“细胞代谢”误区辨析

福建 黄晓芸

“细胞代谢”误区辨析

福建 黄晓芸

“细胞代谢”专题是高考中的高频考点，几乎每年的高考中都会涉及。学生在解相应的题目时，经常会陷入命题人设置的陷阱中。现将这一专题中常见误区归纳如下。

一、关于“酶”的几个误区

1.误认为酶的本质就是蛋白质

绝大多数的酶是蛋白质，少数酶是RNA。由此可引伸出合成酶的原料为氨基酸或者核糖核苷酸，合成酶的场所为核糖体（线粒体、时绿体）或者细胞核。

2.误认为只有具分泌功能的细胞才能产生酶

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。几乎所有活细胞（哺乳动物成熟红细胞除外）均可产生酶。

3.误认为酶只在细胞内起作用

酶既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外发挥作用，甚至在体外也可以发挥作用。

4.误认为一种酶只能存在于一种细胞中

同一种酶可存在于分化程度不同的细胞中，如呼吸作用相关的酶存在于所有细胞中。

5.误认为酶具有调节、催化等多种功能

酶是一种生物催化剂，与无机催化剂一样只起催化作用。它不具有调节功能，也不作为能源（或组成）物质。

6.误认为酶发挥作用后即被灭活

酶作为催化剂，在化学反应前后结构和功能不变。但是在反应过程中，酶的空间构象会发生改变。

7.误认为酶的作用机理是给化学反应提供能量

酶起催化作用的原理是降低化学反应的活化能，而不是提供能量。

8.误认为低温能使酶变性失活

低温只是抑制酶的活性，酶的分子结构未被破坏。低温处理后再恢复到适宜温度下，酶的活性可恢复。高温、过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏而使酶变性失活。

【例1】下列关于酶的叙述正确的是 （ ）

A. 低温能降低酶活性的原因是低温破坏了酶的空间结构

B. 酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物

C.酶都是在核糖体上以氨基酸为原料合成的

D.酶和神经递质一样，都只在细胞内发挥作用

【答案】B

【例2】下列关于酶的叙述正确的是 （ ）

A. 酶是活细胞合成的具有调节作用的有机物

B. 酶和神经递质一样，发挥作用后立即被水解

C. 酶通过为化学反应供能来提高化学反应速率

D. 酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失

【答案】D

二、关于“ATP”的几个误区

1.误认为ATP就是能量

ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可简写为A-P～P～P。高能磷酸键水解时能够释放出多达30.54 kJ/mol的能量。所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。

2.误认为ATP在细胞中含量很多

生命活动需要消耗大量能量，但在细胞中ATP的含量很少。由于ADP和Pi可以重复利用，只要提供能量（光能或者化学能），生物体就可以不断合成ATP，满足生物体的需要。

3.误认为氧气浓度为0时，ATP产生量为0

当氧气浓度为0时，细胞可以进行无氧呼吸，在细胞质基质中，将葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量[H]，并释放出少量能量，生成少量ATP。

4.误认为ATP转化为ADP的过程不消耗水

ATP转化为ADP，又称为“ATP的水解反应”，这一过程需要ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。凡是大分子物质（如蛋白质、淀粉等）的水解都需要消耗水。

5.误认为ATP与ADP的相互转化完全可逆

ATP与ADP的相互转化，从物质方面看是可逆的，从酶、能量方面看是不可逆的：ATP转化为ADP是在水解酶的作用下进行，释放的能量来自高能磷酸键的断裂。ADP转化为ATP是在合成酶的作用下进行，能量来自于光合作用吸收的光能或者细胞呼吸产生的化学能等。因此，从整体上看，二者的转化是不可逆的。

6.误认为ATP的分解速率大于合成速率或者合成速率大于分解速率

ATP与ADP的相互转化总是处于动态平衡中——耗能多时ATP水解迅速，但其合成也迅速。ATP与ADP的转化可实现不同形式的能量之间的转化，保证生命活动所需能量的正常供应。

7.误认为吸能反应与ATP的合成有关，放能反应与ATP的水解有关

吸能反应与放能反应是针对细胞中其他化学反应而言的。细胞内有些化学反应的进行需要吸收ATP水解时释放的能量，称为吸能反应；有些化学反应会将释放出的能量储存在ATP的高能磷酸键中。因此吸能反应（如主动运输、物质合成、神经传导等）与ATP的水解有关，放能反应与ATP的合成（如呼吸作用）有关。

【例3】下列关于ATP的描述正确的是 （ ）

A. 代谢旺盛的细胞中ATP合成快，含量很高

B. 当氧气浓度为0时，人的成熟红细胞不产生ATP

C. ATP是生物体生命活动的直接能量来源

D. 催化ATP与ADP相互转化的酶是相同的

【答案】C

【例4】ATP是细胞中的“能量通货”，下列叙述正确的是（ ）

A. ATP中“A”与构成DNA中的“A”不是同一种物质

B. 吸能反应总是与ATP的合成直接联系

C. ATP的3个磷酸基团都是通过高能磷酸键相连接

D. 在剧烈运动时，肌肉细胞消耗ATP的速率大大超过其合成的速率

【答案】A

三、关于“细胞呼吸”的几个误区

1.误认为没有线粒体的细胞一定进行无氧呼吸，真核细胞一定进行有氧呼吸

原核生物如硝化细菌，细胞中没有线粒体，但细胞中含有与有氧呼吸相关的酶，其呼吸方式为有氧呼吸。哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等虽然是真核细胞，但细胞中没有线粒体和与有氧呼吸相关的酶，其细胞呼吸方式为无氧呼吸。因此判断细胞呼吸方式并不是看细胞中有无线粒体，而是看有没有相关的酶。

2.误认为葡萄糖在线粒体中被氧化分解

在线粒体膜上不含运输葡萄糖的载体，因此葡萄糖不能进入线粒体中被氧化分解。葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体中继续被氧化分解为二氧化碳和水。

3.误认为细胞呼吸产生的能量均以热能形式释放

细胞呼吸产生的能量绝大多数以热能形式散失，还有少部分能量储存在ATP中。在细胞中，1 mol葡萄糖彻底氧化分解，释放2 870 kJ的能量，只有1 161 kJ左右储存中，约60%的能量以热能的形式散失。1 mol葡萄糖分解为乳酸，只释放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ储存在ATP中，近69%的能量以热能形式散失。

4.误认为无氧呼吸两个阶段都释放能量

无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，第二阶段不释放能量，其余大部分能量储存在不彻底氧化分解的产物——酒精或者乳酸中。有氧呼吸三个阶段都释放能量，其中第一、二阶段释放少量能量，第三阶段释放大量能量。

5.误认为植物细胞呼吸一定产生CO2，无氧呼吸的产物都是酒精

绝大多数植物无氧呼吸产生酒精和CO2，但玉米胚、马铃薯块茎等植物细胞和动物细胞无氧呼吸只产生乳酸，不产生CO2。

【例5】下列有关细胞无氧呼吸的叙述正确的是 （ ）

A. 无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累

B. 无氧呼吸只在第一阶段生成少量ATP

C. 利用乳酸菌无氧呼吸制作酸奶时会冒出少量气泡

D. 酿造食醋是利用醋酸杆菌进行无氧呼吸的原理

【答案】B

【例6】下列关于细胞呼吸的叙述正确的是 （ ）

A. 线粒体不是有氧呼吸的必备条件

B. 对真核生物而言，细胞呼吸产生CO2一定是在线粒体中

C. 人体剧烈运动时肌肉细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生CO2

D. 在有氧呼吸中，线粒体通过氧化分解葡萄糖产生大量能量

【答案】A

四、关于“光合作用”的几个误区

1.误认为进行光合作用的细胞一定有叶绿体

有些原核生物没有叶绿体也能进行光合作用。如光合细菌、蓝藻等，不含叶绿体，但含有与光合作用相关的色素和酶，在适宜条件下也可进行光合作用。

2.误认为光合作用只消耗水，不产生水

水在光合作用光反应阶段会被分解，产生氧气和[H]。暗反应是一系列酶促反应，中间有水生成。因此，CO2中的O除了转移到有机物中，也可转移到H2O中。

3.误认为水的光解不需要酶

在光合作用的光反应阶段，叶绿素分子捕获能量激发出电子，失去电子的叶绿素分子在相关酶的作用下，获得水中氧元素的电子而恢复到稳定状态，水氧化成氧气。因此，水的光解是需要酶参与的，但色素捕获光能的过程不需酶参与。

4.误认为暗反应一定是在黑暗条件下进行

暗反应在有光无光条件下都能进行。停止光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供[H]和ATP，暗反应只能持续很短的时间。故黑暗条件下，细胞只进行呼吸作用，不进行光合作用。

5.误认为光合作用产生的ATP可用于各项生命活动

光合作用中光反应产生的ATP只用于暗反应中C3的还原。同样的，暗反应中消耗的ATP只来自于光反应。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的其他各项生命活动。

6.误认为光合作用产生的[H]与细胞呼吸产生的[H]是同一种物质

无论是光合作用产生的[H]还是细胞呼吸产生的[H]，都只是一种十分简化的表示方式。光合作用产生[H]的过程实际上是氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）与H+结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。细胞呼吸产生[H]的过程实际上是氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成还原型辅酶Ⅰ（NADH）。

【例7】下列关于细胞代谢的叙述正确的是 （ ）

A.细胞呼吸产生的能量少部分以热能的形式散失

B.能进行光合作用的细胞不一定能进行呼吸作用

C.光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与

D.光合作用产生的[H]可进入线粒体参与H2O的生成

【答案】C

【例8】下列关于光合作用的叙述正确的是 （ ）

A. 蓝藻细胞中，水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜上

B. 无光条件更有利于光合作用中暗反应的进行

C. 光合作用光反应产生的ATP可用于主动运输

D. 正常进行光合作用的细胞，停止CO2供应后叶肉细胞内C5/C3的比值升高

【答案】D

福建省龙岩市第一中学）