课时2　细胞代谢中的热点聚焦

考情速览

热点	考情
载体蛋白的磷酸化和去磷酸化	①2024·甘肃卷，2；②2024·河北卷，14；③2024·安徽卷，4； ①2023·湖南卷，8；②2023·福建卷，12；③2023·浙江1月选考，11； ①2022·海南卷，12
酶的实验设计与分析	①2024·广东卷，15；②2024·浙江1月选考，17； ①2023·浙江6月选考，7；①2022·全国乙卷，4；②2022·广东卷，13；③2022·湖南卷，3； ④2022·北京卷，2；⑤2022·重庆卷，7；⑥2022·浙江6月选考，10
光合作用与细胞呼吸的联系	①2024·全国新课标卷，31；②2024·黑吉辽卷，21；③2024·山东卷，21；④2024·安徽卷，16；⑤2024·全国甲卷，29； ①2023·江苏卷，19；②2023·重庆卷，9；③2023·广东卷，18；④2023·浙江6月选考，22；⑤2023·福建卷，14；⑥2023·北京卷，3；⑦2023·北京卷，20； ①2022·全国乙卷，2；②2022·广东卷，18；③2022·北京卷，2；④2022·湖北卷，21；⑤2022·江苏卷，20；⑥2022·浙江6月选考，27；⑦2022·山东卷，21

焦点1　载体蛋白的磷酸化和去磷酸化

【知识盘查】

1.载体蛋白的磷酸化——主动运输中

ATP供能的原理

2.载体蛋白的磷酸化与去磷酸化

ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与某种化学反应。去磷酸化过程与之相反，但两者不是可逆反应。

如图所示：

磷酸化和去磷酸化可给予或去除某种酶或蛋白质的某种功能，在生物代谢调控过程中有重要作用。

【曾经这样考】

1.(2024·安徽卷，4)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的，某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　)

A.细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体

B.酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用

C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性

D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化

答案　D

解析　由图可以直接看出，该信号分子的受体位于细胞膜上，不在细胞内，A错误；酶联受体的化学本质是蛋白质，由图可以直接看出，酶联受体识别信号分子并与其结合后，激酶区域被激活，催化相关反应，酶联受体具有识别和催化作用，但无法推出其具有运输作用，B错误；由图可知，ATP水解释放的磷酸基团(不是磷酸分子)与应答蛋白结合，使其磷酸化，应答蛋白从无活性状态转变成有活性状态，C错误；活化的应答蛋白可能通过影响基因的表达从而引起细胞定向分化，D正确。

2.(2023·湖南卷，8)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H₂O₂对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H₂O₂的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H₂O₂外排能力所必需的

B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H₂O₂外排，从而减轻其对细胞的毒害

C.敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力

D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径

答案　B

解析　根据题图分析可知，当禾本科农作物AT1蛋白与Gβ结合时，可抑制PIP2s蛋白磷酸化，从而降低H₂O₂的外排能力，使细胞死亡；当禾本科农作物AT1蛋白缺陷而无法与Gβ结合时，其对PIP2s蛋白磷酸化没有抑制作用(细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平提高)，使H₂O₂的外排能力提高，从而减轻H₂O₂对禾本科农作物细胞的毒害作用，A正确，B错误；敲除AT1基因或降低其表达，可解除AT1蛋白对细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化的抑制作用，H₂O₂外排增加，进而提高禾本科农作物的抗氧化胁迫能力和成活率，C正确；可以将特殊物种中逆境胁迫相关基因转移至农作物细胞内，以改良其抗逆性，D正确。

【还会这样考】

1.(2024·云南昆明模拟)当细胞膜内侧的Ca^2＋与其在细胞膜上的载体蛋白结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化。磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变，将Ca^2＋释放到膜外。下列有关叙述正确的是(　　)

A.使用呼吸抑制剂不会影响Ca^2＋的跨膜运输

B.Ca^2＋载体蛋白磷酸化后空间结构发生变化，但活性未改变

C.Ca^2＋载体蛋白磷酸化时，伴随放能反应的发生

D.可将该Ca^2＋载体蛋白视为一种能催化ATP水解的酶

答案　D

解析　Ca^2＋的跨膜运输为主动运输，使用呼吸抑制剂会影响Ca^2＋的跨膜运输，A错误；Ca^2＋载体蛋白磷酸化后空间结构发生变化，活性也被改变，B错误；

Ca^2＋载体蛋白磷酸化时，ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，说明伴随ATP的水解，有吸能反应的发生，C错误；该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，可将该Ca^2＋载体蛋白视为一种能催化ATP水解的酶，D正确。

2.(2024·山东枣庄滕州质检)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，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.Ca^2＋逆浓度梯度进入细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化

答案　D

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，叶肉细胞内的许多放能反应伴随着ATP的合成过程，B错误；蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解释放的磷酸基团转移到蛋白质上，所以周围环境中可能会有ADP的积累，不会有磷酸分子的积累，C错误；Ca^2＋逆浓度梯度进入细胞是主动运输，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。

3.(2024·江苏无锡模拟预测)如图为细胞内普遍存在的分子开关调节机制，磷酸化与去磷酸化使各种靶蛋白处于“开启”或“关闭”的状态。相关叙述错误的是(　　)

A.蛋白质磷酸化的过程往往是一个放能反应的过程

B.蛋白质去磷酸化后仍能与双缩脲试剂发生紫色反应

C.磷酸化与去磷酸化可改变靶蛋白的电荷分布与分子构象

D.磷酸化与去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应

答案　A

解析　蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，A错误。

焦点2　酶相关实验探究

【知识盘查】

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