细胞的代谢

知识体系

图1 细胞内的酶与ATP

图2 细胞呼吸与光合作用

核心提炼

理清酶的作用机理、特性及影响因素的3类曲线

(1)酶的作用原理

①由图可知，酶的作用原理是降低化学反应的活化能。

②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。

酶的特性的曲线

①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较表明：酶具有高效性。

②图2中两曲线比较表明：酶具有专一性。

(3)各因素对酶促反应速率的影响曲线

①分析图3和图4：温度或pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。

②分析图5：OP段的限制因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度。

从ATP结构简式理解其组成与功能

理清A的4种含义

牢记与ATP产生和消耗有关的细胞结构及生理过程

判断细胞呼吸类型的五大方法(以葡萄糖为底物)

(1)产生CO₂量=消耗O₂量→有氧呼吸。

(2)不消耗O₂，产生CO₂→无氧呼吸(酒精发酵)。

(3)释放CO₂量>吸收O₂量→同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。

(4)不吸收O₂，不释放CO₂→乳酸发酵或细胞已经死亡。

(5)有水生成一定是有氧呼吸，有二氧化碳生成一定不是乳酸发酵。

把握影响细胞呼吸的“四类”曲线

(1)甲图：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。

(2)乙图：①O₂浓度=0时，只进行无氧呼吸。

①0<O₂浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。随O₂浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。

②O₂浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。

③O₂浓度=5%时，有机物消耗最少。

(3)丙图：自由水含量较高时呼吸作用旺盛。

(4)丁图：CO₂是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。

澄清细胞呼吸的6个失分点

(1)误认为有氧呼吸的全过程都需要O₂：有氧呼吸的第一、二阶段不需要O₂，只有第三阶段需要O2。

(2)误认为有氧呼吸的场所只有线粒体

①原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。

②真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。

(3)误认为O₂一定抑制无氧呼吸：也有例外，如哺乳动物成熟的红细胞的无氧呼吸不受O₂的影响。

(4)呼吸作用中有H₂O生成一定是有氧呼吸，有CO₂生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO₂生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸产物为乳酸。

(5)无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同。

(6)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸，如成熟红细胞，蛔虫等，一些原核生物无线粒体，但仍进行有氧呼吸。

理清外界条件变化时，C5、C3、[H]、ATP等物质的量变化的4种模型分析

(1)光照强度变化

(2)CO₂浓度变化：

把握影响光合作用因素的3类曲线

理清光合作用与细胞呼吸的关系

明确3种元素的转移途径

解读真正(总)光合速率、表观(净)光合速率与呼吸速率的关系

(1)图示

(2)解读

①A点：只进行细胞呼吸。

②AB段：光合速率<呼吸速率。

③B点：光合速率=呼吸速率，称为光补偿点。

④B点以后：光合速率>呼吸速率。

⑤C点：称为光饱和点。

(3)明确最常用计算公式

净光合速率(O₂释放量或CO₂吸收量)=总光合速率(O₂产生量或CO₂固定量)-细胞呼吸速率(O₂消耗量或CO₂产生量)。

真题回放

1.(2016海南卷.11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是( )

A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA人基本组成单位之一

B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加

C.无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成

D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成

【答案】D

【解析】ATP中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖，A项错误;呼吸抑制剂抑制呼吸作用，会使ADP生成增加，ATP生成减少，B项错误;无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，C项错误;光下叶肉细胞的细胞质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP，D项正确。

2.(2016江苏卷.8)过氧化物酶能分解H₂O₂，氧化焦性没食子酸呈橙黄色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是( )

A.1号管为对照组，其余不都是实验组

B.2号管为对照组，其余都为实验组

C.若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶

D.若4号管不显橙红色，可明白菜梗中无氧化物酶

【答案】A

【解析】解析该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，实验原理是过氧化物酶能分解H₂O₂，使氧化焦性没食子酸呈橙红色;实验的自变量是是否加入白菜梗提取液，其中1号管和2号管是对照组，3号管和4号管是实验组，A正确、B错误;实验设计必须遵循对照原则，3号与1、2号对照，3号管、2号管呈橙红色，1号管不变色，可以证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误;3号管和4号管的自变量是是否经过煮沸处理，若4号管不呈橙红色，与3号管对照，说明高温使过氧化物酶变性失活，D错误。

3.(2016天津卷.2)在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是( )

A.红光，ATP下降

B.红光，未被还原的C3上升

C.绿光，[H]下降

D.绿光，C5上升

【答案】C

【解析】叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光。若由白光突然改用光照强度与白光相同的红光，则可利用的光增加，光反应增强，ATP含量增加，未被还原的C3减少，故A、B项错误;叶绿体色素对绿光吸收最少，若由白光突然改用光照强度与白光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的[H]和ATP减少，而短时间内暗反应仍以原来的速率进行，消耗[H]和ATP，故短时间内[H]含量会下降，C项正确;同理，绿光下由于[H]和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而暗反应中CO₂的固定仍以原来的速率消耗C5，故短时间内C5的含量会下降，D项错误。

4.(2016北京卷.2)葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程

A.在无氧条件下不能进行

B.只能在线粒体中进行

C.不需要能量的输入

D.需要酶的催化

【答案】D

【解析】酵母菌无氧呼吸产生酒精，在无氧呼吸的第一阶段生成ATP，由此推知葡萄酒酿制期间，酵母菌细胞内由ADP转化为ATP的过程是在无氧条件下进行的;A错误。无氧呼吸在酵母菌的细胞质基质中进行;B错误。ADP+Pi+能量ATP;C错误，D正确。答案选D。

公途软的升限有慧4346心技8b16径9a1e科学4599司45ac径优得件网广元5702eace-东 5.(2016 北京卷.5)在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO₂，48h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例如图所示。

与本实验相关的错误叙述是 ( )

A.14CO₂进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物

B.生殖器官发育早期，光合产物大部分被分配到营养器官

C.遮光70%条件下，分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近

D.实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响

【答案】C

【解析】光合作用的暗反应阶段在叶绿体基质中进行，消耗二氧化碳生成有机物(光合产物);A正确。由图可看出：发育早期，正常光照和遮光70%条件下，营养器官中所含14C量占植株14C总量的比例均高于生殖器官中所含14C量占植株14C总量的比例，由此推出生殖器官发育早期，光合产物大部分被分配到营养器官;B正确。遮光70%条件下，发育早期(1—2)分配到营养器官的光合产物量远大于分配到生殖器官的光合产物量，而到了发育的中后期(3—5)，分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近;C错误。由图示可知该实验的自变量有：光强和发育时期，因变量是两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例即光合产物在两类器官间的分配情况;D正确。答案选C。