細胞的代謝
第一單元 細胞的物質(zhì)輸入和輸出
一、物質(zhì)跨膜運輸的實(shí)例
1、滲透作用：指水分子（或其他溶劑分子）通過(guò) 半透膜 的擴散。
2、發(fā)生滲透作用的條件：
① 具有半透膜 ② 半透膜兩側溶液有濃度差
3、細胞的吸水和失水（原理： 滲透作用 ）
（1）外界溶液濃度 小于 細胞質(zhì)濃度時(shí),細胞吸水膨脹；外界溶液濃度 大于 細胞質(zhì)濃度時(shí),細胞失水皺縮
4、質(zhì)壁分離與復原實(shí)驗過(guò)程
（1）細胞內的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的 細胞液 。
（2）原生質(zhì)層是指： 細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)
（3）
首先在0.3g/mL的蔗糖溶液中，由于外界溶液濃度 大于 細胞液濃度，洋蔥鱗片葉外表皮細胞 失水 ，液泡體積 變小 ，紫色變深 。且由于原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁，導致原生質(zhì)層與細胞壁分離（即質(zhì)壁分離）。
（4）將已質(zhì)壁分離的細胞放入清水中，由于清水濃度 小于 細胞液濃度，洋蔥鱗片葉外表皮細胞 吸水 ，液泡體積逐漸 增大 ，紫色 變淺 ，細胞壁與原生質(zhì)層逐漸 復原 。
二、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型
1、探索歷程
（1）19世紀末，歐文頓通過(guò)實(shí)驗提出： 膜是由脂質(zhì)組成 。
（2）1925年，荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得其面積是紅細胞表面積的 2 倍，由此得出結論： 脂質(zhì)在細胞膜中必然排列為連續的兩層 。
（3）1959年羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的 暗-亮-暗 的三層結構，他認為這三層結構分別是 蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì) ，他把生物膜描述為 靜態(tài)的統一結構 。
（4）1970年，科學(xué)家以熒光蛋白標記的小鼠細胞 進(jìn)行實(shí)驗，及相關(guān)的其他實(shí)驗證據證明細胞膜具有流動(dòng)性。
（5）1972年桑格和尼克森提出的流動(dòng)鑲嵌 模型為大多數人所接受。
2、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內容
（1） 磷脂雙分子層 構成了膜的基本骨架
（2）蛋白質(zhì)分子有的 鑲嵌 在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部 嵌入 磷脂雙分子層中，有的 橫跨 整個(gè)磷脂雙分子層
（3）磷脂雙分子層和大多數蛋白質(zhì)分子可以運動(dòng)
（4）糖蛋白（糖被）分布在 細胞膜外側 ，由細胞膜上的 糖類(lèi)和蛋白質(zhì) 結合形成。作用： 細胞識別 、保護潤滑等。
三、物質(zhì)跨膜運輸的方式
1、幾種跨膜運輸方式的比較
方向 載體 能量 舉例
自由擴散 高→低 不需要 不需要 水、CO2、O2、N2乙醇、甘油、脂肪酸等
協(xié)助擴散 高→低 需要 不需要 葡萄糖進(jìn)入紅細胞
主動(dòng)運輸 低→高 需要 需要 氨基酸、K+、Ca+等離子、葡萄糖進(jìn)入小腸上皮細胞
2、大分子物質(zhì)進(jìn)出細胞的方式：胞吞 和 胞吐 ，如吞噬細胞吞噬病原體，分泌蛋白的分泌，其實(shí)現基礎依賴(lài)于細胞膜的 結構 特點(diǎn)--- 流動(dòng)性 。
第二單元 酶與ATP
一、降低化學(xué)反應活化能的酶
1、細胞代謝的概念：細胞內每時(shí)每刻進(jìn)行著(zhù)許多 化學(xué)反應 。
2、酶的概念：酶是 活細胞 產(chǎn)生的具有催化作用的 有機物 ，絕大多數是 蛋白質(zhì) ，少數是 RNA 。
3、酶的特性：（1） 高效性 ，酶比無(wú)機催化劑的催化效率高。
（2） 專(zhuān)一性 ，一種酶只能催化 一種或一類(lèi) 化學(xué)反應。
（3）作用條件溫和性
4、活化能：分子從 常態(tài) 轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應的 活躍狀態(tài) 所需要的能量。
5、酶的作用實(shí)質(zhì)： 降低化學(xué)反應所需的活化能 。
6、影響酶促反應的因素
（1）溫度： 高溫 使酶失活。
低溫 降低酶活性，但不會(huì )使酶變性失活，恢復適宜溫度后酶活性可以恢復，因此酶的保存常在低溫下進(jìn)行。
（2）PH ：過(guò)酸、過(guò)堿使酶失活
二、細胞的能量“通貨”——ATP
1、ATP是細胞內的一種高能磷酸化合物，中文名稱(chēng)叫做 三磷酸腺苷 ，是細胞進(jìn)行生命活動(dòng)的直接能量來(lái)源。
2、結構簡(jiǎn)式： A—P～P～P 其中A代表 腺苷 ， P代表 磷酸基團 ，～代表 高能磷酸鍵 。
3、ATP和ADP之間的相互轉化（物質(zhì)可逆、能量不可逆、酶不同）
（1）ATP的合成：ADP + Pi+能量→ATP，此過(guò)程一般與細胞中 放能 反應相聯(lián)系
（2）ATP的水解：ATP→ADP + Pi+能量，此過(guò)程一般與細胞中 吸能 反應相聯(lián)系
（3）ADP轉化為ATP所需能量來(lái)源：
動(dòng)物和人： 呼吸作用
綠色植物： 呼吸作用、光合作用
（4）ATP水解釋放的能量去向： 用于各項生命活動(dòng)
第三單元 細胞呼吸與光合作用
一、ATP的主要來(lái)源——細胞呼吸
1、概念： 有機物 在細胞內經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生 ATP 的過(guò)程。
2、有氧呼吸
（1）總反應式： C6H12O6 +6O2 → 6CO2 +6H2O +大量能量
（2）第一階段：場(chǎng)所細胞質(zhì)基質(zhì) 反應式： C6H12O6 → 2丙酮酸+少量[H]+少量能量
（3）第二階段：場(chǎng)所線(xiàn)粒體基質(zhì) 反應式： 2丙酮酸+6H2O → 6CO2+大量[H] +少量能量
（4）第三階段：場(chǎng)所線(xiàn)粒體內膜 反應式： 24[H]+6O2 → 12H2O+大量能量
3、無(wú)氧呼吸（第一階段與有氧呼吸相同；僅第一階段釋放能量）
（1）無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精反應式： C6H12O6 → 2C2H5OH+2CO2+少量能量 發(fā)生生物： 植物 ， 酵母菌 。
（2）產(chǎn)生乳酸反應式： C6H12O6 → 2乳酸+少量能量 發(fā)生生物： 動(dòng)物 ，乳酸菌， 馬鈴薯塊莖 ，玉米胚。
（3）微生物的無(wú)氧呼吸也叫 發(fā)酵 。
4、有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的能量去路
（1）有氧呼吸：所釋放的能量一小部分用于生成ATP，大部分以 熱能 散失。
（2）無(wú)氧呼吸：釋放出的能量部分用于生成ATP，部分以熱能形式散失，大部分未釋放的能量?jì)Υ嬗?nbsp; 乳酸或酒精 。
5、實(shí)驗：探究酵母菌細胞呼吸方式
（1）酵母菌是真核 （真核/原核）生物，有線(xiàn)粒體等多種細胞器
（2）圖甲為探究 有氧 （有氧/無(wú)氧）呼吸的裝置，質(zhì)量分數為10%的NaOH溶液溶液目的是吸收通入氣體中的CO2。圖乙裝置是探究 無(wú)氧 （有氧/無(wú)氧）呼吸的裝置。
（3）CO2的檢驗：方法一：澄清石灰水遇CO2變渾濁 方法二： 溴麝香草酚藍水溶液 遇CO2由藍變綠再變黃，CO2越多，變色所需時(shí)間越 短 。
（4）酒精的檢驗：
試劑： 酸性重鉻酸鉀溶液 顏色變化：由橙色變成 灰綠色
6、細胞呼吸的應用：
（1）稻田定期排水，目的是防止水稻幼根進(jìn)行 無(wú)氧呼吸 產(chǎn)生的 酒精 對幼根產(chǎn)生毒害作用而引起腐爛。
（2）用透氣的紗布包扎傷口，目的是防止厭氧微生物在傷口深處進(jìn)行 無(wú)氧呼吸 而大量繁殖。
（3）中耕松土的目的是使土壤中有更多的氧氣，促進(jìn)作物根部的有氧呼吸 。
（4）在低溫、低氧、干燥 條件下保存糧食，有利于減少細胞呼吸對有機物的消耗。
二、能量之源——光與光合作用
1、綠葉中色素的提取和分離
（1）色素提取原理：綠葉中的色素易溶解在有機溶劑（如無(wú)水乙醇） 中
（2）色素分離原理：不同色素 在層析液中溶解度 不同，溶解度 高 的色素隨層析液在濾紙上擴散得 快 ，因此不同色素隨層析液在濾紙上的擴散而分離開(kāi)。
（3）方法步驟中需要注意的問(wèn)題：
?研磨時(shí)加入二氧化硅和碳酸鈣的作用是什么？
二氧化硅： 有助于研磨得更充分 碳酸鈣：可防止研磨中色素被破壞
?實(shí)驗為何要在通風(fēng)的條件下進(jìn)行？為何要用培養皿蓋住小燒杯？用棉塞塞緊試管口？
防止層析液揮發(fā)對人體造成傷害
?濾紙上的濾液細線(xiàn)為什么不能觸及層析液？
防止細線(xiàn)中的色素被層析液溶解而影響實(shí)驗結果
?濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？
有四條色帶，自上而下依次代表的色素是 胡蘿卜素，葉黃素，葉綠素a，葉綠素b 。
最寬的是 葉綠素a ，最窄的是 胡蘿卜素 。
⑤畫(huà)濾液細線(xiàn)時(shí)，重復1~2次的目的是 增加色素的含量 。
三、光合作用的過(guò)程：
1、總反應式： CO2+H2O （CH2O）+O2，其中（CH2O）表示糖類(lèi)。
2、光反應階段：必須有光才能進(jìn)行
（1）場(chǎng)所： 類(lèi)囊體薄膜上
（2）物質(zhì)變化反應式：
水的光解
ATP形成
（3）能量變化：光能轉化為 ATP中活躍的化學(xué)能
3、暗反應階段：有光無(wú)光都能進(jìn)行
（1）場(chǎng)所： 葉綠體基質(zhì)
（2）物質(zhì)變化
CO2的固定
C3的還原
（3）能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉化為 有機物中穩定的化學(xué)能
4、聯(lián)系：光反應為暗反應提供 ATP和[H] ，暗反應為光反應提供合成ATP和[H]的原料。
5、碳原子的轉移途徑是：二氧化碳→ C3 →葡萄糖。
四、影響光合作用的因素及在生產(chǎn)實(shí)踐中的應用
1、光照強度
①原理分析：光照強度影響光合速率的原理是通過(guò)影響 光反應 階段，制約 ATP和[H] 的產(chǎn)生，進(jìn)而制約 暗反應 階段。
②應用分析：適當提高光照強度可增加作物產(chǎn)量。
2、CO2濃度
①原理分析：CO2濃度影響光合作用的原理是通過(guò)影響 暗反應 階段，制約 C3 生成。
②應用分析：在農業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”和增施農家肥等措施增加CO2濃度，提高光合作用速率。
3、溫度
①原理分析：是通過(guò)影響 酶活性 進(jìn)而影響光合作用。
②應用分析：溫室中白天調到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當降低溫室的溫度，以降低細胞呼吸，保證植物有機物積累。
4、必需礦質(zhì)元素
①原理分析：在一定濃度范圍內，增大必需礦質(zhì)元素的供應，可提高光合作用速率，比如缺Mg2+導致 葉綠素 合成不足，影響光合作用。
②應用分析：在農業(yè)生產(chǎn)上，根據植物的需肥規律，適時(shí)、適量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。
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