第五章 細(xì)胞代謝

細(xì)胞代謝ATP酶條件產(chǎn)生、本質(zhì)特性作用結(jié)構(gòu)再生途徑作用一、酶的作用與本質(zhì)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

活細(xì)胞催化蛋白質(zhì)

RNA二、酶的特性作用部位：合成原料：合成場所：細(xì)胞內(nèi)外、體外氨基酸或核糖核苷酸核糖體或細(xì)胞核高效性專一性一種或一類最適溫度和pH0最適溫度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受溫度影響示意圖υ/mmol.s-1最適pH0pH酶活性受pH影響示意圖細(xì)胞的能量“通貨”——ATP一A—P～P～P腺苷磷酸基團(tuán)高能磷酸鍵遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵高能磷酸鍵水解釋放能量為各項生命活動提供能量呼吸作用呼吸作用和光合作用能量ATP與ADP的這種相互轉(zhuǎn)化，是時刻不停的發(fā)生并處于動態(tài)平衡之中。合成ATP的部位：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體@真題示例1：（2013全國課標(biāo)卷Ⅱ6）@試題解析：關(guān)于酶的敘述，錯誤的是（）

A.同一種酶可存在于分化程度不同的細(xì)胞中

B.低溫能降低酶活性的原因是其破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)

C.酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速度

D.酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應(yīng)的底物【答案】B有氧呼吸酶低溫抑制酶的活性，高溫、過酸、過堿→變性失活此為酶的催化作用機(jī)理@易誤提醒：1.部分激素是蛋白質(zhì)；絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA；神經(jīng)遞質(zhì)：乙酰膽堿、多巴胺、腎上腺素、氨基酸類和一氧化氮等，這些物質(zhì)不是蛋白質(zhì)；2.激素與靶細(xì)胞細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合，酶與相應(yīng)的底物結(jié)合后起作用；3.激素發(fā)揮作用后就被滅活，神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用后可被降解，而酶發(fā)揮作用后神經(jīng)遞質(zhì)（1）查詢資料得知，18℃時，在不同pH條件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如圖1。由圖可知，在各自最適pH下，三種蛋白酶催化效率最高的是

。幽門盲囊蛋白酶酶的活性可代表催化效率

①探究實驗中以干酪素為底物。干酪素的化學(xué)本質(zhì)是

,可用

試劑鑒定。②胃蛋白酶實驗組和幽門盲囊蛋白酶實驗組的pH應(yīng)分別控制在

。③為了控制實驗溫度,裝有酶和底物的試管應(yīng)置于

中以保持恒溫。單位時間內(nèi)

可以表示蛋白酶催化效率的高低。底物消耗量（或產(chǎn)物生成量）蛋白質(zhì)雙縮脲2和8水?。?）研究還發(fā)現(xiàn)大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低,所以人工養(yǎng)殖投放的飼料成分中要注意降低

的比例,以減少對海洋的污染。淀粉和脂肪@真題示例3：（2011年新課標(biāo)全國理綜卷）@試題解析：甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間的關(guān)系如圖所示。下列分析錯誤的是（）A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解B.甲酶不可能是具有催化功能的RNAC.乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)D.乙酶活性的改變是因為其分子結(jié)構(gòu)的改變【答案】B甲酶經(jīng)蛋白酶處理后活性不發(fā)生變化酶具有專一性，甲酶經(jīng)蛋白酶處理后活性不發(fā)生變化，很可能成分為RNA酶具有專一性，乙酶經(jīng)蛋白酶處理后,隨時間推移活性不斷降低@真題示例1：（2013海南卷4）@試題解析：

關(guān)于真核細(xì)胞中生命活動與能量關(guān)系的敘述，錯誤的是（）A.DNA復(fù)制需要消耗能量B.光合作用的暗反應(yīng)階段需要消耗能量C.物質(zhì)通過協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞時需要消耗ATPD.細(xì)胞代謝所需的ATP可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生細(xì)胞代謝中多數(shù)生理過程需消耗能量暗反應(yīng)階段需光反應(yīng)提供的能量協(xié)助擴(kuò)散不需能量，但需載體@真題示例2：（2012·北京理綜，1）@試題解析：細(xì)胞中不能合成ATP的部位是（）。A.線粒體的內(nèi)膜 B.葉綠體中進(jìn)行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜 D.藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）中進(jìn)行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)有氧呼吸第一階段場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，第二階段線粒體基質(zhì)，第三階段線粒體內(nèi)膜。三個階段都有ATP的產(chǎn)生。光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生ATP，其場所為類囊體薄膜?！耦}型概述細(xì)胞代謝光合作用細(xì)胞呼吸生理過程影響因素有氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生ATP主要過程影響因素光反應(yīng)暗反應(yīng)色素及葉綠體1．細(xì)胞呼吸：是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的，生成，釋放出能量并生成的過程。2.對于絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式，這一過程必須有氧的參與。有氧呼吸的主要場所是線粒體。無氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。3.細(xì)胞呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖。氧化分解CO2或其他產(chǎn)物ATP細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O62丙酮酸+4[H]線粒體基質(zhì)2丙酮酸+6H2O6CO2+20[H]線粒體內(nèi)膜24[H]+6O212H2O大量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)無氧多種酶酒精和二氧化碳乳酸過程：第一階段與有氧呼吸第一階段。其全過程都在中進(jìn)行。只在第一階段釋放出少量能量，生成少量的ATP。葡萄糖中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。完全相同細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)生活中的6點應(yīng)用舉例易錯警示單細(xì)胞真菌兼性厭氧菌思考：怎樣控制有氧和無氧的條件？如何判斷產(chǎn)物中有酒精產(chǎn)生？通入空氣除去空氣中的CO2下列與微生物呼吸有關(guān)的敘述，錯誤的是

A.肺炎雙球菌無線粒體，但能進(jìn)行有氧呼吸

B.與細(xì)菌呼吸有關(guān)的酶由擬核中的基因編碼

C.破傷風(fēng)芽孢桿菌適宜生活在有氧的環(huán)境中

D.有氧和無氧時，酵母菌呼吸作用產(chǎn)物不同@真題示例1：（2013全國課標(biāo)卷Ⅱ3）@試題解析：注意考察點為微生物的呼吸作用需氧型,進(jìn)行有氧呼吸原核生物,擬核中基因控制其主要性狀厭氧呼吸型,進(jìn)行無氧呼吸兼性厭氧型,有氧時產(chǎn)物是CO2和H2O，無氧時產(chǎn)物為酒精和CO2@真題示例4：（2011?海南高考）@試題解析：細(xì)胞內(nèi)糖分解代謝過程如圖，下列敘述錯誤的是A．植物細(xì)胞能進(jìn)行過程①和③或者過程①和④B．真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中能進(jìn)行過程①和②C．動物細(xì)胞內(nèi)，過程②比過程①釋放的能量多D．乳酸菌細(xì)胞內(nèi)，過程①產(chǎn)生［H］，過程③消耗［H］【答案】B②代表有氧呼吸第2和3階段，發(fā)生場所為線粒體。①②為有氧呼吸①③為乳酸發(fā)酵①④酒精發(fā)酵①③④無氧呼吸場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)@真題示例5：（2012年廣東29）@試題解析：為探究酵母菌的細(xì)胞呼吸，將酵母菌破碎并進(jìn)行差速離心處理，得到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，與酵母菌分別裝入A-F試管中，加入不同的物質(zhì)，進(jìn)行了如下實驗（見下表）試管編號

加入的物質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)AB線粒體CD酵母菌EF葡萄糖-+-+++丙酮酸+-+---氧氣+-+-+-酵母菌是兼性厭氧型生物，有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，無氧條件下能進(jìn)行無氧呼吸。由題可知，A試管中不能進(jìn)行呼吸作用，B試管中進(jìn)行了無氧呼吸，能夠產(chǎn)生酒精和CO2，C試管中能夠進(jìn)行呼吸作用的第二、三階段，能產(chǎn)生水和CO2，D試管中不能進(jìn)行呼吸作用，E試管中能進(jìn)行有氧呼吸，F(xiàn)試管中能進(jìn)行無氧呼吸。@真題示例2：（2012?福建高考?1）@試題解析：下列有關(guān)豌豆的敘述,正確的是（）A.萌發(fā)初期,種子的有機(jī)物總重量增加B.及時排澇,能防止根細(xì)胞受酒精毒害C.進(jìn)入夜間,葉肉細(xì)胞內(nèi)ATP合成停止D.葉片黃化,葉綠體對紅光的吸收增多種子萌發(fā)初期新陳代謝增強(qiáng),消耗有機(jī)物增加,總重量減少?！敬鸢浮緽積水過多,根細(xì)胞的無氧呼吸可產(chǎn)生酒精,對細(xì)胞有害。進(jìn)入夜間,葉肉細(xì)胞通過呼吸作用也可以產(chǎn)生ATP。

實驗——綠葉中色素的提取和分離1實驗原理：2操作步驟色素的提取原理：色素的分離原理：色素能溶解在

中，且它們在

中的

不同，

的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。這樣綠葉中的色素隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開。綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中

層析液層析液溶解度溶解度高提取色素畫濾液細(xì)線制備濾紙條分離色素觀察與記錄3、實驗結(jié)果如右圖色素的種類顏色含量溶解度擴(kuò)散速度吸收光的顏色作用葉綠素（占總量的3/4）葉綠素a藍(lán)綠最多較低較慢紅光藍(lán)紫光吸收傳遞轉(zhuǎn)化光能葉綠素b黃綠較多最低最慢類胡蘿卜素（占總量的1/4）胡蘿卜素橙黃最少最高最快藍(lán)紫光葉黃素黃色較少較高較快葉綠素b葉綠素a葉黃素胡蘿卜素光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進(jìn)行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)中光、色素和酶ATP、[H]、多種酶光能轉(zhuǎn)換成ATP中活躍的化學(xué)能ATP活躍的化學(xué)能變成穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)合成ATP提供原料水的光解

2H2O→4[H]+O2合成ATP

ADP+Pi

→ATP光

酶光能CO2的固定

CO2+C5→2C3三碳的還原

2C3→→(CH2O)+C5

酶

酶ATP[H]光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較@易誤提醒：