细胞代谢的基础：物质跨膜、酶和ATP

一、核心术语——(记准、写准、理解透，把握内涵和外延)1.细胞代谢2.渗透作用（半透膜、选择透过性膜、质壁分离、质壁分离复原）3.被动运输（自由扩散、协助扩散、载体蛋白）、主动运输、胞吞作用、胞吐作用4.酶（催化作用、活化能、高效性、专一性、最适温度、最适pH值）5.ATP（ADP、高能磷酸键、腺苷、直接能源、主要能源、最终能源）细胞代谢的基础：物质跨膜运输、酶和ATP实例水的跨膜运输其它物质顺相对含量特点渗透作用原理可以逆相对含量生物膜具有选择透过性特点结论2、构建知识网络方式细胞代谢的基础物质跨膜运输概念条件装置动物细胞植物细胞实验被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散特点实例影响因素酶本质作用特点对照实验三个变量催化作用高效性专一性适宜ph温度PH温度底物浓度酶浓度ATP结构合成水解名称结构式场所能量去向场所能量来源能量代谢过程应用对照原则结论自变量因变量无关变量影响因素蛋白质、RNA功能1、成熟植物细胞的结构2、原理和现象①外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,发生__________现象.②外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水,发生_________现象.3、实验探究：①实验原理：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,细胞液具有一定的浓度,能够渗透失水和吸水.②材料试剂：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、0.3g/ml的蔗糖溶液和清水质壁分离质壁分离复原难点突破：探究植物细胞的吸水和失水3．实验流程图示4.观察记录：中央液泡大小、原生质层位置、细胞大小。5.实验结论：原生质层相当于一层半透膜。当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；若再使外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。大于小于例：如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤，请据图回答下面的问题。(1)你认为该实验有无对照实验______(有/无)。(2)B步骤主要观察洋葱鳞片叶表皮细胞的紫色________的大小以及________(原生质层/原生质体)的位置。(3)C步骤中吸水纸的作用是______________________。(4)在F步骤时，若观察到细胞质壁分离后不能复原，最可能的原因是_________________________________。有液泡原生质层将盖玻片下的清水换成蔗糖溶液细胞失水过多而死亡实验注意事项①实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验。②实验成功的关键之二是蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，则造成植物细胞失水过多过快而死亡。原生质层的选择透过性是发生质壁分离和复原的内在前提，死亡的细胞既不会发生质壁分离，也不会发生质壁分离复原。③发生质壁分离复原需要将植物再置于低浓度的溶液或蒸馏水中，但如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。④实验观察时间不宜过长，以免细胞长期处于失水状态而死亡。应用：测定细胞液浓度、鉴定细胞死活例：下图中甲是渗透装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述不正确的是()。A．半透膜内溶液a的浓度变化可用曲线丙表示B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示C．玻璃管内的液面高度变化可用曲线丙表示D．半透膜内外浓度差的变化可用曲线乙表示A渗透作用的原理1、用相同数量的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72小时后原培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为72小时后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是()。生物膜的选择透过性K＋Mg2＋Ca2＋SiO44-水稻17.010511719.5番茄19.18659.6118A.不同植物对矿质元素的需要量是不同的，是因为细胞膜的选择透过性B．与番茄相比，水稻对SiO44-需要量大，对Ca2＋需要量小C．不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的D．植物对水和各种离子的吸收速率一样大D重点辨别：物质进出细胞的方式1．被动运输和主动运输(跨膜)物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散运输方向是否需要载体是否消耗能量图例举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞红细胞吸收葡萄糖小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度不需要需要需要不消耗不消耗消耗2.胞吞、胞吐作用（非跨膜）：原理是细胞膜的流动性，物质始终没有透过细胞膜，需要能量。3、影响因素：浓度、载体、能量①影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。②影响协助扩散的因素：a.细胞膜内外物质的浓度差；b.细胞膜上载体的种类和数量。③影响主动运输的因素：a.细胞膜载体种类和数量(核糖体)；b.能量(细胞质基质和线粒体)。影响细胞呼吸产能的因素，都影响主动运输，如氧气浓度、温度、PH等。物质浓度速率速率O物质浓度协助扩散或主动运输自由扩散速率O氧气浓度主动运输速率O氧气浓度自由扩散或协助扩散比较项目内容产生场所化学本质作用机理特性影响因素作用场所来源重点总结：酶的本质、作用、特性几乎所有的活细胞有机物(大多为蛋白质，少数为RNA)降低反应的活化能，从而起催化作用①专一性；②高效性；③作用条件温和①低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活②高温、强酸、强碱不但抑制酶的活性，甚至改变酶的空间结构，使酶变性③每种酶都有各自的最适温度和最适pH④底物浓度和酶的浓度可在细胞内、细胞外、体外发挥作用作用完保持活性生物体内合成酶的相关知识的理解和对照试验设计分析1、请评析下面有关酶的叙述。①只有具有分泌功能的细胞才能产生②其合成场所都是核糖体，所需原料为氨基酸③只能在细胞内起催化作用④低温和高温均可使酶活性降低，并且原理相同。评析：以上4句话均错。1、只要是活细胞（哺乳动物成熟红细胞除外）就可以合成酶，其化学本质为有机物，大多数为蛋白质，少数为RNA。2、合成场所主要是核糖体，有的是在细胞核中，所需原料为氨基酸或核糖核苷酸。3、酶只起催化作用且可在细胞内、外或体外都可发挥作用。4、低温和高温均可使酶活性降低，但机理不同，低温只是控制酶的活性，不会使酶变性失活，而高温会使酶变性失活。实验：酶的特性及影响因素温度、PH、底物浓度和酶浓度酶的高效性酶的专一性温度、PH对酶活性的影响底物浓度和酶浓度对酶促反应影响此图说明了什么问题？比较项目内容中文名称三磷酸腺苷结构简式组成元素C、H、O、N、PATP的分解反应式伴随着吸能反应场所生命活动的耗能部位能量变化高能磷酸键中的化学能→生命活动所需能量A—P～P～P重点总结：1、ATP的结构及其转化比较项目内容ATP的合成反应式伴随着放能反应场所动物细胞质基质和线粒体(呼吸作用)绿色植物细胞质基质、线粒体和叶绿体基粒(呼吸作用和光合作用)能量变化动物有机物中的化学能ATP的高能磷酸键中绿色植物有机物中的化学能或光能ATP的高能磷酸键中生理作用生命活动的直接能量来源注：生物生命活动的直接能源物质是ATP，主要能源物质是葡萄糖，最终的能量来源是太阳能。2．有关ATP的疑难问题点拨：化合物中“A”的辨析3．ATP的形成及与光合作用、细胞呼吸的关系(重难点)(1)ATP的形成途径：(2)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。(3)光合作用的光反应产生的ATP用于暗反应中C3的还原，而细胞呼吸产生的ATP用于除C3还原之外的各项生命活动。4、纵向联络：能量代谢过程和利用(1)光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，ATP是生命活动直接能量来源。(2)光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物而流动。(3)能量在生物群落中具有单向流动、不可重复利用以及逐级递减的特点。（1）图中生成ATP的过程有，场所（2）在消耗等量的葡萄糖时，反应①、②、③产生ATP最多的是，其反应式，场所是。（3）过程b发生的场所是，进行该过程时,ATP的移动方向是。（4）判断分析“c过程是否一定发生在线粒体中”？。a、c叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶细胞质基质和线粒体叶绿体基质从类囊体向叶绿体基质移动否。反应①是有氧呼吸，其场所为细胞质基质和线粒体；反应②为生成乳酸的无氧呼吸，场所为细胞质基质；反应③为生成酒精和CO2的无氧呼吸，场所为细胞质基质①ATP是生命活动的直接能源物质，下图为真核生物体中与ATP有关的物质转化示意图，请分析回答下列问题：（a、b、c、d、e表示过程）ATP和ADP的相互转化及其应用①（5）上述过程中需要水参与的是。a、c过程的①反应、d解析由题干信息可推出，a为光反应，场所：叶绿体类囊体薄膜上；b为暗反应，场所：叶绿体基质中；c为氧化分解（有氧呼吸和无氧呼吸），场所：细胞质基质和线粒体；d为水解；e为聚合；①为有氧呼吸，因有水生成；②为生成乳酸的无氧呼吸，因为没有CO2产生；③为生成酒精和CO2的无氧呼吸。其中有氧呼吸反应式为C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量；进行b时，ATP由产生部位——叶绿体类囊体薄膜移向消耗部位——叶绿体基质，上述过程中光反应水的光解和有氧呼吸、多糖水解需要消耗水。酶2、如右图，一U形管中装有两种不同的溶液R和S，并被一半透膜(X)隔开。与S相比，R溶液浓度较低，且R与S的溶质均不能通过半透膜。实验开始时两侧液面等高，下图中黑色的深浅代表浓度的高低。当经过一段时间，图中的U形管内达到平衡时，溶液表面与溶液浓度的关系是()。B3、假设将标号为A、B、C的同一个植物细胞分别放在甲、乙、丙三种不同的蔗糖溶液中一段时间后得到如图所示状态(原生质层不再变化)。据图分析推理不正确的是()。植物细胞的质壁分离和复原A．实验前蔗糖溶液浓度为：甲乙丙B．实验后蔗糖溶液浓度为：丙＝乙≥甲C．实验后细胞的吸水能力：cbaD．实验后细胞液浓度：cbaB1、下表是验证酶的催化特性的几组实验，对实验的处理如下表所示，请回答：试管组别实验处理加入3%H2O2（mL）温度加入试剂试管12常温2滴3.5%FeCl3溶液试管22常温2滴20%鲜猪肝液试管32常温试管420℃2滴20%熟猪肝液试管52（1）若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的实验组合是。（2）在1～4号的实验组中，作为对照组的是；在1～3号实验组中属于自变量的有：。（3）若1～4号的实验是为了验证酶的某项特性而设置的，那么，其中设置不科学的是号，应如何改进？。（4）若要证明酶的活性受PH的影响，再增设5号试管，则5号试管的实验处理方法是：加入。5号试管与号试管可作为一组对比实验，从而证明酶的活性受PH的影响。试管1、23号3.5%FeCl3溶液、20%鲜猪肝液4将0℃改为常温或将20%熟猪肝液改为鲜猪肝液提醒学会从基础实验实例中提取实验思路和方法，体会如何通过实验的分析，控制好相关的变量（自变量、无关变量、因变量）和遵循单一变量、对照原则。盐酸（或NaOH）、2滴20%鲜猪肝液、常温2酶的特性及影响因素温度、PH、底物浓度和酶浓度读下列各图并分析回答相关问题。（1）图1如下：①图1是表示的曲线。②你从图中能读出什么信息？a：。酶的高效性催化剂可加快化学反应速率，与无机盐催化剂相比，酶的催化效率更高b：。③图中的自变量是，因变量是。④图中出现差异的原因：。酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点加入物酶、无机催化剂或蒸馏水酶相对于无机催化剂更能显著降低活化能化学反应的速率（2）图2如下：①图2是表示的曲线。②你从图中能读出什么信息？a：。b：。酶专一性在反应物中加入酶A，反应速度较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物参加反应在反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物参加反应