“細(xì)胞代謝”誤區(qū)辨析

福建 黃曉蕓

“細(xì)胞代謝”誤區(qū)辨析

福建 黃曉蕓

“細(xì)胞代謝”專題是高考中的高頻考點(diǎn)，幾乎每年的高考中都會(huì)涉及。學(xué)生在解相應(yīng)的題目時(shí)，經(jīng)常會(huì)陷入命題人設(shè)置的陷阱中。現(xiàn)將這一專題中常見誤區(qū)歸納如下。

一、關(guān)于“酶”的幾個(gè)誤區(qū)

1.誤認(rèn)為酶的本質(zhì)就是蛋白質(zhì)

絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。由此可引伸出合成酶的原料為氨基酸或者核糖核苷酸，合成酶的場所為核糖體（線粒體、時(shí)綠體）或者細(xì)胞核。

2.誤認(rèn)為只有具分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生酶

酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物。幾乎所有活細(xì)胞（哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞除外）均可產(chǎn)生酶。

3.誤認(rèn)為酶只在細(xì)胞內(nèi)起作用

酶既可以在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，也可以在細(xì)胞外發(fā)揮作用，甚至在體外也可以發(fā)揮作用。

4.誤認(rèn)為一種酶只能存在于一種細(xì)胞中

同一種酶可存在于分化程度不同的細(xì)胞中，如呼吸作用相關(guān)的酶存在于所有細(xì)胞中。

5.誤認(rèn)為酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能

酶是一種生物催化劑，與無機(jī)催化劑一樣只起催化作用。它不具有調(diào)節(jié)功能，也不作為能源（或組成）物質(zhì)。

6.誤認(rèn)為酶發(fā)揮作用后即被滅活

酶作為催化劑，在化學(xué)反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)和功能不變。但是在反應(yīng)過程中，酶的空間構(gòu)象會(huì)發(fā)生改變。

7.誤認(rèn)為酶的作用機(jī)理是給化學(xué)反應(yīng)提供能量

酶起催化作用的原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而不是提供能量。

8.誤認(rèn)為低溫能使酶變性失活

低溫只是抑制酶的活性，酶的分子結(jié)構(gòu)未被破壞。低溫處理后再恢復(fù)到適宜溫度下，酶的活性可恢復(fù)。高溫、過酸、過堿，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而使酶變性失活。

【例1】下列關(guān)于酶的敘述正確的是 （ ）

A. 低溫能降低酶活性的原因是低溫破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)

B. 酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個(gè)反應(yīng)的底物

C.酶都是在核糖體上以氨基酸為原料合成的

D.酶和神經(jīng)遞質(zhì)一樣，都只在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用

【答案】B

【例2】下列關(guān)于酶的敘述正確的是 （ ）

A. 酶是活細(xì)胞合成的具有調(diào)節(jié)作用的有機(jī)物

B. 酶和神經(jīng)遞質(zhì)一樣，發(fā)揮作用后立即被水解

C. 酶通過為化學(xué)反應(yīng)供能來提高化學(xué)反應(yīng)速率

D. 酶結(jié)構(gòu)的改變可導(dǎo)致其活性部分或全部喪失

【答案】D

二、關(guān)于“ATP”的幾個(gè)誤區(qū)

1.誤認(rèn)為ATP就是能量

ATP是一種高能磷酸化合物，其分子式可簡寫為A-P～P～P。高能磷酸鍵水解時(shí)能夠釋放出多達(dá)30.54 kJ/mol的能量。所以ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不可將兩者等同起來。

2.誤認(rèn)為ATP在細(xì)胞中含量很多

生命活動(dòng)需要消耗大量能量，但在細(xì)胞中ATP的含量很少。由于ADP和Pi可以重復(fù)利用，只要提供能量（光能或者化學(xué)能），生物體就可以不斷合成ATP，滿足生物體的需要。

3.誤認(rèn)為氧氣濃度為0時(shí)，ATP產(chǎn)生量為0

當(dāng)氧氣濃度為0時(shí)，細(xì)胞可以進(jìn)行無氧呼吸，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，將葡萄糖分解為丙酮酸，產(chǎn)生少量[H]，并釋放出少量能量，生成少量ATP。

4.誤認(rèn)為ATP轉(zhuǎn)化為ADP的過程不消耗水

ATP轉(zhuǎn)化為ADP，又稱為“ATP的水解反應(yīng)”，這一過程需要ATP水解酶的催化，同時(shí)也需要消耗水。凡是大分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、淀粉等）的水解都需要消耗水。

5.誤認(rèn)為ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化完全可逆

ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，從物質(zhì)方面看是可逆的，從酶、能量方面看是不可逆的：ATP轉(zhuǎn)化為ADP是在水解酶的作用下進(jìn)行，釋放的能量來自高能磷酸鍵的斷裂。ADP轉(zhuǎn)化為ATP是在合成酶的作用下進(jìn)行，能量來自于光合作用吸收的光能或者細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的化學(xué)能等。因此，從整體上看，二者的轉(zhuǎn)化是不可逆的。

6.誤認(rèn)為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與ADP的相互轉(zhuǎn)化總是處于動(dòng)態(tài)平衡中——耗能多時(shí)ATP水解迅速，但其合成也迅速。ATP與ADP的轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化，保證生命活動(dòng)所需能量的正常供應(yīng)。

7.誤認(rèn)為吸能反應(yīng)與ATP的合成有關(guān)，放能反應(yīng)與ATP的水解有關(guān)

吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)是針對細(xì)胞中其他化學(xué)反應(yīng)而言的。細(xì)胞內(nèi)有些化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行需要吸收ATP水解時(shí)釋放的能量，稱為吸能反應(yīng)；有些化學(xué)反應(yīng)會(huì)將釋放出的能量儲(chǔ)存在ATP的高能磷酸鍵中。因此吸能反應(yīng)（如主動(dòng)運(yùn)輸、物質(zhì)合成、神經(jīng)傳導(dǎo)等）與ATP的水解有關(guān)，放能反應(yīng)與ATP的合成（如呼吸作用）有關(guān)。

【例3】下列關(guān)于ATP的描述正確的是 （ ）

A. 代謝旺盛的細(xì)胞中ATP合成快，含量很高

B. 當(dāng)氧氣濃度為0時(shí)，人的成熟紅細(xì)胞不產(chǎn)生ATP

C. ATP是生物體生命活動(dòng)的直接能量來源

D. 催化ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的酶是相同的

【答案】C

【例4】ATP是細(xì)胞中的“能量通貨”，下列敘述正確的是（ ）

A. ATP中“A”與構(gòu)成DNA中的“A”不是同一種物質(zhì)

B. 吸能反應(yīng)總是與ATP的合成直接聯(lián)系

C. ATP的3個(gè)磷酸基團(tuán)都是通過高能磷酸鍵相連接

D. 在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉細(xì)胞消耗ATP的速率大大超過其合成的速率

【答案】A

三、關(guān)于“細(xì)胞呼吸”的幾個(gè)誤區(qū)

1.誤認(rèn)為沒有線粒體的細(xì)胞一定進(jìn)行無氧呼吸，真核細(xì)胞一定進(jìn)行有氧呼吸

原核生物如硝化細(xì)菌，細(xì)胞中沒有線粒體，但細(xì)胞中含有與有氧呼吸相關(guān)的酶，其呼吸方式為有氧呼吸。哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞、蛔蟲等雖然是真核細(xì)胞，但細(xì)胞中沒有線粒體和與有氧呼吸相關(guān)的酶，其細(xì)胞呼吸方式為無氧呼吸。因此判斷細(xì)胞呼吸方式并不是看細(xì)胞中有無線粒體，而是看有沒有相關(guān)的酶。

2.誤認(rèn)為葡萄糖在線粒體中被氧化分解

在線粒體膜上不含運(yùn)輸葡萄糖的載體，因此葡萄糖不能進(jìn)入線粒體中被氧化分解。葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被分解為丙酮酸，丙酮酸進(jìn)入線粒體中繼續(xù)被氧化分解為二氧化碳和水。

3.誤認(rèn)為細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的能量均以熱能形式釋放

細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的能量絕大多數(shù)以熱能形式散失，還有少部分能量儲(chǔ)存在ATP中。在細(xì)胞中，1 mol葡萄糖徹底氧化分解，釋放2 870 kJ的能量，只有1 161 kJ左右儲(chǔ)存中，約60%的能量以熱能的形式散失。1 mol葡萄糖分解為乳酸，只釋放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ儲(chǔ)存在ATP中，近69%的能量以熱能形式散失。

4.誤認(rèn)為無氧呼吸兩個(gè)階段都釋放能量

無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，第二階段不釋放能量，其余大部分能量儲(chǔ)存在不徹底氧化分解的產(chǎn)物——酒精或者乳酸中。有氧呼吸三個(gè)階段都釋放能量，其中第一、二階段釋放少量能量，第三階段釋放大量能量。

5.誤認(rèn)為植物細(xì)胞呼吸一定產(chǎn)生CO2，無氧呼吸的產(chǎn)物都是酒精

絕大多數(shù)植物無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2，但玉米胚、馬鈴薯塊莖等植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞無氧呼吸只產(chǎn)生乳酸，不產(chǎn)生CO2。

【例5】下列有關(guān)細(xì)胞無氧呼吸的敘述正確的是 （ ）

A. 無氧呼吸不需要O2的參與，該過程最終有[H]的積累

B. 無氧呼吸只在第一階段生成少量ATP

C. 利用乳酸菌無氧呼吸制作酸奶時(shí)會(huì)冒出少量氣泡

D. 釀造食醋是利用醋酸桿菌進(jìn)行無氧呼吸的原理

【答案】B

【例6】下列關(guān)于細(xì)胞呼吸的敘述正確的是 （ ）

A. 線粒體不是有氧呼吸的必備條件

B. 對真核生物而言，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2一定是在線粒體中

C. 人體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉細(xì)胞因供氧不足進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生CO2

D. 在有氧呼吸中，線粒體通過氧化分解葡萄糖產(chǎn)生大量能量

【答案】A

四、關(guān)于“光合作用”的幾個(gè)誤區(qū)

1.誤認(rèn)為進(jìn)行光合作用的細(xì)胞一定有葉綠體

有些原核生物沒有葉綠體也能進(jìn)行光合作用。如光合細(xì)菌、藍(lán)藻等，不含葉綠體，但含有與光合作用相關(guān)的色素和酶，在適宜條件下也可進(jìn)行光合作用。

2.誤認(rèn)為光合作用只消耗水，不產(chǎn)生水

水在光合作用光反應(yīng)階段會(huì)被分解，產(chǎn)生氧氣和[H]。暗反應(yīng)是一系列酶促反應(yīng)，中間有水生成。因此，CO2中的O除了轉(zhuǎn)移到有機(jī)物中，也可轉(zhuǎn)移到H2O中。

3.誤認(rèn)為水的光解不需要酶

在光合作用的光反應(yīng)階段，葉綠素分子捕獲能量激發(fā)出電子，失去電子的葉綠素分子在相關(guān)酶的作用下，獲得水中氧元素的電子而恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，水氧化成氧氣。因此，水的光解是需要酶參與的，但色素捕獲光能的過程不需酶參與。

4.誤認(rèn)為暗反應(yīng)一定是在黑暗條件下進(jìn)行

暗反應(yīng)在有光無光條件下都能進(jìn)行。停止光照，光反應(yīng)不能進(jìn)行，無法為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)只能持續(xù)很短的時(shí)間。故黑暗條件下，細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)行光合作用。

5.誤認(rèn)為光合作用產(chǎn)生的ATP可用于各項(xiàng)生命活動(dòng)

光合作用中光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)中C3的還原。同樣的，暗反應(yīng)中消耗的ATP只來自于光反應(yīng)。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP可用于除光合作用以外的其他各項(xiàng)生命活動(dòng)。

6.誤認(rèn)為光合作用產(chǎn)生的[H]與細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是同一種物質(zhì)

無論是光合作用產(chǎn)生的[H]還是細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]，都只是一種十分簡化的表示方式。光合作用產(chǎn)生[H]的過程實(shí)際上是氧化型輔酶Ⅱ（NADP+）與H+結(jié)合，形成還原型輔酶Ⅱ（NADPH）。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生[H]的過程實(shí)際上是氧化型輔酶Ⅰ（NAD+）轉(zhuǎn)化成還原型輔酶Ⅰ（NADH）。

【例7】下列關(guān)于細(xì)胞代謝的敘述正確的是 （ ）

A.細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的能量少部分以熱能的形式散失

B.能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞不一定能進(jìn)行呼吸作用

C.光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與

D.光合作用產(chǎn)生的[H]可進(jìn)入線粒體參與H2O的生成

【答案】C

【例8】下列關(guān)于光合作用的敘述正確的是 （ ）

A. 藍(lán)藻細(xì)胞中，水的光解發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上

B. 無光條件更有利于光合作用中暗反應(yīng)的進(jìn)行

C. 光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP可用于主動(dòng)運(yùn)輸

D. 正常進(jìn)行光合作用的細(xì)胞，停止CO2供應(yīng)后葉肉細(xì)胞內(nèi)C5/C3的比值升高

【答案】D

福建省龍巖市第一中學(xué)）