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第三章 细胞的代谢
【ATP— 能源物质—中文名称: ——元素 】（常考选择）
细胞中有许多吸能反应，如： 作用； 细胞的放能反应，如： 作用
ATP是由 组成
ATP是由 组成（腺苷= + ）（易错）
ATP的结构简式是 。其中A代表 ，T代表 ，P代表 ，
～代表高能磷酸键（有 个）。特点： 腺苷的高能磷酸键容易水解也容易结合
ATP断裂 个高能磷酸键—— 的单位之一（易错）
能生成ATP的细胞器是 。
生成ATP的场所是 。
(拓展)ATP-ADP循环：不是一个可逆反应，
因为
(拓展)直接能源只有ATP吗？ （易错）
【酶—— 细胞产生——可在 发挥作用】
酶
酶化学本质 绝大多数是 少数是
合成原料
合成场所
来源
作用场所
生理功能
作用原理
酶的催化机理
① 学说
② 学说
③ 学说
酶活性影响因素：
酶活性：
影响因素：
酶的作用特点：
易错点：
酶大多数是 ，少量是 。（易错）
作用： 作用，作用机理：
（可以理解成只有酶具有催化功能）——激素没有催化功能
酶催化功能的特性
：酶可以催化 相似底物
：要与 对比
：容易受 的影响，高温、过酸、
过碱使酶失活，
酶的保存于 条件
影响酶作用的因素： 等。
【物质出入 细胞的方式】——细胞膜控制细胞与周围环境的物质交换
（半透膜：水、离子、葡萄糖、碘等可以自由通过，蛋白质、淀粉不能通过）
（一）半透膜原理：细胞膜一层 膜可以控制物质进出，选择性吸收营养物质和排出代谢废物，保持细胞内生化反应有序进行
（二）质壁分离质壁分离及复原实验
①定义：质壁分离即植物细胞的 与 离的现象。
②质壁分离的原因：
外因：细胞液浓度 外界溶液浓度，发生失水。
内因：原生质层的伸缩性 细胞壁的伸缩性。
（原生质层是指 膜、 膜和两层膜之间的物质）
③实验流程图
1、对照类型： 对照； 次对照。吸水纸的作用： 。
2、实验现象：细胞质壁分离时，细胞 ，细胞液浓度 ，吸水能力 ，颜色变 。细胞质壁分离复原时，细胞 ，细胞液浓度 ，吸水能力 ，颜色变 。（例图如下）
（三）、实验材料分析：
材料 特点 注意事项
洋葱鳞茎外表皮细胞 有紫色大液泡 无
洋葱鳞茎内表皮细胞 液泡无色 为使实验现象明显，外界溶液需有色（如，添加红墨水）
黑藻叶肉细胞 液泡无色，有叶绿体 无
（四）、质壁分离自动复原
在一定浓度(溶质可透膜)的溶液中可发生质壁分离后 。如甘油、尿素、乙二醇、KNO3等。
（五）、质壁分离实验的拓展应用及方法
（1）判断细胞的死活
实验操作：待测细胞+ 溶液 → 镜检
现象和结论：发生质壁分离和复原→活细胞 ；不发生质壁分离→死细胞
（2）测定细胞液浓度范围
实验操作：待测细胞 + 溶液 → 镜检
现象和结论：细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
实验操作：不同植物细胞+ 溶液 → 镜检
现象和结论：刚刚发生质壁分离时所需时间，比较判断细胞液浓度大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
（4）比较一系列溶液的浓度的大小
实验操作：同一植物的相同成熟细胞 + 溶液 → 镜检
现象和结论：记录刚刚发生质壁分离所需时间，比较所用时间长短，判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)
（5）鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
实验操作：相同成熟植物细胞 + 溶液 → 镜检
现象和结论：只发生质壁分离现象 → 溶质不能通过原生质层的溶液(如蔗糖)
质壁分离后自动复原→溶质能通过原生质层的溶液(如KNO3溶液
（六）水分子（其他溶剂）分子通过膜的 叫渗透。一定要存在膜内外浓度差。（易错点）
运输方式 方向 载体 能量 例子
扩散（b）
易化扩散（d、c）
主动转运（a、e）
胞吞（f）
胞吐（g）
是细胞最重要的吸收或排出物质的方式。
胞吞或胞吐依赖于 。运输的物质可以是大分子也可是小分子，既有液体也有固体。胞吞或胞吐运输物质跨过 层膜。（易错）第三章 细胞的代谢
【ATP—直接能源物质—中文名称:腺苷三磷酸——元素：C、H、O、N、P】（常考选择）
细胞中有许多吸能反应，如：光合作用； 细胞的放能反应，如：呼吸作用
ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
ATP是由1个腺苷和3个磷酸基团组成（腺苷=核糖+腺嘌呤）（易错）
ATP的结构简式是A—P～P～P。其中A代表腺苷，T代表三个，P代表磷酸基团，
～代表高能磷酸键（有2个）。特点：远离腺苷的高能磷酸键容易水解也容易结合
ATP断裂2个高能磷酸键——RNA的单位之一（易错）
能生成ATP的细胞器是叶绿体和线粒体。生成ATP的场所是叶绿体、线粒体和细胞溶胶。
(拓展)ATP-ADP循环：不是一个可逆反应，
因为物质可逆，但能量不可逆，反应条件（酶）不同，反应场所不同
(拓展)直接能源只有ATP吗？光能+ATP中活跃的化学能（易错）
①ATP-ADP转化过程中，物质可循环利用，能量不可循环利用。
②ATP-ADP转化过程不是可逆反应，反应条件、能量来源与去处不同。
【酶——活细胞产生——可在细胞内或细胞外发挥作用】
酶的发现历程
时间 人物 发现或观点
18世纪末 斯帕兰扎尼 胃液中有一种能消化肉的物质
19世纪 巴斯德 酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果
李比希 酒精发酵与酵母菌活动无关，最多只需要酵母菌中的某些物质的参与而已
1897年 毕希纳 促进酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，不是酵母菌细胞本身
1926年 萨姆纳 分离得到脲酶结晶，弄明白酶的化学本质是蛋白质
20世纪80年代 其他科学家 发现极少数特殊的酶是RNA（核酶）
酶的定义
①定义：酶是由活细胞产生的一类生物催化剂，大多数酶是蛋白质。
②内涵：
酶化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
来源 活细胞(除哺乳动物成熟红细胞)
作用场所 细胞内和细胞外均可起作用
生理功能 只具有催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
酶的催化机理
①中间产物学说
在酶促反应中，底物(以S表示)首先与酶(以E表示)结合形成不稳定的中间产物SE，这个中间产物进一步分解，形成产物(以P表示)，并释放出酶。这个反应所需要的活化能少，反应速度快。
酶促反应可以表示为:S + E → SE(中间产物) → E + P。
②锁钥学说
酶是蛋白质，而蛋白质有一定的空间结构，酶在化学反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系一样，它们的空间结构必须相互结合形成复合体后才能发生反应(图3-9)。这个学说可以用来解释酶催化作用的专一性。
③诱导契合学说
这个学说对锁钥学说的不足做了修订。
酶的活性部位不是刚性不变的，其活性部位的形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能(图3-10)。酶与底物的动态识别过程被称为诱导契合。
（四）酶活性影响因素：
酶活性：单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。
（易错：需要单位时间、单位质量，缺一不可）
例：1g蔗糖酶在1min内使多少克蔗糖水解，就代表蔗糖酶的活性使多少。
影响因素：有机溶剂、重金属离子、酶的浓度、酶的激活剂和抑制剂
pH：
作用特点：
酶通常在一定pH范围内才起作用，而且在某一pH值下作用最强（即最适pH）。最适的pH范围可能很窄，也可能较宽，这取决于不同酶的特性。
（2）实验：
自变量 pH
因变量 酶活性的高低
检测指标 气泡产生的速度
无关变量 过氧化氢溶液的体积、浓度、配制时间、温度等。
实验结论 酶在一定pH范围内才起作用，且在某一pH值下作用最强
注意事项：
滤纸片放在鲜肝匀浆（富含过氧化氢酶）中浸泡，用镊子夹起沥干，使多余的匀浆流尽；
滤纸片不要碰到反应小室的瓶口；
切勿使上述混合液接触到贴在内壁上的滤纸片；
将反应小室小心旋转180度，使H2O2溶液接触滤纸片，同时开始计时；
所有的实验都要严格保证不混淆，不应该有上一次反应后的剩余溶液，每次试验完后，应充分冲洗，然后用相应的缓冲液再冲洗一遍。
酶与底物相遇前要处于相应的pH下
温度
（1）作用特点：
a、温度升高，反应速度加快（a）；
b、酶分子本身会随温度的升高而发生热变性，温度升得越高，酶变性的速率也越快，升到一定温度，酶将完全失去活性（b）。
c、这两个作用叠加在一起，便使得酶所催化的反应表现出最适温度（c）。
大约在0～40℃的范围内，一般酶的活性随温度的升高而升高。
（2）实验：
自变量 温度
因变量 酶活性的高低
检测指标 底物的分解速率或产物的生产速率
无关变量 底物的体积、浓度、配制时间、pH等。
实验结论 酶在一定温度范围内才起作用，且在某一温度下作用最强
注意事项：
a、酶与底物相遇前要处于相应的温度下
b、底物不宜用过氧化氢，过氧化氢受热易分解
c、底物选用淀粉时，不宜用本尼迪特试剂（本尼迪特试剂显色需加热）
抑制剂
（1）竞争性抑制剂：抑制剂与酶分子的结合部位基本上和底物与酶分子的结合部位相同或相近。
（2）非竞争性抑制剂：抑制剂与酶分子活性中心以外的部位相结合，即通过酶分子空间构象的改变，来影响底物与酶的结合或酶的催化效率。
酶的作用特点
①高效性
定义：与无机催化剂比较，催化效率极高
机理：酶降低化学反应的活化能
实验：
自变量 催化剂的种类
因变量 催化效率的高低
检测指标 a、气泡产生的速度 b、卫生香复燃程度
无关变量 过氧化氢溶液的体积、浓度、配制时间、温度、pH等。
实验结论 酶具有高效性
注意事项
a、采用生马铃薯或新鲜肝脏的原因：过氧化氢酶的活性高，防止微生物对酶的分解等
b、采用鸡肝或马铃薯匀浆比块状结构效果更佳，原因是匀浆能够增加酶与底物的接触面积，利于酶的催化
c、需用酶与无机催化剂作比较
②专一性
定义：一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应。
机理：酶分子的形状只适合与一种或是小部分分子结合。
3、实验：
自变量 酶的种类或底物种类
因变量 底物是否被酶分解
检测指标 显色现象的有无
无关变量 过氧化氢溶液的体积、浓度、配制时间、温度、pH等。
实验结论 酶具有专一性
4、注意事项
a、设置淀粉溶液或蔗糖溶液与本尼迪特试剂混合组的目的是排除底物与检测试剂发生反应的可能性
b、若淀粉溶液＋蔗糖酶组出现红黄色沉淀，可能的原因有：淀粉溶液中混有蔗糖或淀粉溶液被微生物分解
c、底物用淀粉和蔗糖时，不能用碘-碘化钾检测
（六）酶相关曲线分析
①高效性
1、酶的催化效率远高于无机催化剂；
2、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
②专一性
1、加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用；
2、加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性
③反应物浓度及酶浓度对酶促反应的影响
1、甲：底物充足，其他条件适宜，酶促反应速率与酶浓度成正比；
2、乙：其他条件适宜，酶浓度一定，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加
④温度和pH对酶促反应的影响
1、在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱；
2、过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
易错点：
酶大多数是蛋白质，少量是RNA。（易错）
作用：催化作用，作用机理：降低反应活化能
（可以理解成只有酶具有催化功能）——激素没有催化功能
酶催化功能的特性
专一性：酶可以催化一种或一类相似底物
高效性：要与无机催化剂对比
温和性：容易受温度和pH的影响，高温、过酸、
过碱使酶失活，低温抑制酶活性
酶的保存于低温、最适PH、最适温度条件
影响酶作用的因素：温度、PH、酶浓度、底物浓度等。
【物质出入活细胞的方式】——细胞膜控制细胞与周围环境的物质交换
（半透膜：水、离子、葡萄糖、碘等可以自由通过，蛋白质、淀粉不能通过）
（一）半透膜原理：细胞膜一层选择透性膜可以控制物质进出，选择性吸收营养物质和排出代谢废物，保持细胞内生化反应有序进行
（二）质壁分离质壁分离及复原实验
①定义：质壁分离即植物细胞的细胞壁与细胞膜分离的现象。
②质壁分离的原因：
外因：细胞液浓度小于外界溶液浓度，发生失水。
内因：原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
（原生质层是指细胞膜、液泡膜和两层膜之间的物质）
③实验流程图
1、对照类型：自身前后对照；2次对照。吸水纸的作用：引流。
2、实验现象：细胞质壁分离时，细胞失水，细胞液浓度变大，吸水能力增大，颜色变深。细胞质壁分离复原时，细胞吸水，细胞液浓度变小，吸水能力增小，颜色变浅。（例图如下）
（三）、实验材料分析：
材料 特点 注意事项
洋葱鳞茎外表皮细胞 有紫色大液泡 无
洋葱鳞茎内表皮细胞 液泡无色 为使实验现象明显，外界溶液需有色（如，添加红墨水）
黑藻叶肉细胞 液泡无色，有叶绿体 无
（四）、质壁分离自动复原
在一定浓度(溶质可透膜)的溶液中可发生质壁分离后自动复原。如甘油、尿素、乙二醇、KNO3等。
（五）、质壁分离实验的拓展应用及方法
（1）判断细胞的死活
实验操作：待测细胞+适宜浓度的蔗糖溶液 → 镜检
现象和结论：发生质壁分离和复原→活细胞 ；不发生质壁分离→死细胞
（2）测定细胞液浓度范围
实验操作：待测细胞 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 → 镜检
现象和结论：细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
实验操作：不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液 → 镜检
现象和结论：刚刚发生质壁分离时所需时间，比较判断细胞液浓度大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
（4）比较一系列溶液的浓度的大小
实验操作：同一植物的相同成熟细胞 + 未知浓度的溶液 → 镜检
现象和结论：记录刚刚发生质壁分离所需时间，比较所用时间长短，判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)
（5）鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
实验操作：相同成熟植物细胞 + 不同种类溶液 → 镜检
现象和结论：只发生质壁分离现象 → 溶质不能通过原生质层的溶液(如蔗糖)
质壁分离后自动复原→溶质能通过原生质层的溶液(如KNO3溶液
（六）水分子（其他溶剂）分子通过膜的扩散叫渗透。一定要存在膜内外浓度差。（易错点）
运输方式 方向 载体 能量 例子
扩散（b） 高浓度→低浓度 不需 不需 气体（O2、CO2）、水、脂溶性物质（甘油、脂肪酸）
易化扩散（d、c） 高浓度→低浓度 需 不需 葡萄糖进入红细胞； Na+进入神经细胞，K+流出神经细胞
主动转运（a、e） 低浓度→高浓度 需 需 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、核苷酸等小分子有机物；离子等 Na+流出神经细胞，K+进入神经细胞 植物根吸收无机盐 海水鱼排盐
胞吞（f） 胞内→胞外 不需 需 变形虫摄食；免疫细胞吞噬病原体
胞吐（g） 胞外→胞内 不需 需 分泌蛋白的释放等
主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式。
胞吞或胞吐依赖于细胞的流动性。运输的物质可以是大分子也可是小分子，既有液体也有固体。胞吞或胞吐运输物质跨过0层膜。（易错）
影响物质跨膜转运的因素曲线分析
①物质浓度(在一定浓度范围内)
②氧气浓度(红细胞的主动转运与O2无关)
③温度通过影响分子运动而所有的跨膜运输；其中温度直接影响蛋白质活性而影响主动转运和易化扩散。

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