第04讲 物质交换、酶和ATP（知识清单）（上海专用）2026年高考生物一轮复习讲练测

物质交换、酶和ATP 控制物质进出细胞 跨膜运输 被动运输 高浓度→低浓度运输(顺浓度梯度) 分类 自由扩散 实例 O2、CO2 、N2等/乙醇、甘油等/少部分水 协助扩散 转运蛋白 通道蛋白 载体蛋白 实例 葡萄糖、氨基酸以及一些离子等 大部分水（借助细胞质膜上的水通道蛋白） 主动运输 低浓度→高浓度运输（逆浓度梯度） 实例 K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞 葡萄糖进入小肠上皮细胞 胞吞、胞吐 摄取或排出一些大分子或颗粒物利用细胞膜具有一定的流动性 酶 化学本质 绝大多数是蛋白质、少数是RNA 酶的特性 非常高的催化效率（高效性） 专一性 原因 活性中心 影响酶催化反应的因素 底物浓度 酶 酶浓度/酶量 酶活性 ATP 中文名称 腺苷三磷酸 1个腺苷分子 3个磷酸基团 供能方式 水解 含磷基团转移到目标分子上 ATP与ADP之间的相互转化 ATP的合成 ATP的水解 功能 ATP是生命活动的直接能源物质 第 04讲 物质交换、酶和ATP 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点 考点1 细胞通过质膜与外界进行物质交换★★★☆☆ 考点2 酶催化细胞的化学反应★★★★☆ 考点3 ATP是生命活动的直接能源物质★★★☆☆ （星级越高，重要程度越高） 实验技能坊（选做模块）：观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响★★★☆☆ 陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（3大陷阱预警） 素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析、聚焦考点预测 真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯 （附高清PDF思维导图） 考点1 细胞通过质膜与外界进行物质交换★★★☆☆ 1.被动运输 2.渗透现象 3.主动运输 （1） 概念：为了满足正常生理活动的需要，物质逆浓度梯度从细胞外吸收或向细胞外排除一些物质。 （2） 特点：物质逆浓度梯度（分子少的-分子多的地方运输）进出细胞需借助质膜上的载体蛋白，还需要细胞提供能量。 （3） 能量：ATP水解供能；其他物质的电化学势能驱动（协同转运） （4） 实例：K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞；葡萄糖进入小肠上皮细胞。 协同转运：小肠上皮细胞吸收肠腔里的葡萄糖属于协同运输。低浓度-高浓度运输葡萄糖无需能量。因为Na顺浓度梯度运输进来的时候把葡萄糖也带进来了。Na再通过Na-K泵又会把Na泵出去（消耗能量）。总体是消耗能量的属于主动运输。 （5）影响因素：载体蛋白的种类和数量、能量（温度、O2浓度） （6）意义：主动选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 4.胞吞和胞吐 辨析膜融合和胞吞 方式一：膜融合侵入（①②③④） 过程①：病毒通过S1蛋白与宿主细胞膜上的S1蛋白受体识别并结合 过程②：更多的S1蛋白与S1受体结合，使病毒牢牢抓住细胞而不会脱落 过程③：S1蛋白脱落，在S2蛋白的诱导下（S2蛋白如何诱导融合，稍后会详细介绍），病毒包膜与细胞膜融合 过程④：病毒粒子被释放进入宿主细胞内 膜融合过程是一个主动侵入的过程，病毒依靠S1蛋白抓住细胞膜上的S1受体，然后通过S2这把钥匙打开细胞膜而侵入细胞内部。 方式二：胞吞侵入（①②⑤⑥⑦⑧） 过程①和②同上 过程⑤：细胞受到病毒的作用，细胞膜内陷，启动胞吞作用 过程⑥：整个病毒被宿主细胞胞吞进入细胞内，形成吞泡 过程⑦：胞内体（一种细胞器，内部呈酸性环境）与吞噬融合，形成更大的吞噬泡， 过程⑧：S1蛋白脱落，S2蛋白诱导自身包膜和吞噬泡的膜融合，将病毒粒子释放到细胞内。 胞吞过程是一个被动侵入的过程，是病毒利用细胞吞噬作用进入细胞的一种方式。胞吞作用后形成的吞噬泡本来是要被送入溶酶体被水解的，但是，狡猾的病毒有S2蛋白，S2蛋白就像打开牢笼的钥匙，于是，病毒来了个金蝉脱壳，摆脱了被送入溶酶体的厄运。 无论是方式一还是方式二，第1步都是S1蛋白识别宿主细胞，因此，开发治疗新冠肺炎的药物，主要针对S1蛋白的。 易错拓展 1.载体与受体的区别：载体是协助物质运输的蛋白质，如细胞膜上运输葡萄糖、Na+、K+等的载体蛋白；受体是接受信号分子的蛋白质，大多为糖蛋白，主要作用是实现细胞间信息交流。 2.通道蛋白只能参与协助扩散，载体蛋白可参与协助扩散和主动运输。 3.胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。 4.胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用，消耗细胞呼吸所释放的能量。 5.被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。 考点2 酶催化细胞的化学反应★★★★☆ 1.观察酶的催化实验 动物肝脏细胞中有丰富的过氧化氢酶，可催化过氧化氢（H2O2）的分解，放出O2。FeCl3是无机催化剂，也可催化H2O2分解。通过比较两种催化反应的气泡产生量，可以判断酶的催化效率。 取3支试管，分别标记为 A、B、C。加入试剂和材料，并用封口膜盖住试管口。观察各试管内气泡产生情况。 （1）实验原理（过氧化氢分解） 2H2O22H2O＋O2↑ （2）实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 2.酶的概念 拓展补充 a．锁钥学说：整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。 b．诱导契合学说：酶表面没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状，从而有利于底物的结合 拓展补充：酶抑制剂 有一些物质会对酶产生抑制作用，引起酶的活性降低或丧失，这类物质统称为酶抑制剂。 常见的抑制形式： ①（竞争性）抑制剂与底物竞争酶的活性中心，减少底物与酶的有效结合； ②（非竞争性）抑制剂与酶的其他部位结合，改变了酶的空间结构，使酶的活性中心不能与底物有效结合。 许多农药和药物是依据这种机理设计的，如除草剂草甘膦、镇痛的布洛芬以及多种抗癌药物等。一些外源性的毒素也是通过酶活性抑制途径对生物体产生毒性的。 （A）抑制剂与底物竞争酶的活性中心 （B）抑制剂引起酶活性中心空间结构改变 易错拓展 1.酶的高效性是与无机催化剂相比的，比较H2O2在加入新鲜肝脏研磨液和加入蒸馏水时的分解速率，验证的是酶具有催化作用。（教材实验） 2.和无机催化剂一样，酶也可以重复多次利用，反应后不会立即被降解。 3.酶只有催化功能，没有调节功能。 4.酶由活细胞产生，但哺乳动物成熟红细胞不能合成酶；酶在细胞内外发挥作用。 考点3 ATP是生命活动的直接能源物质★★★☆☆ 拓展补充： 1.ATP 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光合作用（光能）、细胞呼吸（有机物中的化学能） 储存在特殊化学键中的能量 能量去路 储存在ATP中 水解断裂最外侧高能磷酸键，释放能量用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 结论 ATP与ADP相互转化时，反应所需的酶、能量的来源和去路、反应场所不同，故不是可逆反应。 细胞内的能量载体分子：细胞新陈代谢是生物分子合成和分解的过程。细胞新陈代谢过程中，伴随着物质变化会发生一系列的能量转换。这些能量通常由一些特定的分子携带，并在细胞内传递，这些分子称为“能量载体”。 其中，ATP分布和用途最广，直接为生命活动提供能量。此外，辅酶Ⅰ（NADH）、辅酶Ⅱ（NADPH）是质子（H+）及电子（e‐）的携带者和传递者，参与糖类的氧化分解和合成反应过程。 易错拓展 1.不同化合物中“A”的辨析 ①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。 2.ATP不是唯一的直接能源物质，CTP、GTP、UTP等也可以直接为生命活动供能。 3.ATP含量极少，通过与ADP的快速转化达到动态平衡；细胞代谢越旺盛，ATP和ADP的转化速率就越快。 4.ATP与ADP相互转化的能量机制，在所有生物中都一样，体现了生物界的统一性。 观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响★★★☆☆ 1.动物细胞的吸水和失水 2.成熟植物细胞的吸水和失水 注意： 本实验选用30%的蔗糖溶液。若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原；若质量浓度过低，则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 若外界溶液的溶质可透过半透膜（如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等），则可发生质壁分离自动复原，因为K+、NO2、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，从而使细胞渗透吸水，发生自动复原。 预警类别一 细胞通过质膜与外界进行物质交换 陷阱1无机盐离子的运输方式均为主动运输 正确理解：无机盐离子的运输方式不一定都是主动运输，如Na＋可以通过协助扩散进入细胞 陷阱2主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢 正确理解：主动运输使膜内外物质保持浓度差，保证细胞代谢所需 陷阱3胞吞过程需要某些特定的膜蛋白(如受体)的作用，也需要转运蛋白的作用 正确理解：胞吞过程不需要转运蛋白的作用。 预警类别二 酶催化细胞的化学反应 陷阱1酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量 正确理解：酶不能为化学反应提供能量。 陷阱2酶在反应完成后立即被降解成氨基酸 正确理解：酶分子在催化反应完成后仍可再发挥催化作用，而不是立即被降解。 陷阱3酶是在核糖体上合成的生物大分子 正确理解：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，RNA不在核糖体上合成。 陷阱4酶的活性受温度的影响，温度过高或过低都会使酶失活，温度不同，酶的活性也不同 正确理解：低温使酶的活性受到抑制，高温因酶的空间结构被破坏而失活；在最适温度的两侧可能存在两个温度对应的酶的活性相同。 陷阱5酶通常是在低温、低pH条件下进行保存 正确理解：高温、强酸、强碱会破坏酶的空间结构使其失活，酶通常是在低温、适宜pH条件下进行保存。 预警类别三 ATP 是生命活动的直接能源物质 陷阱1人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP 正确理解：由于ATP在体内含量不高，且ATP与ADP的相互转化时刻处于动态平衡之中，所以人在剧烈运动时，骨骼肌细胞中ATP的含量也不会明显增多或降低。 陷阱2细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量 正确理解：细胞内的放能反应是指能够释放能量的反应，并非就是指ATP水解释放能量。 陷阱3高尔基体是肽链合成和加工的场所 正确理解：肽链合成的场所是核糖体而不是高尔基体 陷阱4细胞骨架与细胞壁都有支撑作用，组成成分都是纤维素 正确理解：细胞中的细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。 一、质膜 2024年3月22日，Science杂志发表了中国科学技术大学生命科学与医学部孙林峰团队联合比利时根特大学Eugenia Russinova团队的研究突破，题为“Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export”。该研究中，团队鉴定了植物中首个油菜素甾醇（Brassinosteroid，BR）跨膜运输蛋白，即拟南芥ABCB19蛋白，并阐释了该蛋白的工作机制。这项成果填补了BR激素信号研究领域的关键空白，对理解BR激素调控植物生长发育具有重要意义。 考点预测：物质跨膜运输与植物生命活动的调节相结合，重点考察激素调控植物生长发育 二、ATP是生命活动的直接能源物质 急性肾损伤（AKI）是一种由多种病因引起且对人类健康构成严重威胁的疾病。其中，肾前性缺血是AKI较为常见的病因之一。尽管蛋白尿是AKI的重要预后指标，但是AKI引起蛋白尿的潜在致病机制仍不明确。体外研究表明，肾脏细胞，尤其是足细胞，其正常结构和功能的维持高度依赖于细胞内三磷酸腺苷（ATP）的稳定供应。然而，由于缺乏合适的成像技术，人们对活体肾脏内ATP的动态变化(ATP生产和利用随时间的变化)知之甚少。2024年11月，京都大学Motoko Yanagita教授团队在Nature Communications（IF=14.7,Q1）杂志上发表了题为“ATP dynamics as a predictor of future podocyte structure and function after acute ischemic kidney injury in female mice”的文章，对缺血再灌注损伤（IRI）中的足细胞能量动力学进行了评估。他们发现，IRI急性期的ATP动力学变化能够预示足细胞的长期结构变化。并且，通过抑制足细胞线粒体裂变，可以有效减轻AKI引起的蛋白尿和肾小球损伤。 考点预测：结合相关实验分析ATP耗竭和线粒体损伤是导致足细胞病理损伤的关键因素，为IRI引起的急性肾损伤及其向慢性疾病的转化提供了新见解和潜在的治疗靶点。 （2023·上海·高考真题） 精氨酸可以促进细胞生长因子的分泌，从而促进伤口愈合。其可通过微生物发酵大量生产。研究人员研究了大肠杆菌的精氨酸合成过程，并对菌株进行改造，获得了高产菌株。以下是该项研究的部分内容及结果。   【精氨酸合成机制研究】 精氨酸在大肠杆菌体内的合成过程如图1所示。在大肠杆菌细胞内，过多的精氨酸会抑制ArgA的活性。 （1）图1所示LysE转运精氨酸至胞外的方式属于___（单选）。 A. 自由扩散 B. 协助扩散 C. 主动运输 D. 胞吐 （2）据图1推测，下列蛋白质中，降低其表达量可提高精氨酸产量的是___（单选）。 A. ArgE B. ArgF C. ArgG D. ArgH 【答案】CA 【详解】（1）由图可知，精氨酸至胞外需要载体并消耗能量，所以运输方式是主动运输，C正确，ABD错误。故选C。 （2）由图可知，谷氨酸会在ArgA的作用下转化为鸟氨酸，在ArgE的作用下转化为乙酸，为了提高精氨酸产量，可降低ArgE表达量，A正确，BCD错误。 （2024·上海·高考真题）水稻是重要的粮食作物，高温会引起水稻减产。科学家对抗高温能力弱的水稻W进行改良。获得了水稻S。如图显示了高温条件下水稻W和水稻S响应高温的部分机制。其中T1和T2为不同蛋白，T2在液泡中被降解。箭头的粗细代表物质的量。 (1)要对比高温条件下水稻W和水稻S的产量，必须保持相同的实验条件______。 A．地上部分生长量 B．高温处理时间 C．水稻幼苗数量 D．水稻种植时间 (2)据图，水稻感受高温信号的是______（T1/T2）；被T2破坏的细胞器是______。 【答案】BCD T1 叶绿体 【详解】（1）在对比高温条件下水稻 W 和水稻 S 产量时，需遵循单一变量原则，除水稻品种不同外，其他可能影响产量的因素都要保持一致。高温处理时间、水稻幼苗数量、水稻种植时间均会对水稻最终产量产生影响，所以都应相同。地上部分生长量为本实验的因变量，不需保持相同。 （2）从图中能看到，高温信号首先作用于 T1，所以水稻感受高温信号的是 T1 ；同时，图中呈现 T2 作用的目标细胞器是叶绿体，即被 T2 破坏的细胞器是叶绿体。 学科网（北京）股份有限公司1/10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 1/10 第 04讲 物质交换、酶和 ATP 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点 考点 1 细胞通过质膜与外界进行物质交换★★★☆☆ 考点 2 酶催化细胞的化学反应★★★★☆ 考点 3 ATP是生命活动的直接能源物质★★★☆☆ （星级越高，重要程度越高） 实验技能坊（选做模块）：观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响★★★☆☆ 陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（3大陷阱预警） 素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析、聚焦考点预测 真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯 （附高清 PDF 思维导图） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 2/10 考点 1 细胞通过质膜与外界进行物质交换★★★☆☆ 1.被动运输 自由扩散 定义：小分子物质以扩散的方式透过细胞膜 实例 ①气体：N2、O2、CO2等疏水性小分子物质 ②乙醇、甘油等亲水性小分子 ③少部分水（通过由于磷脂分子运动而产生的间隙） 特点 不需要转运蛋白 不需要消耗能量 影响因素：浓度差 协助扩散 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 转运蛋白 通道蛋白 载体蛋白 实例 ①葡萄糖、氨基酸以及一些离子等；葡萄糖进入红细胞 ②大部分水（可以通过细胞膜上的通道蛋白进出细胞） 特点 需要转运蛋白 不需要消耗能量 影响因素：浓度差，转运蛋白数量 2.渗透现象 概念 水分子以被动运输的方式透过质膜 从溶液浓度低的一侧渗入到溶液浓度高的的一侧的现象 发生条件 ①具有半透膜 ②半透膜两侧溶液存在浓度差 方向 水分子多→水分子少 低浓度溶液→高浓度溶液 细胞质膜透性的模拟实验 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 3/10 3.主动运输 （1）概念：为了满足正常生理活动的需要，物质逆浓度梯度从细胞外吸收或向细胞外排除一些 物质。 （2）特点：物质逆浓度梯度（分子少的-分子多的地方运输）进出细胞需借助质膜上的载体蛋白， 还需要细胞提供能量。 （3）能量：ATP 水解供能；其他物质的电化学势能驱动（协同转运） （4）实例：K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞；葡萄糖进入小肠上皮细胞。 协同转运：小肠上皮细胞吸收肠腔里的葡萄糖属于协同运输。低浓度-高浓度运输葡萄糖无需能量。 因为 Na 顺浓度梯度运输进来的时候把葡萄糖也带进来了。Na 再通过 Na-K 泵又会把 Na 泵出去（消 耗能量）。总体是消耗能量的属于主动运输。 （5）影响因素：载体蛋白的种类和数量、能量（温度、O2浓度） （6）意义：主动选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和 个体生命活动的需要。 4.胞吞和胞吐 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 4/10 概念：细胞还需要摄取或排出一些大分子或颗粒物 特点 ①需要消耗能量 ②不需要载体蛋白、但需要膜蛋白参与 实例 胞吞 ①变形虫等单细胞生物从外界环境中摄取食物 ②白细胞吞噬人侵的细菌和病毒，细胞从血液中吸收脂蛋白 胞吐 ①胰腺细胞胞吐方式将合成的胰蛋白酶原分泌出细胞 ②神经递质的分泌 结构基础 体现膜的一定的流动性 控制物质进出 进行信息交流 影响因素：物质浓度、O2浓度、温度等 辨析膜融合和胞吞 方式一：膜融合侵入（①②③④） 过程①：病毒通过 S1 蛋白与宿主细胞膜上的 S1 蛋白受体识别并结合 过程②：更多的 S1 蛋白与 S1 受体结合，使病毒牢牢抓住细胞而不会脱落 过程③：S1 蛋白脱落，在 S2 蛋白的诱导下（S2 蛋白如何诱导融合，稍后会详细介绍），病毒包 膜与细胞膜融合 过程④：病毒粒子被释放进入宿主细胞内 膜融合过程是一个主动侵入的过程，病毒依靠 S1 蛋白抓住细胞膜上的 S1 受体，然后通过 S2 这 把钥匙打开细胞膜而侵入细胞内部。 方式二：胞吞侵入（①②⑤⑥⑦⑧） 过程①和②同上 过程⑤：细胞受到病毒的作用，细胞膜内陷，启动胞吞作用 过程⑥：整个病毒被宿主细胞胞吞进入细胞内，形成吞泡 过程⑦：胞内体（一种细胞器，内部呈酸性环境）与吞噬融合，形成更大的吞噬泡， 过程⑧：S1 蛋白脱落，S2 蛋白诱导自身包膜和吞噬泡的膜融合，将病毒粒子释放到细胞内。 胞吞过程是一个被动侵入的过程，是病毒利用细胞吞噬作用进入细胞的一种方式。胞吞作用后形 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 5/10 成的吞噬泡本来是要被送入溶酶体被水解的，但是，狡猾的病毒有 S2 蛋白，S2 蛋白就像打开牢笼的 钥匙，于是，病毒来了个金蝉脱壳，摆脱了被送入溶酶体的厄运。 无论是方式一还是方式二，第 1 步都是 S1 蛋白识别宿主细胞，因此，开发治疗新冠肺炎的药物， 主要针对 S1 蛋白的。 易错拓展 1.载体与受体的区别：载体是协助物质运输的蛋白质，如细胞膜上运输葡萄糖、Na+、K+等的载体蛋白； 受体是接受信号分子的蛋白质，大多为糖蛋白，主要作用是实现细胞间信息交流。 2.通道蛋白只能参与协助扩散，载体蛋白可参与协助扩散和主动运输。 3.胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。 4.胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用，消耗细胞呼吸所释放的能量。 5.被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。 考点 2 酶催化细胞的化学反应★★★★☆ 1.观察酶的催化实验 动物肝脏细胞中有丰富的过氧化氢酶，可催化过氧化氢（H2O2）的分解，放出 O2。FeCl3是无机 催化剂，也可催化 H2O2分解。通过比较两种催化反应的气泡产生量，可以判断酶的催化效率。 取 3 支试管，分别标记为 A、B、C。加入试剂和材料，并用封口膜盖住试管口。观察各试管内 气泡产生情况。 （1）实验原理（过氧化氢分解） 2H2O2―――――――――――→ 水浴加热 或 FeCl3 溶液或过氧化氢酶2H2O＋O2↑ （2）实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 2.酶的概念 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 6/10 概念：活细胞产生的具有催化能力的生物大分子 本质：绝大多数是蛋白质，少数是 RNA 合成原料：氨基酸或核糖核苷酸 合成场所：核糖体或细胞核等 酶的特性 高效性：具有非常高的催化效率 专一性：每一种酶通常只催化一种或一类化学反应 酶活性受环境影响 酶通常在其适合的温度时活性最高 环境酸碱度对酶活力影响很大 拓展补充 a．锁钥学说：整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥 匙。 b．诱导契合学说：酶表面没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状，从 而有利于底物的结合 拓展补充：酶抑制剂 有一些物质会对酶产生抑制作用，引起酶的活性降低或丧失，这类物质统称为酶抑制剂。 常见的抑制形式： ①（竞争性）抑制剂与底物竞争酶的活性中心，减少底物与酶的有效结合； ②（非竞争性）抑制剂与酶的其他部位结合，改变了酶的空间结构，使酶的活性中心不能与底物 有效结合。 许多农药和药物是依据这种机理设计的，如除草剂草甘膦、镇痛的布洛芬以及多种抗癌药物等。 一些外源性的毒素也是通过酶活性抑制途径对生物体产生毒性的。 （A）抑制剂与底物竞争酶的活性中心 （B）抑制剂引起酶活性中心空间结构改变 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 7/10 易错拓展 1.酶的高效性是与无机催化剂相比的，比较 H2O2在加入新鲜肝脏研磨液和加入蒸馏水时的分解速率， 验证的是酶具有催化作用。（教材实验） 2.和无机催化剂一样，酶也可以重复多次利用，反应后不会立即被降解。 3.酶只有催化功能，没有调节功能。 4.酶由活细胞产生，但哺乳动物成熟红细胞不能合成酶；酶在细胞内外发挥作用。 考点 3 ATP是生命活动的直接能源物质★★★☆☆ 拓展补充： 能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP 主要能源物质：糖类 储能物质：脂肪、淀粉（植物细胞）、糖原（动物细胞） 主要储能物质：脂肪 直接能源物质：ATP 最终能量来源：太阳能 1.ATP 中文名称：腺苷三磷酸（1 个腺苷分子连接 3 个磷酸基团组成） 结构简式：A—P～P～P A 代表腺苷 T 代表三 P 代表磷酸基团 ～代表特殊的化学键 ATP 的两种供能方式 含磷基团转移到目标分子上 水解 功能：ATP 是生命活动的直接能源物质 ATP 与 ADP 之间的相互转化 ADP＋Pi＋能量――→ 酶 ATP ATP――→ 酶 ADP＋Pi＋能量 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量――→ 酶 ATP ATP――→ 酶 ADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光合作用（光能）、细胞呼吸（有机物中 储存在特殊化学键中的能量 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 8/10 的化学能） 能量去路 储存在 ATP中 水解断裂最外侧高能磷酸键，释放能量 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 结论 ATP 与 ADP 相互转化时，反应所需的酶、能量的来源和去路、反应场所不同， 故不是可逆反应。 细胞内的能量载体分子：细胞新陈代谢是生物分子合成和分解的过程。细胞新陈代谢过程中，伴 随着物质变化会发生一系列的能量转换。这些能量通常由一些特定的分子携带，并在细胞内传递，这 些分子称为“能量载体”。 其中，ATP 分布和用途最广，直接为生命活动提供能量。此外，辅酶Ⅰ（NADH）、辅酶Ⅱ（NADPH） 是质子（H+）及电子（e‐）的携带者和传递者，参与糖类的氧化分解和合成反应过程。 易错拓展 1.不同化合物中“A”的辨析 ①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。 2.ATP 不是唯一的直接能源物质，CTP、GTP、UTP 等也可以直接为生命活动供能。 3.ATP 含量极少，通过与 ADP 的快速转化达到动态平衡；细胞代谢越旺盛，ATP 和 ADP 的转化速 率就越快。 4.ATP 与 ADP 相互转化的能量机制，在所有生物中都一样，体现了生物界的统一性。 观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响★★★☆☆ 1.动物细胞的吸水和失水 条件 半透明：细胞膜 浓度差：细胞质与外界溶液之间存在浓度差 方向 外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞渗透失水→质壁分离 外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞渗透吸水→质壁分离复原 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 9/10 2.成熟植物细胞的吸水和失水 注意： 本实验选用 30%的蔗糖溶液。若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过 多而死亡，质壁分离后不能复原；若质量浓度过低，则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 若外界溶液的溶质可透过半透膜（如 KNO3、甘油、尿素、乙二醇等），则可发生质壁分离自动复原， 因为 K+、NO2、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，从而使细胞渗透吸水，发生自动复 原。 预警类别一 细胞通过质膜与外界进行物质交换 陷阱 1 无机盐离子的运输方式均为主动运输 正确理解：无机盐离子的运输方式不一定都是主动运输，如 Na＋可以通过协助扩散进入细胞 陷阱 2 主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢 正确理解：主动运输使膜内外物质保持浓度差，保证细胞代谢所需 陷阱 3 胞吞过程需要某些特定的膜蛋白(如受体)的作用，也需要转运蛋白的作用 正确理解：胞吞过程不需要转运蛋白的作用。 预警类别二 酶催化细胞的化学反应 陷阱 1 酶能催化 H2O2分解，是因为酶使 H2O2得到了能量 正确理解：酶不能为化学反应提供能量。 陷阱 2 酶在反应完成后立即被降解成氨基酸 正确理解：酶分子在催化反应完成后仍可再发挥催化作用，而不是立即被降解。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 10/10 陷阱 3 酶是在核糖体上合成的生物大分子 正确理解：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA，RNA 不在核糖体上合成。 陷阱 4 酶的活性受温度的影响，温度过高或过低都会使酶失活，温度不同，酶的活性也不同 正确理解：低温使酶的活性受到抑制，高温因酶的空间结构被破坏而失活；在最适温度的两侧可能存 在两个温度对应的酶的活性相同。 陷阱 5 酶通常是在低温、低 pH条件下进行保存 正确理解：高温、强酸、强碱会破坏酶的空间结构使其失活，酶通常是在低温、适宜 pH 条件下进行 保存。 预警类别三 ATP 是生命活动的直接能源物质 陷阱 1 人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的 ATP远多于水解的 ATP 正确理解：由于 ATP 在体内含量不高，且 ATP 与 ADP 的相互转化时刻处于动态平衡之中，所以人在剧 烈运动时，骨骼肌细胞中 ATP 的含量也不会明显增多或降低。 陷阱 2 细胞内的放能反应就是指 ATP水解释放能量 正确理解：细胞内的放能反应是指能够释放能量的反应，并非就是指 ATP 水解释放能量。 陷阱 3 高尔基体是肽链合成和加工的场所 正确理解：肽链合成的场所是核糖体而不是高尔基体 陷阱 4 细胞骨架与细胞壁都有支撑作用，组成成分都是纤维素 正确理解：细胞中的细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，植物细胞壁的主要成分是纤维素和果 胶。 一、质膜 2024年 3月 22日，Science 杂志发表了中国科学技术大学生命科学与医学部孙林峰团队联合比利时根 特大学 Eugenia Russinova 团队的研究突破，题为“Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export”。该研究中，团队鉴定了植物中首个油菜素甾醇（Brassinosteroid，BR）跨 膜运输蛋白，即拟南芥 ABCB19蛋白，并阐释了该蛋白的工作机制。这项成果填补了 BR 激素信号研究领 域的关键空白，对理解 BR激素调控植物生长发育具有重要意义。 考点预测：物质跨膜运输与植物生命活动的调节相结合，重点考察激素调控植物生长发育 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 11/10 二、ATP是生命活动的直接能源物质 急性肾损伤（AKI）是一种由多种病因引起且对人类健康构成严重威胁的疾病。其中，肾前性缺血是 AKI较为常见的病因之一。尽管蛋白尿是 AKI的重要预后指标，但是 AKI引起蛋白尿的潜在致病机制仍不 明确。体外研究表明，肾脏细胞，尤其是足细胞，其正常结构和功能的维持高度依赖于细胞内三磷酸腺苷 （ATP）的稳定供应。然而，由于缺乏合适的成像技术，人们对活体肾脏内 ATP的动态变化(ATP生产和利 用随时间的变化)知之甚少。2024年 11月，京都大学Motoko Yanagita 教授团队在 Nature Communications （IF=14.7,Q1）杂志上发表了题为“ATP dynamics as a predictor of future podocyte structure and function after acute ischemic kidney injury in female mice”的文章，对缺血再灌注损伤（IRI）中的足细胞能量动力学进行了 评估。他们发现，IRI急性期的 ATP动力学变化能够预示足细胞的长期结构变化。并且，通过抑制足细胞线 粒体裂变，可以有效减轻 AKI引起的蛋白尿和肾小球损伤。 考点预测：结合相关实验分析 ATP耗竭和线粒体损伤是导致足细胞病理损伤的关键因素，为 IRI引起 的急性肾损伤及其向慢性疾病的转化提供了新见解和潜在的治疗靶点。 （2023·上海·高考真题） 精氨酸可以促进细胞生长因子的分泌，从而促进伤口愈合。其可通过微生物发 酵大量生产。研究人员研究了大肠杆菌的精氨酸合成过程，并对菌株进行改造，获得了高产菌株。以下是 该项研究的部分内容及结果。 【精氨酸合成机制研究】 精氨酸在大肠杆菌体内的合成过程如图 1 所示。在大肠杆菌细胞内，过多的精氨酸会抑制 ArgA 的活性。 （1）图 1 所示 LysE 转运精氨酸至胞外的方式属于___（单选）。 A. 自由扩散 B. 协助扩散 C. 主动运输 D. 胞吐 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 12/10 （2）据图 1 推测，下列蛋白质中，降低其表达量可提高精氨酸产量的是___（单选）。 A. ArgE B. ArgF C. ArgG D. ArgH 【答案】CA 【详解】（1）由图可知，精氨酸至胞外需要载体并消耗能量，所以运输方式是主动运输，C 正确，ABD 错 误。故选 C。 （2）由图可知，谷氨酸会在 ArgA 的作用下转化为鸟氨酸，在 ArgE 的作用下转化为乙酸，为了提高精氨酸 产量，可降低 ArgE 表达量，A 正确，BCD 错误。 （2024·上海·高考真题）水稻是重要的粮食作物，高温会引起水稻减产。科学家对抗高温能力弱的水稻 W 进行改良。获得了水稻 S。如图显示了高温条件下水稻 W 和水稻 S 响应高温的部分机制。其中 T1 和 T2 为不同蛋白，T2 在液泡中被降解。箭头的粗细代表物质的量。 (1)要对比高温条件下水稻 W 和水稻 S 的产量，必须保持相同的实验条件______。 A．地上部分生长量 B．高温处理时间 C．水稻幼苗数量 D．水稻种植时间 (2)据图，水稻感受高温信号的是______（T1/T2）；被 T2 破坏的细胞器是______。 【答案】BCD T1 叶绿体 【详解】（1）在对比高温条件下水稻 W 和水稻 S 产量时，需遵循单一变量原则，除水稻品种不同外，其 他可能影响产量的因素都要保持一致。高温处理时间、水稻幼苗数量、水稻种植时间均会对水稻最终产量 产生影响，所以都应相同。地上部分生长量为本实验的因变量，不需保持相同。 （2）从图中能看到，高温信号首先作用于 T1，所以水稻感受高温信号的是 T1 ；同时，图中呈现 T2 作 用的目标细胞器是叶绿体，即被 T2 破坏的细胞器是叶绿体。