資源簡介

專題(三)　細胞代謝的保障
明考點·析考情
考點 1.物質進出細胞的方式。2.酶在代謝中的作用。3.ATP在能量代謝中的作用。
考情 該部分內容的命題以選擇題為主。常以特定細胞或細胞器中多種物質協同轉運的文字或圖例為情境，考查學生利用教材知識準確辨析這些物質跨膜運輸的方式；ATP常融合其他知識一塊考查；酶常通過曲線分析、實驗結果的分析等形式考查。
命題點1　物質出入細胞的方式
1．理清細胞的吸水和失水
2．物質進出細胞方式的判斷
3．影響物質跨膜運輸的因素及相關曲線
(1)物質濃度(在一定的濃度范圍內)
(2)氧濃度
(3)溫度：①溫度影響生物膜的流動性，進而影響所有跨膜方式的運輸速率。②溫度影響酶活性，影響呼吸速率，進而影響能量供應，主動運輸和胞吞、胞吐均受影響。
4．巧用兩種抑制劑探究物質跨膜運輸的方式
1．(2020·江蘇，5)如圖①～⑤表示物質進、出小腸上皮細胞的幾種方式，下列敘述正確的是(　　)
A．葡萄糖進、出小腸上皮細胞方式不同
B．Na＋主要以方式③運出小腸上皮細胞
C．多肽以方式⑤進入細胞，以方式②離開細胞
D．口服維生素D通過方式⑤被吸收
2．(2021·江蘇，3)細胞可運用不同的方式跨膜轉運物質，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．物質自由擴散進出細胞的速度既與濃度梯度有關，也與分子大小有關
B．小腸上皮細胞攝入和運出葡萄糖與細胞質中各種溶質分子的濃度有關
C．神經細胞膜上運入K＋的載體蛋白和運出K＋的通道蛋白都具有特異性
D．腎小管上皮細胞通過主動運輸方式重吸收氨基酸
思維延伸——判斷與填充
(1)協助擴散轉運溶質分子的速率比自由擴散快(經典高考題)(　　)
(2)植物組織培養過程中，培養基中常添加蔗糖，植物細胞利用蔗糖的方式如圖所示。使用ATP合成抑制劑，會使蔗糖運輸速率下降(2023·浙江6月選考，13)(　　)
(3)如圖為植物細胞膜中H＋－ATP酶將細胞質中的H＋轉運到膜外的示意圖，則H＋轉運過程中H＋－ATP酶不發生形變(2021·浙江1月選考，12)(　　)
(4)人體成熟紅細胞能夠運輸O2和CO2，其部分結構和功能如圖，①～⑤表示相關過程，成熟紅細胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP，為③提供能量(2021·河北，4)(　　)
(5)(2021·全國甲，29節選)植物的根細胞可以通過不同方式吸收外界溶液中的K＋。細胞外的K＋能夠通過離子通道進入植物的根細胞。離子通道是由________復合物構成的，其運輸的特點是________________________________________(答出1點即可)。 細胞外的K＋可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞。在有呼吸抑制劑的條件下，根細胞對K＋的吸收速率降低，原因是____________________________________________________________________。
題組一　物質出入細胞方式判斷
1．(2023·徐州高三調研)載體蛋白和通道蛋白對物質的轉運機制不同。下列敘述錯誤的是(　　)
A．突觸前膜釋放神經遞質都需要載體蛋白參與
B．載體蛋白需要與被轉運物結合，實現對物質的跨膜運輸
C．通道蛋白一般只參與被動運輸，載體蛋白既可參與被動運輸，也可參與主動運輸
D．如果有與被轉運物結構相似的物質存在，載體蛋白可能出現競爭性抑制現象
2．人體小腸上皮細胞對3種單糖吸收的方式如圖所示，其中半乳糖與載體的親和力大于葡萄糖，二者進入細胞均借助Na＋的濃度梯度勢能，細胞膜上的鈉鉀泵負責Na＋和K＋的主動運輸。下列敘述正確的是(　　)
A．果糖的轉運速率會隨著果糖濃度的升高持續增大
B．葡萄糖和半乳糖轉運時直接消耗了大量ATP
C．半乳糖出現后，葡萄糖的轉運量減少
D．抑制小腸上皮細胞的鈉鉀泵后，葡萄糖轉運速率不變
題組二　跨膜運輸實例辨析
3．(2023·全國甲，4)探究植物細胞的吸水和失水實驗是高中學生常做的實驗。某同學用紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料進行實驗，探究蔗糖溶液、清水處理外表皮后，外表皮細胞原生質體和液泡的體積及細胞液濃度的變化。圖中所提到的原生質體是指植物細胞不包括細胞壁的部分。下列示意圖中能夠正確表示實驗結果的是(　　)
4．某實驗小組用一定濃度的KNO3溶液處理白色洋蔥鱗片葉內表皮細胞，繪圖如圖所示。設原生質體初始狀態時的體積為1.0。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．若在KNO3溶液中加入適量紅墨水，則質壁分離及復原的現象會更明顯
B．b→a段對應的細胞，細胞液滲透壓小于細胞質基質滲透壓
C．原生質體的相對體積的變化趨勢是1.0→0.5→1.0→1.5
D．c點時該細胞原生質體體積最大，故吸水能力最強
專題(三)　細胞代謝的保障
建網絡　抓主干
①蛋白質　②RNA　③高效性　④專一性　⑤活化能　⑥胞吞、胞吐　⑦C、H、O、N、P　⑧A—P～P～P　⑨細胞呼吸　⑩光合作用　 直接能源物質
命題點1　真題研究
1．A　[葡萄糖進入小腸上皮細胞通過方式①，由低濃度到高濃度，屬于主動運輸，葡萄糖運出小腸上皮細胞通過方式③，由高濃度到低濃度，不消耗能量，需要載體蛋白，屬于協助擴散，A正確；Na＋運出小腸上皮細胞通過方式②，由低濃度到高濃度，屬于主動運輸，B錯誤；方式⑤是胞吞，方式②為主動運輸，多肽的相對分子質量較大，通過胞吞和胞吐的方式進、出細胞，C錯誤；維生素D屬于脂質中的固醇類物質，進入細胞的方式是自由擴散(方式④)，D錯誤。]
2．B　[小腸上皮細胞攝入和運出葡萄糖與細胞質中葡萄糖分子的濃度有關，與細胞質中其他溶質分子的濃度無關，B錯誤；膜轉運蛋白包括載體蛋白和通道蛋白，二者都具有特異性，載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過，C正確。]
思維延伸
(1)√　(2)√
(3)×　H＋轉運過程中H＋－ATP酶會發生形變，協助物質運輸。
(4)√　(5)蛋白質　一種離子通道只允許一種離子通過　根細胞對K＋的吸收屬于主動運輸，消耗能量，而呼吸抑制劑抑制細胞呼吸產生能量
題組集訓
1．A　[突觸前膜通過胞吐的方式釋放神經遞質，不需要載體蛋白參與，A錯誤。]
2．C　[分析題圖可知，果糖的轉運方式為協助擴散，由于受到載體蛋白數量的限制，果糖的轉運速率不會隨著果糖濃度的升高持續增大，A錯誤；葡萄糖和半乳糖轉運時直接消耗了Na＋順濃度梯度運輸產生的電子勢能，而非ATP，B錯誤；分析題干信息可知，半乳糖與載體的親和力大于葡萄糖，說明半乳糖出現后，葡萄糖的轉運量減少，C正確；抑制小腸上皮細胞的鈉鉀泵后，細胞內外Na＋濃度梯度受到影響，從而影響Na＋的順濃度梯度跨膜運輸，故葡萄糖轉運速率降低，D錯誤。]
3．C　[用30%蔗糖溶液處理之后，細胞失水，原生質體和液泡的體積都會減小，細胞液濃度升高，用清水處理之后，細胞吸水，原生質體和液泡的體積會增大，細胞液濃度降低，A、B錯誤；隨著所用蔗糖溶液濃度的升高，當蔗糖溶液濃度大于細胞液濃度之后，細胞就會開始失水，原生質體和液泡的體積減小，細胞液濃度升高，C正確，D錯誤。]
4．D　[c點時該細胞原生質體體積最大，故吸水能力最弱，D錯誤。]命題點2　酶和ATP在代謝中的作用
1．明辨ATP的結構及拓展
2．能量轉換過程和ATP的產生與消耗
轉化場所 產生或消耗ATP的生理過程
細胞膜 消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐
細胞質基質 產生ATP：細胞呼吸第一階段
葉綠體 產生ATP：光反應 消耗ATP：暗反應和自身DNA復制等
線粒體 產生ATP：有氧呼吸第二、三階段 消耗ATP：自身DNA復制等
核糖體 消耗ATP：蛋白質的合成
細胞核 消耗ATP：DNA復制、轉錄等
3.肌細胞中ATP產生速率與O2供給量關系的曲線解讀
特別提醒　(1)當橫坐標表示細胞呼吸強度時，ATP產生速率的變化曲線應該從原點開始。
(2)哺乳動物成熟的紅細胞中，ATP的產生速率幾乎與O2供給量無關。
4．讀懂酶的3類曲線
(1)酶的作用原理
酶能降低化學反應的活化能(如圖所示)。
①表示無酶催化時反應進行需要的活化能是ac段。
②表示有酶催化時反應進行所需要的活化能是bc段。
③酶降低的活化能是ab段。
(2)酶的作用特性
①圖1中加酶的曲線和加無機催化劑的曲線比較，說明酶具有高效性，而與不加催化劑的曲線比較只能說明酶具有催化作用。
②圖2中兩曲線比較說明酶具有專一性。
(3)酶促反應速率的影響因素
①溫度和pH
圖甲和圖乙顯示：高溫、過酸、過堿都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結構未被破壞，溫度升高可恢復活性。從圖丙和圖丁可以看出：反應溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。
②底物濃度和酶濃度
圖甲中OP段的限制因素是底物濃度，而P點之后的限制因素有酶濃度和酶活性；圖乙對反應底物的要求是底物足量。
5．酶的特性及相關探究實驗
6．蛋白酶對蛋白質的水解實驗
檢驗蛋白酶對蛋白質的水解時應選用蛋白塊，通過觀察其消失情況得出結論，因為蛋白酶本身也是蛋白質，所以不能選用雙縮脲試劑鑒定。
1．(2022·江蘇，8)下列關于細胞代謝的敘述正確的是(　　)
A．光照下，葉肉細胞中的ATP均源于光能的直接轉化
B．供氧不足時，酵母菌在細胞質基質中將丙酮酸轉化為乙醇
C．藍細菌沒有線粒體，只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP
D．供氧充足時，真核生物在線粒體外膜上氧化[H]產生大量ATP
2．(江蘇經典高考題)過氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，設計實驗如表。下列相關敘述正確的是(　　)
管號 2%H2O2/mL 緩沖液/mL 過氧化物酶溶液/mL 白菜梗提取液/mL 煮沸冷卻后的白菜梗提取液/mL 1%焦性沒食子酸/mL
1 2 2 － － － 2
2 2 － 2 － － 2
3 2 － － 2 － 2
4 2 － － － 2 2
A.1號管為對照組，其余不都是實驗組
B．2號管為對照組，其余都為實驗組
C．若3號管顯橙紅色，無須對照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶
D．若4號管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無過氧化物酶
思維延伸——判斷與填充
(1)磷酸化酶a能為肝糖原水解提供活化能(2023·浙江1月選考，11)(　　)
(2)蛇毒中的磷脂酶因水解紅細胞膜蛋白而導致溶血(江蘇經典高考題)(　　)
(3)洗衣時，加少許白醋能增強加酶洗衣粉中酶的活性(江蘇經典高考題)(　　)
(4)加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示，則加熱導致堿性蛋白酶構象改變是不可逆的(2022·湖南，3)(　　)
(5)ATP是細胞內絕大多數生命活動的直接能源物質，ATP的化學性質十分穩定(江蘇經典高考題)(　　)
(6)ATP脫去2個磷酸基團后是RNA的基本組成單位之一(江蘇經典高考題)(　　)
(7)腺苷三磷酸分子在水解酶的作用下不斷地合成和水解，從而成為細胞中吸能反應和放能反應的紐帶(2022·浙江1月選考，3)(　　)
(8)研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1～2 min后迅速分離得到細胞內的ATP。結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。則32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率不相等(2021·海南，14)(　　)
(9)將A、B兩種物質混合，T1時加入酶C，如圖為最適溫度下A、B濃度的變化曲線。則T2后B增加緩慢是酶活性降低導致的(經典高考題)(　　)
(10)(江蘇經典高考題)將一個土豆(含有過氧化氫酶)切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定體積和濃度的過氧化氫溶液的針筒中。土豆片為4片時，測得產生的氣體量隨時間的變化如圖中的實線所示，若土豆片為8片時，實驗結果的曲線最可能是下列______圖中的虛線。如果要獲得更多的氣體，在不改變溶液體積的條件下，可采取的方法是__________________，其結果可用____圖中的虛線表示。為保證上述實驗的科學性，需要控制其他的外界環境因素，如________________。
題組一　ATP的結構與功能
1．dATP是脫氧腺苷三磷酸的英文名稱縮寫，其結構式可簡寫成dA—P～P～P(該結構式中的dA表示脫氧腺苷)。下列關于dATP和ATP的敘述正確的是(　　)
A．dATP與ATP分子結構的主要區別是含氮堿基不同
B．dATP徹底水解后可形成3種有機物
C．ATP經過水解之后可以得到某種核酸的基本單位之一
D．一般來說動物細胞內生成ATP的場所主要在細胞質基質
2．(多選)(2023·南京高三模擬)味覺細胞感受甜味分子信息的過程如圖所示。味傳導蛋白由α、β和γ三個亞基構成，當α亞基與鳥苷二磷酸(GDP)結合時，該蛋白無活性，與鳥苷三磷酸(GTP)結合時被激活，裂解為Gα－GTP和GβGγ兩部分，Gα－GTP能夠使腺苷酸環化酶(AC)磷酸化而被激活。激活態的蛋白激酶A(PKA)可作用于K＋通道蛋白，最終引起神經遞質的釋放。下列敘述正確的是(　　)
A．Gα－GTP改變了AC的空間結構，使其能催化cAMP合成
B．激活態PKA能降低K＋通道蛋白磷酸化過程的活化能
C．K＋通道蛋白的磷酸化會導致味覺細胞膜內的電位降低
D．該過程體現了細胞膜信息交流和控制物質進出的功能
題組二　酶的本質、作用、特性和影響因素
3．(2023·泰州高三期末)豚鼠胰腺腺泡細胞可合成并分泌胰蛋白酶等多種消化酶，下列相關敘述正確的是(　　)
A．胰蛋白酶能為化學反應提供能量
B．胰腺腺泡細胞中有較多的胰島素mRNA
C．直接研磨胰腺容易提取到胰島素
D．核糖體和內質網參與胰蛋白酶的合成
4．除了溫度和pH對酶活性有影響外，一些抑制劑也會降低酶的催化效果。圖甲為酶作用機理及兩種抑制劑影響酶活性的機理示意圖，圖乙為相同酶溶液在無抑制劑、添加不同抑制劑的條件下，酶促反應速率隨底物濃度變化的曲線。下列敘述不正確的是(　　)
A．圖甲中非競爭性抑制劑降低酶活性的機理與高溫、低溫對酶活性抑制的機理不同
B．根據圖甲可推知，競爭性抑制劑與底物具有類似結構，從而與底物競爭酶的活性位點
C．圖乙中底物濃度相對值大于15時，限制曲線A酶促反應速率的主要因素是酶濃度
D．圖乙中曲線B和曲線C分別是在酶溶液中添加了非競爭性抑制劑和競爭性抑制劑的結果
命題點2　真題研究
1．B　[光照下，葉肉細胞可以進行光合作用和有氧呼吸，光合作用中產生的ATP來源于光能的直接轉化，有氧呼吸中產生的ATP來源于有機物的氧化分解，A錯誤；供氧不足時，酵母菌在細胞質基質中進行無氧呼吸，將丙酮酸轉化為乙醇和二氧化碳，B正確；藍細菌屬于原核生物，沒有線粒體，但可以進行有氧呼吸，C錯誤；供氧充足時，真核生物在線粒體內膜上氧化[H]產生大量ATP，D錯誤。]
2．A　[由表分析可知，1號管、2號管是對照組，3號管、4號管是實驗組，A正確，B錯誤；實驗設置必須遵循對照原則，3號與1、2號對照，3號管、2號管顯橙紅色，1號不變色，證明白菜梗中存在過氧化物酶，C錯誤；3號管和4號管的自變量是溫度，若3號管顯橙紅色，4號管不顯橙紅色，說明高溫使過氧化物酶變性失活，D錯誤。]
思維延伸
(1)×　磷酸化酶a不能為肝糖原水解提供活化能，酶的作用機理是降低化學反應所需活化能。
(2)×　蛇毒中的磷脂酶具有專一性，只能催化磷脂分子的水解，不能催化蛋白質水解。
(3)×　白醋呈酸性，使酶變性失活，所以洗衣時加少許白醋會導致加酶洗衣粉中酶的活性降低。
(4)×　由圖示可知，加熱導致堿性蛋白酶由天然狀態變為部分解折疊，部分解折疊的堿性蛋白酶降溫后可恢復到天然狀態，因此適當加熱導致堿性蛋白酶構象改變是可逆的。
(5)×　ATP的化學性質不穩定，遠離腺苷的特殊的化學鍵很容易發生斷裂和重新形成。
(6)√
(7)×　ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP。
(8)√
(9)×　T2后B增加緩慢是反應物A減少導致的。
(10)c　增加過氧化氫濃度　a　溫度(或氣壓等)
題組集訓
1．C　[ATP與dATP分子結構的主要區別是五碳糖不同，前者含有核糖，后者含有脫氧核糖，A錯誤；dATP徹底水解后可形成脫氧核糖和腺嘌呤2種有機物(磷酸不是有機物)，B錯誤；ATP經過水解之后可以得到腺嘌呤核糖核苷酸，是構成RNA的基本單位之一，C正確；ATP的合成可發生在線粒體、葉綠體、細胞質基質，所以，動物細胞內生成ATP的場所主要在線粒體和細胞質基質，D錯誤。]
2．ABD　[由題圖可知，Gα－GTP能夠使AC磷酸化而被激活，改變了AC的空間結構，使其能催化ATP形成cAMP，A正確；K＋通道蛋白磷酸化后通道關閉，不能運輸K＋通過細胞膜，激活態PKA(激活態的蛋白激酶A)可作用于 K＋ 通道蛋白，降低K＋通道蛋白磷酸化過程的活化能，最終引起神經遞質的釋放，B正確；K＋通道蛋白磷酸化后通道關閉，不能運輸K＋通過細胞膜，膜內的負電位被抵消一部分，故K＋通道蛋白的磷酸化會導致味覺細胞膜內的電位上升，C錯誤；味傳導蛋白與細胞膜上的受體結合，引起一系列的生理變化等，體現了細胞膜信息交流和控制物質進出的功能，D正確。]
3．D　[酶具有催化作用，作用機理是降低化學反應所需的活化能，不能為反應提供能量，A錯誤；胰島素只在胰島B細胞中表達，所以在胰腺腺泡細胞中不會出現胰島素mRNA，B錯誤；胰腺中含有胰蛋白酶，而胰島素的化學本質是蛋白質，直接提取，胰蛋白酶會水解胰島素，導致提取失敗，C錯誤。]
4．D　[非競爭性抑制劑與酶活性位點以外的其他位點結合，通過改變酶的空間結構使酶的活性受到抑制，高溫會使酶的空間結構被破壞使酶的活性受到抑制，但低溫只是抑制酶的活性，酶的空間結構沒有被破壞，A正確；分析圖甲可知，競爭性抑制劑和底物能夠爭奪酶的同一活性部位，說明競爭性抑制劑與底物可能具有類似結構，B正確；底物濃度相對值大于15時，曲線A中的酶促反應速率隨著底物濃度的增加不再增加，表明此時底物濃度不再是限制酶促反應速率的因素，此后限制曲線A酶促反應速率的主要因素是酶濃度，C正確；曲線B表示加入競爭性抑制劑時酶促反應速率隨底物濃度變化的曲線，曲線C表示加入非競爭性抑制劑時酶促反應速率隨底物濃度變化的曲線，D錯誤。]

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