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1、一、三法破解酶实验难题探究酶的催化作用、专一性、高效性及影响酶活性的因素，是高考的热点和难点。遵循“对照原则”利用“对比法”进行探究，是解答此类试题最基本的思路和方法；分组编号施加实验条件观察实验现象得出结论，是此类实验最基本的步骤。下面对“破解”酶实验难题的三个方法进行分类分析：1试剂检测法鉴定酶的本质(1)设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以，对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂产生紫色反应的鉴定方案即可。(2)设计方案2.对比法探究或验证酶的高效性、专一
2、性及影响酶活性的因素(1)验证酶的高效性设计思路：验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物反应速度进行比较，得出结论。设计方案(2)验证酶的专一性设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。设计方案(3)探究不同环境因素对酶活性的影响设计思路：采取对比的手段，将待探究的环境因素施加到实验组上，将其与对照组比较，观察酶促反应速率的变化，就可确定该环境因素对酶活性的影响。设计方案3.梯度法确定酶的最适温度和pH(1)设计思路：常用“梯度法”来探究酶的最适温度
3、(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论：酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。特别注意：在设计实验过程中，根据“单一变量原则”，除自变量(如温度或pH等)成等差数列相互对照外，其他所有无关变量都必须相同(包括材料的大小、质量、生长状况等)。(2)一般步骤引申：“梯度法”在生物学实验中的应用较广，既可用于酶的最适温度、最适pH的确定，也可用于激素、药物等最佳浓度的确定等，复习过程中一定要留意总结。1(2013年高考江苏卷改编)为了探究温度、pH对
4、酶活性的影响，下列实验设计合理的是()A.实验B实验C实验 D实验解析：过氧化氢受热会分解，因此不宜用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，实验不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故实验不合理；斐林试剂可与酸反应，影响物质检测，实验不合理。答案：B2低温迫使植物细胞产生大量对细胞有害的过氧化产物，如脂质过氧化产物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能够消除过氧化产物，从而增强植物的抗冷性。研究人员进行了“水杨酸对水稻幼苗抗冷性的影响”实验，步骤及结果如表所示。(1)表中是_，是_。实验设计时每组取50株水稻幼苗，而不是1株，目的是_。(2)本实验需要控制的无关变量有_(至少写两点)。(3)组别1和2对
5、照可得结论是_。组别28可得到的结论是_。在5 条件下，2.0 mmol/L的水杨酸对水稻幼苗抗冷性的影响是_(填“增强”或“减弱”)。(4)请根据5 条件下的实验结果，完成水杨酸浓度与SOD活性关系的坐标折线图。解析：(1)2组与38组之间应形成对照，根据单因子变量原则，表中应为5 的蒸馏水浇灌，是5 。实验对象多可避免偶然性，使实验结果更准确。(2)除自变量以外，对实验结果有影响的变量均为无关变量，比如蒸馏水和水杨酸的浇灌量、培养时间、幼苗发育情况等。(3)组别1与2之间的变量为温度，且低温时SOD活性较大，说明环境温度降低时，水稻幼苗自身可增强抗冷性。分析28组SOD活性可知，在一定范围
6、内随着水杨酸浓度的增加，水稻的抗冷性增强，当水杨酸浓度增加到一定值时，水稻的抗冷性开始减弱。与2组比较可知，在5 条件下，2.0 mmol/L的水杨酸对水稻幼苗抗冷性的影响是减弱。答案：(1)5 的蒸馏水浇灌5 避免偶然性，减少误差，使实验结果更准确(2)蒸馏水和水杨酸的浇灌量、光照强度、培养时间、幼苗的发育情况等(3)环境温度降低时，水稻幼苗自身可增强抗冷性在一定范围内，随水杨酸浓度的增加，水稻幼苗的抗冷性增强；当水杨酸浓度增加到一定程度时，水稻幼苗的抗冷性开始减弱减弱(4)如图所示二、活用模型建构突破代谢难点光合作用与细胞呼吸是绿色植物细胞代谢的重要内容，是高中生物的核心知识，它命题范围广
7、，图文转换能力要求高，历来是高考命题的重点和热点。尤其是以两部分知识有机结合的综合题，更能很好地甄别学生从文字、坐标、曲线等中提取和处理信息的能力，因而又成为制约学生提高成绩的瓶颈。下面，我们利用模型建构法来突破此知识点的相关难题。1基本模型的建构和模型思维的初步训练(1)细胞层次的模型建构在绿色植物的叶肉细胞中含有叶绿体和线粒体，光合作用在叶肉细胞的叶绿体中进行，它的产物O2和葡萄糖为细胞呼吸提供物质基础和能量基础，而细胞呼吸主要在叶肉细胞的线粒体中进行，它的产物为光合作用提供原料CO2和H2O。首先，建构植物细胞的叶绿体和线粒体中物质联系模型图，具体如图1所示：其次，建立不同光照条件下的细
8、胞模型，可画出不同条件下细胞中的O2和CO2进出变化，更好地理解不同光照条件下绿叶内的光合作用和细胞呼吸。模型1：光照强度为零(只进行细胞呼吸)；模型2：弱光照(细胞呼吸强度大于光合作用强度)；模型3：补偿点光照(细胞呼吸强度等于光合作用强度)；模型 4：充足光照(细胞呼吸强度小于光合作用强度)，具体如图2所示：分析模型1中气体代谢特点：此状态下，植物细胞从外界吸收O2，向外界放出CO2。模型2中气体代谢特点：此状态下，植物细胞从外界吸收O2，放出少量CO2。模型3中气体代谢特点：此状态下，植物细胞与外界不进行气体变换，即没有O2和CO2的吸收与释放。模型4中气体代谢特点：此状态下，植物细胞光
9、合作用所利用的CO2除来自自身细胞呼吸产生之外，不足部分来自外界；植物光合作用产生的O2除用于自身呼吸消耗之外，其余部分释放到周围环境中。(2)数学模型的建构在建构数学模型时，若要用曲线图表示不同光照强度下植物光合作用的强度，首先思考以下问题：如何设定横、纵坐标？(横坐标表示光照强度，纵坐标表示光合作用的量，可用CO2、O2、葡萄糖量表示)曲线的起点代表什么？位置如何？随着光照强度的增加，曲线的趋势怎样？然后建构如图3所示的不同光照强度下植物光合作用强度的数学模型。根据图3，思考以下问题：曲线上A点表示什么？此时该细胞属于哪种模型？(A点表示细胞呼吸量，属于图2的模型1)曲线上B点表示什么？此
10、时该细胞属于哪种模型？(B点表示光补偿点，属于图2的模型3)曲线上C点表示什么？此时该细胞属于哪种模型？(C点表示光饱和点，属于图2的模型4)解答与光合作用和细胞呼吸相关的试题时，可根据图3进行分析：A点表示只进行细胞呼吸，B点表示单位时间内细胞呼吸释放的CO2量与光合作用吸收的CO2量相等，C点表示光照强度已不再作为自变量出现和现有条件下的最大光合作用强度；OA段代表细胞呼吸量，OD段代表净光合作用量，AD段代表总光合作用量，AB段表示细胞呼吸大于光合作用，BC段表示光合作用大于细胞呼吸。在此基础上，可把图3作适当转换或修改，如图4所示，以加深对曲线关键点的理解。(3)实验装置模型的建构尝试
11、建构测定光合作用强度的实验装置模型时，首先思考以下问题：用什么作为检测光合作用的指标？(单位时间内原料的消耗量和产物的生成量均可)比较哪种指标易检测？(光合作用中气体的变化量)如何才能测出相应的值？(如在密闭容器中，使用CO2缓冲液，保证CO2浓度的相对恒定，从而可测定O2的变化量)在此基础上，建构实验装置模型，如图5所示：用该装置如何测定绿叶的实际光合作用？再进行如下思考：充足光照下，有色液滴如何移动？测定值代表什么？(右移；充足光照下，绿叶释放的O2量)该测定值能否表示绿叶的实际光合作用量？为什么？(不能；绿叶光合作用产生的O2部分被其呼吸消耗)实际光合作用(绿叶光合作用产生的O2)、细胞
12、呼吸(绿叶呼吸吸收的O2)、净光合作用(绿叶释放的O2)之间有什么关系？(实际光合作用净光合作用细胞呼吸)绿叶的细胞呼吸如何测定？(将图5所示的装置放在黑暗条件下，有色液滴将左移)若要排除无关变量对实验结果的影响，应如何设计对照实验装置？(可把新鲜绿叶换为等大的死亡叶片)在不同光照条件下，实验装置中的有色液滴将如何移动？(如下表所示)【例1】(2015年南京模拟)科技工作者利用多套图甲所示装置，对影响植物生长的环境因素进行研究。请据图分析回答：(1)若用甲装置来测定绿色植物的呼吸速率，应将甲装置置于_环境中。(2)在温度、二氧化碳浓度等条件不变的情况下，将图甲装置由黑暗处移至阳光下，短时间内，
13、植物叶绿体内三碳化合物含量的变化是_。(3)图乙是对植株进行光合作用研究的实验结果。图中a、b、c代表温度，且abc；、代表CO2浓度，且。a、b、c中，一定超过了最适温度的是_；、中，最接近最适CO2浓度的是_。如果要探究在温度为b时，该植物光合作用所需的最适CO2浓度，则需要保持_相同且适宜，并在适当范围内设置_进行实验。【解析】(1)甲装置中的绿色植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行呼吸作用，所以要测定该植物的呼吸速率，应将甲装置置于黑暗环境中。(2)在温度、二氧化碳浓度等条件不变的情况下，将图甲装置由黑暗处移至阳光下，短时间内，光反应产生H和ATP，C3被还原的速率加快，而CO2固
14、定形成C3的速率没有改变，所以C3含量会减少。(3)由题意和题图可知，b是促进光合作用的适宜温度，a温度下的光合作用强度小于b温度下的光合作用强度，说明a超过了最适温度。、代表CO2浓度，且，从图中看，无论何种温度下都是CO2浓度为时光合作用强度最大，说明、中，最接近最适CO2浓度的是。如果要探究在温度为b时，该植物光合作用所需的最适CO2浓度，则需要保持光照强度等无关变量相同且适宜，并在适当范围内设置不同浓度的CO2进行实验。【答案】(1)黑暗(2)减少(3)a(光照强度等)无关变量不同浓度的CO22学会变化与变式，深入领悟建构模型的实质在光合作用和细胞呼吸的复习中，除了上述模式图、曲线图或
15、装置图相关的定性分析外，还有许多定量的数据处理，数据处理也可以借助模型建构。下面举例说明：【例2】某研究性学习小组探究光合作用的影响因素，在不同强度的光照条件下测得气体体积变化量如图中A曲线所示(B曲线表示的是另一植物)。假定植物叶片细胞呼吸释放的CO2首先满足自身光合作用需要，且呼吸强度不随光照强度的变化而变化。请据图回答：当光照强度为5 klx时，A植物每小时光合作用产生的气体量为_mL，B植物每小时净释放气体量为_mL。【解题思路】思考以下几种情况：光照强度为0时，A植物每小时气体消耗量为20 mL，此时A植物属于哪种模型？(图2中的模型1：黑暗条件下，只进行细胞呼吸)光照强度为5 kl
16、x时，A植物每小时气体增加量为30 mL，A植物属于哪种模型？(图2中的模型4：强光照条件下，A植物每小时气体总产量为30 mL20 mL50 mL)光照强度为5 klx时，B植物每小时气体增加量也为30 mL，B植物属于哪种模型？(图2中的模型4：强光照条件下，B植物每小时气体总产量为30 mL10 mL40 mL，净释放气体量为30 mL)【答案】5030三、在作答基础再现题时需要遵循的几个原则1概念上宜“小”不宜“大”生物学概念很多，其中不少概念的字、词相近或相似，而且大概念中又包含了若干个小概念，容易引起概念的混淆，导致张冠李戴，甚至把大概念当做小概念用。在用概念性术语回答生物学问题时
17、，适合小概念的不宜用大概念。如回答叶绿体的功能时，宜答进行光合作用，不宜答进行新陈代谢。2结构上宜“细”不宜“粗”生物体的结构有宏观结构和微观结构，细胞结构又可分为显微结构和亚显微结构。在答一些生理反应的位点、代谢场所、分泌部位、物质存在的具体结构时都必须具体到更细微的结构。如答光合作用暗反应的场所时，应答叶绿体基质，而不能答叶绿体或叶肉细胞等。3功能上宜“多”不宜“少”生物体的某种结构或某种组成物质往往有多种功能，但这些功能往往又分述在不同章节中，这就需要我们对此加以归纳和总结，在陈述这些结构和物质的功能时，要力求全面和完善。如下丘脑的主要功能：分泌分泌抗利尿激素；感受渗透压感受器；调节体温
18、调节中枢和血糖调节中枢；传导下丘脑可将渗透压感受器受到刺激所产生的兴奋传至大脑皮层引起相应效应。总之，下丘脑具有感受、调节、分泌和传导的功能。另外，有时也需要结合具体的试题情境做一些取舍，例如当试题要求回答“Mg2是叶绿素分子必需的成分”这一事实所能说明的无机盐的功能时，则宜回答“是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分”，而不宜另加“维持生物体内的酸碱平衡、维持细胞的渗透压”等，即应与试题特定的情境相对应。4表述生理过程时宜“近”不宜“远”生物体内进行的各种生命活动不是杂乱无章的，它总是遵循着一定的规律。在回答细胞分裂、分化、代谢等过程时，一定要弄清楚具体过程的细节，并且要说出题目中所指的对象最
19、靠近的那个环节。【例3】下图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，代表物质，代表过程。据图回答下列问题：(1)将该植物由光照下突然置于黑暗中，甲图中C3的含量将_，C5的含量将_。(2)乙图与马铃薯块茎细胞在缺氧时的代谢相比，特有的步骤是_(填数字)，这些过程发生在_中。(3)若用18O标记甲图中的H2O，则在细胞呼吸产物中能首先测到放射性的是_，甲、乙两图中不同数字代表同一物质的标号是_。(4)根据上图写出根吸收无机盐离子所需要能量来源过程：光能_吸收无机盐离子的能量。【解析】(1)由光照下突然置于黑暗条件，H和ATP会供应不足，导致C3增多，C5减少。(2)马铃薯块茎在无氧时进行产乳酸的无
20、氧呼吸，不具备有氧呼吸的第二、三阶段，这两个阶段分别发生在线粒体的基质和内膜上。(3)叶绿体产生的氧气在线粒体中被利用，氧元素会出现在细胞呼吸的产物水中；图中和代表O2，和代表CO2。(4)通过光合作用和细胞呼吸，由光能转变为生命活动可利用的能量主要途径是：由光能转变为ATP中活跃的化学能，再转变为葡萄糖中稳定的化学能，然后通过细胞呼吸转变为ATP中活跃的化学能，被生命活动利用。【答案】(1)增多减少(2)线粒体(3)水与、与(4)ATP中活跃的化学能葡萄糖等有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能3离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于一段时间内叶绿体中AT
21、P与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是()解析：离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，突然中断CO2的供应使C3合成减少，一段时间内暗反应逐渐减弱，暗反应消耗的ATP也逐渐减少，故ATP相对含量逐渐增加；随着暗反应的减弱，光反应也逐渐减弱，所以叶绿体内O2的含量逐渐减少，B正确。答案：B4光合作用与细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，图甲表示绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间的关系。图乙表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物的光合作用速率和呼吸作用速率的影响，图中实线表示实际光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率。据图分析回答下列问题。(1)图甲中，过程(仅考虑有氧条件)中能使AD
22、P含量减少的过程是_(写标号)，过程中发生的能量变化是_，过程可发生在植物细胞的_中。(2)分析图乙可知，光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与_作用有关的酶对高温更为敏感；在光合作用和呼吸作用过程中，有关酶的作用机理是_。(3)若昼夜不停地光照，图乙植物生长的最适宜温度约是_；若温度保持在25 的条件下，长时间每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，该植物_(填“能”或“不能”)正常生长；若该植物在密闭环境中，温度为40 时，体内最可能积累_。解析：(1)图示分别为光合作用光反应阶段、暗反应阶段的还原反应、有氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的第二阶段、暗反应阶段中二氧化碳的固定，其中过程产生A
23、TP，消耗ADP，ADP含量减少。光合作用暗反应阶段的还原反应消耗光反应阶段产生的ATP和H，生成有机物，将(ATP中)活跃的化学能转化为(葡萄糖或有机物中)稳定的化学能。植物细胞中有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中。(2)温度超过50 时，光合作用速率降为0，呼吸作用还可进行，说明与光合作用有关的酶对温度较为敏感。(3)有机物积累量光合作用制造的有机物量呼吸作用消耗的有机物量，二者差值越大，单位时间积累的有机物越多，植物生长越快，由图可以直接看出，30 时植物积累的有机物最多，生长最快。在25 条件下，进行12小时光照，光合作用吸收的二氧化碳量为61272；呼吸作用进行了24小时，释放的二
24、氧化碳量为22448，光合作用制造的有机物的量大于呼吸作用消耗的有机物的量，该植物能够正常生长。温度为40 时，由于呼吸作用强度大于光合作用强度，呼吸作用过程中消耗的氧气量多于光合作用过程中产生的氧气量，密闭容器中的氧气浓度逐渐降低，该植物会由于氧气供应不足而进行无氧呼吸积累酒精。答案：(1)(ATP中)活跃的化学能转化为(葡萄糖或有机物中)稳定的化学能线粒体(2)光合降低化学反应的活化能(3)30 能酒精5下图中放一盆正常生长的绿色植物，处为一U型管，处放一只健康的小白鼠，使装置中的空气以一定速度按箭头方向流动。根据装置图分析回答问题。(1)开关打开，关闭，如果不给光照，装置内空气中_(物质
25、)含量增加。(2)与(1)相同条件，给装置中绿色植物适量的水、矿质元素，同时给以适宜光照一段时间后，B、D两处的成分差别是_。(3)开关关闭，打开，同样光照条件下，中植物叶肉细胞的C3含量_，C5含量_，C处液面_。(4)在(3)中条件下，中生物刚开始产生O2较多，但随时间延长，O2产生量越来越少，原因是_，进而使光反应减弱。解析：(1)开关打开，关闭，如果不给光照，装置中的植物不能进行光合作用，而所有的生物都要进行呼吸作用，消耗氧气，产生二氧化碳，装置中二氧化碳含最增高。(2)根据所给的环境条件，装置中绿色植物能通过光合作用产生氧气，而通过小鼠时，有一部分氧气被小鼠消耗，故B处O2多于D处，CO2少于D处。(3)开关关闭，打开，装置中的气体在通过NaOH时，其中的二氧化碳被吸收，装置中二氧化碳浓度降低，中植物会因二氧化碳的供应不足而使暗反应的二氧化碳固定受阻，C3的形成受阻，含量减少，C5含量增加；整个装置中气体体积减少，C处液面上升。(4)装置中CO2量越来越少，暗反应减弱，导致ATP和H积累。答案：(1)CO2(2)B处O2多于D处，D处CO2多于B处(3)减少增加上升(4)装置中CO2量越来越少，暗反应减弱，导致ATP和H积累
