资源简介

课时3　细胞的功能绝大多数基于化学反应
重点1　酶、ATP在细胞代谢中的作用
【知识盘查】
1.酶在细胞代谢中的作用
(1)酶的作用原理、特性及影响因素
提醒　①高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定；酶的保存宜选择低温、最适pH等条件。
②有些酶发挥作用需要激活剂，如Taq DNA聚合酶需要Mg2＋激活。
(2)酶的抑制剂(常分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂)
2.ATP的结构及与能量代谢的关系
(1)明确ATP与核酸的关系
(2)理清能量转换过程和ATP的来源与去路
提醒　①ATP产生量与O2供给量间的关系
②能够转化为ATP中的能量有：光能、有机物中的化学能。
③ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。ATP不属于能量而是能量的载体。
【曾经这样考】
1.(2025·黑吉辽蒙卷，1)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述正确的是(　　)
A.基本单位是脱氧核苷酸
B.在细胞内或细胞外均可发挥作用
C.当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应
D.为维持高活性，适宜在70～75 ℃下保存
答案　B
解析　耐高温的DNA聚合酶的化学本质是蛋白质，基本单位是氨基酸，A错误；酶既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外发挥作用，B正确；DNA复制时需要引物、模板、能量、原料和酶，而酶发挥作用需要适宜的温度和pH，因此只有模板DNA和脱氧核苷酸存在时并不一定能催化反应，C错误；高温会破坏酶的空间结构使酶失活，低温条件下酶的活性受到抑制，但空间结构稳定，因此酶适宜在低温条件下保存，D错误。
2.(2024·全国甲卷，2)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是(　　)
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键
答案　C
解析　离子的主动运输需要消耗能量，ATP转化为ADP时可以释放能量，供离子的主动运输利用，A正确；当图示ATP脱去β和γ位磷酸基团后就成为AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本组成单位之一)，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键断裂的过程是ATP水解释放能量的过程，其释放出的能量可供机体的绝大多数生命活动所利用，细胞核中进行的一些生命活动也需要ATP水解供能，如转录，C错误；光合作用过程中，光能可转化为化学能储存在ATP中，这些化学能主要储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键，D正确。
3.经典真题再判断
(1)具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(2023·广东卷，1B)(√)
(2)淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。(2023·浙江6月选考，10C)(×)
提示　pH过高会导致酶变性失活。
(3)“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。(2022·北京卷，12C)(×)
提示　应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。
(4)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)(×)
提示　大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；只有部分激素是蛋白质类。
【还会这样考】
4.(2025·吉林长春质检，3)酶不仅在生命活动中具有重要作用，还在日常生活中有广泛运用。下列说法正确的是(　　)
A.植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细胞的细胞壁
B.能有效祛除奶渍的加酶洗衣粉，可用来洗涤蚕丝制品
C.食物中的淀粉和蔗糖在咀嚼过程中会被唾液淀粉酶催化水解
D.参与细胞内DNA复制的酶有解旋酶、DNA聚合酶和T4 DNA连接酶
答案　A
解析　植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细胞的细胞壁，A正确；能有效祛除奶渍的加酶洗衣粉，其中的酶是蛋白酶，蚕丝制品中的蚕丝主要成分也是蛋白质，该洗衣粉不能用来洗涤蚕丝制品，B错误；唾液淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖，C错误；DNA复制时，解旋酶解开DNA的双螺旋结构，DNA聚合酶催化子链的延伸，DNA连接酶(但不是T4 DNA连接酶)连接不连续合成的子链，T4 DNA连接酶一般用于基因工程中，D错误。
1.NTP、dNTP、ddNTP的关系
2.磷酸肌酸与ATP
(1)磷酸肌酸是肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物。细胞在急需供能时， 在酶的催化下，可生成ATP，以维持细胞中ATP含量的相对稳定：
磷酸肌酸(C～Pi)＋ADP ATP＋肌酸(C)　　　
(2)ATP－磷酸肌酸供能系统
5.(2025·辽宁盘锦一中调研)动物体内部分酶的活性受磷酸化的影响，进而影响细胞代谢，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.ATP水解释放的磷酸基团使酶1磷酸化
B.肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、酶2、酶3分布
C.胰高血糖素作用于靶细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强
D.磷酸化会改变酶的空间结构并改变其活性，利于细胞代谢
答案　B
解析　肌肉细胞中无酶3，因此不能将糖原水解成葡萄糖，B错误。
调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化
类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化
概念 在蛋白激酶的催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程
图示过程
意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活
　　　重点2　光合作用和细胞呼吸的过程
　　　　　　　　　　　　　　　　
【知识盘查】
1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
提醒　①葡萄糖需在细胞质基质中酵解成丙酮酸后进入线粒体。
②无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
③人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成。
2.“三看”法判断细胞呼吸的类型
提醒　不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。有些生物在特殊情况下无氧呼吸方式会发生改变，根本原因是基因的选择性表达。
3.图解光合作用与细胞呼吸的过程
提醒　①有氧呼吸第二阶段不消耗O2，但必须在有O2存在条件下进行。
②光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与，后续过程均需酶的催化。
③光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的NADPH和ATP还可以维持一段时间的暗反应。
④人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体，酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质，植物固定CO2的场所是叶绿体基质，蓝细菌、硝化细菌等固定CO2的场所是细胞质。
4.绿叶中色素的提取和分离实验要点
5.光合作用与细胞呼吸中“两种”元素的转移途径
6.掌握影响光合作用因素的三类曲线
7.突破开放农田与密闭温室中光合作用的两类日变化曲线
【曾经这样考】
1.(2025·河北卷，4)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是(　　)
A.类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O
B.叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2
C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2
D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物
答案　A
解析　类囊体膜上发生水的光解，线粒体基质中发生丙酮酸和水的彻底分解，A错误；叶绿体基质中发生CO2的固定，消耗CO2，线粒体基质中丙酮酸分解生成CO2，B正确；类囊体膜上水的光解产生O2，线粒体内膜上消耗NADH和O2并生成H2O，C正确；叶绿体基质中发生暗反应可以产生糖类，线粒体基质中发生丙酮酸的分解，D正确。
2.(不定项)(2025·黑吉辽蒙卷，16)下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是(　　)
A.①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体
B.③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C.无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行
D.无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
答案　AB
解析　图中①为细胞呼吸第一阶段，场所为细胞质基质，②为有氧呼吸第二阶段，场所为线粒体基质，③为有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，A正确；在③过程中前两个阶段产生的NADH与O2发生反应生成H2O，B正确；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段完全相同，而其他阶段不同，因此无氧条件下②③均无法发生，C错误；无氧条件下，细胞呼吸第一阶段产生的NADH用于无氧呼吸的第二阶段，而无氧呼吸只在第一阶段生成少量ATP，D错误。
3.经典真题再判断
(1)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(2024·江西卷，5C)(×)
提示　有氧呼吸第一阶段丙酮酸生成的过程不消耗水。
(2)线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。(2023·湖南卷，2C)(×)
提示　有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质。
(3)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。(2023·全国乙卷，2D)(×)
提示　溶解度越高扩散得越快。
(4)用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏。(2023·江苏卷，12A)(×)
提示　防止叶绿素被破坏。
(5)线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与。(2022·全国甲卷，4C)(×)
提示　丙酮酸分解为CO2和[H]的过程是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要O2的直接参与。
【还会这样考】
4.(2025·八省联考内蒙古卷，12)某酵母菌以葡萄糖为底物的3种呼吸途径中，部分物质变化如图，下列叙述正确的是(　　)
A.途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇和少量ATP中
B.途径二和途径三的存在，降低了酵母菌对环境的适应力
C.酵母菌仅通过途径三不能获得满足生长必需的能量
D.生物界中，途径一仅发生在具有线粒体的细胞中
答案　C
解析　途径二为无氧呼吸，无氧呼吸中的能量大部分储存在乙醇中，少部分能量转移到ATP，还有一部分能量以热能形式散失，A错误；途径二和途径三的存在，使酵母菌在无氧环境且pH为酸性或碱性的条件下都能生存，提高了酵母菌对环境的适应力，B错误；途径三为无氧呼吸，产生的ATP较少，因此酵母菌仅通过途径三不能获得满足生长必需的能量，C正确；途径一过程也可发生在不含线粒体的细胞中，如硝化细菌、蓝细菌等，D错误。
5.(不定项)(2025·辽宁鞍山模拟)某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究，在最适温度下进行相关实验(图1实验是在黑暗中进行的)，结果如图。下列相关分析错误的是(　　)
A.图1中呼吸底物为葡萄糖且O2浓度为A时，O2的吸收量等于CO2的释放量
B.植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时，分解葡萄糖时释放的能量中大部分以热能的形式散失
C.在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能右移
D.图2中G点时甲的叶肉细胞叶绿体产生的葡萄糖进入线粒体进行呼吸作用
答案　AD
解析　无氧呼吸不吸收O2，只释放CO2；有氧呼吸吸收的O2和释放CO2量刚好相等，图1中呼吸底物为葡萄糖且O2浓度为A时，O2的吸收量等于CO2的释放量的一半，A错误；植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时，分解葡萄糖时释放的能量中大部分以热能的形式散失，小部分形成ATP，B正确；在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，但是光合作用速率降低，需要更大的光照才能达到光补偿点，所以光补偿点可能右移，C正确；葡萄糖不能进入线粒体，D错误。
限时练4　细胞的功能绝大多数基于化学反应
(时间：30分钟　分值：50分)
【精准强化】
1.(2025·吉林长春质检)胃蛋白酶原是胃黏膜主细胞合成分泌的胃蛋白酶前体，由H＋激活后转变成胃蛋白酶发挥功能。下列说法正确的是(　　)
A.肌肉细胞的内质网比胃黏膜主细胞的更为发达
B.胃蛋白酶原的分泌依赖于细胞膜的选择透过性
C.胃蛋白酶原被激活时空间结构一定会发生改变
D.胃蛋白酶在内环境中发挥作用时需要消耗水分
答案　C
解析　肌肉细胞合成的蛋白质相对胃黏膜主细胞较少，胃黏膜主细胞的内质网更发达，A错误；胃蛋白酶原的本质是蛋白质，通过胞吐分泌，依赖于细胞膜的流动性，B错误；胃蛋白酶可水解蛋白质，其在消化道中发挥作用时需要消耗水分，消化道与外界相通不属于内环境，D错误。
2.(2025·湖北十一校二联)酶是细胞代谢不可缺少的核心物质。下列有关酶的叙述错误的是(　　)
A.细胞中化学反应的有序进行依赖于酶的专一性和酶在细胞中的分布
B.在啤酒生产中，通常要利用大麦芽，实质上是利用其中的α－淀粉酶
C.端粒酶能恢复随细胞分裂而缩短的染色体端粒，在癌细胞中活性较低
D.吞噬细胞的溶酶体中含有多种水解酶，能将入侵病菌的细胞壁分解
答案　C
解析　细胞代谢有条不紊的进行，与酶的专一性是分不开的，细胞质中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关，A正确；癌细胞能连续分裂，保持端粒酶较高的活性才能让细胞端粒不受损过度，才能保持持久分裂能力，C错误。
3.(2025·八省联考四川卷，9)生菜是一种在保存和运输过程中易发生褐变的蔬菜。多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，导致植物组织褐变。某团队研究生菜多酚氧化酶在不同条件下的特性，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
注：吸光度大小与醌类物质含量成正相关。
A.低氧环境可促进褐变发生
B.喷洒柠檬酸可抑制褐变发生
C.保存和运输生菜的最适pH值为6
D.40 ℃时PPO活性最高，适于生菜保存
答案　B
解析　多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，导致植物组织褐变，因此低氧环境可抑制褐变发生，A错误；由图示可知，喷洒柠檬酸可以减弱PPO相对活性，从而减少醌类物质的形成，即抑制褐变发生，B正确；结合图示可知，pH为6时吸光度最大，而吸光度和醌类物质含量成正相关，说明pH为6时褐变易发生，从而不利于保存和运输生菜，C错误；结合图示可知，温度为40 ℃时吸光度最大，而吸光度和醌类物质含量成正相关，说明温度为40 ℃时褐变易发生，从而不利于生菜的保存，D错误。
4.(不定项)(2025·东北育才中学模拟)GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是(　　)
A.GTP因含有两个特殊化学键而具有较高能量
B.线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C.一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D.环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
答案　AB
解析　分析题意，GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似，推测其结构简式应为G—P～P～P，含有两个特殊化学键，A正确；结合题意分析可知，发动蛋白具有GTP酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时，发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，B正确；结合题干信息“线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白”可知，一般情况下，发动蛋白在细胞质基质中等待激活，C错误；分析题意可知，组装成环线粒体的纤维状结构是由发动蛋白等组成的，蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的，D错误。
5.(2025·八省联考云南卷，4)激活沉默信息调节因子1(Sirt1)可延缓细胞衰老。Sirt1激活程度与NAD＋/NADH的比值呈正相关。下列说法正确的是(　　)
A.NADH转化为NAD＋过程通常伴随O2产生
B.NADH转化成NAD＋过程通常伴随磷酸产生
C.科学运动增加NADH相对含量，可以延缓衰老
D.适度寒冷增加NAD＋相对含量，可以延缓衰老
答案　D
解析　有氧呼吸第一、二阶段均会生成NADH，并合成少量ATP，NADH的消耗是在有氧呼吸的第三阶段完成的，该阶段NADH转化为NAD＋过程通常伴随O2消耗，A错误；NADH的消耗是在有氧呼吸的第三阶段完成的，该阶段NADH转化为NAD＋过程通常伴随ATP的生成与O2消耗，ATP的合成消耗磷酸，因此该过程通常伴随磷酸消耗，B错误；根据题意可知，Sirt1激活程度与NAD＋/NADH的比值呈正相关，增加NADH相对含量时，NAD＋/NADH的比值会减小，则Sirt1激活程度就会降低，延缓细胞衰老的作用就会较弱，所以科学运动增加NADH相对含量，不可以延缓衰老，C错误；根据题意可知Sirt1激活程度与NAD＋/NADH的比值呈正相关，增加NAD＋相对含量时，NAD＋/NADH的比值会变大，则Sirt1激活程度就会增加，延缓细胞衰老的作用就会较强，所以适度寒冷增加NAD＋相对含量，可以延缓衰老，D正确。
6.(2025·山东卷，4)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是(　　)
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
答案　B
解析　有氧呼吸第一阶段的物质变化为葡萄糖分解为丙酮酸和NADH(不需要氧气的参与)，第二阶段丙酮酸和H2O反应产生CO2和NADH(不需要氧气直接参与)，A错误，B正确；无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段完全相同(产生NADH)，无氧呼吸第二阶段的物质变化是丙酮酸和NADH反应产生乳酸或者酒精和CO2，无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，因此在无氧呼吸过程中葡萄糖分子中的大部分能量储存在酒精或乳酸中，C、D错误。
7.(2025·哈师大附中模拟)渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高，导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。某些植物(如小麦)在渍害条件下会通过乳酸发酵进行无氧呼吸。下列叙述错误的是(　　)
A.发生渍害时，小麦地上部分细胞呼吸的产物包括CO2和H2O
B.发生渍害时，小麦根系细胞中丙酮酸分解成乳酸的同时产生少量ATP
C.与正常环境生长的小麦相比，渍害中的小麦根系吸收养分的能力降低
D.渍害条件下，小麦通过乳酸发酵进行无氧呼吸是长期自然选择的结果
答案　B
解析　发生渍害时，小麦地上部分的细胞主要以有氧呼吸为主，其细胞呼吸产物有CO2、H2O、ATP等，A正确；发生渍害时，小麦根系细胞中进行乳酸发酵，即丙酮酸分解成乳酸，此过程不产生ATP，B 错误；由于渍害中的小麦根系进行无氧呼吸，产生的能量较少，使得根系吸收无机盐所需的能量供给减少，从而降低了根系吸收养分的能力，C正确；经过长期的自然选择，具有通过乳酸发酵进行无氧呼吸能力的小麦植株更有可能生存下来并繁殖后代，使得这种适应渍害环境的特性在小麦种群中逐渐得到保留和加强，D正确。
8.(不定项)(2025·湖南师大附中模拟)研究发现，植物细胞叶绿体内膜上的载体蛋白NTT负责将细胞质基质中的ATP转运进叶绿体，同时将叶绿体基质内的ADP等量交换至细胞质基质，以维持叶绿体内ATP/ADP的动态平衡。叶绿体内ATP/ADP的动态平衡对类囊体薄膜的完整性和功能至关重要。下列推测不合理的是(　　)
A.载体蛋白NTT存在ATP和ADP的结合位点
B.NTT缺失型叶绿体的光合作用性能可能会降低
C.NTT的存在建立了叶绿体和线粒体中能量代谢的联系
D.黑暗条件下光反应受阻导致NTT无法正常工作
答案　D
解析　因为载体蛋白NTT要负责将ATP转运进叶绿体，同时将ADP交换至细胞质基质，所以它必然存在ATP和ADP的结合位点，才能完成这两种物质的转运，A合理；NTT缺失型叶绿体无法维持叶绿体内ATP/ADP的动态平衡，而这种平衡对类囊体薄膜的完整性和功能至关重要，类囊体薄膜是光反应的场所，其功能受影响会导致光合作用性能可能降低，B合理；NTT将细胞质基质中的ATP转运进叶绿体(细胞质基质中的ATP可来自线粒体)，同时将叶绿体基质内的ADP交换至细胞质基质，建立了叶绿体和线粒体中能量代谢的联系，C合理；虽然黑暗条件下光反应受阻，但叶绿体仍可通过NTT从细胞质基质获取ATP，NTT的工作与光反应是否受阻并无直接关联，它主要负责ATP和ADP的转运来维持平衡，D不合理。
【综合提升】
9.(不定项)(2025·湖南怀化模拟)酶抑制剂能降低酶的活性，主要有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两大类。图1表示两种抑制剂的作用机理；图2为最适温度下酶促反应曲线，Km表示最大反应速率(Vmax)一半时的底物浓度。下列相关说法错误的是(　　)
A.酶的合成场所是核糖体，形成过程中脱去水分子
B.竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增加底物浓度而解除
C.加入非竞争性抑制剂会使Vmax降低，Km值升高
D.Km值越小，酶与底物亲和力越高
答案　AC
解析　酶的化学本质为蛋白质或RNA，蛋白质类酶的合成场所是核糖体，形成过程中脱去水分子，而RNA类酶合成场所不是核糖体，A错误；竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增加底物浓度而解除，因为可以增大底物与酶的接触概率，B正确；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位结合，改变酶的构象或阻止产物生成，降低酶的催化活性。即使底物能与酶结合，也无法得到产物。高浓度的底物不能使这种抑制作用逆转。故加入非竞争性抑制剂会使Vmax降低，但Km值不升高，C错误；Km值越小，说明在底物浓度较低时就达到了Vmax，说明酶与底物亲和力高，D正确。
10.(不定项)(2025·河北卷，14)玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析正确的是(　　)
A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质
B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
答案　ACD
解析　细胞呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，该阶段会产生[H], 在细胞进行有氧呼吸时可进入线粒体中参与有氧呼吸的第三阶段，所以线粒体中的[H]可来自细胞质基质，A正确； 由题意可知，T蛋白有利于有氧呼吸的进行，而突变体缺失T基因，结合题图可知，突变体的丙酮酸相对含量比野生型高，其有氧呼吸的第二阶段可能减弱，B错误；T蛋白缺失会造成线粒体内膜受损，所以突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻，C正确；突变体有氧呼吸的第三阶段受阻， 使有氧呼吸强度减弱，而无氧呼吸产生的乳酸增多，说明其无氧呼吸增强，D正确。
11.对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻(真核生物)的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚(40 mg·L－1)的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题：
(1)栅藻的光合放氧反应部位是________(填细胞器名称)。图a结果表明，对硝基苯酚________栅藻的光合放氧反应。
(2)细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是________。
(3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20 mg·L－1，培养10 min后，推测该培养液pH会________，培养液中对硝基苯酚相对含量________。
(4)细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)叶绿体　抑制　(2)氧气　(3)提高　基本不变　(4)栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用
解析　(1)栅藻是真核生物，进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a结果表明，对硝基苯酚可抑制栅藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，对光合放氧的抑制作用增强。(2)由题意可知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组对比，Ⅰ组有氧气，Ⅱ、Ⅲ组有细菌＋氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，Ⅰ组基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。(3)图b中，Ⅰ组为“栅藻＋光照”，对硝基苯酚含量为40 mg·L－1；分析图a可知，对硝基苯酚含量为20 mg·L－1时，栅藻进行光合放氧量较对硝基苯酚含量为40 mg·L－1时高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高；结合图b可知，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，培养液中对硝基苯酚相对含量基本不变。(4)由Ⅲ组可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有氧环境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水体。
12.(2025·八省联考陕西卷，17改编)温度是影响植物生长发育的重要环境因素之一。科研人员探究了不同温度对甲乙两种植物光合作用和呼吸作用的影响。实验步骤如下：将实验对象置于不同温度处理15分钟，再置于生境温度(30 ℃)下测定相关数据，并以30 ℃处理组的测定值为参照，结果如图(a)、图(b)所示。回答下列问题。
(1)温度变化会影响光合作用相关酶的活性，光合作用暗反应所需的酶位于叶绿体的____________________________________________________________________。
(2)实验步骤中“再置于生境温度(30 ℃)下测定相关数据”的目的是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)两种植物中，植物________更适合用于炎热地区的绿化种植。
(4)其他环境因素适宜时，温度对某植物光合速率和呼吸速率影结果如图(c)，T点表示高温温度补偿点。若降低光照强度，该植物的T点将________(填“左移”“右移”或“不变”)，原因是_____________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)基质　(2)排除处理温度对光合作用和呼吸作用测定结果的持续影响　(3)乙　(4)左移　光合作用固定的CO2的量会减少，温度降低后呼吸作用释放的CO2的量与之相当
解析　(1)光合作用暗反应的场所在叶绿体基质，因此其所需的酶位于叶绿体的基质。 (2)“再置于生境温度(30 ℃)下测定相关数据”的目的是排除处理温度对光合作用和呼吸作用测定结果的持续影响，使实验结果更具可比性。 (3)乙可在更高的温度下正常进行生命活动，因此乙更适合用于炎热地区的绿化种植。(4)若降低光照强度，该植物的T点将左移，因为光照强度降低，光合作用下降，光合作用固定的CO2量会减少，温度降低后呼吸作用释放的CO2的量与之相当。课时3　细胞的功能绝大多数基于化学反应
重点1　酶、ATP在细胞代谢中的作用
【知识盘查】
1.酶在细胞代谢中的作用
(1)酶的作用原理、特性及影响因素
提醒　①高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定；酶的保存宜选择低温、最适pH等条件。
②有些酶发挥作用需要激活剂，如Taq DNA聚合酶需要Mg2＋激活。
(2)酶的抑制剂(常分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂)
2.ATP的结构及与能量代谢的关系
(1)明确ATP与核酸的关系
(2)理清能量转换过程和ATP的来源与去路
提醒　①ATP产生量与O2供给量间的关系
②能够转化为ATP中的能量有：光能、有机物中的化学能。
③ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。ATP不属于能量而是能量的载体。
【曾经这样考】
1.(2025·黑吉辽蒙卷，1)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述正确的是(　　)
A.基本单位是脱氧核苷酸
B.在细胞内或细胞外均可发挥作用
C.当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应
D.为维持高活性，适宜在70～75 ℃下保存
2.(2024·全国甲卷，2)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是(　　)
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键
3.经典真题再判断
(1)具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(2023·广东卷，1B)( )
(2)淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。(2023·浙江6月选考，10C)( )
(3)“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。(2022·北京卷，12C)( )
(4)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)( )
【还会这样考】
4.(2025·吉林长春质检，3)酶不仅在生命活动中具有重要作用，还在日常生活中有广泛运用。下列说法正确的是(　　)
A.植物病原菌可通过分泌果胶酶降解植物细胞的细胞壁
B.能有效祛除奶渍的加酶洗衣粉，可用来洗涤蚕丝制品
C.食物中的淀粉和蔗糖在咀嚼过程中会被唾液淀粉酶催化水解
D.参与细胞内DNA复制的酶有解旋酶、DNA聚合酶和T4 DNA连接酶
1.NTP、dNTP、ddNTP的关系
2.磷酸肌酸与ATP
(1)磷酸肌酸是肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物。细胞在急需供能时， 在酶的催化下，可生成ATP，以维持细胞中ATP含量的相对稳定：
磷酸肌酸(C～Pi)＋ADP ATP＋肌酸(C)　　　
(2)ATP－磷酸肌酸供能系统
5.(2025·辽宁盘锦一中调研)动物体内部分酶的活性受磷酸化的影响，进而影响细胞代谢，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.ATP水解释放的磷酸基团使酶1磷酸化
B.肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、酶2、酶3分布
C.胰高血糖素作用于靶细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强
D.磷酸化会改变酶的空间结构并改变其活性，利于细胞代谢
调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化
类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化
概念 在蛋白激酶的催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程
图示过程
意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活
　　　重点2　光合作用和细胞呼吸的过程
　　　　　　　　　　　　　　　　
【知识盘查】
1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
提醒　①葡萄糖需在细胞质基质中酵解成丙酮酸后进入线粒体。
②无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
③人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成。
2.“三看”法判断细胞呼吸的类型
提醒　不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。有些生物在特殊情况下无氧呼吸方式会发生改变，根本原因是基因的选择性表达。
3.图解光合作用与细胞呼吸的过程
提醒　①有氧呼吸第二阶段不消耗O2，但必须在有O2存在条件下进行。
②光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与，后续过程均需酶的催化。
③光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的NADPH和ATP还可以维持一段时间的暗反应。
④人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体，酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质，植物固定CO2的场所是叶绿体基质，蓝细菌、硝化细菌等固定CO2的场所是细胞质。
4.绿叶中色素的提取和分离实验要点
5.光合作用与细胞呼吸中“两种”元素的转移途径
6.掌握影响光合作用因素的三类曲线
7.突破开放农田与密闭温室中光合作用的两类日变化曲线
【曾经这样考】
1.(2025·河北卷，4)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是(　　)
A.类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O
B.叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2
C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2
D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物
2.(不定项)(2025·黑吉辽蒙卷，16)下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是(　　)
A.①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体
B.③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C.无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行
D.无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
3.经典真题再判断
(1)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(2024·江西卷，5C)( )
(2)线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。(2023·湖南卷，2C)( )
(3)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。(2023·全国乙卷，2D)( )
(4)用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏。(2023·江苏卷，12A)( )
(5)线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与。(2022·全国甲卷，4C)( )
【还会这样考】
4.(2025·八省联考内蒙古卷，12)某酵母菌以葡萄糖为底物的3种呼吸途径中，部分物质变化如图，下列叙述正确的是(　　)
A.途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇和少量ATP中
B.途径二和途径三的存在，降低了酵母菌对环境的适应力
C.酵母菌仅通过途径三不能获得满足生长必需的能量
D.生物界中，途径一仅发生在具有线粒体的细胞中
5.(不定项)(2025·辽宁鞍山模拟)某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究，在最适温度下进行相关实验(图1实验是在黑暗中进行的)，结果如图。下列相关分析错误的是(　　)
A.图1中呼吸底物为葡萄糖且O2浓度为A时，O2的吸收量等于CO2的释放量
B.植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时，分解葡萄糖时释放的能量中大部分以热能的形式散失
C.在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能右移
D.图2中G点时甲的叶肉细胞叶绿体产生的葡萄糖进入线粒体进行呼吸作用
限时练4　细胞的功能绝大多数基于化学反应
(时间：30分钟　分值：50分)
【精准强化】
1.(2025·吉林长春质检)胃蛋白酶原是胃黏膜主细胞合成分泌的胃蛋白酶前体，由H＋激活后转变成胃蛋白酶发挥功能。下列说法正确的是(　　)
A.肌肉细胞的内质网比胃黏膜主细胞的更为发达
B.胃蛋白酶原的分泌依赖于细胞膜的选择透过性
C.胃蛋白酶原被激活时空间结构一定会发生改变
D.胃蛋白酶在内环境中发挥作用时需要消耗水分
2.(2025·湖北十一校二联)酶是细胞代谢不可缺少的核心物质。下列有关酶的叙述错误的是(　　)
A.细胞中化学反应的有序进行依赖于酶的专一性和酶在细胞中的分布
B.在啤酒生产中，通常要利用大麦芽，实质上是利用其中的α－淀粉酶
C.端粒酶能恢复随细胞分裂而缩短的染色体端粒，在癌细胞中活性较低
D.吞噬细胞的溶酶体中含有多种水解酶，能将入侵病菌的细胞壁分解
3.(2025·八省联考四川卷，9)生菜是一种在保存和运输过程中易发生褐变的蔬菜。多酚氧化酶(PPO)在有氧条件下能催化酚类物质形成褐色的醌类物质，导致植物组织褐变。某团队研究生菜多酚氧化酶在不同条件下的特性，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
注：吸光度大小与醌类物质含量成正相关。
A.低氧环境可促进褐变发生
B.喷洒柠檬酸可抑制褐变发生
C.保存和运输生菜的最适pH值为6
D.40 ℃时PPO活性最高，适于生菜保存
4.(不定项)(2025·东北育才中学模拟)GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是(　　)
A.GTP因含有两个特殊化学键而具有较高能量
B.线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C.一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D.环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
5.(2025·八省联考云南卷，4)激活沉默信息调节因子1(Sirt1)可延缓细胞衰老。Sirt1激活程度与NAD＋/NADH的比值呈正相关。下列说法正确的是(　　)
A.NADH转化为NAD＋过程通常伴随O2产生
B.NADH转化成NAD＋过程通常伴随磷酸产生
C.科学运动增加NADH相对含量，可以延缓衰老
D.适度寒冷增加NAD＋相对含量，可以延缓衰老
6.(2025·山东卷，4)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是(　　)
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
7.(2025·哈师大附中模拟)渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高，导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。某些植物(如小麦)在渍害条件下会通过乳酸发酵进行无氧呼吸。下列叙述错误的是(　　)
A.发生渍害时，小麦地上部分细胞呼吸的产物包括CO2和H2O
B.发生渍害时，小麦根系细胞中丙酮酸分解成乳酸的同时产生少量ATP
C.与正常环境生长的小麦相比，渍害中的小麦根系吸收养分的能力降低
D.渍害条件下，小麦通过乳酸发酵进行无氧呼吸是长期自然选择的结果
8.(不定项)(2025·湖南师大附中模拟)研究发现，植物细胞叶绿体内膜上的载体蛋白NTT负责将细胞质基质中的ATP转运进叶绿体，同时将叶绿体基质内的ADP等量交换至细胞质基质，以维持叶绿体内ATP/ADP的动态平衡。叶绿体内ATP/ADP的动态平衡对类囊体薄膜的完整性和功能至关重要。下列推测不合理的是(　　)
A.载体蛋白NTT存在ATP和ADP的结合位点
B.NTT缺失型叶绿体的光合作用性能可能会降低
C.NTT的存在建立了叶绿体和线粒体中能量代谢的联系
D.黑暗条件下光反应受阻导致NTT无法正常工作
【综合提升】
9.(不定项)(2025·湖南怀化模拟)酶抑制剂能降低酶的活性，主要有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两大类。图1表示两种抑制剂的作用机理；图2为最适温度下酶促反应曲线，Km表示最大反应速率(Vmax)一半时的底物浓度。下列相关说法错误的是(　　)
A.酶的合成场所是核糖体，形成过程中脱去水分子
B.竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增加底物浓度而解除
C.加入非竞争性抑制剂会使Vmax降低，Km值升高
D.Km值越小，酶与底物亲和力越高
10.(不定项)(2025·河北卷，14)玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析正确的是(　　)
A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质
B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
11.对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻(真核生物)的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚(40 mg·L－1)的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题：
(1)栅藻的光合放氧反应部位是________(填细胞器名称)。图a结果表明，对硝基苯酚________栅藻的光合放氧反应。
(2)细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是________。
(3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20 mg·L－1，培养10 min后，推测该培养液pH会________，培养液中对硝基苯酚相对含量________。
(4)细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
12.(2025·八省联考陕西卷，17改编)温度是影响植物生长发育的重要环境因素之一。科研人员探究了不同温度对甲乙两种植物光合作用和呼吸作用的影响。实验步骤如下：将实验对象置于不同温度处理15分钟，再置于生境温度(30 ℃)下测定相关数据，并以30 ℃处理组的测定值为参照，结果如图(a)、图(b)所示。回答下列问题。
(1)温度变化会影响光合作用相关酶的活性，光合作用暗反应所需的酶位于叶绿体的____________________________________________________________________。
(2)实验步骤中“再置于生境温度(30 ℃)下测定相关数据”的目的是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)两种植物中，植物________更适合用于炎热地区的绿化种植。
(4)其他环境因素适宜时，温度对某植物光合速率和呼吸速率影结果如图(c)，T点表示高温温度补偿点。若降低光照强度，该植物的T点将________(填“左移”“右移”或“不变”)，原因是_____________________________________
____________________________________________________________________。

展开更多......

收起↑