細(xì)胞的代謝
第一單元細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出
一、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?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(kuò)散。
2 、發(fā)生滲透作用的條件：
①具有半透膜②半透膜兩側(cè)溶液有濃度差
3 、細(xì)胞的吸水和失水（原理：滲透作用）
（1 ）外界溶液濃度小于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí), 細(xì)胞吸水膨脹；外界溶液濃度大于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí), 細(xì)胞失水皺縮
4 、質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)過(guò)程
（1 ）細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細(xì)胞液。
（2 ）原生質(zhì)層是指：細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)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(xì)胞液濃度，洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)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(xì)胞壁，導(dǎo)致原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離（即質(zhì)壁分離）。
（4 ）將已質(zhì)壁分離的細(xì)胞放入清水中，由于清水濃度小于細(xì)胞液濃度，洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞吸水，液泡體積逐漸增大，紫色變淺，細(xì)胞壁與原生質(zhì)層逐漸復(fù)原。
二、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型
1 、探索歷程
（1 ）19 世紀(jì)末，歐文頓通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測(cè)得其面積是紅細(xì)胞表面積的2 倍，由此得出結(jié)論：脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層。
（3 ）1959年羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗 的三層結(jié)構(gòu)，他認(rèn)為這三層結(jié)構(gòu)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(tǒng)一結(jié)構(gòu)。
（4 ）1970年，科學(xué)家以熒光蛋白標(biāo)記的小鼠細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，及相關(guān)的其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)證明細(xì)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(shù)人所接受。
2、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容
（1 ）磷脂雙分子層構(gòu)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(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)
三、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?/span>
1 、幾種跨膜運(yùn)輸方式的比較
方向載體能量舉例
自由擴(kuò)散高→低 不需要不需要水、CO 2、O 2、N 2乙醇、甘油、脂肪酸等
協(xié)助擴(kuò)散高→低 需要不需要葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞
主動(dòng)運(yùn)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(xì)胞
2 、大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式：胞吞和胞吐，如吞噬細(xì)胞吞噬病原體，分泌蛋白的分泌，其實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)依賴于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)--- 流動(dòng)性。
第二單元酶與ATP
一、降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
1 、細(xì)胞代謝的概念：細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)。
2 、酶的概念：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA 。
3 、酶的特性：（1）高效性，酶比無(wú)機(jī)催化劑的催化效率高。
（2 ） 專一性，一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。
（3 ）作用條件溫和性
4 、活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(yīng)所需的活化能。
6 、影響酶促反應(yīng)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(fù)適宜溫度后酶活性可以恢復(fù)，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(xì)胞的能量“通貨”—— ATP
1 、ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，中文名稱叫做三磷酸腺苷，是細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)的直接能量來(lái)源。
2 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A—P～P～P 其中A 代表腺苷，P 代表磷酸基團(tuán)，～代表高能磷酸鍵。
3 、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)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(xì)胞中放能反應(yīng)相聯(lián)系
（2 ）ATP的水解：ATP→ADP + Pi+ 能量，此過(guò)程一般與細(xì)胞中吸能反應(yīng)相聯(lián)系
（3 ）ADP轉(zhuǎn)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(xiàng)生命活動(dòng)
第三單元細(xì)胞呼吸與光合作用
一、ATP 的主要來(lái)源——細(xì)胞呼吸
1 、概念：有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)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(yīng)式：C6H12O6+6O2→ 6CO2+6H2O +大量能量
（2）第一階段：場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 反應(yīng)式：C6H12O6→ 2丙酮酸+少量[H]+少量能量
（3）第二階段：場(chǎng)所線粒體基質(zhì) 反應(yīng)式：2丙酮酸+6H2O → 6CO2+大量[H] +少量能量
（4 ）第三階段：場(chǎng)所線粒體內(nèi)膜反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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?jī)?chǔ)存于乳酸或酒精。
5 、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式
（1 ）酵母菌是真核（真核/ 原核）生物，有線粒體等多種細(xì)胞器
（2 ）圖甲為探究有氧（有氧/ 無(wú)氧）呼吸的裝置，質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yàn)：方法一：澄清石灰水遇CO 2變渾濁方法二：溴麝香草酚藍(lán)水溶液遇CO 2由藍(lán)變綠再變黃，CO 2越多，變色所需時(shí)間越短。
（4 ）酒精的檢驗(yàn)：
試劑：酸性重鉻酸鉀溶液顏色變化：由橙色變成灰綠色
6 、細(xì)胞呼吸的應(yīng)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(duì)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(xì)胞呼吸對(duì)有機(jī)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(jī)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(kuò)散得快，因此不同色素隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開。
（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(yàn)為何要在通風(fēng)的條件下進(jìn)行？為何要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯？用棉塞塞緊試管口？
防止層析液揮發(fā)對(duì)人體造成傷害
?濾紙上的濾液細(xì)線為什么不能觸及層析液？
防止細(xì)線中的色素被層析液溶解而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)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畫濾液細(xì)線時(shí)，重復(fù) 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(yīng)式：CO2+H2O （CH2O）+O2，其中（CH 2O）表示糖類。
2 、光反應(yīng)階段：必須有光才能進(jìn)行
（1 ）場(chǎng)所：類囊體薄膜上
（2 ）物質(zhì)變化反應(yīng)式：
水的光解
ATP 形成
（3 ）能量變化：光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能
3 、暗反應(yīng)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(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能
4 、聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H] ，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供合成ATP 和[H]的原料。
5 、碳原子的轉(zhuǎn)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(yīng)用
1 、光照強(qiáng)度
①原理分析：光照強(qiáng)度影響光合速率的原理是通過(guò)影響光反應(yīng)階段，制約ATP和[H] 的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)階段。
②應(yīng)用分析：適當(dāng)提高光照強(qiáng)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(yīng)階段，制約C3 生成。
②應(yīng)用分析：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”和增施農(nóng)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(yīng)用分析：溫室中白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當(dāng)降低溫室的溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保證植物有機(jī)物積累。
4 、必需礦質(zhì)元素
①原理分析：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，比如缺 Mg2+導(dǎo)致葉綠素合成不足，影響光合作用。
②應(yīng)用分析：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。
