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高中三年级生物

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首页 高中三年级生物知识 酶的本质与特性 光合作用的过程 细胞周期 种群数量的变化 试题正文
  • 单选题
    下列四种现象中，可以用下图表示的是

    [     ]

    A．在适宜条件下光合作用强度随CO2含量的变化
    B．条件适宜、底物充足时反应速率随酶量的变化
    C．一个细胞周期中DNA含量随时间的变化
    D．理想条件下种群数量随时间的变化
    本题信息：2011年江西省模拟题生物单选题难度一般 来源:马娟
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本试题 “下列四种现象中，可以用下图表示的是[ ]A．在适宜条件下光合作用强度随CO2含量的变化B．条件适宜、底物充足时反应速率随酶量的变化C．一个细胞周期中DNA含量...” 主要考查您对

酶的本质与特性

光合作用的过程

细胞周期

种群数量的变化

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  • 酶的本质与特性
  • 光合作用的过程
  • 细胞周期
  • 种群数量的变化
酶的作用和本质：

1．酶的作用：降低活化能。
(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(2)作用机理：酶能降低化学反应所需的活化能，使一个原本在较温和条件下不能进行的反应可以高效快速地进行。
2．酶的本质及实验验证
(1)酶本质的探索
时间 发现者 实验过程及现象 实验结论
1773年 意大利科学家斯帕兰札尼 将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下，一段时间后取出，发现笼内的肉块不见了 说明胃具有化学性消化的作用
1836年 德国科学家施旺 从胃液中提取出了消化蛋白质的物质 这就是胃蛋白酶
1926年 美国科学家萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并进行了证明脲酶是蛋白质的化学实验 证明脲酶是一种蛋白质
20世纪30年代 许多科学家 提取多种酶的蛋白质结晶 酶是一类具有生物催化作用的蛋白质
20世纪 80年代 美国科学家切赫和奥特曼 少数RNA也具有生物催化功能 少数的酶是RNA

(2)酶的本质
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核（真核生物）（主要）
来源 一般来说，活细胞都能产生酶

(3)酶化学本质的实验验证
①证明某种酶是蛋白质
实验组：待测酶液+双缩脲试剂一—是否出现紫色反应。
对照组：标准蛋白质溶液+双缩脲试剂——出现紫色反应。
②证明某种酶是RNA
实验组：待测酶液+吡罗红染液——是否呈现红色。
对照组：标准RNA溶液+吡罗红染液——出现红色。
酶的特性及应用：

1、酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率是无机催化剂的107~ 103倍，这说明酶具有高效性的特点。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点，酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”。
(3)温和性：绝高温都能使蛋白质其他化学键的断裂永久失活。但低温酶活性可以恢复。
2、酶的特性在生产生活中的应用
（1）人在发烧时，不想吃东西，其原因是温度过高导致消化酶的活性降低。
（2）唾液淀粉酶随食物进入胃内，不能继续将淀粉分解为麦芽糖。原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左
（3）胰岛素制剂是治疗糖尿病的有效药物，只能注射，不能口服，其原因是胰岛素是一种蛋白质，若口服会被蛋白酶水解。

1、酶的作用和特性的实验探究：

1．酶的催化作用实验探究对照组：反应物+清水检测反应物不被分解；实验组：反应物+等量的相应酶溶液检测反应物被分解。
2．酶的专一性实验搽究此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。
(1)设计思路一：换反应物不换酶
实验组：反应物+相应酶溶液检测反应物被分解；
对照组：另一反应物+等量相同酶溶液检测反应物不被分解。
(2)设计思路二：换酶不换反应物
实验组：反应物+相应酶溶液检测反应物被分解；
对照组：相同反应物+等量另一种酶溶液检测反应物不被分解。
3．酶的高效性实验探究
对照组：反应物+无机催化剂检测底物分解速率；
实验组：反应物+等量酶溶液检测底物分解速率。
实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速率。
4．酶作用的适宜条件的探究
(1)最适温度的探究实验原理
①淀粉+淀粉酶——麦芽糖；麦芽糖+斐林试剂—一产生砖红色沉淀；淀粉+碘——蓝色。
②温度影响淀粉酶活性，从而影响淀粉的分解，滴加碘液后，根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况，进而推断出酶活性变化。
(2)最适pH的探究实验原理
①2H202+过氧化氢酶——2H2O+O2
②pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速度，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成速度的快慢。
(3)实验探究思路
①最适温度的探究思路

②最适pH的探究思路

2、易错点拨：

（1）在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加清水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物。不能把酶加入反应物在酶的作用下先发生水解。
（2）在酶的最适温度探究实验中，酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂宜先用碘液，不应该选用斐林试剂。因选用斐林试剂需热水浴加热，而该实验中需严格控制温度。


知识拓展：

1、利用酶的专一性也可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA：将某种酶用蛋白酶或核糖核酸酶处理，根据处理后的酶液是否还有催化作用予以判断。
2、一般情况下，加热也能加快化学反应速率，其作用机理是直接供能，使底物分子从常态转变为易发生反应的活跃状态，其过程并不改变活化能的大小。
3、人体消化道各段消化酶的最适pH：
口腔：唾液淀粉酶，最适pH为6.8（中性）；
胃：胃蛋白酶，最适pH为1.5-2.2（酸性）；
小肠：肠液、胰液中的各种酶，最适pH为8.0～9.0（弱碱性）。
胃液的pH在2左右，唾液淀粉酶在胃中会使失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解
4、植物体内的酶最适pH大多在4.5-6.5之间。

例   下列有关酶的反应与作用叙述，正确的是 (  )
A．酶具有催化作用是因为酶可以提高反应的活化能
B．酶的合成原料是氨基酸或脱氧核苷酸
C．所有的酶都在核糖体上合成
D．所有的酶都是有机物
答案D

5、具有专一性的物质归纳

（1）酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
（2）载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
（3）激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。
（4）tRNA：tRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
（5）抗体：一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。

光合作用过程：

1、光合作用的概念：
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解：


3、光合作用的总反应式及各元素去向


光反应与暗反应的比较：

项目 光反应（准备阶段） 暗反应（完成阶段）
场所  叶绿体的类囊体薄膜上  叶绿体的基质中
条件 光、色素、酶、水、ADP、
Pi		  多种酶、[H]、ATP、CO2、C5
物质变化
能量的变化 光能转变成ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能转变成（CH2O）中稳定的化学能
相互联系 光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料
 
易错点拨：

1、光合作用总反应式两边的水不可轻易约去，因为反应物中的水在光反应阶段消耗，而产物中的水则在暗反应阶段产生。
2、催化光反应与暗反应的酶的分布场所不同，前者分布在类囊体薄膜上，后者分布在叶绿体基质中。
知识拓展：

1、氮能够提高光合作用的效率的原因是：氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行；光合作用的第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
2、玉米是C4植物，其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体，能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合，提高强光、高温下的光合速率，在干旱时可以部分地收缩气孔孔径，减少蒸腾失水，而光合速率降低的程度就相对较小，从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中；而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，维管束鞘细胞不含叶绿体。

3、光合细菌：利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。
细胞周期：

1、概念：一个细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次细胞分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止。只有连续分裂的细胞才有细胞周期。起、止点：从一次分裂完成时开始一下一次分裂完成时结束。 分为间期与分裂期两个阶段。
（1）细胞分裂分为：DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）与DNA合成后期（G2期）。分裂期（M期）。G1期、S期和G2期共同组成间期。细胞要连续经过G1→S→G2→M。在一个细胞周期内，间期和有丝分裂期所占的时间相差较大，间期大约占细胞周期的90%～95%，分裂期大约占细胞周期的5%～10%。细胞经过一个细胞周期需要的时间要视细胞的类型而定。例如，年幼的海胆细胞完成一个周期约需2h，洋葱根尖细胞约需12h，而人的肝细胞则需要22h。细胞周期每一阶段所需的时间也因细胞类型不同而不同。
（2）细胞周期的调控：
细胞分裂是一个有序的和受到调控的过程。细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要的。对简单生物而言，调控细胞周期主要是适应自然环境的需要，一遍根据环境状况调节繁殖速度，保证物种的繁衍。复杂生物的细胞则需面对来自自然环境和其他细胞、组织的信号，并作出正确的应答，以保证组织、器官和个体的形成、生长以及创伤愈合等过程的正常进行，因而需要更为精细的细胞周期调控机制。
在细胞周期中，如果细胞没有先复制DNA就发生分裂或是在细胞分裂之间DNA发生了复制，都将是灾难性的。细胞周期失调与多种人类疾病相关，其中最重要的莫过于与肿瘤和癌症的关系。肿瘤和癌症发生的主要原因是细胞周期失调后导致细胞无限制增殖。所以，许多抗肿瘤药物就是阻断细胞周期的一个或多个环节而发挥作用的。
2、过程图解

(1)如图中细胞周期的起点应为末期结束，终点也是该点。
(2)在整个细胞周期中，间期所占的时间远比分裂期长，占细胞周期的90%～95%，所以观察有丝分裂实验中，视野内间期的细胞数目多。
3、主要变化：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。
细胞周期的不同表示方法：

方法名称 表示方法 说明
扇形图 A—B—C—A为一个细胞周期
直线型 a+b或c+d为一个细胞周期
坐标图 a+b+c+d+e为一个细胞周期

知识拓展：

1、只有连续分裂的细胞才有细胞周期，减数分裂没有细胞周期。高度分化的细胞不再继续分裂，如神经细胞、精子和卵细胞等不具有细胞周期。
2、细胞的种类不同，一个细胞周期的时间也不同。
3、影响细胞周期长度的因素是温度，温度影响酶的活性。
种群数量的变化：

1．种群增长的“J”型曲线与“S”型曲线
项目 “J”型曲线 “S ”型曲线
产生条件 理想状态
①食物、空间条件充裕
②气候适宜
③没有敌害、疾病		 现实状态
①食物、空间有限
②各种生态因素综合作用
特点 种群数量以一定的倍数连续增长 种群数量达到环境容纳量K值后，将在K值上下保持相对稳定
环境容纳量（K值） 无K值 有K值
曲线形成的原因 无种内斗争，缺少天敌 种内斗争加剧，天敌数量增多
种群增长率 保持稳定 先增加后减少
种群增长曲线
Nt=N0λ
种群增长（速）率曲线
联系
2、研究种群数量变化的意义：对于有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用、以及濒临动物种群的拯救和恢复有重要意义。
预测种群密度变化趋势的方法：

1、根据年龄结构来预测种群密度的变化趋势。年龄结构是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。
类型 图示 种群特征 出生率 种群密度
增长型 幼年个体数多于成年、老年个体数 出生率>死亡率 增大
稳定型 各年龄期个体数比例适中 出生率≈死亡率 稳定
衰退型 幼年个体数少于成年、老年个体数 出生率<死亡率 减少
2、根据性别比例来预测种群密度的变化趋势。
(1)种群的性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例。

(2)性别比例影响种群密度的原因
性别比例 繁殖机会 出生率 种群密度
各年龄阶段中雌雄个体数量相当 雌雄个体都有充分交配繁殖机会 决定了较高的出生率 将逐渐增大
雌多于雄或雄多于雌的种群，性别比例失调 个体间交配繁殖机会较少 出生率较低 将逐渐减小

种群数量增长与种群增长（速）率：

1、增长速率与种群数量不是一个概念，只要增长速率为正值，种群数量就在增加；增长速率为零，种群数量恒定不变；增长速率为负值时，种群数量应下降。
2、种群的“J”型增长和“S”型增长
项目 “S”型曲线 “J”型曲线
种群数量增长曲线
种群增长（速）率曲线

知识点拨：

1、“S”型曲线中注意点：
①K值为环境容纳量（在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量）；
②K/2处增长率最大。
③大多数种群的数量总是在波动中，在不利的条件下，种群的数量会急剧下降甚至消失。
2、实例：
灭鼠 捕鱼
K/2（有最大增长速率） 捕捞后，防止灭鼠后，鼠的种群数量在K/2附近，这样鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果 捕捞后使鱼的种群数量维持在K/2，鱼的种群数量将迅速回升
K（环境最大容纳量） 降低K值，改变环境，使之不适合鼠生存 保护K值，保证鱼生存的环境条件，尽量提升K值
3、种群数量变化包括增长、波动、稳定、下降等，而“J”型曲线和“S”型曲线都知识研究了种群数量增长的规律。
4、 “J”型曲线反映的种群增长率是一定的；而“S”型曲线所反映的种群增长率是先增大后减小。不能认为“S”型曲线的开始部分是“J”型曲线。
知识拓展：

1、种群数量的波动和下降
(1)种群数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的。
 
(2)原因：气候、食物、天敌、传染病、空间、人类影响等多种生态因素共同作用的结果。因此，大多数种群的数量总是在波动中。

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