更精確，增加放入滅活發(fā)芽種子的對(duì)照裝置，排除物理因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，D正確。
2．(2022·鄭州三模)為測(cè)定光合速率的變化，某科研小組將某植物放入密閉的透明玻璃小室中，如圖甲所示。將該裝置放于自然環(huán)境中，測(cè)定夏季一晝夜小室內(nèi)植物氧氣釋放速率的變化，結(jié)果如圖乙。請(qǐng)據(jù)圖分析并回答下列問題：
(1)圖乙曲線中，a～b段上升的原因是_______________________________________
________________________________________________________________________；
e～f段下降是因?yàn)開_______________________________________________________
________________________________________________________________________，
從而導(dǎo)致光合速率下降；h點(diǎn)時(shí)番茄葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場所有______________
____________________。
(2)圖乙曲線中d點(diǎn)時(shí)刻，圖甲裝置中有色液滴的位置位于起始位置(0點(diǎn))的________(“左側(cè)”“右側(cè)”或“起始位置”)。有色液滴移到最右側(cè)對(duì)應(yīng)圖乙曲線中的______點(diǎn)。小組成員在上午某段時(shí)間內(nèi)，記錄有色液滴移動(dòng)位置時(shí)，獲得了以下數(shù)據(jù)：
每隔20分鐘記錄一次數(shù)據(jù)
…… 11 13 17 23 ……
則該組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在圖乙曲線的________段獲得的。
(3)如果要測(cè)定該植物的真正光合作用速率，還需增加一組實(shí)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)思路是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在凌晨外界溫度比較低，酶活性降低，植物的呼吸作用減弱，釋放的二氧化碳的量減慢，吸收的氧氣也減慢，所以在圖乙曲線中，ab段表現(xiàn)為上升趨勢(shì)；中午外界溫度較高，蒸騰作用強(qiáng)，為了減少植物體內(nèi)水分的散失，植物葉片氣孔關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)減少，暗反應(yīng)減慢，導(dǎo)致植物此時(shí)釋放氧氣的速率明顯降低；由圖乙可知，h點(diǎn)時(shí)該植物的氧氣釋放速率為零即凈光合速率為0，此時(shí)，該植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用，因此此時(shí)產(chǎn)生ATP的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體。(2)甲圖中二氧化碳緩沖液的作用保證容器內(nèi)二氧化碳濃度的恒定，所以氣體體積的增加或減少的原因是氧氣的釋放或氧氣的消耗，從而導(dǎo)致液滴的移動(dòng)。d點(diǎn)時(shí)刻之前植物僅進(jìn)行呼吸作用，由于a～d點(diǎn)的呼吸作用導(dǎo)致容器內(nèi)的氧氣濃度降低，從而導(dǎo)致液滴左移；甲裝置刻度管中的有色液滴右移到最大值的時(shí)刻是光合積累量最大的時(shí)刻，對(duì)應(yīng)乙圖的h點(diǎn)；根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可以看出，氧氣釋放速率一直增加，說明該段光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，而且增加的速率加快，所以只能是圖中的de段。(3)本實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)為植物的凈光合速率，如計(jì)算植物的真正光合速率需測(cè)植物的呼吸速率，即植物真正光合速率＝植物凈光合速率＋植物的呼吸速率，故可得實(shí)驗(yàn)思路為設(shè)置一組實(shí)驗(yàn)遮光處理，沒有光照，植物不能進(jìn)行光合作用，其他條件與甲裝置相同，此時(shí)測(cè)定的是植物的呼吸速率，最后將測(cè)得呼吸速率和凈光合速率相加即可得真正光合速率。
答案：(1)溫度下降，酶活性降低，呼吸作用減弱　溫度過高，導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少，暗反應(yīng)減慢　細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體、線粒體　(2)左側(cè)　h　de　(3)設(shè)置如圖甲相同的裝置，并將該裝置遮光放在與圖甲裝置相同的環(huán)境條件下
[微課微練·一點(diǎn)一評(píng)]
一、選擇題
1．(2022·湘潭三模)某同學(xué)為探究實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞呼吸的方式，模擬教材中“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。下列相關(guān)分析正確的是(　 )
A．該實(shí)驗(yàn)無氧呼吸的產(chǎn)物使溴麝香草酚藍(lán)溶液變成黃色的時(shí)間比有氧呼吸的短
B．該實(shí)驗(yàn)中通入氧氣組與不通入氧氣組分別為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組
C．通入氧氣組與不通入氧氣組的培養(yǎng)液的pH都會(huì)發(fā)生一定的改變
D．細(xì)胞呼吸生成乳酸的過程中，合成ATP的能量來自丙酮酸中的化學(xué)能
解析：選C　二氧化碳能使溴麝香草酚藍(lán)溶液變成黃色，由于單位時(shí)間內(nèi)有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳更多，但動(dòng)物無氧呼吸產(chǎn)物為乳酸，不產(chǎn)生的二氧化碳，A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)屬于對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通入氧氣組與不通入氧氣組都屬于實(shí)驗(yàn)組，B錯(cuò)誤；由于動(dòng)物細(xì)胞有氧呼吸會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，無氧呼吸會(huì)產(chǎn)生乳酸，故通入氧氣組與不通入氧氣組的培養(yǎng)液的pH都會(huì)發(fā)生一定程度的降低，C正確；細(xì)胞無氧呼吸第二階段生成乳酸，不合成ATP，D錯(cuò)誤。
2.
某科研小組通過實(shí)驗(yàn)研究了兩種抑制劑對(duì)某消化酶酶促反應(yīng)速率的影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析并繪圖，如圖所示，下列敘述正確的是(　 )
A．該實(shí)驗(yàn)的自變量是底物濃度，無關(guān)變量有溫度和pH等
B．該實(shí)驗(yàn)過程要先將底物和酶混合，然后再加抑制劑來觀察反應(yīng)結(jié)果
C．在S2點(diǎn)之后，限制曲線①酶促反應(yīng)速率的因素不再是底物濃度
D．由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出抑制劑Ⅱ與底物競爭性結(jié)合酶的活性中心
解析：選C　該實(shí)驗(yàn)的自變量是底物濃度和抑制劑的有無，以及抑制劑的種類，因變量是酶促反應(yīng)速率，無關(guān)變量有溫度和pH等，A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)過程要先加底物和抑制劑混合，然后再加酶來觀察反應(yīng)結(jié)果，B錯(cuò)誤；在S2點(diǎn)之前，限制曲線①酶促反應(yīng)速率的因素是底物濃度，在S2點(diǎn)之后，限制曲線①酶促反應(yīng)速率的因素是酶濃度等因素，不再是底物濃度，C正確；由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出抑制劑Ⅱ?qū)儆诜歉偁幮砸种苿?，可使酶的活性降低，抑制劑Ⅰ屬于競爭性抑制劑，可與底物競爭性結(jié)合酶的活性中心，D錯(cuò)誤。
3．(2022·泰州模擬)“半葉法”測(cè)定光合速率時(shí)，將對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不作處理，設(shè)法阻止兩部分聯(lián)系。光照6小時(shí)，在A、B截取等面積的葉片，烘干稱重，分別記為a、b，光照前截取同等面積的葉片烘干稱重的數(shù)據(jù)為m0，下列說法錯(cuò)誤的是(　 )
A．若m0－a＝b－m0，則表明該實(shí)驗(yàn)條件下葉片的光合速率等于呼吸速率
B．本實(shí)驗(yàn)需阻止葉片光合產(chǎn)物向外運(yùn)輸，同時(shí)不影響水和無機(jī)鹽的輸送
C．忽略水和無機(jī)鹽的影響，A部分葉片可在給B光照時(shí)剪下進(jìn)行等時(shí)長的暗處理
D．選擇葉片時(shí)需注意葉齡、著生節(jié)位、葉片的對(duì)稱性及受光條件的一致性
解析：選A　m0－a表示呼吸消耗有機(jī)物的重量，b－m0表示凈光合積累有機(jī)物的量，總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，說明此時(shí)光合速率是呼吸速率的2倍，A錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)是通過光合產(chǎn)物有機(jī)物的變化來計(jì)算光合速率的，所以要保證其他物質(zhì)的正常運(yùn)輸，B正確；若忽略水和無機(jī)鹽的影響，將A部分葉片剪下后暗處理與題干中遮光處理情況相同，A部分葉片均只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物，C正確；在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保證無關(guān)變量相同且適宜，否則會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，D項(xiàng)所述均屬于無關(guān)變量，D正確。
4．某實(shí)驗(yàn)小組為探究酵母菌的呼吸方式，做了以下兩組實(shí)驗(yàn)：用注射器A緩慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖培養(yǎng)液，倒置，
排盡注射器中的氣體，再吸入25 mL無菌氧氣，密封；用注射器B緩慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖溶液，倒置，排盡注射器中的氣體，密封。將兩注射器置于25 ℃的水浴鍋中保溫一段時(shí)間，以下說法錯(cuò)誤的是(　 )
A．當(dāng)觀察到注射器A中的總體積大于50 mL時(shí)，說明酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸
B．取注射器B中的適量液體，滴加少量酸性重鉻酸鉀溶液，溶液顏色由橙色變?yōu)榛揖G色
C．將注射器A中的氣體通入溴麝香草酚藍(lán)溶液中，可觀察到溶液顏色由藍(lán)變綠再變黃
D．當(dāng)注射器A、B中的總體積均為50 mL時(shí)，兩注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量相同
解析：選D　當(dāng)觀察到注射器A中的總體積大于50 mL時(shí)，說明酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量多于消耗的氧氣量，因此可以說明酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸，A正確；注射器B中酵母菌進(jìn)行的是無氧呼吸，酵母菌無氧呼吸會(huì)產(chǎn)生酒精，酒精可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測(cè)，溶液顏色由橙色變?yōu)榛揖G色，B正確；注射器A中酵母菌細(xì)胞呼吸會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳可使溴麝香草酚藍(lán)溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃，C正確；注射器A中酵母菌進(jìn)行的是有氧呼吸，注射器B中的酵母菌進(jìn)行的是無氧呼吸，兩者消耗葡萄糖的量不同，D錯(cuò)誤。
5．(2022·隨州模擬)某研究小組為了探究鄂西北的夏日晴天中午時(shí)氣溫和相對(duì)濕度對(duì)甲品種小麥凈光合作用的影響，將生長狀態(tài)一致的甲品種小麥植株分為五組，第一組在田間生長作為對(duì)照組，第二組至第五組在人工氣候室中生長作為實(shí)驗(yàn)組，并保持其光照和CO2濃度等條件與對(duì)照組相同。于中午12：30測(cè)定各組葉片的凈光合速率，各組實(shí)驗(yàn)處理及結(jié)果如表所示。(在同一溫度下的呼吸速率相等)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以下不能推出的結(jié)論是(　 )
項(xiàng)目 第一組 第二組 第三組 第四組 第五組
實(shí)驗(yàn) 處理 溫度/℃ 35 35 35 30 25
相對(duì)濕度/% 17 27 52 52 52
實(shí)驗(yàn)結(jié)果 凈光合速率/(mgCO2· dm－2·h－1 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7
A.中午時(shí)，相對(duì)濕度對(duì)甲品種小麥凈光合速率影響大于氣溫的影響
B．與第二組相比，第三組小麥的氣孔的開放程度大，吸收CO2速率快
C．與第三組相比，第四組小麥光合作用酶的活性較高
D．適當(dāng)提高第五組氣候室的環(huán)境溫度可能能提高小麥的凈光合速率
解析：選C　根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，相同溫度條件下，小麥光合速率隨相對(duì)濕度的增加而明顯加快，但相對(duì)濕度相同時(shí)，小麥光合速率隨溫度的變化不明顯，由此推知中午時(shí)對(duì)小麥凈光合速率影響較大的環(huán)境因素是相對(duì)濕度，A正確；中午12：30限制凈光合速率的主要因素是氣孔開放程度，比較實(shí)驗(yàn)組二、三可推知，第三組光合速率較高與氣孔的開放程度大，吸收CO2快有關(guān)，B正確；比較實(shí)驗(yàn)組三、四可推知，第四組小麥的凈光合速率大于第三組，但第四組30 ℃時(shí)的呼吸速率可能小于第三組35 ℃時(shí)，無法比較兩組小麥光合作用酶的活性，C錯(cuò)誤；比較實(shí)驗(yàn)組三、四、五可推知，小麥光合作用的最適溫度在25～35 ℃之間，若適當(dāng)提高第五組的環(huán)境溫度可能能提高小麥凈光合速率，D正確。
6．某生物科研小組從池塘某一深度取水樣，分裝到六對(duì)黑白瓶中(白瓶為透光瓶，黑瓶為不透光瓶)。剩余水樣立即測(cè)定初始溶氧量為10 mg/L。將瓶密封后有五對(duì)置于五種不同強(qiáng)度的光照條件下(溫度相同)，一對(duì)放回原水層，24小時(shí)后，測(cè)定瓶中溶氧量，請(qǐng)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)(如表)判斷下列說法正確的是(　 )
光照強(qiáng)度/klx a b c d e 原水層
白瓶溶氧量/(mg/L) 3 10 19 30 30 19
黑瓶溶氧量/(mg/L) 3 3 3 3 3 2
A.光照強(qiáng)度為a時(shí)，白瓶和黑瓶的溶氧量相同，說明a為黑暗條件
B．光照強(qiáng)度為b時(shí)，植物不能發(fā)生光合作用
C．原水層與c的白瓶溶氧量相同，可以推測(cè)原水層的光照強(qiáng)度為c
D．當(dāng)光照強(qiáng)度大于d時(shí)，白瓶中的植物產(chǎn)生的氧氣量都是30 mg/L
解析：選A　黑瓶中的生物沒有光照，植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧，但呼吸消耗氧氣，a條件下黑、白瓶所剩溶氧量相同，說明二者相同時(shí)間內(nèi)耗氧量一致，所以a為黑暗條件，A正確；光照強(qiáng)度為b時(shí)，白瓶溶氧量與初始溶氧量相等，說明凈光合速率為零，總光合作用產(chǎn)氧量和呼吸耗氧量相同，B錯(cuò)誤；原水層與c的白瓶溶氧量雖相同，但呼吸速率不同[原水層的呼吸速率＝10－2＝8(mg/L)，c的白瓶呼吸速率＝10－3＝7(mg/L)]，所以兩者的總光合速率不同，光照強(qiáng)度不同，C錯(cuò)誤；當(dāng)光照強(qiáng)度大于d時(shí)，白瓶中的植物產(chǎn)生的氧氣量即為總光合量＝凈光合量＋呼吸消耗量＝30－10＋10－3＝27(mg/L)，D錯(cuò)誤。
7．光合作用效率是指綠色植物通過光合作用制造的有機(jī)物中所含的能量與光合作用中吸收的光能的比值。某研究人員將某綠色植物放在溫度適宜的密閉容器內(nèi)(如圖1所示)。經(jīng)黑暗處理后置于恒定光照下并測(cè)量容器內(nèi)氧氣的變化量，測(cè)量的結(jié)果如圖2所示。下列說法不正確的是(　 )
A．使用農(nóng)家肥和增加復(fù)種次數(shù)分別主要是通過提高光合作用效率和延長光合作用時(shí)間來提高產(chǎn)量的
B．圖1中，通過變換光源只能研究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響，水浴的目的是排除無關(guān)變量的影響
C．圖2中，A點(diǎn)以后的短時(shí)間內(nèi)，葉肉細(xì)胞的葉綠體內(nèi)C3的量將減少，葉綠體ATP的量變化將增快
D．如果該植物的呼吸速率始終不變，則在5～15 min內(nèi)，該植物光合作用合成葡萄糖的平均速率是1×10－8 mol/min
解析：選B　農(nóng)家肥中富含有機(jī)物，可以被分解者分解，產(chǎn)生的無機(jī)鹽和CO2可以被植物吸收利用，增強(qiáng)光合作用，增加光合產(chǎn)物量，而增加復(fù)種次數(shù)是通過延長光合作用時(shí)間，從而提高光合作用產(chǎn)物的量，A正確；圖1中，通過變換光源可以研究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響，還可以研究光波長對(duì)光合作用的影響，水浴的目的是排除無關(guān)變量的影響，B錯(cuò)誤；A點(diǎn)以后的短時(shí)間內(nèi)，光照增強(qiáng)，光反應(yīng)產(chǎn)物增多，葉肉細(xì)胞的葉綠體內(nèi)C3被還原增多，C3的量將減少，C正確；結(jié)合圖示可知，黑暗下氧氣量的變化量為呼吸速率，為1×10－7÷5＝2×10 8mol/min，在5～15 min內(nèi)，凈光合速率為(8×10－7－4×10－7)÷10＝4×10－8 mol/min，該植物光合作用產(chǎn)生氧氣的平均速率即總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝4×10－8＋2×10－8＝6×10－8 mol/min，合成葡萄糖的平均速率是1×10－8 mol/min，D正確。
二、非選擇題
8．脲酶能夠?qū)⒛蛩胤纸獬啥趸己桶?氨溶于水后形成銨根離子)。某研究人員利用一定濃度的尿溶液進(jìn)行了銅離子對(duì)脲酶活性的影響實(shí)驗(yàn)，得到如圖所示結(jié)果。請(qǐng)回答下列問題：
(1)科學(xué)家薩姆納從刀豆種子中提取到脲酶的結(jié)晶，并用多種方法證明了脲酶的化學(xué)本質(zhì)是________。
(2)圖示實(shí)驗(yàn)的自變量為____________________；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著銅離子濃度的升高，脲酶的活性________。圖中顯示，脲酶作用的最適溫度在____________℃之間。為了進(jìn)一步探究脲酶作用的最適溫度，請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路：_________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)幽門螺桿菌是導(dǎo)致胃炎的罪魁禍?zhǔn)?，該微生物也可以產(chǎn)生脲酶，并分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用，該微生物合成脲酶的過程中參與的細(xì)胞器是________。13C呼氣試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)是國際上公認(rèn)的幽門螺桿菌檢查的“金標(biāo)準(zhǔn)”，被測(cè)者先口服用13C標(biāo)記的尿素，然后向?qū)Ｓ玫暮魵饪ㄖ写禋饬羧颖?，即可以?zhǔn)確地檢測(cè)出被測(cè)者是否被幽門螺桿菌感染。請(qǐng)簡要說明呼氣試驗(yàn)檢測(cè)的原理：___________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)薩姆納從刀豆種子中提出脲酶結(jié)晶，并用多種方法證明脲酶是蛋白質(zhì)。(2)圖中溫度和銅離子濃度是實(shí)驗(yàn)中人為改變的量，屬于自變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著銅離子濃度的升高，產(chǎn)生的銨根離子減少，說明脲酶的活性降低。圖中顯示，脲酶在50 ℃時(shí)活性最高，所以作用的最適溫度在40～60 ℃之間。為了進(jìn)一步探究脲酶作用的最適溫度，在不加入銅離子(或銅離子濃度一定)的情況下，在溫度為40～60 ℃范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定尿素分解速率，尿素分解速率最高時(shí)的溫度為脲酶作用的最適溫度。(3)幽門螺桿菌僅有核糖體一種細(xì)胞器，脲酶是蛋白質(zhì)，其合成場所是核糖體。被測(cè)者口服用13C標(biāo)記的尿素，尿素中的碳原子是13C，分子式為13CO(NH2)2，如果胃部存在幽門螺桿菌，幽門螺桿菌會(huì)產(chǎn)生脲酶，則尿素會(huì)被分解為NH3和13CO2，若檢測(cè)患者呼出的氣體中含有13CO2，則代表胃部存在幽門螺桿菌。
答案：(1)蛋白質(zhì)　(2)溫度和銅離子濃度　降低　40～60　在不加入銅離子(或銅離子濃度一定)的情況下，在溫度為40～60 ℃范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定尿素分解速率　(3)核糖體　幽門螺桿菌會(huì)產(chǎn)生脲酶，脲酶能將尿素分解成NH3和13CO2，如果檢測(cè)到被測(cè)者呼出的氣體中含有13CO2，則說明被測(cè)者被幽門螺桿菌感染
9．(2022·深圳模擬)研究者選擇長勢(shì)大致相同的正常水稻幼苗，分別供給低氮、中氮和高氮營養(yǎng)液，研究不同施氮量對(duì)水稻幼苗光合作用的影響，30 d后測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果如表所示。已知?dú)饪讓?dǎo)度指的是氣孔張開的程度，RuBP羧化酶是CO2固定過程中的關(guān)鍵酶，請(qǐng)回答下列相關(guān)問題：
處理 葉綠素含量(SPAD) 氣孔導(dǎo)度/(mol·m－2·s－1) 胞間CO2濃度/(μmol·mol－1) RuBP羧化酶含量/(mg·cm－2)
低氮 34.7 0.53 290 0.122 7
中氮 37.7 0.50 281 0.140 5
高氮 42.4 0.48 269 0.170 4
(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是________________。欲測(cè)定葉綠素含量，可先用________________(填溶劑)提取葉片中的色素。
(2)氮元素被植物吸收后可用于合成多種與光合作用有關(guān)的化合物，如________________________(寫出兩種)。
(3)據(jù)表格分析可知，與其他組相比，高氮組胞間CO2濃度最低的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在中午陽光較強(qiáng)時(shí)，水稻氣孔導(dǎo)度有較大變化，研究發(fā)現(xiàn)這種變化與葉片中D1蛋白的含量密切相關(guān)，強(qiáng)光照會(huì)導(dǎo)致D1蛋白含量下降，而水楊酸能減小D1蛋白含量下降的幅度。請(qǐng)以水稻為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此結(jié)論，簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由題中處理方式判斷該實(shí)驗(yàn)的自變量為不同施氮量。葉綠素可溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中，因此可用無水乙醇提取。(2)氮元素被植物吸收后可用于合成多種與光合作用有關(guān)的化合物，如葉綠素、酶、ATP、ADP、NADPH中都含有氮元素。(3)與其他組相比，高氮組胞間CO2濃度最低的原因可能是氣孔導(dǎo)度下降導(dǎo)致從氣孔進(jìn)入細(xì)胞間隙的CO2減少；RuBP羧化酶的含量升高，植物固定CO2的能力增強(qiáng)導(dǎo)致細(xì)胞間隙CO2的消耗更快。(4)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)過程中，需要遵循對(duì)照原則、單一變量原則和平行重復(fù)原則，除了自變量以外，其他的無關(guān)變量都需要相同且適宜。實(shí)驗(yàn)思路見答案。
答案：(1)供氮濃度(不同施氮量)　無水乙醇　(2)葉綠素、酶、ATP、ADP、NADPH　(3)氣孔導(dǎo)度下降導(dǎo)致從氣孔進(jìn)入細(xì)胞間隙的CO2減少；RuBP羧化酶的含量升高，植物固定CO2的能力增強(qiáng)導(dǎo)致細(xì)胞間隙CO2的消耗更快　(4)將若干長勢(shì)大致相同的水稻隨機(jī)均分成3組，分別在適宜光照、強(qiáng)光照、強(qiáng)光照加水楊酸三種處理?xiàng)l件下培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時(shí)間后，檢測(cè)并比較各組D1蛋白的含量

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