中四生物练习卷：细胞结构、物质运输与酶（12 题・100 分・75 分钟）

2026-11-09

练习卷 · DSE 生物：细胞结构、物质运输与酶全卷

本卷共 12 题、100 分、75 分钟，涵盖细胞结构与细胞器功能、显微镜放大率、表面积对体积比、细胞膜的流动镶嵌模型、扩散、渗透、水势、主动运输与质壁分离，以及酶的特性与温度、pH 对酶活性的影响，每题附评分要点与完整计算步骤。

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卷面资料　年级：中四（S4）　｜　科目：生物　｜　时限：75 分钟　｜　总分：100 分　｜　题数：12

考生须知：本卷分甲、乙、丙三部，全部题目均须作答，总分 100 分，时限 75 分钟。

计算题须列出算式与步骤，只写答案者不获步骤分；代入公式时须先写出所用公式，再代入数值。

除特别指明外，数值答案须准确至三位有效数字，并写出适当单位。

建议先用约 30 分钟完成甲部细胞结构与显微镜计算，再处理乙部渗透与运输，最后复核丙部酶活性分析。

甲部　细胞结构与显微镜

甲部：计算题须列出公式与步骤，答案须附正确单位。

#	题目	答案与评分要点
1	资料一：某学生使用目镜 ×10、物镜 ×40 的显微镜观察洋葱表皮细胞。（a）计算该显微镜的总放大率；（b）视野中一个细胞影像的直径为 20 mm，求该细胞的实际直径（以 µm 表示）；（c）另一个细胞的实际直径为 60 µm，求它在相同放大率下的影像直径（以 mm 表示）；（d）说明观察前把洋葱表皮染色的其中一项好处。	（a）总放大率 = 目镜放大率 × 物镜放大率 = 10 × 40 = 400 倍（2 分）。（b）实际直径 = 影像直径 ÷ 放大率 = 20 mm ÷ 400 = 0.05 mm = 50 µm（3 分）。（c）影像直径 = 60 µm × 400 = 24000 µm = 24 mm（3 分）。（d）染色令细胞壁、细胞核等结构的对比增加，较易辨认细胞的边界与内部构造（1 分）。
2	（a）一个立方体形细胞的边长为 20 µm，计算它的表面积、体积及表面积对体积的比值（以 µm⁻¹ 表示）；（b）另一个边长 10 µm 的立方体细胞，重复上述三项计算；（c）解释为何体积较小的细胞，物质进出细胞的扩散效率较高；（d）指出单以表面积对体积比值推论扩散效率的一项限制。	（a）边长 20 µm：表面积 = 6 × 20² = 2400 µm²，体积 = 20³ = 8000 µm³，比值 = 2400 ÷ 8000 = 0.30 µm⁻¹（3 分）。（b）边长 10 µm：表面积 = 600 µm²，体积 = 1000 µm³，比值 = 600 ÷ 1000 = 0.60 µm⁻¹（2 分）。（c）体积较小的细胞，其表面积对体积比值较大，即每单位体积有较大的膜面积可供物质进出，扩散距离亦较短，故扩散效率较高（3 分）。（d）比值只考虑面积与体积，未考虑细胞形状的褶皱、膜上运输蛋白的数目及代谢速率等差异（1 分）。
3	（a）写出线粒体、叶绿体及高尔基体各一项主要功能；（b）心肌细胞的线粒体数目远多于口腔上皮细胞，试加以解释；（c）指出粗糙内质网上核糖体的角色；（d）说明溶酶体在细胞内的两项作用。	（a）线粒体进行有氧呼吸，释放能量供细胞使用；叶绿体进行光合作用，把光能转化为化学能；高尔基体修饰、包装及分泌蛋白质（3 分）。（b）心肌细胞需要持续收缩，能量需求高，故线粒体数目较多，以提供足够的三磷酸腺苷（2 分）。（c）核糖体是蛋白质合成的场所，把氨基酸组装成多肽链（1 分）。（d）溶酶体含有水解酶，可分解细胞内的衰老细胞器或外来的物质，亦可参与细胞凋亡（2 分）。
4	（a）描述细胞膜的流动镶嵌模型，并指出磷脂双层与蛋白质的排列方式；（b）解释为何脂溶性分子较易通过细胞膜，而带电离子较难；（c）说明胆固醇在动物细胞膜中的一项功能；（d）解释细胞膜具选择透性的意思。	（a）磷脂分子排列成双层，亲水的头部向外、疏水的尾部向内；蛋白质分子镶嵌在磷脂双层之中或附着在其表面，可横向移动，故整个模型称为流动镶嵌模型（3 分）。（b）磷脂双层内部为疏水区，脂溶性分子可溶于其中而直接通过；带电离子具水合层且难溶于脂质，须经通道蛋白或载体蛋白才能通过（2 分）。（c）胆固醇插入磷脂分子之间，调节膜的流动性，令膜在不同温度下保持稳定（2 分）。（d）细胞膜只容许某些物质通过，而对其他物质限制或阻止其通过，这种特性称为选择透性（2 分）。

乙部　物质穿越细胞膜的运输

乙部：解释题须以水势、浓度梯度或膜蛋白的概念作答，并用完整句子表达。

#	题目	答案与评分要点
5	资料二：三条大小相近的马铃薯条分别浸在蒸馏水、0.2 mol dm⁻³ 蔗糖溶液及 0.6 mol dm⁻³ 蔗糖溶液中 30 分钟。第一条由 2.0 g 变为 2.3 g，第二条由 2.5 g 变为 2.3 g。（a）计算第一条马铃薯条质量的变化百分比；（b）计算第二条马铃薯条质量的变化百分比；（c）指出哪一条马铃薯条最可能浸在蒸馏水中，并解释原因；（d）说明实验前把马铃薯条表面水分吸干的原因。	（a）质量变化百分比 = (2.3 − 2.0) ÷ 2.0 × 100% = +15%（2 分）。（b）质量变化百分比 = (2.3 − 2.5) ÷ 2.5 × 100% = -8%（2 分）。（c）第一条最可能浸在蒸馏水，因蒸馏水的水势高于细胞液，水分经渗透进入细胞，令细胞膨胀、质量增加；第二条质量下降，显示水分由细胞流出（3 分）。（d）吸干表面水分可避免残留水分影响质量读数，令起始与最终质量在相同条件下比较（2 分）。
6	（a）解释人类红血球放入蒸馏水及放入 0.9% 氯化钠溶液时，分别会出现什么变化；（b）写出水势的定义，并指出纯水的水势数值；（c）解释溶质浓度较高的溶液，其水势较低的原因；（d）植物细胞放入高浓度蔗糖溶液后出现质壁分离，说明这个现象与水势的关系。	（a）放入蒸馏水时，水势高于细胞质，水分经渗透大量进入红血球，细胞胀大并溶血；放入 0.9% 氯化钠溶液时，溶液与细胞质水势相近，细胞形状大致不变（2 分）。（b）水势指单位体积水的自由能，反映水分子移动的趋势；纯水的水势为零（2 分）。（c）溶质粒子占据部分空间并与水分子结合，令自由水分子数目减少，水分子离开溶液的趋势降低，故水势较低（2 分）。（d）高浓度蔗糖溶液的水势低于细胞液，水分由液泡经细胞质流出细胞，液泡缩小，细胞膜与细胞壁分离，形成质壁分离（2 分）。
7	（a）比较单纯扩散、易化扩散与主动运输三者在三方面的分别：是否需要膜蛋白、是否消耗代谢能量、能否逆浓度梯度进行；（b）举出人体内一个主动运输的例子；（c）解释为何低温会同时减慢易化扩散与主动运输。	（a）单纯扩散不需要膜蛋白、不消耗代谢能量、只能顺浓度梯度进行；易化扩散需要通道蛋白或载体蛋白、不消耗代谢能量、只能顺浓度梯度进行；主动运输需要载体蛋白、消耗代谢能量、可逆浓度梯度进行（3 分）。（b）小肠上皮细胞吸收葡萄糖，或肾小管重吸收葡萄糖（2 分）。（c）低温降低分子动能，令扩散及载体蛋白的构形改变减慢；同时降低呼吸速率，减少三磷酸腺苷供应，故易化扩散与主动运输均减慢（3 分）。
8	资料三：一条根毛近似为圆柱体，长 0.5 mm、直径 0.02 mm，圆周率取 3.14。（a）计算一条根毛的侧面表面积（以 mm² 表示）；（b）计算 1 000 条根毛的总侧面表面积；（c）把同一段平滑根表面（面积 1 mm²）与 1 000 条根毛的总表面积比较，并指出这对植物吸水的好处；（d）指出根毛吸收水分主要依赖哪一种运输方式。	（a）侧面表面积 = π × 直径 × 长度 = 3.14 × 0.02 × 0.5 = 0.0314 mm²，约 0.031 mm²（2 分）。（b）1 000 条根毛的总表面积 = 1 000 × 0.0314 = 31.4 mm²（2 分）。（c）1 000 条根毛的总表面积约为 1 mm² 平滑表面的 31 倍，大幅增加吸收表面积，令单位时间内可吸收更多水分及矿物盐（3 分）。（d）水分进入根毛主要依赖渗透（1 分）。

丙部　酶与代谢反应

丙部：酶活性题目须同时考虑活性位点形状与反应速率，数值答案保留三位有效数字。

#	题目	答案与评分要点
9	资料四：一个实验以过氧化氢酶催化过氧化氢分解，首 3 分钟收集到 18 cm³ 氧气。（a）计算平均产气速率（以 cm³ min⁻¹ 表示）；（b）若把酶的量加倍而受质充足，预测速率并解释；（c）写出一个会令第 4 至 5 分钟速率下降的因素。	（a）平均产气速率 = 18 cm³ ÷ 3 min = 6.0 cm³ min⁻¹（3 分）。（b）酶量加倍后速率约为 12 cm³ min⁻¹，因活性位点数目增加，在受质充足时更多受质可同时被催化（3 分）。（c）受质浓度随反应进行而下降，或产物累积产生抑制作用，或酶逐渐变性（任答一项，2 分）。
10	某酶的初始反应速率在 20 °C 时为 12 cm³ min⁻¹，该酶的温度系数 Q₁₀ 为 2。（a）计算 30 °C 时的预测速率；（b）计算 40 °C 时的预测速率；（c）说明为何在 60 °C 时速率接近零，并解释原因。	（a）30 °C 的预测速率 = 12 × 2 = 24 cm³ min⁻¹（3 分）。（b）40 °C 的预测速率 = 24 × 2 = 48 cm³ min⁻¹（2 分）。（c）60 °C 已高于该酶的最适温度，酶分子的肽链及氢键被破坏，活性位点变形，酶永久变性，受质无法与活性位点结合，故速率接近零（3 分）。
11	（a）解释 pH 改变如何影响酶的活性，并说明最适 pH 的概念；（b）解释重金属离子为何能抑制酶活性；（c）说明竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂的一项分别；（d）解释酶只能催化特定受质，并指出这个特性与活性位点形状的关系。	（a）pH 改变会影响酶分子中氨基酸侧链的电荷，令氢键及离子键断裂，活性位点形状改变，酶与受质形成的复合物减少；最适 pH 指酶活性最高时的 pH 值（2 分）。（b）重金属离子与酶分子的硫氢基结合，破坏酶的三维结构，令活性位点变形，酶因而失去活性（2 分）。（c）竞争性抑制剂与受质竞争活性位点，可藉增加受质浓度减轻抑制；非竞争性抑制剂结合在活性位点以外的位置，改变活性位点形状，增加受质浓度亦不能解除抑制（2 分）。（d）活性位点具特定的三维形状及电荷分布，只有形状互补的受质才能结合，故每种酶通常只催化一种受质（2 分）。
12	（a）描述一个量度温度对酶活性影响的实验步骤，包括须控制的变数；（b）指出实验中两项须保持不变的变数；（c）说明为何要用同一批次的酶及同一浓度的受质；（d）指出以气体体积量度反应速率时的一项误差来源。	（a）把等量的酶溶液与受质溶液分别置于不同温度的水浴中预热，再混合并即时计时；每隔固定时间量度产物量或气体体积，计算反应速率（3 分）。（b）酶的浓度、受质浓度、pH 及反应时间（任答两项，2 分）。（c）确保各组的酶活性及受质浓度一致，令速率差异只由温度这个自变量造成（2 分）。（d）气体可能溶于水或部分漏出，令量得的气体体积较实际少（1 分）。

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