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第三单元　细胞的代谢
一、物质进出细胞的方式
1.各种物质出入细胞方式的比较
物质出 入细胞 的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐
自由扩散 协助扩散
图例
运输方向 高浓度→低浓度 低浓度→ 高浓度 胞外→ 胞内 胞内→ 胞外
是否需要 转运蛋白 否 载体蛋白或通道蛋白 载体蛋白 否(但需要膜上的蛋白质识别)
是否消 耗能量 否 否 是 是
举例 O2、CO2、小部分H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输 人的红细胞吸收葡萄糖、大部分H2O、部分无机盐离子 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 吞噬细胞吞噬抗原 胰岛素、消化酶、抗体的分泌
2.通道蛋白与载体蛋白的异同
二、观察植物细胞的质壁分离和复原
1.实验原理
(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
(2)细胞液具有一定的浓度,能渗透吸水和失水。
(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。
2.实验步骤
3.实验现象及结论
(1)现象
(2)结论:植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。
三、酶
1.本质:绝大多数是蛋白质,少数是RNA。
2.特性
(1)高效性:催化效率比无机催化剂高许多。
(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)酶的作用条件较温和:酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
3.酶的作用机理:降低化学反应的活化能。
4.影响酶活性的因素
(1)在最适pH和温度下,酶的活性最高,pH和温度偏高或偏低,酶的活性都会明显降低。
(2)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。
四、探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素
1.验证酶的专一性
项目 方案一 方案二
实验组 对照组 实验组 对照组
材料 同种底物(等量) 与酶相对 应的底物 另外一种底物
试剂 与底物相对 应的酶溶液 另外一种 酶溶液 同一种酶溶液(等量)
现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应
结论 酶具有专一性 酶具有专一性
2.验证酶的高效性
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种底物
试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快,或反应用时短 反应速率缓慢,或反应用时长
结论 酶具有高效性
3.探究温度对酶活性的影响
反应及鉴定原理
温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
4.探究pH对酶活性的影响
(1)反应原理:2H2O22H2O+O2。
(2)鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响O2的生成速率,可用气泡的生成速率来检验O2的生成速率。
五、ATP
1.组成元素:C、H、O、N、P。
2.ATP中文名称:腺苷三磷酸。
3.结构简式:A—P～P～P[A代表腺苷(腺嘌呤+核糖);P代表磷酸基团;～代表一种特殊的化学键,其中远离腺苷的那个特殊的化学键不稳定,水解时容易断裂]。
4.ATP和ADP的相互转化
六、细胞呼吸
1.有氧呼吸
(1)概念: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)过程
(3)有氧呼吸总反应式(箭头表示氧元素的来源与去向)
2.无氧呼吸
(1)场所:全过程是在细胞质基质中进行的。
(2)过程
第一阶段 葡萄糖丙酮酸+[H]+少量能量
第二 阶段 酒精 发酵 丙酮酸+[H]酒精+CO2 实例:植物、酵母菌等
乳酸 发酵 丙酮酸+[H]乳酸 实例:高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌等
(3)无氧呼吸的反应式
①C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量。
②C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量。
3.细胞呼吸的意义
为生物体的生命活动提供能量,其中间产物是各种有机物之间转化的枢纽物质(即为体内其他化合物的合成提供中间产物)。
4.影响细胞呼吸的主要环境因素
(1)温度:在一定的温度范围内,细胞呼吸强度随着温度的升高而增强;在最适温度时,呼吸酶的活性最强;超过最适温度,呼吸酶的活性降低,甚至变性失活。
(2)O2浓度:在一定范围内,O2浓度越高,有氧呼吸强度越强,O2抑制无氧呼吸。
(3)含水量:在一定范围内,含水量越高,细胞呼吸的强度越强。
5.细胞呼吸原理的应用
(1)作物栽培时,要及时松土透气,有利于根系的有氧呼吸,促进无机盐的吸收;水稻生产中,适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件,增强水稻根系的有氧呼吸,避免无氧呼吸产生大量的酒精对细胞产生毒害作用,使根腐烂。
(2)蔬菜和水果应储存在零上低温、湿度适中、低氧的条件下;种子应储藏在零上低温、干燥、低氧的条件下。两种储存手段,均是降低细胞呼吸强度,减少有机物的消耗。
(3)大棚种植蔬菜应进行温度控制,阴天和晚上适当降低温度,降低细胞呼吸强度,减少有机物的消耗。
七、探究酵母菌的呼吸方式
1.实验原理
2.实验步骤
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。
(2)检测CO2的产生,装置如下图所示。
(3)检测酒精的产生:自B、D中各取2 mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
3.实验现象
组别 澄清的石灰水的变化 1、2两试管的变化
甲组 变浑浊快,浑浊程度高 无变化
乙组 变浑浊慢,浑浊程度低 出现灰绿色
4.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下产生CO2多而快,在无氧条件下产生酒精,还产生少量CO2。
八、光合作用
1.概念:指绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2.光合作用的过程
(1)过程图解
(2)光反应与暗反应的比较
项目 光反应 暗反应
条件 需要光、色素和酶等 不需要光和色素,但需要CO2、多种酶、ATP和NADPH等
场所 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体基质中
物质 变化 水的光解: H2O1/2O2+2H++2e- NADPH的形成: H++2e-+NADP+NADPH ATP的形成: ADP+Pi+光能ATP CO2的固定: CO2+C52C3 C3的还原: 2C3 (CH2O)+C5
能量 变化 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi
3.反应式
CO2+H2O(CH2O)+O2。
4.环境因素对光合作用速率的影响
(1)光照强度
①在一定的光照强度范围内,光合作用速率随着光照强度的增加而加快;超过一定的强度,光合作用速率不再随光照强度的增加而加快。
②应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低,在农业生产上,间作套种、林带树种的配置、合理采伐,都要考虑阳生植物要给予较强的光照,阴生植物不需要太强的光照。
(2)CO2浓度
①在一定的浓度范围内,光合作用速率随着CO2浓度的增加而加快;超过一定的浓度,光合作用速率不再加快。
②应用:在农业生产上,可以通过“正其行,通其风”、增施农家肥等措施适当提高CO2浓度,提高光合作用速率。
(3)温度
①温度是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率的。
②应用:温室栽培时,白天调到光合作用的最适温度(冬天适当升高温度,夏天适当降低温度),以提高光合作用速率;夜间适当降低温度,以降低细胞呼吸速率,增加有机物的积累。
5.农业生产中提高农作物产量的方法
(1)农业上采用套种、合理密植等措施,使农作物充分利用阳光,以达到增产的目的。
(2)利用大棚栽培植物,可适当延长光照时间、提高CO2浓度和温度,以提高光合作用效率。温室大棚采用无色透明的塑料薄膜;温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降低温度;温室栽培多施有机肥或放置干冰,以提高CO2浓度。
九、实验:提取和分离叶绿体中的色素
1.实验原理
(1)提取:有机溶剂(如无水乙醇)能溶解色素。
(2)分离:色素在层析液中溶解度不同,在滤纸条上扩散的速度不同。
2.实验步骤
3.实验结果

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