1选择题
我国古代"曲蘖酿酒"记载久远，《尚书·说命》有"若作酒醴，尔惟曲蘖"之语。某同学以传统发酵为背景，对微生物代谢与相关生物技术作如下判断，其中错误的是（ ）
- A. 酒曲中霉菌产生的淀粉酶在细胞外也能催化淀粉水解，说明酶发挥作用不一定需要活细胞
- B. 酵母菌酿酒时需先通气让其大量繁殖、后密封进行酒精发酵，这体现了细胞呼吸方式随条件改变
- C. 利用植物组织培养技术快速繁殖酿酒用的优质高粱时，脱分化阶段一般需要避光，形成愈伤组织
- D. 用转基因技术培育抗病高粱品种时，只要外源基因进入了高粱细胞，就一定会产生相应的抗病蛋白质
答案：D
解析：A 正确：酶是活细胞产生的，但只要条件适宜，在细胞内和细胞外均可发挥催化作用，体现了酶的催化功能不依赖于活细胞环境。B 正确：酵母菌是兼性厌氧菌，有氧时进行有氧呼吸大量繁殖，无氧时进行无氧呼吸产生酒精，说明呼吸方式随氧气条件改变。C 正确：植物组织培养中脱分化阶段一般避光培养以诱导愈伤组织形成，再分化阶段才需要光照（此处易错：误认为全程需光）。D 错误：外源基因进入受体细胞后还需整合、转录、翻译等过程才能表达出相应蛋白质，基因的导入不等于表达，故"一定会产生"说法错误。故选D。
2选择题
《天工开物》记载：「凡治丝，必先煮茧。」某同学为探究温度对酶活性的影响，设计实验：取等量蛋白酶溶液分别置于 10 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃、90 ℃ 条件下保温，再加入等量同浓度的蛋白质溶液，反应相同时间后测定各组蛋白质的剩余量。结果为：30 ℃ 组蛋白质剩余量最少，90 ℃ 组蛋白质剩余量最多。下列叙述正确的是（ ）
- A. 该实验的自变量是温度和蛋白质的剩余量
- B. 90 ℃ 组蛋白质剩余量最多，是因为高温使蛋白酶的空间结构改变而失活
- C. 若将 90 ℃ 组降温至 30 ℃ 后继续反应，蛋白质剩余量会迅速降至与 30 ℃ 组相同
- D. 该实验说明酶的催化作用需要适宜的温度，与 ATP 的水解无关
答案：B
解析：本题以《天工开物》煮茧治丝为情境，考查酶的特性及实验变量分析。
A 错误：自变量是温度，因变量是蛋白质剩余量（反映酶活性），二者不可混为一谈。
B 正确：90 ℃ 为高温，高温使蛋白酶（蛋白质）空间结构改变而永久失活，蛋白质几乎不被水解，剩余量最多。
C 错误：高温对酶的破坏是不可逆的，降温后酶活性不能恢复，故蛋白质剩余量不会迅速下降；若为低温（如 10 ℃）处理，升温后酶活性可恢复，此为常见混淆点。
D 错误：酶促反应虽不直接消耗 ATP，但细胞中酶的合成、物质运输等需要 ATP 供能，且题干实验本身也不能得出「与 ATP 水解无关」的结论，属无中生有。
故选B。
3选择题
我国古代《齐民要术》记载了制曲酿酒、酿醋的工艺：先将谷物蒸熟，拌入曲（含霉菌、酵母菌），密封发酵成酒；再敞口放置，酒变酸成醋。某同学据此设计实验，探究温度对曲中某水解酶活性的影响，取等量同种曲液分别在 20 ℃、35 ℃、50 ℃ 条件下保温，测定单位时间内底物的消耗量。下列叙述错误的是（ ）
- A. 曲中霉菌产生的水解酶具有高效性和专一性，其催化作用可降低反应的活化能
- B. 三组实验中，35 ℃ 条件下底物消耗量最多，说明该温度最接近该酶的最适温度
- C. 若先将酶液在 80 ℃ 下保温 10 min 再测活性，则各组底物消耗量均会显著下降，因为高温破坏了酶的空间结构
- D. 酵母菌无氧呼吸产生酒精时释放的能量大部分储存在 ATP 中，少量以热能形式散失
答案：D
解析：本题以《齐民要术》酿酒酿醋为情境，考查酶的特性、酶活性影响因素与细胞呼吸中能量的去向。A 项正确：酶具有高效性和专一性，通过降低化学反应的活化能起催化作用。B 项正确：在一定温度范围内，单位时间内底物消耗量越多，酶活性越高，35 ℃ 组活性最高，说明最适温度在 35 ℃ 附近。C 项正确：高温使酶的空间结构被破坏而失活，且这种破坏不可逆，故各组活性均下降。D 项错误：无氧呼吸释放的能量中，只有少部分储存在 ATP 中，大部分仍存留在酒精等有机物中，而不是「大部分储存在 ATP 中」，这正是学生对「ATP 是直接能源物质」的常见误解。故选D。
4填空题
唐代《新修本草》记载："银矿坑中，其水色白，取以淬铁，铁色变如银。"古人误以为铁变成了银，实则是铁与水中铜盐发生了置换反应。某同学查阅资料得知，现代冶金中常用细菌浸矿法从低品位铜矿中提取铜：氧化亚铁硫杆菌能将 Fe²⁺ 氧化为 Fe³⁺，Fe³⁺ 再将 Cu₂S 中的铜元素氧化浸出。
已知信息：①氧化亚铁硫杆菌是自养需氧型原核生物，其生命活动所需能量来自 Fe²⁺ 的氧化（无机物氧化放能），合成有机物所需的碳来自 CO₂；②该菌细胞内含有催化 Fe²⁺ 氧化的酶，该酶在 40 ℃、pH 2.0 左右活性最高；③ATP 是细胞的直接能源物质，其水解可释放能量用于各项生命活动；④若将该菌置于 80 ℃ 高温或强碱环境中，其氧化 Fe²⁺ 的能力会永久丧失。
回答下列问题：
（1）与硝化细菌类似，氧化亚铁硫杆菌属于生态系统成分中的______，其合成有机物时利用的能量来自______。
（2）催化 Fe²⁺ 氧化的酶的化学本质最可能是______；若该酶活性最高时的温度为 40 ℃，则温度升高到 80 ℃ 后其活性永久丧失，原因是______。
（3）该菌氧化 Fe²⁺ 释放的能量中，可用于合成 ATP 的部分转移到 ATP 的______（填化学键名称）中；ATP 水解时断裂该键，释放的能量用于______（举一例）。
（4）古人"铁变银"的典故中，铁置换出铜使表面呈银白色，该变化______（填"属于"或"不属于"）细胞代谢，判断依据是______。
答案：（1）生产者；Fe²⁺ 氧化释放的化学能（无机物氧化释放的化学能）。
（2）蛋白质；高温使酶的空间结构遭到破坏（高温使酶变性失活），且这种破坏不可恢复。
（3）特殊的化学键（高能磷酸键）；细胞的各项生命活动，如物质的主动运输、肌肉收缩、生物合成（蛋白质合成）等（答出一例即可）。
（4）不属于；细胞代谢是活细胞内有序的化学反应的总称，该反应是铁与铜盐在溶液中进行的无机化学反应，不需要细胞（酶）参与。
解析：本题以古代冶金典故与细菌浸矿新技术为情境，考查酶的特性、ATP 的作用与生态成分判断，突出知识迁移。
（1）自养型微生物利用无机物氧化释放的能量合成有机物，属生产者。易错：因"细菌"二字误答"消费者"或"分解者"。
（2）酶的化学本质是蛋白质（少数为 RNA，此处催化无机物氧化的酶为蛋白质）；80 ℃ 高温破坏酶的空间结构导致永久失活，这是高温与低温作用机理的区别。易错：答"高温抑制酶活性，降温后可恢复"——与题干"永久丧失"矛盾。
（3）ATP 中储存能量的是特殊的化学键（高能磷酸键），水解释放的能量用于各项生命活动。易错：答"ATP 中的能量储存在普通磷酸键"或答"ATP 水解释放的能量全部转化为热能"。
（4）铁置换铜是无机化学反应，不是细胞代谢。易错：见到"提取铜""细菌"就认为属于代谢，忽略判断依据是"是否在活细胞内由酶催化进行"。
5解答题
我国古代酿酒典籍《齐民要术》中记载了"曲蘖酿酒"之法：将谷物蒸熟后拌入"曲"（含大量微生物的发酵物），摊晾后入缸压实，中间留一孔洞，数日后有"酒气"溢出。某校生物兴趣小组为探究传统酿醋过程中微生物的代谢特点，进行了如下实验：
已知信息：①"曲"中的微生物在有氧条件下大量繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵；②酿醋所用的醋酸菌是好氧菌，在氧气和糖源都充足时可将糖分解为醋酸，在糖源缺乏、氧气充足时可将酒精变为乙醛、再变为醋酸；③酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO₂，有氧呼吸的总反应式为 C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O → 6CO₂ + 12H₂O + 能量；④醋酸菌细胞中不含线粒体，其细胞呼吸只能在细胞质基质和细胞膜上进行。
回答下列问题：
（1）酿酒初期将谷物"摊晾"并"压实后留孔"，其目的是分别调节发酵体系中的______条件，前者主要满足微生物的______（填"有氧"或"无氧"）呼吸，后者为后期______发酵创造条件。
（2）酵母菌无氧呼吸分解 1 分子葡萄糖时，释放的能量中大部分______，少部分储存在______中；与有氧呼吸相比，无氧呼吸释放能量少的直接原因是______。
（3）若将酿好的酒液敞口置于 30～35 ℃、通气良好的环境中，酒味会逐渐变酸。请从呼吸类型与物质变化角度解释其原因：______。
（4）醋酸菌不含线粒体，但能进行有氧呼吸。由此推测，与酵母菌相比，醋酸菌有氧呼吸特有的阶段是______（填"第一阶段""第二阶段""第三阶段"）在______上进行，这说明细胞呼吸的场所与______相适应。
答案：（1）氧气（O₂）；有氧；酒精（无氧）。
（2）以热能形式散失；ATP（少量 ATP）；无氧呼吸分解有机物不彻底，葡萄糖中的大部分能量仍存留在酒精（和 CO₂）等产物中，未被释放出来。
（3）醋酸菌是好氧菌，酒液敞口、通气良好且温度适宜时，醋酸菌大量繁殖；在糖源缺乏、氧气充足的条件下，醋酸菌将酒精先变为乙醛、再变为醋酸，使酒液变酸；该过程属于有氧呼吸（有氧条件下的物质转化），并非酒精发酵的逆过程。
（4）第三阶段；细胞膜（细胞质基质和细胞膜）；细胞（膜）结构（或：细胞的结构与功能）。
解析：本题以《齐民要术》传统酿酒酿醋为陌生情境，综合考查细胞呼吸的类型、场所、能量释放特点及知识迁移。
（1）"摊晾"是使谷物降温并通气，满足微生物繁殖时的有氧呼吸；"压实后留孔"使内部缺氧，为后期酒精发酵（无氧呼吸）创造条件。易错：把"留孔"误认为供氧。
（2）无氧呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到 ATP 中；能量少的根本原因是有机物分解不彻底，大部分能量仍留在酒精中。易错：答"储存在乳酸中"（酵母菌产物是酒精）。
（3）关键抓住醋酸菌的代谢特点：好氧、糖源缺乏时利用酒精产醋酸。易错：答成"酒精被氧化为醋酸，属无氧呼吸"，或答"乳酸菌发酵"。
（4）醋酸菌为原核生物，无线粒体，有氧呼吸第三阶段在细胞膜上进行，体现结构与功能相适应。易错：误认为原核生物不能进行有氧呼吸，或答"第二阶段在线粒体基质中进行"。
6解答题
我国古代先民很早就利用微生物发酵酿造米酒和食醋，并总结出"曲为酒之骨""先糖化后酒化"等经验。某校生物兴趣小组以古法酿造为情境，开展如下探究：
已知信息：①酒曲中含有霉菌和酵母菌等微生物；霉菌分泌的淀粉酶可将糯米中的淀粉水解为葡萄糖，酵母菌在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和 CO₂；②传统酿造中，糖化阶段（淀粉水解）需将蒸熟的糯米摊开降温并保持一定温度，酒化阶段（酒精发酵）需将拌好酒曲的糯米装入陶坛、压实后密封坛口；③小组测得：糖化阶段坛内温度维持在 30℃ 左右时出糖量最高，若温度升至 60℃ 以上则出糖量显著下降，且即使降温后出糖量也不能恢复；④酿造过程中坛内气压会升高，酒液中可检测到少量乳酸。
请回答下列问题：
（1）酒曲中的霉菌分泌淀粉酶催化淀粉水解，这体现了酶的哪些特性？蒸熟的糯米在拌入酒曲前需摊开降温，从酶的角度分析其原因。
（2）糖化阶段温度升至 60℃ 以上时出糖量下降且降温后不能恢复，请解释其原因。
（3）酒化阶段为什么要压实糯米并密封坛口？请从酵母菌的细胞呼吸类型及其产物角度说明；写出酵母菌无氧呼吸（以葡萄糖为底物）的反应式。
（4）酿造过程中检测到乳酸，说明坛内还存在乳酸菌的无氧呼吸。与酵母菌的无氧呼吸相比，乳酸菌无氧呼吸在产物和 ATP 产生量上有何异同？（答出两点即可）
（5）古人总结"先糖化后酒化"，若跳过糖化阶段直接将酵母菌加入蒸熟的糯米，酒精产量很低。请结合酶的专一性解释这一现象。
答案：（1）体现了酶的高效性和专一性（淀粉酶只催化淀粉水解，且催化效率高）。蒸熟的糯米温度很高，若直接拌入酒曲会因高温使淀粉酶（蛋白质）空间结构被破坏而失活，故需摊开降温至适宜温度后再拌曲。
（2）60℃ 以上高温使淀粉酶的空间结构遭到破坏而永久失活（高温使酶变性），即使降温酶活性也不能恢复，故出糖量下降且不可逆。
（3）压实糯米并密封坛口可造成缺氧环境，抑制酵母菌的有氧呼吸，促进其进行无氧呼吸产生酒精和 CO₂，从而提高酒精产量。酵母菌无氧呼吸反应式：C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 少量能量。
（4）相同点：都在细胞质基质中进行、都不需要氧气、都只在第一阶段产生少量 ATP。不同点：乳酸菌无氧呼吸产物为乳酸，不产生 CO₂ 和酒精；酵母菌无氧呼吸产物为酒精和 CO₂。（任答两点）
（5）酶具有专一性，酵母菌细胞中没有催化淀粉水解的淀粉酶，不能直接利用淀粉；只有先经霉菌淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，酵母菌才能利用葡萄糖进行酒精发酵，故跳过糖化阶段酒精产量很低。
解析：本题以古代酿造情境考查酶的特性与作用条件、细胞呼吸（有氧/无氧）等主干知识，属知识迁移题。易错点：①把"高温使酶失活"与"低温抑制酶活性"混淆，答成降温后活性恢复；②误答脱分化/组织培养无关内容；③酵母菌无氧呼吸反应式漏写"少量能量"或误写为 C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂（缺能量）或误写产乳酸；④混淆乳酸菌与酵母菌无氧呼吸产物，或误认为乳酸发酵产生 CO₂；⑤解释"先糖化"时未扣住酶的专一性。
7解答题
阅读材料，回答下列问题。
《齐民要术》记载：「作酢（醋）法，用秫米一斗，淘净，蒸令气馏，摊令极冷，入曲（含霉菌、酵母菌等的发酵剂）拌匀，纳瓮中，密封。数日后，瓮中气泡渐起，酒香溢出；再以箸（竹筷）搅之，令通空气，日久则酸香四溢，醋成矣。」
（1）酿酒阶段需将蒸熟的米「摊令极冷」后再拌入曲，其主要目的是________________________________________________。
（2）「纳瓮中，密封」后，瓮内酵母菌主要进行________呼吸，该过程在细胞的________中进行；此阶段产生气泡的气体是________，曲中霉菌分泌的________可将米中的淀粉水解为酵母菌可利用的糖类，这体现了酶的________性。
（3）「以箸搅之，令通空气」后，醋酸菌在________（填「有氧」或「无氧」）条件下，将乙醇转变为乙醛，再转变为醋酸。与酿酒阶段相比，此阶段单位时间内有机物分解速率加快，从酶的角度分析，其原因是________________________________________________（答出一点即可）。
（4）若在酿醋后期向瓮中加入适量葡萄糖，醋酸菌可直接利用葡萄糖产生醋酸。请写出该过程中葡萄糖分解的总反应式：________________________________________________。
答案：（1）防止高温杀死曲中的微生物（高温使酶变性失活）。
（2）无氧；细胞质基质；CO₂；淀粉酶；专一。
（3）有氧；温度、pH、氧气等条件更适宜，酶的活性较高（或酶量随微生物增殖而增多），催化效率高。
（4）C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 能量（醋酸菌在有氧条件下将葡萄糖彻底氧化分解）。
解析：本题以传统酿醋典故为情境，考查酶、细胞呼吸与微生物发酵的综合应用。
（1）易错点：只答「防止米结块」等无关内容。蒸熟的米温度很高，若不摊凉就拌曲，高温会使曲中微生物体内的酶变性失活、微生物死亡，故需冷却。
（2）易错点：混淆有氧呼吸与无氧呼吸的场所；误填「线粒体」。密封条件下酵母菌进行无氧呼吸（酒精发酵），场所是细胞质基质，产物为乙醇和CO₂，气泡即CO₂；霉菌分泌淀粉酶，体现酶的专一性（淀粉酶只能催化淀粉水解）。
（3）易错点：误认为搅动只是「补充CO₂」。搅拌通气使醋酸菌获得O₂，醋酸菌为好氧菌；从酶角度答温度适宜、pH适宜、酶量增加等均可。
（4）易错点：误写成无氧呼吸反应式或漏写能量。醋酸菌在有氧条件下可将葡萄糖彻底氧化，反应式为 C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 能量，需配平且用 → 连接。
8解答题
《天工开物》记载了用草木灰（含 K₂CO₃）浸出液清洗蚕丝、以酒曲发酵粮食的工艺。现代研究发现，蚕丝的主要成分是丝蛋白，酒曲中的微生物能分泌多种水解酶。请回答下列问题：
（1）酒曲中的霉菌分泌的淀粉酶、蛋白酶能分别催化淀粉、蛋白质水解，这体现了酶的____性；与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，其作用机理是____。
（2）某同学为验证「温度影响酶活性」，设计实验：取 3 支试管各加入 2 mL 2% 淀粉溶液，分别置于 0 ℃、35 ℃、100 ℃ 水浴中保温 5 min，再各加入 1 mL 新鲜淀粉酶溶液，保温 5 min 后用碘液检测。请指出该实验设计中的一处明显不妥，并说明正确做法：____。
（3）酵母菌酿酒时先通气后密封：通气阶段酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖，有氧呼吸第二阶段的场所是____，总反应式中 CO₂ 中的氧来自____；密封阶段酵母菌进行无氧呼吸，1 分子葡萄糖经无氧呼吸产生 2 分子____和少量能量，其中可直接用于生命活动的能量载体是____。
（4）若将酿酒装置与一株绿色植物置于同一密闭透明容器中，在适宜光照下，植物光合作用释放的 O₂ 可用于酵母菌的有氧呼吸，而酵母菌呼吸产生的 CO₂ 又可被植物光合作用固定，这体现了光合作用与细胞呼吸在____上的相互依存关系；从物质变化看，光合作用合成有机物、储存能量，细胞呼吸分解有机物、释放能量，二者在能量代谢上的关系是____。
答案：（1）专一；酶能更显著地降低化学反应的活化能。
（2）不妥：先将底物（淀粉溶液）在不同温度下保温后再加入酶，此时酶加入后温度会迅速变化，且未让酶与底物在同一温度下达到设定值后再混合（或答「未设置酶与底物分别保温后再混合」）。正确做法：应将淀粉溶液和淀粉酶溶液分别在相应温度的水浴中保温一段时间，达到设定温度后再混合，并在相同温度下继续保温反应，最后用碘液检测。
（3）线粒体基质；葡萄糖和水（C₆H₁₂O₆ 和 H₂O）；酒精（C₂H₅OH）；ATP。
（4）碳循环（或物质循环）；光合作用将光能转变为有机物中的化学能储存起来，细胞呼吸将有机物中的化学能释放出来，一部分转移到 ATP 中用于各项生命活动，二者在能量的储存与释放上相互依存（光合作用储存的能量是细胞呼吸释放能量的来源）。
解析：本题以《天工开物》中的草木灰洗涤与酒曲发酵为情境，综合考查酶的特性与影响因素、有氧呼吸与无氧呼吸的过程、ATP 的功能以及光合作用与呼吸作用的关系。
（1）酶只能催化一种或一类化学反应，体现专一性；酶的高效性机理是显著降低反应的活化能，注意不要答成「提供能量」。
（2）易错点：学生常忽略酶与底物需在设定温度下分别预保温后再混合，否则温度变量控制不严谨；另需注意碘液检测需在反应结束后进行，且不能用斐林试剂（需水浴加热，会干扰温度变量）。
（3）易错点：有氧呼吸第二阶段场所是线粒体基质（第一阶段在细胞质基质，第三阶段在线粒体内膜）；有氧呼吸总反应式中 CO₂ 的氧来自葡萄糖和水，而非只来自葡萄糖；无氧呼吸产物是酒精和 CO₂，不是乳酸（人和动物骨骼肌、乳酸菌才产乳酸）；无氧呼吸释放的能量大部分存留在酒精中，只有少部分合成 ATP，ATP 是直接能源物质而非储能物质。
（4）易错点：二者在物质上通过碳循环相互依存，在能量上是「光能→有机物中化学能→ATP 中化学能→各项生命活动」的单向流动过程，不能说能量在二者之间循环。