高考生物二轮复习细胞生物学专题二细胞代谢的保障 课件(共56张PPT)

(共56张PPT)
专题二　细胞代谢的保障
思维导图 体系构建
被动运输
RNA
高效
降低化学反
应的活化能
温度
A—P～P～P
细胞呼吸
光合作用
考点1
考点1　物质进出细胞的方式

1．动植物细胞的吸水和失水
多
少
选择透过性
浓度差
2．物质进出细胞方式的判断方法
被动
胞吞和胞吐
主动运输
协助扩散
3．三种跨膜运输方式的曲线图及影响因素
协助扩散
或主动运输
主动运输
【真题研读】
1．(2025·广东选择考)物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础，下列叙述正确的是(　　)
A．呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响
B．心肌细胞主动运输Ca2＋时参与转运的载体蛋白仅与Ca2＋结合
C．血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关
D．集合管中Na＋与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收
√
解析：O2的运输方式为自由扩散，运输速率受O2浓度影响，A 正确；主动运输Ca2＋时参与转运的载体蛋白会与Ca2＋和磷酸基团结合，B错误；细胞代谢可以通过影响膜蛋白的结构和功能来影响血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率，C错误；通道蛋白在转运离子时不需要与离子结合，因此Na＋ 不会与通道蛋白结合，D错误。
2．(2025·云南选择考)细胞作为生命活动的基本单位，需要与环境进行物质交换。下列说法正确的是(　　)
A．协助扩散转运物质需消耗ATP
B．被动运输是逆浓度梯度进行的
C．载体蛋白转运物质时自身构象发生改变
D．主动运输转运物质时需要通道蛋白协助
解析：协助扩散属于被动运输，不消耗ATP，A 错误；被动运输(自由扩散、协助扩散)均为顺浓度梯度运输，B 错误；载体蛋白与物质结合后自身构象会发生改变，实现跨膜运输，C 正确；主动运输依赖载体蛋白，通道蛋白用于协助扩散，D错误。
√
3．(2025·山东等级考)生长于NaCl浓度稳定在100 mmol/L的液体培养基中的酵母菌，可通过离子通道吸收Na＋，但细胞质基质中Na＋浓度超过30 mmol/L时会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质中Na＋浓度过高，液泡膜上的蛋白N可将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，细胞膜上的蛋白W也可将Na＋排出细胞。下列说法错误的是(　　)
A．Na＋在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水
B．蛋白N转运Na＋过程中自身构象会发生改变
C．通过蛋白W外排Na＋的过程不需要细胞提供能量
D．Na＋通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合
√
解析：Na＋在液泡中积累可提高细胞液的渗透压，有利于酵母细胞吸水，A正确；液泡膜上的蛋白N可将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，由此可知蛋白N为载体蛋白，每次转运时都会发生自身构象的改变，B正确；在NaCl浓度稳定在100 mmol/L的液体培养基中培养酵母菌，酵母菌细胞膜上的蛋白W可将Na＋排出细胞，使细胞质基质中Na＋浓度不超过30 mmol/L，由此可知，蛋白W逆浓度梯度将Na＋排出细胞，属于主动运输，需要消耗能量，C错误；Na＋通过离子通道进入细胞时，不需要与通道蛋白结合，D正确。
[命题延伸]——判断与填空
(1)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白，此过程不涉及消耗ATP和受体蛋白识别。(　　)
(2)乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞。(　　)
(3)血浆中的K＋进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP。(　　)
(4)囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性。(　　)
(5)原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有协助扩散、主动运输。(　　)
×
×
√
×
√
(6)离子通道是由蛋白质复合物构成的，其运输具有选择性。(　　)
(7)右图为植物细胞膜中H＋—ATP酶将细胞质中的H＋转运到膜外的示意图，该转运可使膜两侧H＋维持一定的浓度差。(　　)
(8)真核细胞的细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白。(　　)
(9)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(　　)
√
√
√
×
(10)细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是_________________________________________________________________
__________________________________________。
K＋通过载体蛋白逆浓度梯度运输需要消耗能量，呼吸抑制剂会使细胞呼吸作用产生的能量减少
【对点突破】
题点1　细胞的吸水与失水
1．(2025·深圳高三调研)某兴趣小组将植物叶片表皮细胞依次置于甲、乙、丙三种浓度的蔗糖溶液中，一段时间后进行观察，整个实验过程植物细胞都有活性，实验结果如下页左上图所示。下列分析正确的是(　　)
A.甲溶液中植物细胞的失水速率逐渐加快
B．转移到乙溶液中的植物细胞会发生吸水过程
C．转移到丙溶液中的植物细胞细胞液浓度与丙溶液浓度一定相等
D．该实验无法确定甲、乙、丙起始浓度的相对大小
√
解析：在甲溶液中，植物细胞发生质壁分离，随着细胞失水，细胞液浓度逐渐增大，与外界溶液浓度差逐渐减小，所以植物细胞的失水速率应逐渐减慢，A错误；从甲溶液转移到乙溶液中，植物细胞少部分处于质壁分离状态，说明有部分细胞从失水状态转变为吸水或水分进出平衡状态，整体上细胞会发生吸水过程，B正确；转移到丙溶液中的植物细胞未发生质壁分离，此时细胞液浓度大于或等于丙溶液浓度，而不是一定相等，C错误；根据植物细胞在三种溶液中的质壁分离情况，可确定蔗糖溶液起始浓度为甲＞乙＞丙，D错误。
2．某班级为探究外界溶液浓度与植物细胞质壁分离程度的关系，用原生质体长度(b)与细胞长度(a)的比值(b/a)表示质壁分离程度(植物细胞的原生质体是指除去细胞壁外的部分)，分别用不同浓度的NaCl溶液(标注为1～5号)进行实验，处理相同时间后测得的结果如下图所示。下列叙述符合该实验的是(　　)
A．1号溶液中水分子不会从植物细胞渗出
B．2号溶液中植物细胞主动失去的水分主要是液泡中的水分
C．实验结束时，3号溶液中液泡渗透压大于4号溶液中液泡渗透压
D．实验结果与细胞壁和原生质层的伸缩性存在差异相关
√
题点2　物质进出细胞方式的判定
3．(2025·大湾区高三二模)细胞是一个开放的系统，需要不断与环境进行物质交换。下列叙述错误的是(　　)
A．水分子更多以协助扩散的方式进出细胞
B．通道蛋白既参与协助扩散也参与主动运输
C．维持细胞内外的离子浓度差需要消耗能量
D．可通过胞吐作用将小分子物质排出细胞
√
解析：水分子可以通过自由扩散和协助扩散进出细胞，研究表明，水分子更多地是以协助扩散(通过水通道蛋白)的方式进出细胞，A正确；通道蛋白只能参与协助扩散，B错误；通常是通过逆浓度梯度运输来维持细胞内外的离子浓度差，逆浓度梯度运输属于主动运输过程，需要消耗能量，C正确；一般情况下，小分子物质主要通过自由扩散、协助扩散和主动运输的方式进出细胞，但也有一些小分子物质(如神经递质等)可通过胞吐作用排出细胞，D正确。
4．线粒体外膜分布着孔蛋白构成的通道蛋白，丙酮酸可以经此通道通过。而线粒体内膜由于蛋白质含量高导致通透性低，丙酮酸需通过与H＋协同运输的方式由膜间隙进入线粒体基质，如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．线粒体内膜的蛋白质/脂质的值大于线粒体外膜的
B．丙酮酸穿过线粒体外膜和内膜的方式均为协助扩散
C．H＋通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙的方式为主动运输
D．加入蛋白质变性剂会改变线粒体内膜对H＋的运输速率
√
解析：线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，其上附着多种酶，因此线粒体内膜的蛋白质/脂质的值大于线粒体外膜的，A正确；丙酮酸通过内膜要借助特异性转运蛋白，通过与H＋协同运输的方式由膜间隙进入线粒体基质，因此消耗H＋的梯度势能，为主动运输，B错误；H＋通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙是逆浓度梯度运输，且需要载体蛋白，所以运输方式为主动运输，C正确；蛋白质变性剂会使蛋白质变性而失活，H＋通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙需要载体蛋白，所以运输速率会降低，D正确。
考点2
1．酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”
(1)一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用。
考点2　酶和ATP
(2)四不同
①
蛋白质
②
活细胞
③
调节
④
2．影响酶促反应速率的因素及其机理
空间结构
3．探究酶的相关实验
底物分
解速率
4．以ATP为核心，构建能量转化模型
用于各
项生命
活动
热能
【真题研读】
1．(2023·广东选择考)我国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　)
A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶叶品质
√
解析：揉捻可以破坏细胞结构，使多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；酶的活性受温度、pH等因素的影响，发酵时，保持适宜的温度有利于维持多酚氧化酶的活性，有机酸含量增加会改变pH，进而影响多酚氧化酶的活性，B正确，C错误；高温会使多酚氧化酶失活，可防止过度氧化影响茶叶品质，D正确。
2．(2024·广东选择考)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5－Ay3－Bi－CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是(　　)
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5－Ay3－Bi－CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ — —
注：“—”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ay3－Bi－CB — — ＋＋ ＋＋＋
Ay3 — — ＋＋＋ ＋＋
Bi — — — —
CB — — — —
√
解析：由题表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同；Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5时，不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5可能存在相互影响，A正确；由题表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；由题表可知，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。
[命题延伸]——判断与填空
(1)具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(　　)
(2)稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性。(　　)
(3)加热也能使碱性蛋白酶失活，如下图所示，则加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的。(　　)
√
√
×
(4)腺苷三磷酸分子在水解酶的作用下不断地合成和水解，从而成为细胞中吸能反应和放能反应的纽带。(　　)
(5)ATP必须在有氧条件下合成。　(　　)
(6)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素 32P 标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA—Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究。实验流程的示意图如下。
×
×
回答下列问题：
①该研究人员在制备 32P 标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是 32P，原因是_______________________________________
__________________________________________________。
②该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是________________________
__________________________________________________。
dATP脱掉γ位和β位的磷酸基团后，成为组成DNA的基本单位，只有α位的磷酸基团参与形成DNA
避免RNA与DNA片段甲形成杂交分子，对基因在染色体上的定位造成干扰
【对点突破】
题点1　酶的作用特性及应用
1．(2025·广东高三模拟)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
√
解析：癌细胞能连续分裂，保持端粒酶较高的活性才能让细胞染色体端粒不过度受损，才能保持持久分裂能力，C错误。
2．某兴趣小组开展对酶的特性的实验探究，在5支注射器中加入试剂的情况如下表所示。在注射器中反应产生的气体推动注射器活塞的同时用计时器记录时间，测定氧气产生速率。下列分析正确的是(　　)
加入试剂 注射器编号
1 2 3 4 5
3%H2O2 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
蒸馏水 1 mL － － － －
3.5% FeCl3 － 1 mL － － －
新鲜猪肝匀浆液 － 1 mL － －
高温处理的猪肝液 － － － 1 mL －
多酶片溶液 － － － － 1 mL
氧气产生速率/(mL·s－1)
注：多酶片中含有淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶。
A．从实验原则上分析，注射器1只能通过加入蒸馏水作为空白对照来控制变量
B．若注射器1、4、5中氧气产生速率为0 mL/s，则证明酶具有专一性
C．注射器2、3的反应体系中氧气产生速率不等，但产生的氧气总量相等
D．若要研究温度对酶活性的影响，应选取注射器4作为注射器3的对照
√
解析：从实验原则上分析，注射器1不仅可以通过加入蒸馏水作为空白对照来控制变量，还可以加入相同体积的溶液达到控制变量的目的，A错误。虽然注射器5中加入的多酶片中含有淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶，但其不能催化H2O2水解；注射器4中加入的高温处理的猪肝液中H2O2酶失活，因此，若注射器1、4、5中氧气产生速率为0 mL/s，不能证明酶具有专一性，B错误。注射器3的反应体系中氧气产生速率比注射器2的快，但由于底物量相等，因此产生的氧气总量相等，C正确。若要研究温度对酶活性的影响，应选取注射器1、4作为注射器3的对照，D错误。
题点2　影响酶活性的因素及实验探究
3．图1为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图。多酚氧化酶(PPO)催化多酚形成黑色素是储存和运输过程中引起果蔬褐变的主要原因。为探究不同温度条件下两种PPO活性的大小，某同学设计了实验并对各组酚的剩余量进行检测，结果如图2所示，各组加入的PPO的量相同。下列说法不正确的是(　　)
A．由图1推测，底物与竞争性抑制剂竞争酶的活性中心，从而影响酶促反应速率
B．非竞争性抑制剂与酶的某部位结合后，改变了酶的活性中心，其机理与高温对酶活性抑制的机理相似
C．该实验的自变量是温度、酶的种类和抑制剂的种类，PPO用量是无关变量
D．图2中，相同温度条件下酶B催化效率更高
√
解析：由题图1可知，竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心，从而影响酶促反应速率，A正确；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失，其机理与高温对酶活性抑制的机理相似，B正确；据题意可知，该实验的自变量是温度、酶的种类，抑制剂的种类和PPO用量是无关变量，C错误；题图2中，各温度条件下用酶B催化的酚的剩余量与用酶A催化相比都最少，与底物结合率高，所以相同温度条件下酶B催化效率更高，D正确。
4.右图是酶甲和酶乙在其最适温度下的催化反应曲线。下列叙述正确的是(　　)
A．酶甲和酶乙的化学本质一定不相同
B．酶甲对底物浓度变化的响应更敏感
C．P点时提高温度不会提高酶的活性
D．P点增加酶浓度不会提高反应速率
√
解析：酶的化学本质是蛋白质或RNA，酶甲和酶乙的化学本质可能相同，A错误；由题图可知，当底物浓度较低时，随着底物浓度的增加，酶乙催化的反应速率增加更快，所以酶乙对底物浓度变化的响应更敏感，B错误；题图是酶甲和酶乙在其最适温度下的催化反应曲线，所以在P点时提高温度不会提高酶的活性，C正确；由题图可知，P点后随着底物浓度增加，反应速率不变，此时的限制因素可能是酶的浓度，所以在P点增加酶浓度可能会提高反应速率，D错误。
题点3　ATP的合成及其与ADP的相互转化
5．ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内的四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基不同。下图是ATP的化学结构图，A、B表示物质，α～γ 表示磷酸基团(Pi)的位置。下列叙述错误的是(　　)
A．叶肉细胞中蔗糖的合成过程一定消耗ATP
B．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
C．物质A和B分别是腺嘌呤和核糖，A和B组成腺苷
D．ATP水解释放的能量可用于生物的各项生命活动，包括ATP的合成
√
解析：叶肉细胞中，淀粉运出叶绿体时先水解，然后通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中，由葡萄糖和果糖合成蔗糖(吸能反应)，故叶肉细胞中蔗糖的合成过程一定消耗ATP，A正确；ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内的四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质即磷酸基团、核糖和G(鸟嘌呤)，B正确；一个ATP分子中含有1个腺嘌呤、1个核糖、3个磷酸基团，其中物质A为腺嘌呤，物质B为核糖，腺苷由A(腺嘌呤)和B(核糖)组成，C正确；ATP 水解释放的能量可用于生物体内各项生命活动，ATP 的合成利用的是光能或有机物分解产生的能量，D错误。
6．蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为分子开关，形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”，形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”，机制如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．ATP与ADP具有相同的组成元素和脱氧核糖，均含有可转移的磷酸基团
B．适宜光照下，叶肉细胞内的吸能反应均伴随着ATP的合成过程
C.蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累
D．Ca2＋逆浓度梯度出细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化
√
解析：ADP是ATP水解掉一个磷酸基团形成的，ATP与ADP具有相同的组成元素和核糖，均含有可转移的磷酸基团，A错误；ATP的合成过程需要吸收能量，所以在适宜光照下，叶肉细胞内的放能反应伴随着ATP的合成过程，B错误；分析题图可知，在蛋白质被磷酸化激活的过程中，蛋白质需要连接一个磷酸分子，所以周围环境中会有ADP的积累，不会有磷酸分子的积累，C错误；Ca2＋逆浓度梯度出细胞是主动运输，需要消耗能量，因此该过程需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化，D正确。