专题3 细胞的代谢.docx
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专题3细胞的代谢
必修模块1分子与细胞
专题3细胞的代谢——
第4章(第1节和第3节)细胞的物质输入和输出和第5章细胞的能量供应和利用
一、说明物质进出细胞的方式
1、渗透作用的原理
(1)渗透:
水分子通过膜的扩散。
(2)渗透作用的方向:
从水分子的多(低浓度)一侧进入水分子少(高浓度)的一侧
(3)渗透作用产生的条件:
【1】具有半透膜
【2】半透膜两侧存在浓度差
2、细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
【1】具有半透膜:
细胞膜
【2】半透膜两侧存在浓度差:
细胞质与外界溶液存在浓度差
(2)植物细胞的吸水和失水(洋葱表皮细胞)
(质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液)
质壁分离
质壁分离的复原
(清水)
【1】具有半透膜:
原生质层(细胞膜、细胞质、液泡膜)
【2】半透膜两侧存在浓度差:
细胞液与外界溶液存在浓度差
看做是一层半透膜
原生质层
浓度差
质壁分离和质壁分离复原的详细过程:
质壁分离:
当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,
细胞也中的水分就透过原生质层进入外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。
由于原生质层比细胞壁的伸缩性大,
当细胞不断失水时,原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来,也就是逐渐发生了质壁分离。
质壁分离的复原:
当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时,
外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中,
整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态,使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。
【注:
植物体相邻细胞之间,水份渗透的方向是:
从植物细胞的细胞液浓度低高】
【注:
根吸收水和矿质元素向上运输的动力主要是:
蒸腾拉力/作用】
3、离子和小分子的跨膜转运方式(见下表)
4、细胞膜结构与物质进出细胞方式的关系(见下表)
3、跨膜运输
4、不跨膜
(膜的流动性)
被动运输
主动运输
胞吞
胞吐
自由扩散
(扩散)
协助扩散
(易化扩散)
运输方向
高——低
高——低
低——高
――
载体蛋白
不需要
需要
需要
不需要
消耗能量
不需要
不需要
需要
需要
代表例子
气体
(O2、CO2);
脂溶性小分子
(甘油、乙醇、苯)通过细胞膜
葡萄糖
通过红细胞膜
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜
;
离子通过细胞膜
多糖、蛋白质等
大分子
或
细菌等颗粒物质
主动运输
被动运输
二、说明酶在代谢中的作用
1、酶的发现过程(参见书P78、81、82)
2、酶的概念
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质。
(少数酶是RNA)
(来源)(功能)(化学本质)
【注:
酶在催化生化反应前后本身的性质不会发生改变。
】
3、酶的作用及其特性
(1)酶的作用:
(生物催化剂)显著降低化学反应的活化能。
【注:
活化能,是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
】
(2)
特性:
:
同无机催化剂相比,
酶降低活化能的作用更显著,
因而催化效率更高。
(3)实验:
比较过氧化氢在不同条件下的分解
2H2022H2O+O2
细胞代谢是细胞生命活动的基础,
但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质,如过氧化氢。
幸而细胞中含有一种物质,能将过氧化氢及时分解,变成氧和水。
这种物质就是过氧化氢酶。
新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。
方法步骤:
结论:
同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。
(4)实验和控制变量(划书P78-79)
4、酶的催化特性
(1)高效性:
酶的催化效率大约是无机催化剂的10-7~10-13倍。
(2)专一性:
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)多样性
5、温度、PH因素对酶活性的影响(划书P85曲线图)
【注:
酶活性,是指酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
】
(1)在最适宜的温度和PH条件下,酶的活性最高。
(2)温度和PH偏高或偏低,酶活性都会明显降低。
(3)过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。
三、解释ATP在能量代谢中的作用
1、ATP的分子结构与高能磷酸键
1、中文名称:
三磷酸腺苷(腺苷三磷酸)
A:
腺苷;T:
三;P:
磷酸
2、分子简式:
A-P~P~P(~高能磷酸键)
3、由1分子(核糖)、1分子(腺嘌呤)、3个(磷酸基团)组成
4、元素:
CHOPN
【注:
A:
腺嘌呤/腺苷】
2、ATP与ADP相互转化
合成酶
ADP+Pi+能量ATP
水解酶
ATPADP+Pi+能量
3、ATP的功能——直接给细胞的生命活动提供能量
四、说明细胞呼吸,探讨其原理的应用
1、细胞呼吸的概念
细胞呼吸:
是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,
释放出能量并产生ATP的过程。
2、线粒体结构与细胞呼吸的关系
(1)线粒体的结构
【1】双层膜
外膜
内膜:
——嵴——基粒——酶
【2】线粒体基质:
酶、DNA、RNA、核糖体
(2)线粒体结构与细胞呼吸的关系:
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。
3、细胞呼吸的实质、类型、过程和意义
(1)实质:
分解有机物,释放能量
(2)类型:
有氧呼吸和无氧呼吸
探究:
酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌:
一种单细胞真菌,
出芽生殖,
在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。
氢氧化钠溶液:
吸收CO2,排除空气中CO2对实验结果的干扰。
澄清的石灰水:
检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
(3)
过程和意义
【1】有氧呼吸的过程
化学反应式:
酶
C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量
全过程分为三个阶段,
每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。
第一阶段:
细胞质基质中
第二阶段:
线粒体基质中
第三阶段:
线粒体内膜上
有氧呼吸是指:
细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,
产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。
【2】无氧呼吸的过程
化学反应式:
酶
C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量【注:
人肌肉细胞】
或
酶
C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量【注:
酵母菌】
全过程分为两个阶段,
每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。
都是在细胞质基质中进行的。
第一阶段:
与有氧呼吸的第一个阶段完全相同
第二阶段:
丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成酒精和二氧化碳,
或者转化成乳酸。
4、有氧呼吸与无氧呼吸的区别和联系
5、细胞呼吸原理在生产生活中的应用(参见书P95-96资料分析)
【储存、保鲜蔬菜和水果所需要的条件为:
低温、湿度适中、低氧。
】
【注:
在干燥的大米和面粉中生活的“米虫”一生都不需要“饮水”,也不吃到含水量丰富的食物,可它们仍能正常生活,其原因是米虫利用代谢产生的水。
】
【注:
桃、迎春等植物在春天叶未长出时先开花,此时植物所需要的能量主要来自:
上一年贮存在植物体内的营养物质。
】
五、说明光合作用以及对它的认识过程
1、光合作用的研究历史(参见书P101-102)
【1】
1648年,海尔蒙特(18世纪中期之前)
结论:
土壤中的水分是植物制造自身的原料。
不足:
没有考虑到植物能否从空气中得到什么。
【2】
1771年,英,普利斯特利
结论:
植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气
(1)过程(详细描述见书P103-104)
化学反应式:
光反应阶段
暗反应(碳反应)阶段
区别
所需条件
必须有光
有光无光均可
进行场所
类囊体的薄膜上
叶绿体内的基质中
物质变化
H2O分解成O2和NADPH([H]);
ADP和Pi形成ATP
二氧化碳被C5固定
C3被[H]还原,最终形成(CH20)糖类
C3更新(再生)形成C5;
ATP转化成ADP和Pi
能量转换
光能转换为ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能转化为
糖类中稳定的化学能
联系
光反应阶段为暗反应阶段提供了NADPH([H])和ATP
【注:
【1】在黑暗环境中,不能发生:
光反应和暗反应。
【2】绿色植物在暗室中不能:
合成叶绿素
【3】生物界最基本的物质代谢和能量代谢是:
光合作用。
【4】在正常光照下,若暂时停止CO2供给,
细胞内的C3含量将会下降;细胞内的C5含量将会上升。
在正常CO2浓度下,若暂时停止光照,
细胞内的C3含量将会上升;细胞内的C5含量将会下降。
【5】物质代谢和能量代谢的关系。
(2)实质
【1】物质变化:
无机物转变为有机物;
【2】能量变化:
光能转变为糖类等有机物中的化学能。
(3)意义
六、研究影响光合作用速率的环境因素
光合作用的强度(光合速率):
是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
光合作用的强度可以通过一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。
1、影响光合作用速率的环境因素
2、光合作用原理在生产实践中的应用
【1】光照强度
应用:
控制光照的强弱
【2】空气中二氧化碳的浓度
应用:
适当增加作物环境中二氧化碳的浓度
CO2浓度、光照强度和温度
对同一植物光合作用强度的影响
七、细胞呼吸与光合作用的比较
光合作用与呼吸作用综合分析
光合作用和呼吸作用的综合分析:
测定植物光合作用速率最有效的方法是测定:
植物体二氧化碳的吸收量。
坐标系:
X轴:
自变量:
光照强度、二氧化碳浓度
Y轴:
因变量:
纵坐标:
光合作用的强度——二氧化碳吸收量或氧气释放量
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