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纪老师学案1专题三细胞代谢—物质跨膜、ATP、酶一、新陈代谢（细胞代谢）的概念新陈代谢是细胞中全部有序化学变化的总称，包括物质代谢和能量代谢两个方面。新陈代谢一旦停止，生命也就结束了，它是生物最基本的特征，是生物与非生物最根本的区别。二、新陈代谢的基本类型自养型：能利用CO2和H2O等无机物合成有机物异养型：只能利用现成的有机物例如：动物、寄生腐生生物等需氧型：例如：绝大多数的动物和植物等异化作用厌氧型：例如：破伤风杆菌、蛔虫、乳酸菌等（分解）兼性厌氧型：例如：酵母菌等三、物质跨膜运输的实例①动物细胞的吸水与失水：当外界溶液小于细胞质的浓度时，细胞吸水膨胀；当外界溶液大于细胞质的浓度时，细胞失水皱缩；当外界溶液等于细胞质的浓度时，细胞处于动态平衡状态②渗透作用的条件：a半透膜(卵壳膜，透析袋，玻璃纸，膀胱，脂双层)；b浓度差③植物细胞的吸水与失水：a植物细胞的液体环境主要指细胞液；原生质层：液泡膜、细胞膜和这两层膜之间的细胞质，原生质层相当于半透膜，将液泡里面的细胞液与周围环境隔离开来；植物细胞具有细胞壁，是全透性的，水和溶质都可以通过；成熟的植物细胞是一个渗透系统；当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，植物细胞就通过渗透作用失水，由于原生质层的伸缩性大于细胞壁，所以逐渐表现出质壁分离的现象；当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时，植物细胞就通过渗透作用吸水，逐渐表现出质壁分离的复原现象。通常情况，土壤溶液的浓度比较低，成熟区表皮细胞细胞液的浓度比较高，这些细胞主要靠渗透作用吸收水分。质壁分离与复原实验可以检测细胞的死活【思考】①如何大致测出细胞液的浓度？②一次施肥过多为什么会“烧苗”？③盐水为什么能消毒？④加适宜浓度的硝酸钾溶液现象是？⑤加0.3g/ml葡萄糖溶液现象是？⑥如何比较未知溶液浓度大小？四、物质跨膜运输的方式①小分子和离子跨膜运输的方式见下表：物质跨膜方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度是否需要载体（特异性）×√√是否需ATP水解供能××√影响物质跨膜速度的因素细胞膜两侧物质的浓度差细胞膜上的载体、浓度差细胞膜上的载体、呼吸作用(温度、O2)实例气体、水、酒精、苯、甘油、维生素D等脂溶性小分子葡萄糖通过红细胞膜、离子顺浓度跨膜、水跨通道葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子逆浓度跨过细胞膜、生长素②大分子物质跨膜运输的方式：胞吞进入细胞（吞噬细胞吞噬细菌），胞吐排出细胞(说明细胞膜具_______性)如：递质释放③细胞膜和其他生物膜都是__________膜。这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。这些膜具有选择透过性的根本原因在于：膜上有运载不同物质的_________④主动运输意义：能够保证细胞按照生命活动的需要，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⑤矿质元素一般存在于土壤中的无机盐里。无机盐只有溶解在水中形成离子，才能被植物的根尖吸收。土壤溶液中的矿质元素透过根尖成熟区表皮细胞的细胞膜进入细胞内部的过程，不仅需要细胞膜上载体蛋白的协助，而且需要消耗细胞呼吸作用释放的能量⑥无土栽培：把植物体生长发育中所需的各种矿质元素，按照一定的比例配制成营养液，并用这种营养液来栽培植物的技术。【思考】轮作目的？所加物质液泡大小吸水能力颜色箭头位置物质是0.3g/ml蔗糖溶液同化作用（合成）绿色植物:光能自养蓝藻:光能自养硝化细菌：化能自养─利用无机物氧化时释放出来的能量合成有机物紫色洋葱外表皮细胞清水0.3g/ml蔗糖溶液纪老师学案2五、细胞的能量“通货”───ATP①ATP是三磷酸腺苷的英文缩写，结构式可简写成A—P～P～P。其中：A代表腺苷，T代表三个，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。ATP的组成元素______，ATP水解掉两个磷酸后的简式_______②ATP化学性质不稳定，在有关酶的作用下，远离A的高能磷酸键很容易水解，磷酸基团变成游离的Pi，ATP变成_______，同样，在提供能量的条件下，也容易加上一个磷酸使ADP转化为ATP。该反应，可逆，和不可逆③构成生物体的活细胞，内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，细胞内ATP的含量总是处在动态平衡之中，对于构成生物内部稳定的供能环境，具有重要意义④吸能反应和ATP水解联系，放能反应和ATP合成联系⑤______是细胞的主要能源物质，_____是生物体内储存能量的物质。但是，这些有机物中的化学能都不能直接被细胞利用，只有在细胞中随着这些有机物逐步氧化分解而释放出来，并且储存在_______中才能被生物利用，所以ATP是新陈代谢所需能量的_______来源。六、酶───降低反应的活化能①新陈代谢中的每一个化学变化几乎都是在酶的催化作用下进行的②酶的化学本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，极少数是RNA③证明某种酶的化学本质是蛋白质的依据：a.酶水解后最终产物是氨基酸，酶被蛋白酶水解而失活b.酶是具有生物活性的大分子，凡是能使蛋白质变性的因素（高温、强酸、强碱等）都可以使酶变性失活c.酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应（与双缩脲试剂反应呈紫色）④酶的功能：催化(不改变平衡；与底物结合，反应前后自身数量和化学性质不变)⑤活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的状态所需的能量⑥氯化铁溶液中的Fe3+是一种无机催化剂，它可以使过氧化氢分解成氧气和水，新鲜肝脏（研磨液）中含有较多的过氧化氢酶，具有相同作用，但催化效率不同⑦酶的功能特性：a.酶具有高效性：酶的催化效率大约是_________的107～1013倍，因为酶_______更显著b.酶具有专一性：每种酶只能催化_____________c.酶的作用条件温和：酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行(适宜的温度和PH值)。强酸、强碱、高温会破坏酶分子的结构而使其失活，低温只是抑制酶的活性，当温度恢复时活性可以恢复，所以保存酶时要低温，胃蛋白酶的最适PH=1.5⑧酶对化学反应的催化效率称为酶活性（主要影响因素是温度和PH），可用酶促反应的速率来表示。①探究温度对淀粉酶活性的影响。将酶和底物分开调温度，之后再混合，只能用碘液来检测？②探究PH对过氧化氢酶活性的影响。先加酶，调好PH后，再加底物，观察气泡？七、实验与设计验证性实验：是指实验者针对已知的实验结果进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作和数据处理等能力为目的的重复实验。对实验目的做出肯定结论。探究性实验：是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析得出结论。如果+实验结果或现象+则+实验结论（对应假设，分类讨论，看结果是否与预期相符）实验原则：①单一变量：自变量、因变量、无关变量②对照实验：（排除无关条件的干扰）：①区分实验组（施加了实验变量）和对照组（自然状态）②对照种类：空白对照、相互对照、条件对照、自身对照③重复实验：排除实验结果的偶然性0℃37℃100℃℃℃℃PH=0PH=7PH=14①取若干长势相同的实验材料平均分成X组②用实验变量来处理实验组，同时设置对照组③同一最适环境下培养④观察实验现象，统计实验数据，根据实验现象得出实验结论底物一定（超量）酶浓度反应速率底物浓度酶一定反应速率反应速率PH温度反应速率化学能、光能、电能、机械能、渗透能ADP+Pi+能量ATP酶酶1呼吸作用呼光吸合作作用用动物和人等绿色植物(零花钱)ATP(活期存款)糖类(定期存款)脂肪呼吸作用【思考】①＋②=______①＋②＋③=______①＋②＋③＋④=______①＋②＋③＋④＋⑤=______②①核糖腺嘌呤H―N―H｜＼N∕H∣CCCNNC―HNOCH｜C｜OHH｜C｜OHC/\∕＼＼＼H∕＼＼｜OH｜OHO‖O‖｜OHO‖H｜H―C―O―P―O～P―O～P―OH③④⑤纪老师学案3实验步骤：