代谢

中学综合学科资源库——代谢 胡 波（华东师范大学化学系） 张映辉（华东师范大学生物系） 【阅读材料】 从能量代谢的角度来考虑，人体不能直接利用太阳所提供的光能，也不能利用外部供给的电能、机械能等；人体唯一能够利用的是摄入体内的特定物质分子结构中固有的能量，也就是食物中所蕴藏的化学能。 机体经常摄取的营养物包括糖、脂肪、蛋白质、无机盐类、水与维生素等。其中前三种，既是构筑机体结构，实现组织自我更新及其他一些重要生理功能所不可短缺的物质，又是机体能量的主要来源。 1．糖 糖是机体重要的能源，我国人所摄取的食物中，糖的比例最大。一般说来，机体所需能量的70％以上是由食物中的糖提供的。 2．脂肪 机体中的脂质分为组织脂质和储存脂质两大部分。组织脂质主要是类脂质，这是组织细胞的组成成分，在人体饥饿时也不减少，不能成为能源。储存脂质主要是脂肪。在全部储存脂质中，脂肪约占98％；其中不仅有来自食物的、还有糖和氨基酸在体内转变成的。所以，脂肪是体内各种能源物质储存的主要形式。 3．蛋白质 蛋白质主要是由氨基酸构成的，氨基酸也可以作为机体的能源物质，但这是它的次要功能。 机体所需要的能，究其根底，均来源于食物中的糖，脂肪和蛋白质。这些能源物质分子结构中的碳氢键蕴藏着化学能，在氧化过程中碳氢健断裂，生成CO2和H2O，同时释放出所蕴藏的能。 各种能源物质在体内氧化时所释放的能，其总量的50％以上迅速转化为热能，其余不足50％是可以自由作功的“自由能”。 测定整个机体在单位时间内发散的总热量通常有两种：直接测热法与间接测热法。 直接测热法就是将机体在一定时间内发散出来的总热量收集起来并加以测量的方法。但是，此类装置结构复杂、操作较难，所以一般常用间接测热法。 在一般化学反应中，反应物的量与产物的量之间呈一定比例关系，间接测热法的基本原理就是利用这种关系。通常要通过测定机体耗氧量和CO2产量，然后测算出机体所释放出的热量。 耗氧量与CO2产量的测定方法有两种：闭合式测定法和开放式测定法。 （1）闭合式测定法。在动物实验中，将受试动物置于一个密闭的吸热的装置中。通过气泵，不断将定量的氧气送入装置。受试动物不断地摄取氧，可根据装置中氧量的减少，算出该动物在单位时间内的耗氧量。动物呼出的CO2，则由装在气体回路中的CO2吸收剂来吸收。然后根据实验前后CO2吸收剂的重量差，算出单位时间内的CO2产量。 通常使用代谢率测定器（如图），同上述闭合装置相比，差别是这种测定器只用来测定受试者一定时间内的耗氧量，实际工作中使用比较方便。 该装置的气体容器中装满氧气，容器的上盖密封且可无摩擦移动，滑轮与绳间也无摩擦。受试者通过呼吸口瓣将氧气作为吸入气吸入呼吸器官，此时气体容器上盖随吸气过程下降，并由连于上盖的描记笔记在纸上，记录纸绕在记纹鼓上随鼓匀速转动而展开。受试者的呼出气则通过吸收容器（呼出气中的CO2和水可被除掉）呼入气体容器中，于是气体容器的上盖又升高，描记笔也随之移动。 （2）开放式测定法。它是在机体呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产量的方法，所以称为开放式，其原理是，采取受试者一定期间内的出气，测定呼出气量并分析呼出气中氧和CO2的容积百分比。由于吸入气就是空气，所以其中的氧和CO2的容积百分比不必另测。根据吸入气和呼出气中氧和CO2的容积百分比的差数，就可以算出该时间内的耗氧量和CO2的排出量。 气体分析方法很多，最简便而又广泛应用的方法，是将受试者一定时间内呼出气采集于袋中，通过气量计测定呼气量。然后用气体分析器分析呼出气的组成成分，进而计算耗氧量和CO2产量。进而可以计算出混合呼吸商（生理学将一定时间内机体呼出的CO2量与摄入的O2即耗氧量的比值称为呼吸商）。 【基本训练】 一．糖类是机体重要的能源物质，一般说来，机体所需能量的70％以上是由食物中的糖类提供的，请根据右图回答有关问： 1．体内将淀粉消化为葡萄糖的酶主要有 和 2．小肠上皮细胞从小肠腔中吸收葡萄糖属于 方式，血浆中的葡萄糖以 的方式进入红细胞。 3．图中A和B表示的物质都是 ，它的主要功能是 。 4．正常人的血糖水平总是处于80～120mg％范围之内，图中D过程表示 5．图中C过程表示 ，它发生的部位是细胞内的 中。 ①C过程分为三个阶段：第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸并形成少量的 和 ；第二阶段丙酮酸分解为 ；第三阶段产生的能量最 ，其主要过程是 ②人体骨骼肌处于相对缺氧状态时，存在一条不需要氧的供能途径，写出其反应式 该途径与C过程相比较相同点与不同点分别是 ③关于乳酸的化学性质，正确的是 a．能与NaHCO3反应生成CO2 b．能与Na2CO3反应生成CO2 c．能与乙醇发生酯化反应 d．在NaOH水溶液中发生消去反应 e．乳酸溶液能使紫色石蕊试液变红色 A abcd B acde C abce D abde 6．缺氧和低血糖都可能引起昏迷，试分析原因。 7．在基础条件下，一个中等身材的成年男子每天需要消耗5858kJ的热量。并且已知葡萄糖的热量价（人体基础代谢时，每克葡萄糖释放出来的可供人体利用的能量）是17.15kJ/g。若某中等身材的成年男子，由于某种疾病不能进食，只能靠输液维持，则在24h内至少需输10％的葡萄糖溶液 A．约6800mL B 约3400mL C 约l700mL D 无法估计 8．当含有下列结构片断的蛋白质在胃液中水解时不可能产生的氨基酸是 …NHCH(CH3)CONHCH2CH2CONHCH(CH3)CONHCH(CH2SH)CONHC H2CO … A B H2NCH2COOH C D 【参考答案】 1．唾液、胰、肠淀粉酶 胰、肠麦芽糖酶 2．主动运输 协助扩散 该题涉及的内容可分别在细胞中有关物质出入细胞膜的方式和新陈代谢中有关营养物质消化吸收中叙述过。在平时的学习中，如果能对有关知识进行仔细的归纳和比较，在做题时就不难找出正确的答案。 3．肝糖元 维持血糖水平的相对稳定 4．当血糖浓度超过160mg%，大量葡萄糖将经过肾脏随尿流失 5．有氧呼吸过程（或葡萄糖氧化分解过程） 线粒体 ①[H] ATP 二氧化碳 最多 前两步产生的[H]与氧结合形成H2O并释放出大量的能量。 ②反应方程式略 相同点：从葡萄糖→丙酮酸 不同点：有氧的条件下，丙酮酸彻底氧化分解形成CO2和H2O释放的能量较多，无氧的条件下，分解不彻底，形成乳酸，释放的能量较少。 ③C 6．脑组织消耗能量较多，在通常的生理情况下，脑组织所消耗的能量均来自糖的有氧氧化，因而脑组织对缺氧非常敏感。加之脑组织细胞中糖原的储存量极少，代谢消耗的糖主要依靠摄取血糖来补给，所以脑的功能对血糖水平有较大的依赖性，血糖水平过低，可引起昏迷甚至抽搐。 7．B 根据热量价的概念，1g葡萄糖可以释放出可供人体利用的热量为17.15kJ，要提供5858kJ的基础代谢能量需要葡萄糖质量为340g，即需10％的葡萄糖溶液的质量为3400g，约合3400mL。 8．C 二．阅读闭合式测定法后回答： 1．受试者呼气和吸气时，描记笔分别随之 和 移动。（填“向上”或“向下”） 2．吸入和呼出交替进行下去，气体容器中气量将 A 保持不变 B 逐渐减少 C 逐渐增多 D 无法确定 3．吸收容器中存放的吸收剂应该选用下列哪种物质？ A 碱石灰 B 硅胶 C 五氧化二磷 D 无水氯化钙 4．描记笔记录的图线为 A 逐渐上升的直线 B 逐渐下降的直线 C 上下往复的曲线且峰值高度逐渐上升 D 上下往复的曲线且峰值高度逐渐下降 5．画出此装置记录下的呼吸曲线示意图。并横、纵坐标的意义。 6．某人一次深呼吸吸进400mL的氧气，试估计吸进氧气分子总数。（取1位有效数字）。 【参考答案】 1．向上 向下 2．B 因为呼出气中的CO2在通过吸收容器中吸收剂时被吸收，所以气体容器中气体总量减少。 3．A 碱石灰可吸收水也可除去CO2。 4．D 因为随着受试者的吸入呼出，气体容器的上盖下降升高，则描记笔也随之上下往复。又因为气体容器中的气量是逐渐减少的，所以描记笔在上升时不能回到原来高度即记录下逐渐下降的曲线。 5．图线如右图。图线横坐标为时间，纵坐标为呼吸容积。 根据上题分析可知，如果受试者吸（呼）的气体越多，描记笔上下的幅度越大，所以纵坐标可表示呼吸的容积。 6．1×1022 因为是估算，所以可以近似看成吸气时处于状态下。而标准状态下，1mol的气体体积为22.4L分子数为6.02×1023个。 三．阅读开放式测定法后回答： 将某健康成人安静状态下的呼出气作气体分析，结果为O2＝16.26％；CO2＝4.14%。呼出气量为5.2L/min（通常将呼出气量换算为不含水蒸气的标准状态值）。空气的组成是：O2＝20.96％；CO2＝0.04%； N2＝79.00％。求受试者安静状态下混合膳食代谢的呼吸商。 【参考答案】 0.872 【综合练习】 一．下列关于新陈代谢的叙述中正确的是 A 新陈代谢过程是生物自我更新的过程，因此只存在物质，不涉及能量的转化 B 新陈代谢过程遵循质量守恒定律 C 新陈代谢过程遵循能量的转化和守恒定律 D 新陈代谢过程中物质变化的同时，伴随着能量的变化 【参考答案】 B、C、D 因为自然界的一切变化都必须遵循“质量守恒定律”和“能量的转化和守恒定律”，新陈代谢也不例外。 本题综合生物、物理、化学知识，以新陈代谢”作问题的切入点，主要考查学生综合分析问题的能力。 二．某举重运动员在一次试举时，将180kg的杠铃从地面举高到2m高处，设能量全部来自体内葡萄糖的有氧代谢： C6H12O6（固）＋6O2（气） → 6CO2（气）＋6H2O（液）＋2870kJ 估算上述过程中，运动员所消耗的葡萄糖的质量。 【参考答案】 0.226g 三．A是常见的有机物，能发生银镜反应。①一分子A在催化剂甲作用下生成两分子B，B能自身缩聚成高分子化合物C；②一分子A在催化剂乙作用下生成两分子D和两分子H2。D不能发生银镜反应，但能在一定条件下被H2还原为B；③一分子A在催化剂丙作用下生成两分子E和两分子F，F的相对分子质量为D的一半，且F能使澄清石灰水变浑浊，E和B、D都能发生酯化反应。 1．分子的电子式为 2．与D分子具有相同分子式量的有机物中属于一元醇的同分异构体有 种（不含其他含氧基团）。 3．A的工业名称是 C、D的结构简式为C D 4．A发生银镜反应的离子方程式。 【参考答案】 1．； 2．8； 3．葡萄糖；；CH3COCOOH 4．CH2OH(CHOH)4CHO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－→CH2OH(CHOH)4COO－＋NH4＋＋3NH3＋H2O＋2Ag↓ 按问题顺序通过分子量推理，本题以生物中葡萄糖的代谢为背景。 四．右图所示为人体在某项生理过程中所发生的化学反应示意图。 1．图中标有字母的物质中， 代表酶，其化学本质是 ，基本组成单位是 。 2．如果B代表蔗糖，则C和D各代表 。 3．下列关于葡萄糖与蔗糖相比较的说法中错误的是 A 它们的分子式不同，但化学元素组成相同 B 蔗糖能水解，葡萄糖却不能 C 它们是同分异构体 D 葡萄糖是单糖、蔗糖是二糖 【参考答案】 1．可以看出A在反应前后分子结构并未发生改变，而在反应过程中起了促进B转化成C和D的作用，故A代表酶，酶的化学本质是蛋白质，基本组成单位是氨基酸； 2．蔗糖属于二糖，它是由1分子葡萄糖和1分子果糖结合形成，故C和D代表葡萄糖和果糖； 3．据所学生物、化学知识综合说法错误的是C。 五．1．由上右图关系式，A、B、C、D、E、F、G、H、I分别为何种物质？ 2．I在空气中含量过多会造成何种污染？写出化学方程式。 3．写出物质E在H＋作用下水解的化学方程式，并指出断键处。 【参考答案】 1．A、B、C、D、E、F、G、H、I分别是葡萄糖（C6H12O6）、CH3CH2OH、CH3CHO、CH3COOH、 CH3COOCH2CH3、O2、NaOH、NaHCO3、SO2。 2．SO2与空气中的水及O2结合生成酸雨，腐蚀建筑物而且对入体有害，化学方程式（略） 3．略 将生物光合作用、无机化学、有机化学结合起来考查对物质性质的了解及对化学方程式的掌握。由生物学知识可知在光合作用中产生的对细胞有害的物质是乙醇，因此由化学知识可确定各种物质。I在空气中含量过多会成污染，说明I或其水化物有毒或有腐蚀作用。能水解的由醇生成的物质是酯。 六．人的纯净胃液是一种无色而呈酸性反应的液体，pH在0.9～1.5之间，胃液中含有大量盐酸，其中的H＋离子浓度比血液高几百万倍。试回答下列问题； 1．胃液中含有大量盐酸的意义是 2．若胃液酸度增高就患胃酸过多症，下列物质不适宜用做治疗胃酸过多症药物的主要成分的是 A 小苏打粉 B 氢氧化铝粉 C 氧化钙粉 D 纯碳酸钙粉 3．胃镜检查发现胃有少量出血，说明溃疡已深及 （胃结构）。胃溃疡病患者胃酸过多可考虑选用2.中试剂 。 4．三硅酸镁晶体（Mg2Si3O8·nH2O）是一种常见用来治疗胃溃疡的药物，该药物不溶于水，但能中和胃酸，且作用持久。写出该药物中和胃酸的化学方程式。 【参考答案】 1．胃液中的盐酸具有多种功能，它能激活胃蛋白酶原；为胃蛋白酶提供所需要的酸性环境；它还可使食物中的蛋白质变性，易于水解；它还能杀死随食物进入胃的细菌。此外，盐酸进入小肠后，可促进胰液和胆汁的分泌，又有助于对Fe和Ca的吸收等。 2．C Ca(OH)2是强碱 3．粘膜下层 B A、D反应会产生气泡 4．Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl==2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O 七．pH值对胃蛋白酶（Ⅰ）和胰蛋白酶（Ⅱ）催化活性的影响见如右曲线图： 请回答： 1．人体开始消化蛋白质的PH为 A pH＝5.8 B pH＝1.8 C pH＝7 D pH＝8.8 2．胃蛋白酶进入小肠后是否能继续消化蛋白质？为什么？ 【参考答案】 这是一道将人体新陈代谢知识与化学反应速率知识结合在一起的跨学科试题。由曲线可知，酶的活性随溶液PH值的变化而变化，不同的酶的活性受酸碱度的影响很显著。生物学知识告诉我们，胃蛋白酶只有在酸性条件下有较高的催化活性，随着pH的升高而下降，到6以上时此酶发生不可逆变性而失活。而存在于小肠中的胰蛋白酶的活性则在pH约为7.8的条件下最大。人体开始消化蛋白质是通过胃蛋白酶催化的，pH对胃蛋白酶活性的影响符合曲线1，适宜的pH＝1.8（最适宜的温度是37.5℃，即人体的正常体温）。人体小肠内的pH略大于7，适宜于胰蛋白酶的催化。胃蛋白酶进入小肠内因失去活性而不能消化蛋白质。 八．过氧化氢（H2O2）是反应活性很高的化学物质，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，但体内有酶的存在可以使其分解为无毒物质。请分析下列一组实验，并回答有关问题。 10 mL3％H2O2 （1） （2） （3） （4） （5） 37℃ 37℃ 37℃ 37℃ 37℃ 1．在上述（1）～（5）号试管中，最先产生气泡的是几号试管？产生气泡最多的是几号试管？请写出该试管内所发生化学反应的反应式。 2．用点燃但无火焰的卫生香放到（1）～（5）号试管管口，能观察到什么现象？ 3．如果在（2）号试中收集到的有关气体为500 mL（S.T.P），那么需要3％H2O2溶液多少克？ 4．比较（l）和（2）号试管，以及（2）与（3）（4）（5）号试管所看到的不同现象，说明了什么？ 【参考答案】 1．（2）号试管；（2）号试管；反应式略 2．在（1）号、（2）号试管的卫生香再燃烧起来，其中（2）试管更明显。 3．50.6g。 4．（1）与（2）都能发生反应，但（2）号试管反应速度快，效果显著，这说明酶是生物催化剂，具有高效性。（2）与（3）、（4）、（5）号试管不同，说明酶的催化作用需要有适宜的温度和酸碱度。 九．将酵母菌研磨离心后，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）。把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，进行独立试验。 1．三个试管分别滴加等量的葡萄糖，各试管的最终产物是：甲 ，乙 ，丙 。 2．在隔绝空气的条件下，重复上面的试验，各试管的最终产物是：甲 ，乙 ，丙 。 备选答案： A CO2＋H2O B O2＋H2O C C2H5OH＋CO2 D 无反应 3．写出乙醇的同系物丁醇的同分异构体。 【参考答案】 1．C；D；A 2．C；D；C 3．（略） 考查有氧呼吸和无氧呼吸的基础知识以及利用其对本实验的、结果进行分析判断的能力，并且考查化学同分异构体的知识。甲试管只含细胞质的基质，它只能把葡萄糖分解成酒精和CO2，合成少量ATP，并不能使葡萄糖彻底分解。乙试管只含线粒体，但线粒体不能直接利用葡萄糖，所以乙试管中不会发生反应。丙试管既含细胞质基质又含线粒体，但在隔绝空气下，只能将葡萄糖分解成乙醇和CO2；同分异构体有碳链异构和官能团位置异构。 十．人早晨不吃早餐，血糖会降低。一个人早晨吃了一个馒头，现从此人的消化道中取出一些液体。 1．对液体进行了一些处理之后，加入银氨溶液，产生了银镜现象，能否说淀粉已完全水解，为什么？ 2．如果反应需要1mol银氨络离子，则反应消耗了 mol葡萄糖，反应后葡萄糖所变的物质的结构简式为 3．此人所吃的馒头被吸收的途径是 4．此人吃完早餐后立即到操场上跑了几圈，发觉浑身有些乏力（血糖低的原因），则血液中的糖靠 分解补充， 则为肌肉活动提供能量。 5．此人大量吃糖后，血液中的葡萄糖会随 排出体外，医学上常用加入CuSO4和NaOH溶液微热生成红色沉淀来证明，写出反应方程式。 【参考答案】 这是化学和生物综合题，考查生物中葡萄糖代谢和化学中葡萄糖性质。 1．不能 产生银镜现象只能说明淀粉进行了分解，如果加碘水溶液不变蓝，则表明淀粉已完全分解。 2．0.5 CH2OH(CHOH)4COOH 3．绒毛内的毛细血管 4．肝糖元 肌糖 当血糖由于消耗而浓度逐渐降低时，肝脏中糖元转变为葡萄糖陆续释放到血液中，以供给各种组织使用，肌糖元则是作为能源物质为肌肉活动提供能量。 5．尿液 CuSO4＋2NaOH==Cu(OH)2↓＋Na2SO4 CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2→CH2OH(CHOH)4COOH＋Cu2O↓＋2H2O 初中生理卫生课本上指出“血糖浓度超过正常水平，有一部分糖随尿液排出。葡萄糖和新制Cu(OH​)2的反应也是葡萄糖的重要特征之一。 十一．1．血红蛋白（Hb）的分子量约为68000，血红蛋白分子中Fe元素的质量分数约为0.33％，每个血红蛋白分子中铁原子的个数为 2．为研究血红蛋白与不同气体的结合能力，进行了以下实验： 向三只盛有新鲜鸭血（先加入K2C2O3溶液作抗凝剂，再用水稀释三倍）的试管中分别通入O2、CO2、CO，可观察到如下现象： 请回答下列问题： ①呈胭脂红色的物质是 （用符号表示）。 ②在O2、CO2、CO中， 与血红蛋白的结合力最强。 ③用化学方程式表示内呼吸和外呼吸的过程：内呼吸 ，外呼吸 。 【参考答案】 1．4 2．通过对实验现象的分析与比较可知：①呈胭脂红色的物质是HbCO，②CO与Hb的结合力最强，③在明确内呼吸和外呼吸概念的基础上，可写出化学方程式：内呼吸HbO2＋CO2→HbCO2＋O2，外呼吸HbCO2＋O2→HbO2＋CO2 十二．如右图所示，其中A、B、C是生物物质代谢常见的三种重要物质，A水解生成 D。化合物E是D类的一种，它的相对分子量为75，元素百分组成为碳32％，氢6.68％，氮18.79％，其余是氧，其中G属于A类，H属于C类。 1．写出下列物质的结构简式 E F G H 2．写出下列物质的名称 A B C D 3．用谷物喂养鸭子，能迅速育肥，其过程可表示为途径a、b、c、d中的 。冬眠的熊能保持血糖相对稳定，是通过途径 。 4．对A、B、C，胃所分泌的酶能消化的是 。 【参考答案】 这是生物和化学综合题。考查学生对生物中物质代谢消化知识，对糖、蛋白质、脂肪相互间转化的掌握，以及有机化学中涉及氨基酸性质的综合运用。 1．由E的构成比例易得知E分子式为C2H5NO2，因为D是A水解产物，且含有N，只能是氨基酸，结构简式为NH2－CH2－COOH。由氨基酸性质易推得F：NH2－CH2－COONa；G：；H： 2．A：蛋白质 B：葡萄糖 C：脂肪 D：氨基酸 3．C、d 熟练掌握三者间的关系：脂肪←氨基酸→葡萄糖。用谷物育鸭证明了葡萄糖→脂肪这一途径，冬眠的熊血糖保持稳定是脂肪→葡萄糖的结果。 4．A 胃中仅含有蛋白酶，所以只能消化蛋白质。 十三．食物经胃初步消化后，同胃液一道进入小肠，胰液和胆汁也流入小肠。胃液的主要成分是碳酸氢盐和多种酶，胆汁中含有胆盐，肠液也是一种弱碱性并含有多种酶的消化液。据此分析回答下列问题： 1．在小肠对食物的消化过程中，胰液含有的碳酸氢盐所起的作用是 2．胃蛋白酶进入十二指肠后不再具有催化蛋白质水解的作用，原因是 3．实验证明，当胰液分泌不足时，即使其它消化液的分泌都很正常，食物中的蛋白质仍不能完全消化，但糖类的消化一般不受影响，这是因为 4．胆汁分泌不足或排出困难的患者，常引起脂肪消化吸收障碍和脂溶性维生素缺乏症，其原因是 【参考答案】 1．中和胃酸，创造微碱性环境，便于发挥胰液、肠液中酶的活性。 2．由于十二指肠处已变成弱碱性环境，因而胃蛋白酶失去活性。 3．胰液中含蛋白酶，肠液中不含蛋白酶，但含肠淀粉酶和肠麦芽糖酶。 4．胆汁能乳化脂肪，有利于脂肪的化学性消化，胆汁还具有促进小肠吸收脂溶性维生素等作用。 十四．现用体重等方面大体相同的三组兔子进行实验。将含有放射性碘的注射液注射到A、B、C三组兔子的体内，然后，定时测定免子甲状腺的放射量。4d后，向A组兔子注射无放射性的甲状腺激素，向B组兔子注射无放射性的促甲状腺激素，向C组兔子注射生理盐水，实验结果如右图所示。请据图回答： 1．开始的4d内三组兔子体内甲状腺放射量升降的原因是 2．第二次注射后，三组免子甲状腺放射量下降的速率不同，原因是 【参考答案】 碘是合成甲状腺激素的原料，进入人体后会随着血液循环的进行逐渐被甲状腺吸收以合成甲状腺激素，甲状腺激素释放进入血液调节物质代谢。请注意本题图中纵坐标表示的是：“甲状腺内的放射量”，而不是全身各部分的放射量。 1．甲状腺能聚集身体中的碘合成甲状腺激素，所以在开始的一段时间甲状腺放射量增高；甲状腺分泌的甲状腺激素逐渐释放进入血液，所以甲状腺的放射量降低； 2．B组兔子注射了促甲状腺激素，促进了甲状腺对甲状腺激素的合成分泌，所以该组甲状腺放射量下降速率最快；C组为对照组；A组兔子注射了无放射性的甲状腺激素，血液中甲状腺素升高，反馈调节使甲状腺合成分泌甲状腺激素的量减少，故其甲状腺内的放射量还维持较高水平。 十五．右图实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，先将酶和乳汁放入2个试管，然后将2个试管放入同一水浴（温度用T℃表示）环境中持续15min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需的时间。 装置 水浴温度（℃） 凝乳时间（min） A 10 ∞不凝固 B 20 7.0 C 30 4.0 D 40 1.5 E 50 4.0 F 60 ∞不凝固 通过实验记录在不同的温度下凝乳所需的时间，结果如右表： 1．为什么酶和乳汁混合之前在同一水浴环境中保温 15 min，实验结果更准确？ 2．若将酶和乳汁直接放入同一试管内混合并保温对实验结果有何影响？ 3．比较并解释装置B和D的结果。 4．解释以下两种处理时实验结果有无什么变化。 ①将装置A内混合物加温至40℃； ②将装置F内混合物冷却至40℃。 5．除了温度，再指出一种能影响酶活性的因素。 【参考答案】 考查学生对酶的性质、酶的作用条件是否掌握。这种具实验背景的理论题值得注意。 1．使两者混合时温度一致，即酶催化反应温度维持恒定； 2．凝乳时间会延长，因为混合保温达到指定温度需一定时间； 3．说明在一定范围内（20℃～40℃）酶的活性随温度升高而升高； 4．①能凝乳 ②不能凝乳； 5．pH值 十六．蛋白质在动物体内的消耗过程可表示为： 蛋白质 多肽 氨基酸 今有一种多肽，其化学式是C55H70O19N10，消化后只得到下列四种氨基酸： 甘氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 1．该多肽是 肽（填数字）。 2．一分子多肽被消化后，得 个谷氨酸分子，个苯丙氨酸分子。 【参考答案】 1．由该多肽的化学式可知，该多肽含10个N原子，而上述氨基酸分子中都只含1个氨基，故该多肽为十肽。 2．一分子十肽完全被消化为氨基酸时需9个水分子，故反应物中氧原子总数为19＋9＝28个，上述氨基酸中唯谷氨酸有两个羧基，故谷氨酸分子的个数为4。余下的6个氨基酸分子中共含碳原子35个，根据甘氨酸分子中有两个碳原子，丙氨酸有3个，苯丙氨酸有9个，可知苯丙氨酸分子数应较多，且最多为3个。若为3个，则其它两种氨基酸共为3个，可得出合理解。若苯丙氨酸为1个或2个，无合理解，故苯丙氨酸分子数应为3。解此题时仅靠数据分析即可得解，不必列方程组。 成 分 含 量 Ca(NO)2 1g KH2PO4 0.25g KCl 0.12g MgSO4 0.25g FeSO4 0.25g 钼等微量元素 极少量 蒸馏水 1000mL 十七．在控制温度和大气成分的温室中，可用人工配制的营养液进行无土栽培蔬菜。下面是无土栽培的番茄体内代谢示意图和营养液成分表： 请回答下列问题： 1．天气晴朗，光照充足，营养液中矿质离子能完全满足需要。为使番茄增产，应当采取的措施是 2．图中①和②依次为 反应和 反应，其正常进行的生态因素还有 。 3．物质E是 作用的中间产物，它产生于细胞质基质，在有氧情况下E能迅速转移到 内彻底氧化分解。此外，E还可以通过 作用转化为丙氨酸。 4．营养液中， 离子进入番茄体内后将成为不可再利用的元素，Mg2+进入叶绿体后可用于 的合成，H2PO4－进入番茄体内后可用于 的合成。 5．经测定知，栽培前营养液呈弱酸性，栽培后营养液的酸性略有增强，试以化学和生物学的原理对此予以解释。 6．营养液的酸性进一步增强将会影响番茄的生长发育。为使其酸性不再增强，又不影响营养液成分的变化，应不断向营养液中添加某种离子，现有三种离子——OH－、CO32－、HPO42－可供选择，你应选择哪一种？并说明理由。 【参考答案】 1．由绿色植物进行光合作用的原料可知，在代谢过程中要不断补充CO2，生成单糖，并逐渐转化成番茄体内的多糖。 2．光合作用的两个反应过程中，①是光反应阶段中水的光解反应，②是光合作用过程中的暗反应。正常进行的生态因素是：从能量来源来看，光合作用必须在光照条件下进行；从生化反应过程来看，各种生化反应都必须在酶的催化作用下才能进行，而温度又是影响酶催化活性的一个重要因素。 3．E为丙酮酸，是呼吸作用的中间产物。E必须在有氧条件下才能迅速转移到有氧呼吸的主要场所——线粒体中。E可再经过氨基转换作用成为丙氨酸。 4．能被植物体再利用的元素在植物体内是以离子状态（K+）或不稳定化合物存在的，如N、P、Mg等元素。Ca2+、Fe2+被植物吸收后形成了稳定的化合物，不可再利用。Mg2+是合成叶绿素的主要成分，进入植物体后用于叶绿素的合成。H2PO4－在番茄体内是合成高能化合物三磷酸腺苷和核酸等物质的主要成分。 5．栽培前，溶液中存在如下平衡：H2PO4－H+＋HPO42－，溶液中[H+]＞[OH－]，呈弱酸性。 栽培后，植物根呼吸产生 CO2，并发生反应CO2＋H2OH2CO3，H2CO3H+＋HCO3－。H+、HCO3－吸附在根细胞表面，因番茄吸收阳离子多于阴离子，故经过交换吸附后营养液中的H+增多，溶液的酸性增强。 6．应向营养液中加入HPO42－，发生的反应是H+＋HPO42－H2PO4－，致使[H+]降低；同时还调节了营养液中H2PO4－的含量。 十八．下面是家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30℃时，加少许水和一定量的酒药（实际是酵母菌菌种）与米饭混匀后置于一瓷坛内（其他容器也可），在中间要挖一个洞，加盖后置于适当的地方保温（28℃），12h即成。现请你从以下几个方面对其发酵过程作一个简单的分析： 1．在中间挖一个洞的目的是___________________ 2．请你在右边坐标上画出发酵坛内酵母菌种群数量增长的曲线。 3．发酵坛没有密封，但坛内无氧发酵的环境是怎么造成的？________________________________ 4．请你用文字和坐标曲线的形式来说明在发酵坛内有氧呼吸和无氧呼吸的此消彼长的过程。 5．在具体操作过程中，要根据米饭的多少加适量的酒药，如把握不住，宁多勿少，如果加少了将引起什么后果？为什么？ 6．用化学方程式表示上述家庭酿酒的主要过程。 【参考答案】 1．增加氧气，保证酵母菌在一开始时有足够的氧气进行有氧呼吸。 2．见右图 3．有氧呼吸时产生的水逐渐增加，液面逐渐升高，最后将发酵基质没入水中，水中的氧被耗尽后就成了无氧的环境 4．有氧气存在时酵母菌进行有氧呼吸，这时就繁殖大量的菌体使种群达到很高的密度，在较短的时间内就占据了整个空间。以后氧气逐渐减少，有氧呼吸逐渐减弱，无氧呼吸逐渐增强，当氧气被完全消耗时就转入完全的无氧发酵，开始形成大量的酒精，用图表示如下： 5．一开始加适量的酵母菌种群有足够的起始密度，并能在较短时间内繁殖大量的个体占据整个生存空间。如果酵母菌种群的起始密度过小，占据整个生存空间所用的时间过长，就极有可能导致杂菌的侵入而使发酵失败。 6．(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6 C6H12O6→2C2H5OH+2CO2 　 （淀粉）  （葡萄糖） 十九．某一酒厂以大米为主原料，利用酵母菌发酵生产酒精度不低于12度的米酒。其主要工艺流程如下： 糖化 → 发酵 → 后加工（勾兑、贮运等） 试就生产过程回答下列问题： 1．糖化阶段主要包括蒸煮大米及加入“糖化酶”等。大米蒸煮的目的是 。“糖化酶”应包括的主要酶类有 ，糖化酶使（大米中）淀粉发生的主要变化是 。 2．发酵阶段主要在5m3的发酵罐中进行，主要工艺为：加料（糖化后的米浆）→接种菌种（主要为酵母菌）→通气培养→密封发酵。 ①接种后通气培养的主要目的是 ，此时酵母菌主要以 方式迅速繁殖。在接种时常加入尿素或其它氮肥，其目的是 ②“密封”的目的是 ③酵母菌利用葡萄糖分解成丙酮酸，最终还原成酒精，而乳酸菌能将丙酮酸直接还原成乳酸，其根本原因是酵母菌体内有一类“脱羧酶”能催化如下反应： 试根据以上信息写出酵母菌体内发生的“丙酮酸→酒精＋CO2”的中间化学变化反应式。 ④若在发酵罐中开始加料量为1m3，开始密封时先向罐内通氮气，以排出罐内空气，假设开始密封时罐内压力为1atm，发酵结束时压力达5atm，发酵在恒温27℃下进行，则在发酵结束时有多少千克酒精生成？ ⑤请用曲线表示发酵阶段酵母菌种群个体数量的变化情况。 3．若发酵后产物经压榨等处理后得到0.5m3原酒，若仅考虑酒精度，则最终可勾兑成12度（1度的涵义为每100mL液体中含1mL酒精）的成品酒多少升？（酒精密度：0.78g/cm3） 4．俗话说“酒是陈的香”，产生“酒香”的化学机理是 【参考答案】 1．高温可使淀粉等大分子变性，便于酶的催化 淀粉酶和麦芽糖酶 淀粉→麦芽糖→葡萄糖 2．①使酵母菌等迅速繁殖 出芽生殖 提供菌种生长所需的矿质（N元素） ②制造缺氧环境，利于酵母菌的发酵 ③ ④约38.8kg ⑤如右图所示 3．约959.4L 4．酒中醇与少量羧酸发生了酯化反应 二十．1．右图所示表示制造啤酒的方法。 ①为什么要把原料放入沸水中混合？ ②为什么要在混合物中加入糖？ ③为什么要在混合物冷却后才把酵母加进去？ ④说出酵母菌细胞所进行的化学过程的名称。 ⑤用文字方程的形式叙述这一整个过程。 ⑥酵母比水更稠浓，但在化学反应中它会上升到混合物的顶部。解释为什么。 ⑦为什么啤酒要至少搁置21天，才可以过滤装瓶，请说出一种理由。 温度 （℃） 气体体积（mm3/10min） 20 10 30 25 40 35 50 20 60 8 70 2 80 1 100 0 2．斯迪夫和克莱尔研究了发酵池中糖的作用，他们发现温度变化对气体产量的影响。他们在20℃温度下收集10分钟内放出来的气体体积，以后在不同温度下重复做这样的测量。他们的记录在下表中示出： ①在右面的方格子纸上，用上列数据，画出一条光滑的曲线。 ②根据你制作的图，估计在45℃温度时，气体的产出率为 mm3/10mins ③解释这个图线为什么是这样的形状。 3．在一只盛有糖溶液的瓶中，加人酵母以后的30天中混合物的变化情况在下图中示出。 用图中的信息回答下列问题： ①酵母量在什么时候达到最大值？ ②为什么酵母量停止增加下去，说出两种理由。 4．另外又准备了一瓶酵母和糖的混合溶液。10天以后，加进去一种吞食酵母的原生虫，下图示出11天以前酵母菌细胞和原生虫的数量变化。请继续画出第11天以后到30天为止的两条曲线。 【参考答案】 1．①杀灭细菌、消毒 ③避免酵母菌失活 ⑤C6H12O6 2C2H5OH＋2H2O＋能量（少量） 2．③因为酵母菌的发酵或有氧呼吸，必须在酶的催化作用下才能进村，在一定温度范围内，温度与酶的活性有关，当温度超过40℃时，酶的活性下降，高温使酶的结构被破坏。 主页 目录 下载 论坛 中学综合学科网 第 15 页 共 19 页 http://hbtk.126.com _938684285.unknown _1071573081.unknown _938684234.unknown