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第 2、3、4 节 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
一、细胞的分化与全能性
1．细胞的分化
概念 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在①_____、②____和③________上发生稳定性差异的过程
时间 发生在整个生命进程，④____时期达到最大程度
结果 形成不同的⑤____和⑥_____
特点 ⑦______、⑧______和不可逆性
意义 1)是生命个体发育的基础2)使多细胞生物体中的细胞趋向⑨________，有利于提高各种生理功能的效率
实质 基因的⑩__________
胚胎 形态 结构 生理功能 器官 组织 稳定性 持久性 专门化 选择性表达
2.细胞的全能性
(1)含义 已分化的细胞仍然具有发育成 完整个体的潜能。
(2)实例：植物组织培养、动物干细胞培养等。(3)原因：细胞含有本物种全套的 遗传物质。
二、细胞的衰老、凋亡、坏死和癌变
1．细胞的衰老
(1)特征
1)水分减少，体积变 小，代谢 缓慢。2)酶活性 降低，如白发。
3)色素积累，如老年斑。4)染色体 固缩，核增大。5)膜透性改变，运输功能降低。
(2)原因：假说阶段(自由基学说、端粒学说)。
2．细胞的凋亡
(1)概念：由 基因决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)意义 保证多细胞生物体正常发育，维持内部环境的稳定，抵御外界干扰。
3．细胞的坏死
由于正常代谢活动受损或中断引起(非正常生命现象特征)的细胞损伤和死亡。
4．癌细胞的主要特征： 无限增殖；形态结构改变；易分散和转移。
细胞分化和细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
特点 ①持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度②稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡③普遍性：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础 ①高度分化的植物体细胞具有全能性(植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下，才能表现其全能性)②动物已分化的体细胞的全能性受限制，但细胞核仍具有全能性
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成新的个体
大小比较 细胞分化程度有高低之分：体细胞＞生殖细胞＞受精卵 细胞全能性有大小之分：受精卵＞生殖细胞＞体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生改变②细胞分化程度越高，具有的全能性越小
【易错易混】由于基因的选择性表达，不同类型的细胞中mRNA和蛋白质种类大部分相同，只有少部分不同，但 DNA 却都相同。
【突破题 1】细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列叙述不正确的是( )
A．分化发生在生物体的整个生命进程中
B．分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
C．未离体的细胞不会表现出全能性
D．分化过程中遗传物质发生了改变
【解题指导】细胞分化的实质是基因选择性表达，遗传物质未发生改变；细胞全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
【答案】D
细胞分裂、细胞生长、细胞分化和细胞癌变的比较
项目 细胞生长 细胞分裂 细胞分化 细胞癌变
表现 细胞体积：小→大 细胞数目：少→多 细胞的形态、结构和功能发生稳定性差异的变化过程
特点 是量变 是量变，具有周期性 是质变，具有持久性、稳定性 无限增殖，形态结构改变，易分散、转移
原因 同化作用大于异化作用 受细胞核与细胞质之比以及细胞表面积与体积之比的制约 不同细胞中基因的选择性表达，产生特定功能的细胞 原癌基因与抑癌基因被致癌因子诱变
意义或结果 是生物体生长的原因之一 是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础 形成各种不同的细胞和组织，使生物体正常地生长发育 癌细胞大量增殖，产生肿瘤
联系 ①细胞分裂是细胞分化的基础②细胞分裂并味着生物体一定由小长大③细胞正常分化能抑制细胞癌变
【易错易混】
①分化必须建立在分裂的基础上，即分化必然伴随着分裂，但分裂的细胞不一定就分化。分化程度越高，分裂能力也就越差。
②癌细胞是细胞的畸形分化，其分化程度较低，分裂产生的子细胞的差异性较小，能无限增殖。
【突破题 2】图 6－2－1 为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段的示意图，图中甲、乙为两个阶段的细胞，a、b 表示发育变化的模式过程，下列有关叙述正确的是(
图 6－2－1
①a 过程有可能发生基因突变 ②上皮细胞与甲细胞遗传
③b 过程内遗传信物质相同，因此它们的全能性高低应该相同息的流动方向为 DNA→RNA→蛋白质
A．①③ B．②③ C．①② D．①②③
【解题指导】a 过程为细胞增殖过程，乙细胞为新形成的子代细胞；b 过程为细胞分化，其结果是形成多种细胞。在细胞增殖的间期，由于要进行 DNA 复制，所以可能发生基因突变；上皮细胞的全能性明显低于甲细胞(甲细胞为多能干细胞)。
【答案】A
细胞的凋亡、坏死与癌变的比较
项目 细胞凋亡 细胞坏死 细胞癌变
与基因的关系 受基因控制 不受基因控制 受突变基因控制
细胞膜的变化 内陷 破裂 糖蛋白等减少，黏着性降低
形态变化 细胞变圆，与周围细胞脱离 细胞外型不规则变化 呈球形
影响因素 由遗传机制决定的程序性调控 电、热、冷、机械等不利因素影响 受物理、化学和病毒致癌因子作用
对机体的影响 对机体有利 对机体有害 对机体有害
结果 凋亡小体被临近细胞或专门的吞噬细胞吞噬，对机体无害 对周围细胞引起伤害，引发炎症 癌细胞的出现并大量增殖
举例 蝌蚪尾巴消失；胎儿手的发育等 冬天气温低，人手冻疮、红肿、溃烂等 肝癌等
【突破题 3】下列有关细胞凋亡、坏死与癌变的说法中，正确的是( )
A．细胞凋亡受基因控制，细胞癌变不受基因控制
B．细胞坏死，代谢停止；细胞癌变，代谢增强
C．细胞坏死，膜通透性降低；细胞癌变，膜黏着性增强
D．细胞癌变，细胞周期延长；细胞凋亡，细胞周期变短
【解题指导】细胞癌变也受(突变)基因控制；细胞凋亡，膜的通透性降低；细胞癌变，膜黏着性下降，易分散和转移；细胞癌变，代谢增强，分裂快。
【答案】B第 6 章 细胞的生命历程
考纲内容 能力要求 命题展望
1.细胞的生长和增殖的周期性2.细胞的无丝分裂3.细胞的有丝分裂4.细胞的分化5.细胞的全能性6.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系7.癌细胞的主要特征及防治8.观察细胞的有丝分裂9.模拟探究细胞表面积与体积的关系 ⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡ 1.以坐标曲线、柱形图、细胞分裂图命制选择题来考查细胞分裂知识2．结合生长、发育、生殖、遗传、生活实际考查分化、衰老、凋亡、癌变等知识
第 1 节 细胞的增殖
一、细胞不能无限生长的原因
1．细胞体积越大，相对表面积越①小___，物质交换速度越②慢___。
2．核 DNA 稳定，能控制的代谢区域有限。
二、细胞增殖
1．意义：生长、发育、③繁殖_____和④遗传____的基础。
2．方式(真核生物)：有丝分裂、⑤减数分裂_________、无丝分裂。
三、有丝分裂
1．本质：核 DNA 复制一次后，平分到两个子细胞中。
2．意义
亲代细胞内的染色体经过复制后平均分配到两个子细胞中，从而使亲代与子代之间保持⑥遗传性状的稳定性。
3．细胞周期：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时⑦开始，到下一次分裂完成时⑧为止。
4．特点
分裂间期 染色体复制(⑨_____复制和⑩______合成)，结果是 DNA 数目 ____，染色体数目 _____；耗时最长
前期 ____、 ____消失； _____和 _____出现；染色体散乱分布在 _______中央
中期 染色体形态、数目清晰，着丝点排列在 ______上；是观察染色体的最佳时期
后期 着丝点 ____，姐妹染色单体分开成为独立的染色体，染色体平分并移至细胞两极，染色体数目 _____
末期 染色体解旋成染色质，纺锤体消失；核膜与核仁重新出现；形成两个子细胞
DNA 蛋白质 加倍 不变 纺锤体 核膜 核仁 染色体 纺锤体 分裂 赤道板 加倍
细胞周期
1．具有细胞周期的细胞的特点
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期。
(2)细胞分裂能力与细胞分化程度成反比，早期胚胎细胞具有较强的分裂能力，成熟的细胞一般不分裂，不具细胞周期。
(3)减数分裂不具有周期性。
2．过程图解
图 6－1－1
(1)间期时间约占整个细胞周期总时间的 90%～95%，因此在观察细胞有丝分裂装片时，绝大多数细胞处于间期。
(2)分裂间期可划分为 G1 期、S 期、G2 期三个连续的阶段。
G1 期合成 RNA 和蛋白质，为 S 期 DNA 复制做准备，所以在DNA 变化的坐标曲线中 DNA 斜线上升前先画出一段水平直线代表的就是 G1 期。
(3)不同生物细胞周期不同，但间期时间都比分裂期长。
【易错易混】细胞周期外的细胞还有三种状态
①继续增殖细胞，如根尖的分生区细胞、皮肤的生发层细胞。
②暂不增殖细胞，如肾细胞受伤后可恢复增殖。
③永不增殖细胞，如神经细胞、肌细胞等。
【突破题 1】(2011 届江西新余市一中模拟)图 6－1－2 是按顺时针方向表示的 4 种植物细胞的细胞周期，其中说法正确的是( )
图 6－1－2
A．温度对植物 a→b 段的生理活动没有影响
B．图中的 b→a→b 表示细胞增殖过程的一个细胞周期
C．甲图的 b→a 与丙图的 b→a 所用的时间可能一样长
D．从 a→b，由于 DNA 的复制使染色体数目增加一倍
【解题指导】图中的 a→b→a 表示细胞增殖过程的一个细胞周期；b→a 只代表分裂期所占周期的比例，所以甲图的 b→a与丙图的 b→a 所用的时间可能一样长。
【答案】C
动物与植物细胞有丝分裂的区别和联系
1．不同时期的比较
时期 间期 前期 中期 后期 末期
植物细胞
动物细胞
2.动植物细胞有丝分裂的不同点
(1)分裂前期——纺锤体的形成方式不同
①高等植物细胞：由两极发出纺锤丝形成纺锤体。
②动物细胞：靠两组中心粒发出星射线形成纺锤体。
(2)分裂末期——形成两个子细胞的方式不同
①植物细胞：在赤道板位置形成细胞板，向四周扩展形成细胞壁，一个细胞分成两个子细胞。
②动物细胞：细胞膜从中央向内凹陷隘裂成两个子细胞。
3．细胞周期中几种细胞结构的变化
(1)染色体形态变化
(2)纺锤体的变化：形成(前期)→解体消失(末期)。
(3)核仁、核膜的变化：解体消失(前期)→重建(末期)。
(4)染色体行为变化：复制→散乱分布于纺锤体中央→着丝点排列在赤道板上→着丝点分裂→移向两极。
【易错易混】
秋水仙素抑制纺锤体形成，但纺锤体不影响着丝点分裂，只影响染色体的移动，使染色体不向两极移动，细胞不分裂，导致细胞中的染色体数目加倍。的变化曲线。
【突破题 2】(2011 年湛江测试)图甲为细胞核及其周围部分结构示意图；图乙为有丝分裂过程中一个细胞核中 DNA 含量下列相关叙述正确的是( )
A．假设甲图细胞处在细胞周期中，则甲图细胞相当于乙图的 cd 区间
B．在乙图的 ab 区间，甲图中的 3 数目会加倍
C．在细胞周期中，既可消失又可重建的结构是甲图中的 4、5，其消失时间是乙图的 de 区间
D．甲图所示结构不可能代表细菌，但细菌分裂过程中也会出现 DNA 复制
【解题指导】甲图细胞处在细胞周期的间期中，相当于乙图的 ab 区间，在间期，DNA 复制导致 DNA 数目加倍，而染色体(标号 3)不加倍；4、5 分别是核仁和核膜，既可消失又可重建，其消失时间是前期(乙图的 bc、gh 区间)；细菌不进行有丝分裂，但会出现 DNA 复制。
【答案】D
通过实验观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
1．实验原理
(1)在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。
(2)染色体容易被碱性染料(如龙胆紫溶液)着色，通过在高倍显微镜下观察各个时期细胞内染色体(或染色质)的存在状态，就可判断这些细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(3)盐酸和酒精混合液(1∶1)使组织中的细胞相互分离开来，同时将细胞杀死并固定。
2.实验步骤及分析
(3)观察 ①低倍镜观察：找到分生区细胞 ②高倍镜观察：找出处于细胞分裂期中期的细胞，再找出前期、后期、末期的细胞 在一个视野里，往往不容易找全有丝分裂过程中各个时期的细胞，可从邻近的分生区细胞中寻找 分生区细胞特点是：细胞呈正方形，排列紧密，有的细胞正处于分裂期
3.实验成功的关键
(1)剪取生长旺盛、带有分生区的根尖，同时注意剪取的时间，一般在上午 10 点至下午 2 点左右，此时分生区细胞分裂旺盛。
(2)解离充分，细胞才能分散，细胞才不会重叠。
(3)染色时，染液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深。
(4)压片时用力必须恰当，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察。
【突破题 3】用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列描述正确的是()
A．处于有丝分裂间期和中期的细胞数目大致相等
B．视野中不同细胞的染色体数目可能不相等
C．观察处于分裂中期的细胞，可清晰看到赤道板和染色体
D．细胞是独立分裂的，因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程
【解题指导】由于分裂间期时间长，所以绝大多数细胞都处于分裂间期。赤道板指细胞中央的一个位置，不是实际存在的细胞结构，所以看不到。用高倍镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂实验，在解离时，盐酸和酒精已经杀死细胞，因此看不到整个分裂的动态过程。
【答案】B第 4 节 细胞中的糖类和脂质
一、细胞中的糖类
1．糖类的元素组成：C、H、O。
2．糖类的种类及其功能
二、细胞中的脂质
1．脂质的元素组成：C、H、O，有些含有少量的 N、P。
2．脂质的种类及其功能细胞中的糖类及应用
1．基本功能
(1)生命活动的主要能源物质，提供所需能量的 70%以上。
(2)构成细胞和生物体的结构成分，如五碳糖是核酸的成分，纤维素是细胞壁的成分等。
注：许多糖类还与蛋白质和脂质结合在一起，形成糖蛋白和糖脂，在生物体内执行一些特殊的生理功能。糖蛋白和糖脂主要分布在生物膜上，特别是细胞膜，在细胞识别、免疫等方面有重要功能。
2．相互转化
3．应用分析
(1)葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖都是单糖，可以直接被细胞吸收。
(2)麦芽糖是由两分子的葡萄糖缩合而成的，蔗糖是由一分子果糖和一分子葡萄糖缩合而成的，乳糖是由一分子半乳糖和一分子葡萄糖缩合而成的。
(3)淀粉、糖原、纤维素都是由许多葡萄糖单体连接而成的多糖，但它们的形态和功能却有很大的差异。
(4)葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖都是还原糖，可与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀。
(5)糖类的分布：动植物都有核糖、脱氧核糖、葡萄糖；植物特有蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素；动物特有乳糖、糖原。
【易错易混】
①纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，而原核细胞的细胞壁不含纤维素，主要是由肽聚糖构成的。因此能否被纤维素酶除去细胞壁，是区分植物细胞和原核细胞的依据之一。
②真菌细胞壁中的主要成分为几丁质。
【突破题 1】若“淀粉—麦芽糖—葡萄糖—糖原”表示某生物体内糖类的某些转化过程，则下列说法正确的是( )
①此生物是动物，因为能将淀粉转化为糖原
②上述关于糖的转化不可能发生在同一生物体内，因为淀粉和麦芽糖是植物特有的糖，而糖原是动物特有的糖
③此生物一定是植物，因为它能利用淀粉和麦芽糖④淀粉和糖原都是储存能量的多糖，麦芽糖为二糖，葡萄糖为单糖
A．② B．① C．① D．①
【解题指导】糖原是动物细胞内的贮能物质，是动物细胞特有的；动物能将淀粉消化为葡萄糖，将其吸收后合成糖原。
【答案】B
糖类和脂质的区别
分析：
(1)正常情况下，脂肪、蛋白质除正常代谢中产生部分能量供生命活动利用外，一般不供能，只有在病理状态或衰老状态下才大量氧化供能。这是由它们的生理功能所决定的。
(2)三大能源物质的供能顺序为：糖类→脂肪→蛋白质。
(3)能源物质为生命活动供能的过程：能源物质→ATP 中的化学能→生命活动。
【易错易混】
①主要的能源物质：糖类。
②主要的储能物质：脂肪，含能量高。其他储能物质还有动物细胞中的糖原、植物细胞中的淀粉。
③直接能源物质：ATP。
【突破题 2】下列对组成细胞的有机物的描述中，正确的是()
A．动物乳汁中的乳糖和植物细胞中的纤维素都属于多糖
B．细胞膜上的脂质主要包括磷脂、胆固醇等
C．细胞核内的核酸只含脱氧核糖，细胞质中的核酸只含核糖
D．质量相同的糖、脂肪、蛋白质氧化分解所释放的能量是相同的
【解题指导】细胞膜上的脂质主要包括磷脂、胆固醇，占细胞膜的50%，磷脂是构成细胞膜的基本骨架；脱氧核糖构成DNA，核糖构成RNA，DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中，细胞核和细胞质都含有DNA和RNA，都含脱氧核糖和核糖。
【答案】B第五章　细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
考点一 酶的本质、作用及其实验验证
1．酶的本质及生理功能
2.酶化学本质的实验验证
3．酶的催化作用的实验验证
(2)实验设计：
对照组：H2O2溶液在常温下几乎不分解
[知识拓展]上述实验中的②和③对比，还能说明酶与无机催化剂相比，具有高效性。
4．酶和一般催化剂的比较
(1)共性
①用量少而催化效率高
酶与一般催化剂一样，虽然在细胞中的相对含量很低，却能使一个慢速反应变为快速反应。
②反应前后酶的性质和数量均没有变化
和一般催化剂一样，酶仅能改变化学反应的速度，并不能改变化学反应的平衡点。酶本身在反应前后不发生变化。
③可降低反应的活化能
催化剂包括酶在内，能降低化学反应的活化能，如图所示，由于在催化反应中，只需较少的能量就可使反应物进入“活化态”，所以和非催化反应相比，活化分子的数量大大增加，从而加快了反应速度。
(2)酶作为生物催化剂的特性
①催化效率高，即高效性；
②高度的专一性；
③酶的作用条件较温和。
强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。
1．(2011年广州测试)下列图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是(　　)
解析：本题考查酶催化作用的实质以及识图能力、分析判断能力。酶催化作用的本质是降低反应的活化能，活化能是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。酶虽然能降低反应的活化能，但却不会改变反应的平衡点。
答案：C
考点二 关于酶特性的实验
1．酶的催化作用和高效性的验证实验分析
(1)实验原理
②比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3＋等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度，了解过氧化氢酶的作用和意义。
(2)实验设计及现象分析
(3)实验过程的变量及对照分析
(4)实验结论
①酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。
②酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
[知识拓展] (1)点燃卫生香的时间一般为实验(加入试剂)后的2～3 min，这一时间要因气温和试剂的新鲜程度而定，不可千篇一律。
(2)本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜，肝脏必须进行研磨，使过氧化氢酶释放出来。
(3)H2O2有腐蚀性，不要使其接触皮肤。
(4)卫生香不要插到气泡中，以免卫生香因潮湿而熄灭。
2．酶的专一性的实验探究
(1)实验原理
②用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。
(2)实验操作程序
2．如图所示，下列4支试管中都加入3 mL浆糊。另外A、C内分别注入2 mL清水，B、D内分别注入2 mL α 淀粉酶。甲、乙两水槽水温分别为37 ℃、65 ℃。保温5 min后，再向4支试管内分别滴入碘液，最可能不变蓝的是(　　)
解析：试管D中有酶且条件(温度)适宜，可最先将淀粉分解为麦芽糖，加碘液可能不变蓝。
答案：D
考点三 与酶有关的曲线分析
1．表示酶高效性的曲线
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
2．表示酶专一性的曲线
(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化底物A参加反应。
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化底物A参加反应。
3．影响酶活性的曲线
(1)甲、乙曲线表明：
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。
(2)从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
(1)甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
(2)乙图：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
[知识拓展] (1)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。
(2)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率，并不影响酶的活性。
(3)抑制剂、激活剂也会影响酶活性。
3．(2011年广州质检)左图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；右图表示的是3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况。下列叙述正确的是(　　)
A．从左图中可以知道pH＝6时植物淀粉酶的活性最高
B．从右图中无法知道酶C的最适温度
C．从左图中可以知道若细胞由酸性变成碱性时，淀粉酶的活性逐渐升高
D．从右图中可以知道活性温度范围最广的酶是B
解析：温度过高、过酸、过碱都能使酶彻底失活，且这种失活是不可逆转的，从左图可以看出，植物淀粉酶的最适pH在5和6之间，人的淀粉酶的最适pH在7左右。在右图中酶活性温度范围最窄的是酶B。酶C的活性受温度影响的曲线不完整，因此从右图中无法知道酶C的最适温度。
答案：B
探究影响酶活性的实验
生命现象：细胞生活在一定的环境中，体内的酶(如消化酶)也是在一定的环境条件(如pH、温度)下发挥作用。
提出问题：环境因素会不会影响酶的活性？
作出假设：由于多数酶是蛋白质，具有一定的结构和功能，其结构会因外界温度、pH等的变化而改变，进而影响催化活性。
实验方案：使同一种酶分别处于不同的温度或pH条件下，分别催化同一种底物 ，观察其催化活性的变化。
实验预期：高温、过酸或过碱都会使酶失活。
1．温度对酶活性的影响
(1)实验原理
②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。
(2)实验设计思路
(3)实验设计程序
(4)实验程序：
(5)实验的变量分析
[知识拓展]本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。
2．pH对酶活性的影响
(1)实验原理
②pH可影响酶活性，从而影响O2的产生量，据O2产生量的多少可判断pH对酶活性的影响。
(2)实验程序
3.实验结论
酶的活性需要适宜的温度和pH，高温、低温以及过酸、过碱都将影响酶的活性。
[知识拓展] (1)在探索温度与酶活性实验中，操作2与操作3一定不能颠倒顺序；
(2)在探索pH与酶活性实验中，操作2与操作3顺序一定不能颠倒。
4．将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如下图所示，然后在每支试管中加入少许等量的玉米子粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验(提取液中还原性物质忽略不计)：
(1)若向A、C、E 3支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该3支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是______；砖红色较深的试管是______，颜色较深的原因是______________________；不变色的试管是________；不变色的原因是__________。
(2)若向B、D、F 3支试管中分别加入等量的碘液，观察3支试管，发现液体的颜色都是蓝色，产生该颜色的原因是____。
(3)以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度，你怎样设计实验才能确定最适温度？(只要求写出设计思路) _______________。
解析：发芽的玉米子粒中有淀粉酶，在不同温度下，淀粉酶的活性不同，对淀粉液的催化程度也不相同。40 ℃情况下酶的活性比20 ℃情况下强，催化分解淀粉的速度快，产生的麦芽糖多，因此加入班氏试剂或者斐林试剂加热后颜色较深，100 ℃情况下，酶因高温而失活，因此该试管中没有反应。遇碘变蓝是淀粉的特性，3支试管都变蓝色说明3支试管中都有淀粉存在。要确定酶的最适温度，需增加试管数量，并设置成温度梯度，重复上述实验。酶的最适温度应位于砖红色最深的两个温度之间，或者就是砖红色最深的试管所对应的温度。
答案：(1)A和C　C　淀粉酶在40 ℃时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多　E　酶失活
(2)剩余的淀粉遇碘变蓝　(3)在20 ℃和100 ℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件保持一致，以反应液和上述试剂(或答碘液或答班氏试剂或答斐林试剂)发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。
类型一 酶促反应的曲线分析
(2011年南京模拟)表示在不同条件下，酶催化反应的速度(或生成物)变化，有关叙述不正确的是(　　)
A．图①虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系
B．图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量变化的示意曲线
C．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
D．图③不能表示在反应开始后的一段时间内反应速度与时间的关系
【解析】　酶量增加一倍时，在底物浓度相同的情况下，反应速度加快，但是整个反应中，生成物的总量不变。在其他条件一定的情况下，反应开始时，底物浓度高反应速度快，随着底物浓度的降低，反应速度逐渐减慢，因此图③能表示在反应开始后的一段时间内反应速度与时间的关系。
【答案】　D
类型二 温度对酶活性的影响
(2009年高考宁夏卷)右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是(　　)
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
【解析】　由图可知，在一定温度范围内，随温度的升高酶活性增强，t1属于此区间；超过适宜温度后，随温度升高酶活性而下降，t2属于此区间。在高温没有使酶失活的温度范围内，酶活性可随温度的变化而变化，只有较高的温度才能破坏酶的空间结构。
【答案】　B
类型三 酶催化作用的实验证明
(2009年高考全国Ⅰ卷)已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。
(1)实验步骤：
(2)实验结果预测及结论：
整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：_________。
由此可得出的结论是______。
(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80 ℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是______，原因是______。
【解析】　(1)要验证过氧化氢酶具有催化作用，需将有无过氧化氢酶设置为单一变量进行对照实验。而验证过氧化氢酶具有高效性，则需要将催化剂的种类(即：催化剂为过氧化氢酶或Fe3＋)设置为单一变量进行对照实验。(2)与Fe3＋相比，酶具有高效性，所以不同处理的试管中释放O2的速度从快到慢依次是：加酶溶液的试管，加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管。(3)因80 ℃的高温环境中，酶因失活而失去催化作用，而FeCl3催化作用加快，故加FeCl3溶液的试管O2释放速度最快。而另两支试管O2释放速度无明显差异。
【答案】　(1)①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间；
②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液；
③观察各管中释放气泡的快慢。
(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管　酶具有催化作用和高效性
(3)加FeCl3溶液的试管　在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性第三节　能量之源——光与光合作用
考点一 叶绿体
1．叶绿体及其色素
(1)色素种类、性质和功能
(2)影响叶绿素生物合成的因素
①光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素，叶片呈黄色。
②温度：叶绿素的生物合成过程，都有酶的参与，温度通过影响酶的活性进而影响叶绿素的合成。
③矿质元素：叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。
(3)色素与吸收光谱
(4)不同颜色温室大棚的光合效率
①无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。
②叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。
[知识拓展] (1)吸收光谱：叶绿素a的吸收光谱在长波光区(640～660 nm的红橙光)强于叶绿素b，但在短波光区(430～450 nm的蓝紫光)弱于叶绿素b。类胡萝卜素的吸收光谱主要在短波光区的蓝紫光区。
①连续光谱：可见光→三棱镜→赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
②吸收光谱：可见光→色素溶液→三棱镜→红光、蓝光、紫光区出现强暗带，绿光区几乎无变化(说明绿光吸收非常少)。
(2)荧光现象与吸收光谱
叶绿素溶液在透射光下呈绿色，但在反射光下呈红色(叶绿素a为血红色，叶绿素b为棕红色)，此为荧光现象。因为叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗于分子内部振动上，辐射出的能量就小，根据波长与光子能量成反比的规律，反射光的波长比入射光的波长要长一些。
2．叶绿体的结构与功能
(1)结构与功能的关系
①基粒的类囊体增大了受光面积。
②类囊体的薄膜上分布着酶和色素，利于光反应的顺利进行。
③基质中含有与暗反应有关的酶。
(2)功能的实验验证
①实验过程及现象
②实验结论
a．叶绿体是进行光合作用的场所。
b．O2是由叶绿体释放的。
③实验分析
本实验设计的巧妙之处在于：
a．选择水绵作实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌确定O2释放的部位，便于观察。
b．没有空气的黑暗环境排除了O2和光的干扰。
1．(2011年杭州模拟)有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下(如图所示)，甲添加品红色光，乙添加绿色光，丙添加品红色滤光片A，丁添加绿色滤光片B，经过一段时间，各盆中长势最旺和长势最差的依次是下列的哪一组(　　)
A．甲和乙 B．乙和丙
C．甲和丁 D．丙和丁
解析：植物长势取决于其自身光合作用的强度。植物进行光合作用时主要吸收红橙光和蓝紫光，图甲不仅有正常阳光，还补加了品红色光，因而光合作用最强，长势最旺。丁因阳光透过绿色滤光片B后只有绿色光，而植物光合作用几乎不吸收绿光，因而丁长势最差。
答案：C
2．(2011年福州质检)右图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、叶绿体色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)。以下对该图的分析错误的是(　　)
A．图示表明叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光
B．总吸收光谱是代表叶绿体四种色素对光能的吸收
C．图示表明只有叶绿素a吸收的光能才能用于光合作用
D．总吸收光谱与光合作用光谱基本一致，说明叶绿体色素吸收光能都能参加光合作用
解析：图示中，叶绿素a的吸收值有两个波峰，主要集中于红光和蓝紫光区；总吸收光谱是指叶绿体色素总吸收值，叶绿体含四种光合色素；图示中，作用光谱的变化趋势与总吸收光谱非常相似，说明色素吸收的光均可用于光合作用。
答案：C
考点二 光合作用的过程分析
1．反应式及元素去向
(2)碳元素：CO2―→C3―→(CH2O)
(3)氢元素：H2O―→[H]―→(CH2O)
2．光反应与暗反应的比较
3.光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影响
[知识拓展]在以上各物质的含量变化中：C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；[H]和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。
3．(2011年深圳联考)在叶绿体中，NADPH和NADP＋的运动方向是(　　)
A．NADPH与NADP＋同时由类囊体膜向叶绿体基质运动
B．NADPH与NADP＋同时由叶绿体基质向类囊体膜运动
C．NADPH由类囊体膜向叶绿体基质运动，NADP＋则是向相反方向运动
D．NADP＋由类囊体膜向叶绿体基质运动，NADPH则是向相反方向运动
解析：光反应生成NADPH是在类囊体膜上，暗反应消耗NADPH在叶绿体基质中，因此，NADPH由类囊体膜向叶绿体基质运动，NADP＋则相反。
答案：C
4．(2011年济南检测)下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：
(1)甲图曲线中C点和E点(外界环境中CO2浓度变化为零)时，植株处于何种生理活动状态_______________。
(2)根据甲图推测该植物光合作用强度最高的是______点，植株积累有机物最多的是________点。
(3)乙图中FG段CO2吸收量逐渐减少是因为________，以致光反应产生的__________和__________逐渐减少，从而影响了暗反应强度。
(4)乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为_____________。
解析：甲图中C与E点植物不吸收也不释放CO2，表明植物的光合作用强度等于呼吸作用强度；光合作用强度最高点应是CO2吸收速率最高点(D)，有机物积累最多点应是光合作用减弱到等于呼吸作用时的点(E)。
答案：(1)呼吸作用释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量　(2)D　E　(3)光照强度逐渐减弱　ATP　[H]　(4)温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应。
考点三 影响光合作用的环境因素及应用
1．光照强度
(1)光照强度与光合作用强度的关系曲线分析
A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
(2)应用
阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。
2．CO2浓度
(1)CO2浓度与光合作用强度的关系曲线曲线表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
A点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度，即CO2补偿点。
B点表示CO2饱和点。限制B点的因素是酶的数量和最大活性及光照强度等环境因素。
(2)应用
在农业生产中通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用强度。
3．温度对光合作用速率的影响
(1)温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。
(2)应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
4．矿质元素
(1)曲线的含义：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降。
(2)应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用。
5．水分的供应对光合速率的影响
水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合速率。
[知识拓展]当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律如下：
(1)若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
(2)若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。
6．多因子外界因素对光合作用速率的影响
(1)曲线分析：P点之前时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的。
[知识拓展]环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合的起作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓关键因子。
5．在适宜的光照、温度、水和肥等条件下，空气中CO2含量与植物光合产量(有机物积累量)的关系如图所示。理论上分析，不正确的是 (　　)
A．曲线表明，植物的光合作用起始于a点
B．在同等条件下，C4植物的a点可能向左移
C．杂交玉米的m值往往高于一般玉米品种
D．如果光照强度适当增加，a点左移，b点右移
解析：a点时，光合作用与呼吸作用速率相等，植物的光合作用要提前于a点，A错误。C4植物对二氧化碳有很强的亲和力，能利用更低浓度的CO2，a点左移。杂交玉米的产量高，有机物的积累量多，m值高于一般玉米品种。光照强度适当增加，光合速率提高，a点左移，b点右移。B、C、D正确。
答案：A
6. (2011年南昌一模)右图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述错误的是(　　)
A．曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3的浓度降低
B．曲线中d点转向b点时，叶绿体中C5的浓度升高
C．ab段影响光合速率的主要因素是光照强度
D．bc段影响光合速率的限制性因素可能是温度等其他条件
解析：d点转向b点时，CO2浓度增大，CO2与C5的反应加快，C5的浓度降低。
答案：B
考点四 光合作用与细胞呼吸的关系
1．区别
2.联系
3．光合作用速率与呼吸作用速率
(1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
(2)净光合速率和真正光合速率
①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示；
②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
(3)光合速率与呼吸速率的关系：
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
由关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：
A．光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量
B．光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量
C．光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量
7．(2011年信阳调研)农技员为准确把握蔬菜大棚内CO2的浓度变化情况，在大棚内安装了CO2测量器，假定6时、18时分别为日出、日落时间，请你预测一天内大棚中CO2变化曲线最可能是(　　)
解析：6时之前与18时之后，光照弱，呼吸作用大于光合作用，释放CO2，大棚内CO2的浓度增大。6时到18时，光合作用大于呼吸作用，吸收CO2，大棚内CO2的浓度降低。
答案：A
8. (2011年珠海一模)右图表示叶片面积指数与光合产物实际量、呼吸量等的关系(叶面积指数是指植物单位面积中叶面积的数量，此数量越大，表示叶片交叉程度越大)。则图中曲线1、2、3及D点所代表的生物意义依次为(　　)
A．光合作用实际量、呼吸作用量、干物质量；植物的净光合量等于零
B．光合作用实际量、干物质量、呼吸作用量；植物的净光合量等于零
C．干物质量、光合作用实际量、呼吸作用量；植物的净光合量大于零
D．呼吸作用量、光合作用实际量、干物质量；植物的净光合量小于零
解析：植物正常生长，光合产物实际量要大于呼吸量。随叶面积指数增大，叶片交叉程度越大，呼吸量越大，净光合作用越小。到一定程度，光合作用与细胞呼吸相等，净光合作用等于零。1是光合作用实际量，3是呼吸作用量，2是干物质量(即净光合量，是光合作用实际量与呼吸作用量之差)，D点植物的净光合量等于零。
答案：B
绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
(1)色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2)各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验流程
3．实验中的注意事项
(1)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。
(2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。
(3)制备滤纸条：剪去两角，以保证色素在滤纸条上扩散均匀、整齐，便于观察实验结果，否则，会形成弧形色素带。
(4)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。
(5)色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
4．实验中几种化学试剂的作用
(1)无水乙醇用于提取绿叶中的色素。
(2)层析液用于分离绿叶中的色素。
(3)二氧化硅可增加杵棒与研钵间的摩擦力，破坏细胞结构，使研磨充分。
(4)碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。
[知识拓展]色素提取液呈淡绿色的原因分析
(1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。
(2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。
(3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
(4)若将长形滤纸条换成圆形滤纸观察层析实验结果，将出现四个同心圆，从外向内顺序与纸条从上到下顺序相同。
9．在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是(　　)
①未加石英砂，研磨不充分
②一次加入大量的无水酒精提取
③分次加入少量无水酒精提取
④使用放置数天的菠菜叶
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：在提取绿色叶片中的色素的操作过程中，若未加石英砂，研磨不充分，叶绿体没有破坏，其中的色素不能溶解出来，会导致滤液中绿色过浅；一次加入大量的无水酒精，溶剂量过大，相对溶液浓度过小，也会导致滤液绿色过浅；菠菜叶放置数天后，叶绿体中的叶绿素大量分解破坏，也会导致滤液中绿色过浅，不宜作为实验材料。
答案：D
10. (2011年临川模拟)如图表示某同学做“色素的提取和分离”的实验改进装置，下列与之有关的叙述中错误的是(　　)
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．实验结果应得到4个不同颜色的同心圆(近似圆形)
D．实验得到的若干个同心圆中最小的一个呈橙黄色
解析：根据图示实验装置可知，a处应滴加滤液，层析液加入培养皿中，层析液沿灯芯向上扩散，到达a点沿滤纸扩散，得到四个不同颜色的同心圆，由内到外依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，故同心圆中最小的一个呈黄绿色。
答案：D
类型一 叶绿体的结构与功能
下图是某一种植物的一个叶肉细胞中的两种生物膜结构及其上面发生的生化反应。下列有关说法中错误的是(　　)
A．①具有吸收、传递和转换光能的功能，②的化学本质是蛋白质
B．A结构上的反应所需的能量是由B结构上的反应提供的
C．B结构上的反应所需的氧气可以由A结构上的反应提供
D．B向内折叠形成嵴以增大化学反应的膜面积，体现了结构与功能相适应
【解析】　A上发生水的光解释放氧气，说明A是类囊体膜；B上生成水，B是线粒体膜。A结构上的反应所需的能量来自光能，B结构产生的能量不能用于光合作用，只能用于其他生命活动。
【答案】　B
类型二 光合作用的过程分析
图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。根据图回答：
(1)图1中A表示的物质是________，它由________产生，其作用主要是______________。
(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于__________。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是________。
(3)图2中曲线a表示的化合物是________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：____________________。
(4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是：___________。
【解析】　(1)光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP，由此可确定A是[H]，[H]是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于C3的还原。
(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中，14CO2的同化途径为14CO2→14C3→(14CH2O)。
(3)(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍将进行，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即a表示C3，b表示C5。
【答案】　(1)[H]　水在光下分解　用于C3的还原
(2)太阳光能　(CH2O)
(3)C3　CO2与C5结合形成C3和C3不能被还原
(4)C5　C5与CO2结合形成C3，且C3不能被还原为C5
类型三 影响光合作用的因素分析
(2010年高考浙江理综)试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。
请回答：
(1)图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养基中________和________更高。
(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24 h内CO2浓度变化曲线。图中b～c段CO2浓度升高缓慢是因为________，c～d段CO2浓度急剧下降是因为试管苗________。若d点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率________。
(3)根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、________和________可缩短试管苗的适应过程。
【解析】　(1)由图甲可知，①相同光照强度下，不加蔗糖的试管苗的光合速率高，说明其固定二氧化碳的能力强；②不加蔗糖的试管苗的光饱和点比加蔗糖的试管苗的光饱和点高，说明不加蔗糖的试管苗能更好地利用光能。
(2)由图乙可知，a点之前有光，试管苗可进行光合作用，吸收二氧化碳，使密闭的培养瓶内二氧化碳浓度处于较低水平；a～b段，试管苗进入黑暗环境中，利用a点之前试管苗进行光合作用产生的氧气进行呼吸作用产生二氧化碳，使得培养瓶中二氧化碳的浓度迅速升高；因a～b段的呼吸作用消耗了大量氧气，使得b～c段缺少氧气，呼吸作用减弱，释放的二氧化碳减少，故培养瓶内二氧化碳浓度升高缓慢；c～d段因试管苗重新见光，试管苗利用培养瓶在a～c段积累的大量二氧化碳迅速进行光合作用，吸收二氧化碳，使培养瓶内二氧化碳浓度迅速下降；d点后因缺少二氧化碳，光合作用减弱，若打开培养瓶塞，试管苗可利用外界的二氧化碳，光合速率上升。
(3)由(1)、(2)可知，采用无糖培养基可提高试管苗光合速率，增加光照、补充二氧化碳均可提高试管苗对二氧化碳的利用率，即可提高光合速率，故采用无糖培养基、增加光照、补充二氧化碳等方法均可提高试管苗的光合作用能力，缩短试管苗的适应过程。
【答案】　(1)光合速率　光饱和点　(2)CO2浓度过高使细胞呼吸减弱　进行光合作用吸收了CO2　提高　(3)适当提高CO2浓度　适当提高光照强度第1讲 细胞中的元素和无机物
考纲要求
1.水和无机盐的作用（Ⅰ）2.检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
权威解读
1.了解水、无机盐在细胞中的存在形式及功能。2.学会检测三种物质的方法并应用于实践。
考点梳理
一、组成细胞的元素
三、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测的原理
四、细胞中的无机物
自我校对
一、①C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg ②Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo ③C ④C、H、O、N、P、S ⑤无机自然界 ⑥化合物
二、①水和无机盐 ②糖类、脂质、蛋白质、核酸 ③水 ④蛋白质 ⑤蛋白质
三、①斐林试剂 ②蓝色 ③橘黄色 ④红色 ⑤双缩脲试剂
四、①相结合 ②4.5% ③细胞结构 ④良好溶剂 ⑤生物化学反应 ⑥液体环境 ⑦离子 ⑧生命活动
要点归纳探究
一、组成细胞的元素
1.种类与含量
（1）大量元素和微量元素划分的依据是含量，而不是生理作用。
（2）生物体内含有的元素不一定是生物所必需的元素。
（3）主要元素占人体鲜重比例的顺序依次是O、C、H、N、P、S
2.统一性与差异性
生物体内的化学元素都可以在自然界中找到，但元素的含量在生物体内和自然界中差别较大。
3.主要作用
（1）维持机体生命活动，如K+可保持心肌正常兴奋性，B可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长。
（2）组成化合物
糖类和脂肪 元素组成 C、H、O
蛋白质 元素组成 C、H、O、N等
核酸和ATP 元素组成 C、H、O、N、P
深化拓展
①从化合物的元素组成上分析代谢产物糖类、脂质和蛋白质的组成元素中都有C、H、O，可推知其代谢产物中都有CO2和H2O；蛋白质中还含N，故其代谢产物中含有尿素。
②从化合物的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少，脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪彻底氧化分解时所消耗的O2比糖类多，释放的能量也多于糖类。
走进高考1 （2009·上海生物，1，1分）下列有机化合物中，只含有C、H、O三种元素的是（ ）
A.氨基酸 B.核苷酸 C.脱氧核糖 D.磷脂
【解析】 脱氧核糖只含有C、H、O；氨基酸至少含C、H、O、N；磷脂含C、H、O、P，有的含N；核苷酸含有C、H、O、N、P。
【答案】 C
二、细胞中的无机物
1.细胞中的水
（1）水的含量：在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多，一般为85%～90%。
①不同的生物体内水的含量差别很大。例如，生物体的含水量一般为60%～95%，而生活在海洋中的水母的身体里水的含量约为97%。②同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期>成年时期；幼嫩部分>成熟部分。③同一生物不同器官水的含量也不同，如心肌含水79%，血液含水82%。
（2）水存在的形式及比较
自由水 结合水
概念 以游离的形式存在，不与其他物质结合的水 与细胞内亲水性物质如蛋白质、淀粉等结合的水
特点 流动性强，易蒸发，加压可析离 不流动，不能析离，不蒸发，无溶解性
作用 a.良好溶剂b.各种生化反应的介质c.生化反应（如光合作用、呼吸作用）的原料d.物质运输 a.细胞结构的重要组成部分b.赋予各种组织、器官一定形状、硬度和弹性
含量 多，约占细胞内全部水的95% 少，约占细胞内全部水的5%
联系 自由水和结合水在一定条件下可以相互转化
特别提醒
水的含量与代谢的关系
（1）一般情况下，代谢活跃时，生物体含水量在70%以上。含水量降低，生命活动不活跃或进入休眠。
（2）当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，如干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。
（3）当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有较强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。
2.细胞中的无机盐
（1）生理功能
①复杂化合物的组成成分
Mg2+——叶绿素 Fe2+——血红蛋白 PO3-4——ATP、磷脂
②维持正常的生命活动，如血液中Ca2+含量过低就会出现抽搐。
③维持酸碱平衡和渗透压平衡，如血浆中H2CO3／NaHCO3缓冲液维持酸碱平衡。
（2）植物必需无机盐的实验验证
①对照组：正常植物+完全培养液 →生长正常
②实验组 正常植物+缺X完全培养液
①若生长正常 ?则X不是必需无机盐 ②若出现病症?则X是必需无机盐
特别提醒
在实验组中还可设置二次对照，即在出现病症后，再加入含X的培养液，植物恢复正常生长形成前后对照。
实验强化在平时
2.检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
一、实验原理
某些化学试剂能够使生物组织中的有机化合物产生特定的颜色反应。
（1）还原糖+斐林试剂 水浴加热 砖红色沉淀
（2）脂肪+苏丹Ⅲ染液 镜检 橘黄色 苏丹Ⅳ染液 镜检 红色
（3）蛋白质+双缩脲试剂→ 紫色 淀粉+碘液 → 蓝色
二、实验流程
1.还原糖的鉴定
方法二：制取花生组织样液，取2 mL向其中滴加3滴苏丹Ⅲ染液，观察样液被染色的情况。
3.蛋白质的检测与观察
4.淀粉的检测与观察
三、实验注意的问题
1.实验成功的关键——实验材料的选择
（1）可溶性还原糖的鉴定实验中，最理想的实验材料是含还原糖量较高的生物组织（或器官），而且组织颜色较浅，或近于白色。经实验比较，苹果、梨等较为理想。
（2）脂肪的鉴定实验中，实验材料最好选富含脂肪的种子。
（3）蛋白质的鉴定实验中，最好选用富含蛋白质的生物组织，植物材料常用的是大豆，动物材料常用的是鸡蛋的蛋清。
2.斐林试剂与双缩脲试剂的比较
斐林试剂 双缩脲试剂
鉴定成分 还原糖 蛋白质
鉴定原理 还原糖中的醛基（—CHO）在加热条件下能将Cu（OH）2中的Cu2+还原成Cu+，从而生成砖红色的Cu2O沉淀 双缩脲（H2NOC—NH—CONH2）在碱性溶液中能与Cu2+结合生成紫色络合物，蛋白质分子中含有与双缩脲结构相似的肽键
试剂浓度 甲液：质量浓度为0.1 g／mL的NaOH溶液；乙液：质量浓度为0.05 g／mL的CuSO4溶液 A液：质量浓度为0.1 g／mL的NaOH溶液；B液：质量浓度为0.01 g／mL的CuSO4溶液
使用方法 甲液、乙液混合均匀后，再加入 先加A液造成碱性环境，再加B液
使用条件 加热 不加热
实验现象 浅蓝色→棕色→砖红色 紫色
命题设计
例 （2010·广东理综，29，16分）假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：
（1）选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ溶液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是__________；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为 __________。
（2）完善以下实验设计并回答问题。
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响
资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持小鼠正常生长；
A动物蛋白有可能用于饲料生产。
一、研究目的： 探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。
二、饲料：
1.基础饲料：基本无蛋白质的饲料；
2.普通饲料（含12%植物蛋白）：基础饲料+植物蛋白；
3.试验饲料：基础饲料+A动物蛋白。
三、实验分组：
①实验组6中，Ⅰ应该为__________，原因是_________
________；Ⅱ应该为__________，原因是_____________。
②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的__________和__________。
【解析】 本题从课本实验和实验设计两个角度综合考查实验。
（1）蛋白质的鉴定试剂一般为双缩脲试剂，蛋白质遇双缩脲试剂呈紫色。碘液鉴定淀粉，呈蓝色；苏丹Ⅲ溶液鉴定脂肪，呈橘黄色；斐林试剂鉴定还原糖，呈砖红色。
（2）①该实验中，自变量为饲料种类，则实验组6中Ⅰ为普通饲料，内含植物蛋白和基础饲料，为本实验提供条件对照；饲养时间在本实验中属于无关变量，对照实验中应控制无关变量适宜且相同，以免影响实验结果，因此Ⅱ为21天。②小鼠的体重和体长是直观反映小鼠生长情况的指标，且能定量测定。
【答案】 （1）③ 紫色 （2）①普通饲料 需要普通饲料作对照 21 饲养时间相同，实验结果的比较才有意义 ②体重 体长
热点分析突破
类型一 组成生物体的化学元素
例1 （2010·上海卷）下列选项中，含有相同元素的一组化合物是（ ）
A.纤维素和尿素
B.脂肪酸和磷脂
C.腺苷三磷酸和核糖核酸
D.胆固醇和血红蛋白
【解析】 本题考查各种化合物的元素组成，旨在考查考生的识记、比较能力。A项纤维素的组成元素为C、H、O，而尿素为C、H、O、N；B项脂肪酸的元素组成为C、H、O，而磷脂中还含有磷元素；C项腺苷三磷酸和核糖核酸的组成元素都是C、H、O、N、P；D项胆固醇的组成元素为C、H、O，而血红蛋白是蛋白质，组成元素为C、H、O、N、Fe等。
【答案】 C
【错因分析】 本题不易正确作答，错因是不清楚一些化合物的元素组成，如不清楚纤维素的本质是多糖，其组成元素是C、H、O；另外，记不清胆固醇的组成元素只含C、H、O会错选D项。
类型二 无机盐的作用
例2 （2011·南京调研）如图表示分别测定A（完全培养液）、B（只缺锌元素的“完全培养液”）和C（在出现缺锌症状后提供锌元素，每隔24小时取样一次）三组大豆植株地上部分生长素（IAA）的含量柱形图。对此分析正确的是（ ）
A.锌元素与生长素的生成有关
B.锌元素是组成生长素的重要成分
C.缺锌不会导致农作物出现生长缓慢的现象
D.锌是植物体内必需的大量矿质元素之一
【解析】 从题图可以看出，植物缺乏锌元素，会影响生长素（IAA）的生成；生长素缺乏时会影响农作物的生长发育；锌为微量元素。
【答案】 A
【探规寻律】 （1）在生理或病理条件下，常需补充缺失的某些成分，如：
肠炎导致脱水——生理盐水；
低血糖——葡萄糖；
缺铁性贫血——铁、蛋白质；
地方性甲状腺肿——碘；
剧烈运动或高温——淡盐水或盐汽水；
抽搐——钙。
（2）质量分数为0.9%的NaCl溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境的浓度，在医学上被称为生理盐水。当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入该溶液或用该溶液作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。
基础达标
1.（2011·西安质检）脂肪、抗体、DNA和RNA共有的元素是（ ）
A.C、H、O B.C、H、O、N
C.C、H、O、N、P D.C、H、O、N、P、S
答案 A
解析 脂肪只含C、H、O三种元素，抗体的化学本质是蛋白质，故含有C、H、O、N四种元素，DNA和RNA共有的元素是C、H、O、N、P。可见，四者的共有元素是C、H、O。
2.（2011·龙岩质检）“黄金搭档”“金牌维他片”等产品富含多种维生素及钙、铁、锌、硒等矿物质，因具有能改善人体代谢和免疫功能、保障青少年体格和智力正常发育等保健功能而受到广大消费者的青睐。下面能正确体现其保健作用的叙述是（ ）
A.矿物质等无机盐对于维持细胞的渗透压有重要作用
B.人体对钙、铁、锌、硒等无机盐的吸收与水关系不大
C.补铁将有助于对缺铁性贫血及镰刀型细胞贫血症的治疗
D.维生素可以作为能源物质，而激素只能起调节作用
答案 A
解析 无机盐对于维持细胞的渗透压有重要作用；人体对水和无机盐的吸收关系密切；镰刀型细胞贫血症是遗传病，不能通过补铁进行治疗；维生素不是能源物质，和激素一样对生物体的新陈代谢起调节作用。
3.（2011·厦门质检）2010年春季，我国南方发生了大面积旱灾，人畜饮水困难十分突出。下列有关水对生命活动影响的叙述，不正确的是（ ）
A.越冬的植物体内自由水与结合水的比值下降，有利于抵抗不利的环境条件
B.细胞内自由水含量的降低是细胞衰老的特征之一
C.癌细胞中自由水含量较正常的细胞高
D.当人体缺水时，血浆的渗透压会降低，从而产生渴觉
答案 D
解析 当人体缺水时，血浆渗透压会升高，刺激下丘脑中的感受器并将兴奋传至大脑皮层产生渴觉。
4.（2010·湖南名校联考）苹果含有元素Zn，Zn是形成与记忆力息息相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺Zn，就会导致大脑发育不完善。因此，苹果又被称为记忆之果，这说明无机盐离子（ ）
A.对维持酸碱平衡起重要作用
B.对维持细胞形态有重要作用
C.对调节细胞的渗透作用有重要作用
D.对维持生物体生命活动有重要作用
答案 D
解析 无机盐离子调节血浆pH维持在7.35～7.45之间；无机盐离子还可使细胞维持正常形态，不会失水或吸水过多；无机盐离子对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。
5.（2010·江苏镇江一模）下面是一组探究生物体内主要有机物存在与否的鉴别实验，表中数字所代表的物质或颜色正确的是（ ）
待检物质 试剂 颜色反应
蛋白质 双缩脲试剂 ③
脂肪 ② 红色
① 斐林试剂（班氏试剂） 砖红色
A.葡萄糖、苏丹Ⅲ染液、紫色
B.还原糖、苏丹Ⅲ染液、蓝色
C.蔗糖、苏丹Ⅳ染液、紫红色
D.果糖、苏丹Ⅳ染液、紫色
答案 D
解析 蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色，脂肪与苏丹Ⅳ染液反应呈红色；还原糖与斐林试剂经加热呈砖红色，故D选项正确。
6.（2011·上海浦东新区质检）某校高中生物研究性学习小组的同学打算调查市场上的奶粉质量。假如你是其中的一员，请回答：
（1）奶粉中最主要的营养成分是__________，牛奶中这种营养成分与NaOH、CuSO4溶液反应呈__________色。目前检测技术中，单纯检测奶粉中__________元素的含量是无法确定这种营养成分是否达标。因为在奶粉中添加三聚氰胺可以在食品检测时提高这一元素的测定值，达到以次充好的目的，危害消费者。
（2）奶粉有全脂奶粉和脱脂奶粉之分。假冒脱脂奶粉有两种：一是用全脂奶粉冒充脱脂奶粉，二是用淀粉冒充。若用__________对样品进行检测呈__________色，表明它是用淀粉冒充脱脂奶粉；若用__________试剂对样品进行检测呈__________色，表明它是用全脂奶粉冒充脱脂奶粉。
答案： （1）蛋白质 紫 N
（2）碘液 蓝 苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ） 橘黄（或红）
1.元素的分类
按含量
大量元素①__________等
微量元素：②__________等
按作用
最基本的元素：
③__________
组成人体细胞的主要元素：
④__________等
2.来源和存在形式来
源：有选择地从⑤__________获得
存在：大多以⑥__________的形式存在
二、组成细胞的化合物
1.种类
无机化合物：①__________
有机化合物：②__________
2.含量
（1）含量最多的化合物：③__________
（2）含量最多的有机物：④__________
（3）占细胞干重最多的化合物：⑤__________
紫色
⑤__________
蛋白质
④__________
苏丹Ⅳ染液
③__________
苏丹Ⅲ染液
脂肪
②__________
碘液
淀粉
砖红色沉淀
①__________
还原糖
颜色变化
试剂
检测物质
1.水
结合水
概念：在细胞内与其他物质①__________的水
含量：约占细胞内水的②__________
功能：是③__________的重要组成成分
自由水
概念：以游离的形式存在，可以自由流动的水
功能
（1）是细胞内的④__________，运送营养物质和代谢废物
（2）参与许多⑤__________
（3）为细胞提供⑥__________
2.无机盐
存在形式：绝大多数以⑦__________形式存在
功能
（1）细胞的组成成分，如组成复杂
的化合物
（2）维持⑧__________，如酸碱平衡等
2.脂肪的检测与观察
方法一：
取材：浸泡过的花生种子，去除种皮
↓
切片
镜检观察：在低倍镜下找到花生子叶的最薄处移至视野中央，换用高倍镜观察
制片
选最薄的几片薄片置于洁净的载玻片中央
↓
染色：
↓
去浮色：体积分数为50%的酒精1~2滴
↓
制临时装片：滴1滴蒸馏水，盖上盖玻片
滴2~3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min（如果用苏丹Ⅳ染液，染色1 min）
结果与结论：视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见，说明花生子叶中有脂肪鄢陵二高 生物教研组整理
第二章　组成细胞的分子
考 点 展 示 考 点 分 析
1.蛋白质、核酸的结构和功能(Ⅱ)2．糖类、脂质的种类和作用(Ⅱ)3．水和无机盐的作用(Ⅰ)4．观察DNA、RNA在细胞中的分布(实验)5．检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质(实验) 1.蛋白质与核酸的结构特点、功能和二者的关系以及蛋白质的脱水缩合过程及相关计算2．脂质、糖类的种类、作用3．水、无机盐的存在形式及作用4．观察DNA、RNA在细胞中分布的原理及方法步骤5．糖类、脂肪、蛋白质鉴定原理、方法步骤及注意事项
考点一 组成细胞的化学元素
1．分类与地位
组成生物体的化学元素常见的有20多种，各种元素的归属范围归纳如下：
[知识拓展] (1)分类依据是根据生物体内含量，而不是生理作用，微量元素含量虽少，但其生理作用却不可替代。
(2)大量元素和微量元素的划分是依据生物界中生物的整体情况，具体到某一种生物可能有差别。在鲜重和干重条件下，细胞中各种元素的含量是不同的，在鲜重下O元素最多的原因是H2O在细胞中含量最多。
(3)组成生物体的常见的20种化学元素是指必需元素，生物体内可能含一些非必需元素。如人体可能含Pb。
2．统一性与差异性
3．主要作用
(1)维持机体生命活动，如K＋可保持心肌正常兴奋性，B可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长。
(2)组成化合物
[知识拓展] (1)从化合物的元素组成上分析代谢产物糖类、脂质和蛋白质的组成元素中都有C、H、O，可推知其代谢产物中都有CO2和H2O；蛋白质中还含N，故其代谢产物中含有尿素。
(2)从化合物的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少，脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪彻底氧化分解时所消耗的O2比糖类多，释放的能量也多于糖类。
1．无土栽培需要配制营养液，营养液中应含有植物必需的各种元素。请回答下列有关问题：
(1)有人在配制培养基时使用了NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液，为使作物正常生长，还需补充含________等元素的化合物。
(2)植物吸收NH4NO3可用于合成________。
A．核苷酸和纤维素　　 B．淀粉和蛋白质 C．蛋白质和DNA D．脂肪和RNA
(3)用上述添加某元素后的培养液，同时培养了番茄和黄瓜两种植物，下列有关叙述错误的是________。
A．组成它们的化学元素的种类大体相同
B．黄瓜植株体内含有的元素都是其必需元素
C．同一种元素在两种植物体内含量不同
D．植物对元素的吸收与细胞膜的选择透过性有关
解析：本题考查大量元素的种类、化合物的元素组成及元素统一性和差异性等内容。
(1)大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。由营养液的配方可知，该营养液中缺乏P。
(2)核苷酸、RNA和DNA由C、H、O、N、P五种元素组成，脂肪、纤维素和淀粉由C、H、O三种元素组成，蛋白质中含C、H、O、N等元素。
(3)不同生物在元素种类上具有统一性，而在元素含量上具有差异性，由于环境污染等原因，植物体内含有的元素不一定是植物必需的元素。
答案：(1)P　(2)C　(3)B
考点二 水
1．水的含量 在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多，一般为85%～90%。
(1)不同的生物体内水的含量差别很大。例如，生物体的含水量一般为60%～95%，而生活在海洋中的水母的含水量达到97%。
(2)同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期>成年时期；幼嫩部分>老熟部分。
(3)同一生物不同器官水的含量也不同，如心肌含水79%。血液含水82%。
2．水的存在形式与功能
[知识拓展] 细胞中产生水的结构与代谢过程
结构 代谢过程
叶绿体基质 光合作用暗反应阶段
线粒体 有氧呼吸第三阶段
核糖体 缩合反应生成多肽
高尔基体 植物细胞纤维素的合成
细胞核 DNA复制、转录
3.水的含量与代谢和抗逆性的关系
(1)当自由水比例增加时，生物体代谢活跃、生长迅速，如干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分——获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。
(2)当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。
[知识拓展] (1)鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻 自由水散失，代谢减弱。
(2)干种子用水浸泡后仍能萌发 失去自由水的种子仍保持其生理活性。
(3)干种子不浸泡则不萌发 自由水越多，代谢越旺盛。
(4)干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 失去结合水。
(5)失去结合水的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性。
2．(2011年宁波联考)下列关于细胞中水的含量的叙述，不正确的是(　　)
A．水是人体细胞中含量最多的化合物 B．老年人细胞中含水量比婴儿的少
C．新陈代谢越旺盛，细胞中的含水量越高 D．抗冻的植物细胞内自由水含量大
解析：生物体的含水量一般为60%～95%，幼儿身体的含水量远高于成年人和老年人。自由水/结合水的数值大小与新陈代谢强度和抗逆能力有关，该比值增大新陈代谢强度增强，该比值减小抗旱、抗冻、抗寒等能力增强。
答案：D
知识点三 无机盐
1．存在形式
主要是离子形式，如Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cl－、HCO、SO等，少数以化合态形式存在。
2．吸收的主要方式：主动运输。
3．生理功能
(1)是细胞的结构成分：有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分，如Mg2＋——叶绿素；Fe2＋——血红蛋白；PO——磷脂、ATP、NADPH；I－——甲状腺激素。
(2)参与并维持生物体的代谢活动：如哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2＋，如果某个动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐，过高又会出现肌无力。
(3)维持生物体内的平衡：体内平衡使细胞能有稳定的结构和功能，是生物维持正常的代谢和生理活动的必要条件。
①渗透压的平衡：Na＋、Cl－对细胞外液渗透压起重要作用，K＋则对细胞内液渗透压起决定作用。
②酸碱平衡(即pH平衡)：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质体组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应：如人血浆中的HCO、HPO等。
③离子平衡：动物细胞内外Na＋/K＋/Ca2＋的比例是相对稳定的。细胞膜外Na＋高、K＋低，细胞膜内K＋高、Na＋低。K＋、Na＋这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。
[知识拓展] 植物必需无机盐的实验验证
(1)对照组：正常植物＋完全培养液―→生长正常
(2)实验组
(3)在实验组中还可设置二次对照，即在出现病症后，再加入含X的培养液，植物恢复正常生长，以形成前后对照。
3．(2011年宜昌联考)苹果含有元素Zn，Zn是形成与记忆力息息相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺Zn，就会导致大脑发育不完善。因此，苹果又被称为记忆之果，这说明无机盐离子(　　)
A．对维持酸碱平衡起重要作用
B．对维持细胞形态有重要作用
C．对调节细胞内的渗透压有重要作用
D．对维持生物体生命活动有重要作用
解析：无机盐离子调节血浆pH维持在7.35～7.45之间；无机盐还可使细胞维持正常形态，不会失水或吸水过多；无机盐离子对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。据题意知D选项符合要求。
答案：D
4．(2011年南京质检)下列关于无机盐的叙述，错误的是(　　)
A．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成
B．Mg2＋是叶绿素的成分之一，缺Mg2＋影响光合作用
C．细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿
D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
解析：铁是血红蛋白的组成成分，缺铁则不能合成血红蛋白；Mg2＋是叶绿素的组成成分，缺Mg2＋则不能合成叶绿素，进而影响光合作用；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在；碘是合成甲状腺激素的原料，在食物中加碘是为了补充碘，预防因食物中缺碘而引起地方性甲状腺肿。
答案：C
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．实验原理
生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂产生特定的颜色反应。
2．实验流程
3．注意事项
(1)在鉴定可溶性还原糖的实验中，加热试管中的溶液时，应该用试管夹夹住试管上部，放入盛50 ℃～65 ℃温水的大烧杯中加热。注意试管底部不要接触烧杯底部；斐林试剂不稳定，应现用现配。
(2)还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之前，要留出一部分组织样液，以便与鉴定后的样液颜色作对比，增强实验的说服力。
(3)在蛋白质的鉴定实验中，如果用蛋清稀释液作为实验材料，一定要稀释到一定程度，否则，与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管的内壁上，使反应不彻底，试管也不易洗刷干净。
(4)脂肪的鉴定中，实验用的花生种子需提前浸泡3～4 h，浸泡时间太短，不易切片；浸泡时间太长，则组织太软，切下的薄片不易成形。
[知识拓展] 斐林试剂与双缩脲试剂的区别
(1)浓度不同。即斐林试剂中CuSO4溶液浓度与双缩脲试剂中CuSO4溶液浓度不同。
(2)原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液；双缩脲试剂实质是碱性环境中的Cu2＋。
(3)使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液混匀后再使用；双缩脲试剂是先加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液。
[名师点睛] ①三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的颜色变化。
②Cu2＋呈现蓝色，因此CuSO4的用量较少，以免因过量使用而遮盖实验结果的颜色。
③该实验原理、方法、步骤可用于对生物组织、消化液(如唾液)、食品(如奶粉)进行某种成分的检测或鉴定，也可用于医学上某些疾病的诊断，如糖尿病、肾炎等。
5．(2011年银川模拟)下列关于物质的鉴定，对采用的试剂、实验操作方法及实验现象的描述，正确的是(　　)
A.脂肪，DNA B．DNA，蛋白质
C．脂肪，葡萄糖 D．葡萄糖，蛋白质
解析：脂肪被苏丹Ⅳ染液染成红色，实验不需加热。若观察组织细胞内的脂肪滴，需显微镜，若观察研磨液，无需显微镜；健那绿溶液将DNA染成绿色，不需加热；斐林试剂与葡萄糖水浴加热产生砖红色沉淀；蛋白质与双缩脲试剂反应产生紫色，无需加热。
答案：C
6．(2011年茂名质检)根据相关实验，回答下列问题：
(1)鉴定成熟苹果果肉中存在还原性糖，所用的试剂是________，该试剂与细胞内还原性糖发生作用，形成________沉淀，因此，可用该试剂检验糖尿病人尿液中________的含量。
(2)鉴定黄豆组织中存在蛋白质时，向组织液中加入双缩脲试剂A摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B摇匀。其中双缩脲试剂B的量只有3～4滴，而不能过量，为什么？
_____________。
解析：还原糖的鉴定试剂常用斐林剂试，也可用班氏试剂，原理是相同的：还原糖的—CHO将Cu(OH)2的Cu2＋还原为Cu＋。在蛋白质鉴定中，NaOH的作用是制造蛋白质与Cu2＋形成络合物的碱性条件，若Cu2＋过量，会与NaOH反应，生成蓝色的Cu(OH)2，干扰现象的观察。
答案：(1)斐林试剂　砖红色　葡萄糖
(2)过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色
类型一 水的存在形式及作用
一个人在极限状况下，可以坚持20 d以上不进食，但是缺水不能超过1 d；地球表面约3/4的部分是水；细胞内含量最多的化合物是水；许多国家的科学家都在为寻找火星上的水而努力工作；这些事实无不说明水对生命的重要性。下列有关细胞内水的叙述错误的是(　　)
A．各种生物的一切生命活动都不能离开水 B．水在细胞内以自由水和结合水的形式存在
C．自由水是细胞结构不可缺少的组成成分 D．结合水在细胞内的含量相对比较稳定
【解析】　本题考查水在细胞内的作用、含量及在细胞内的存在方式。解答本题用到的知识点有：①水在细胞中的存在形式；②自由水和结合水的关系及其各自的作用。水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在，能够随新陈代谢的进行而相互转化，存在着动态变化。自由水是生物体新陈代谢过程中各种生化反应的良好介质，因此一切生命活动都离不开水。结合水是构成细胞的重要组成成分，在细胞内的含量是基本不变的，相对比较稳定。故C项错误。
【答案】　C
类型二 无机盐的作用
医生常给脱水的病人注射0.9%的生理盐水。因为红细胞在蒸馏水中会因吸水过多而胀破，在浓盐水中会因失水过多而皱缩，从而失去输送氧的功能，这说明(　　)
A．水和无机盐是构成细胞的重要物质
B．水分子容易进出细胞
C．无机盐离子容易进出细胞
D．无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用
【解析】　不同浓度的盐水会通过改变细胞的形态而影响细胞运输氧气的功能，说明无机盐对维持细胞的形态和功能具有重要作用。
【答案】　D
类型三 细胞中有关成分的鉴定
香蕉果实成熟过程中，果实中的贮藏物不断代谢转化，香蕉逐渐变甜。图A中Ⅰ、Ⅱ两条曲线分别表示香蕉果实成熟过程中两种物质含量的变化趋势。
请回答：取成熟到第X天和第Y天的等量香蕉果肉，分别加等量的蒸馏水制成提取液。然后在a、b试管中各加5 mL第X天的提取液，在c、d试管中各加5 mL第Y天的提取液，如图B。
(1)在a、c试管中各加入等量碘液后，a管呈蓝色，与a管相比c管的颜色更________，两管中被检测的物质是___________，
图A中表示这种物质含量变化趋势的曲线是________。
(2)在b、d试管中各加入等量的斐林试剂，煮沸后，b管呈砖红色，与b管相比d管的颜色更________，两管中被检测的物质是________，图A中表示这种物质含量变化趋势的曲线是________。
(3)已知乙烯利能增加细胞内乙烯的含量。如果在第X天喷施乙烯利，从第X天开始曲线Ⅰ将呈现出________(加快、减慢)下降的趋势，曲线Ⅱ将呈现出________(加快、减慢)上升的趋势。
【解析】从题中所给的信息来看，香蕉成熟过程中，香蕉逐渐变甜，说明成熟时间越长，淀粉转变成的可溶性还原糖越多，淀粉在不断减少，还原糖在不断增多。而鉴别用的试剂是碘液和斐林试剂，遇碘变蓝色是淀粉的特性，还原糖与斐林试剂水浴加热后会出现砖红色沉淀。a、b试管中是成熟X天的提取液，成熟时间较短，物质转化较少；c、d试管中是成熟Y天的提取液，成熟时间较长，物质转化较多。由此可以判定Ⅰ代表的是淀粉的变化，Ⅱ代表的是还原糖的变化。乙烯利能增加细胞中乙烯的含量，乙烯能促进果实的成熟，即可以促进物质的转化，所以在第X天喷施乙烯利，物质转化将加快，曲线Ⅰ下降和曲线Ⅱ的上升都将加快。
【答案】　(1)浅　淀粉　Ⅰ　(2)深　还原糖　Ⅱ　(3)加快　加快
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9第三章　细胞的基本结构
考 点 展 示 考 点 分 析
1.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)2．主要细胞器的结构和功能(Ⅱ)3．细胞核的结构和功能(Ⅱ)4．观察线粒体和叶绿体(实验) 1.生物膜的物质组成及与功能之间的关系，细胞结构特点、生理特性的应用2．各种细胞器的结构、功能及各种细胞器之间的分工合作3．细胞核的结构与功能及相关实验设计分析4．观察线粒体、叶绿体的材料选择和方法
考点一 细胞膜的成分和功能
1．细胞膜的成分
[知识拓展] (1)构成细胞膜的化学元素有C、H、O、N、P等。
(2)糖类在细胞膜中分布很少，并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂，分布在膜的外表面。因此，根据糖蛋白或糖脂的分布，可以判断细胞膜的内外侧。
(3)各种蛋白质在膜上的分布是不对称的。
(4)各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，功能越复杂的膜，其蛋白质数量和种类越多。
(5)正常细胞癌变后，细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，以此可以作为细胞是否癌变的指标之一。
2．细胞膜的功能
[知识拓展]细胞膜的流动性和选择透过性的关系
区别：流动性是膜的结构特点，选择透过性是膜的功能特性。
联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。
1．下列关于细胞膜的叙述，不正确的是(　　)
A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B．不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量相同
C．组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富
D．癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关
解析：研究发现，细胞膜主要由脂质和蛋白质组成；在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富；蛋白质在细胞行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的种类和数量越多；癌细胞的恶性增殖和转移与细胞膜成分的改变有关。
答案：B
2．(2011年淮安调研)下图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式，下列叙述不正确的是(　　)
A．细胞膜功能的复杂程度主要由③决定
B．神经细胞膜上识别递质的是①
C．b可表示肌细胞向组织液中排出CO2
D．细胞膜的选择透过性与②有关，与③无关
解析：①为糖蛋白，具有识别作用。②为蛋白质，细胞膜功能的复杂程度主要由蛋白质的种类和数量决定，如细胞膜的选择透过性由载体蛋白决定。③为磷脂双分子层。a为主动运输，b为自由扩散，肌细胞向组织液中排出CO2属于自由扩散。
答案：A
考点二 细胞核的结构及其功能
[知识拓展] (1)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性的消失和重建。
(2)核膜和核孔都具有选择透过性。
(3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛，蛋白质大量合成的细胞，核孔数多，核仁较大。
(4)凡是无核的细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟的红细胞；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。
3．(2011年广州测试)下列关于细胞核的叙述正确的是(　　)
A．真核细胞的核膜上有大量的多种酶，有利于多种化学反应的顺利进行
B．在显微镜下观察分裂间期的真核细胞，可以看到细胞核的主要结构有核膜、核仁和染色体
C．真核细胞的核膜上有核孔，脱氧核糖核酸等大分子物质可以通过核孔进入细胞质
D．原核细胞的拟核除没有核膜外，其他方面与真核细胞的细胞核没有差别
解析：核膜为酶提供了附着位点，有利于生化反应的进行。在细胞分裂间期的真核细胞的核中无染色体，有丝状染色质；DNA分子不能通过核孔，而RNA某些蛋白质分子可以通过；原核细胞的拟核不仅无核膜，而且它只是一个裸露的大型环状DNA分子，没有与蛋白质结合成染色体，也无核仁等结构。
答案：A
4．如图为典型的细胞核及其周围部分结构示意图，请据图回答：(在[　]填标号，________填相应的名称)
(1)mRNA由细胞核进入细胞质的通道是[　]________。
(2)与RNA合成及核糖体组装有关的结构是[　]________。
(3)在有丝分裂过程中[　]______可在某时期转化为_________，它们的主要成分是______________，可用________鉴定。
解析：本题考查细胞核的结构和功能。图中1是内质网。2是核孔，是大分子物质进出细胞核的通道。3是染色质，主要成分是DNA和蛋白质，在分裂期转化为染色体。4是核仁，与核糖体的形成有关。
答案：(1)[2]核孔　(2)[4]核仁
(3)[3]染色质　染色体　DNA和蛋白质　甲基绿染液、双缩脲试剂
考点三 探究课题——探究细胞核功能的实验分析
1．黑白美西螈核移植实验
(1)实验过程
(2)实验结论：美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制。
(3)实验分析：该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照。
2．蝾螈受精卵横缢实验
(1)实验过程
(2)实验结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。
(3)实验分析：该实验既有相互对照，又有自身前后对照。
3．变形虫切割实验
(1)实验过程
(2)实验结论：变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制。
(3)实验分析：该实验既有相互对照，又有自身前后对照。
4．伞藻嫁接与核移植实验
(1)伞藻嫁接实验过程
(2)伞藻核移植实验过程
(3)实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。
(4)实验分析：伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用，从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状。
5．如图是科学家进行的蝾螈受精卵横缢实验。你认为该图最能说明(　　)
A．细胞质控制着细胞的代谢
B．细胞核控制着细胞的代谢
C．细胞质是细胞遗传特性的控制中心
D．细胞核是控制细胞分裂和分化的中心
解析：有核部分能分裂、分化发育为早期胚胎，而无核部分则不能分裂、分化，由此说明细胞核能控制细胞分裂、分化。
答案：D
6．汉麦林(Hammerlim)做过如下实验：将单细胞的地中海杯状藻切成1、2、3三段(如图A)，将这三段置于海水中培养一段时间后，结果如图B、D、G所示，将D段再切断，E段继续培养将不能再生第二杯(如图所示)。
(1)能由F再生出一个完整细胞的原因是________________。
(2)能由C再生一杯的原因是___________________。
(3)不能由E再生第二杯的原因是________________________。
(4)这个实验说明_________________。
解析：(1)F中含有细胞核，细胞核能控制生物的遗传和代谢，因此能再生出一个完整的细胞。(2)(3)C中含有mRNA等物质，可指导相关蛋白质的合成，因此可再生一杯。但mRNA在细胞内不断被利用和降解，由于无细胞核，不能再合成新的mRNA，因此不能再生第二杯。(4)由B、D、G对比可说明决定杯状藻形态发生的物质可能来自于细胞核。
答案：(1)细胞核(或F部位)含有决定杯状藻形态的全部遗传信息
(2)C内含有决定杯状藻形态发生的物质
(3)E内没有了决定杯状藻形态发生的物质
(4)决定杯状藻形态发生的物质(或遗传信息)来自于细胞核
类型一 细胞膜的结构与功能的关系
(2009年高考北京卷)细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用
B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性
C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异
D．载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质
【解析】　细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用。细胞膜是一层选择透过性膜，对物质进出细胞具有选择性。由于细胞膜内外结合的蛋白质功能有差异，可推知相关的蛋白质种类也有差异。载体蛋白协助物质进行跨膜运输，所以该类蛋白质不是镶在细胞膜内外表面的蛋白质。
【答案】　D
类型二 细胞核的结构与功能相适应
(2009年高考山东理综)真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关。以下细胞中核孔数目最少的是(　　)
A．胰岛细胞　　　　　　 B．造血干细胞
C．效应B细胞(浆细胞) D．口腔上皮细胞
【解析】　核孔是mRNA进入细胞质的通道，在代谢旺盛的细胞中，由于要合成较多的蛋白质，也就需要较多的mRNA，核孔数目自然多。胰岛细胞、效应B细胞(浆细胞)和造血干细胞都能合成较多的蛋白质，所以核孔数目多，而口腔上皮细胞高度分化，不分裂且合成蛋白质较少，核孔数目最少。
【答案】　D
类型三 真核细胞细胞核的亚显微结构
下图甲为细胞中某一结构的模式图，图乙表示图甲中3的成分及其各级结构。据图回答下列问题：
(1)图甲所示结构为________结构。图甲中1所示的结构由________层磷脂分子构成。
(2)图甲中2所示结构是________。单位面积的该结构数目与细胞类型和代谢水平有关，你认为人的胰岛B细胞比口腔上皮细胞中该结构的数目________。(填“多”、“少”)
(3)图甲中细胞有丝分裂过程中出现周期性变化的结构是____(用数字表示)。
(4)图乙中①控制②的合成，①是____分子，鉴定②的试剂为____。
(5)图乙中④转化成③发生在细胞有丝分裂的________期。遗传物质呈④状态时，不能发生DNA分子转录的原因是___________。
(6)图乙中①在动物细胞中除了在④上外，还分布在________中。
【解析】　(1)图甲表示真核细胞的细胞核亚显微结构，1表示核膜，为双层膜结构，故由4层磷脂分子组成。
(2)图甲中2表示核孔，代谢旺盛的细胞核孔数目多。胰岛B细胞分泌胰岛素，代谢旺盛；口腔上皮细胞为高度分化的细胞，代谢较弱，故推知胰岛B细胞比口腔上皮细胞的核孔数目多。
(3)在有丝分裂前期，核膜消失，核仁解体；在末期，又重新形成新的核膜和核仁。
(4)染色体是由蛋白质和DNA组成的，①是双螺旋结构的DNA，②是蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定。
(5)由染色体解螺旋化变成染色质，这一过程发生在有丝分裂的末期。在染色体状态时，染色体高度螺旋化，DNA分子结构稳定，不能解旋，故不能转录。
(6)DNA主要分布在细胞核中，在动物细胞的线粒体中也含有DNA。
【答案】　(1)细胞核的亚显微　4　(2)核孔　多 (3)1、4　(4)DNA　双缩脲试剂
(5)末　染色体高度螺旋，DNA不能解旋　(6)线粒体第2讲 细胞器——系统内的分工合作
考纲要求 权威解读
1.主要细胞器的结构和功能（Ⅱ） 1.举例说出几种细胞器的结构和功能；通过分泌蛋白的合成和分泌理解各种细胞器之间的分工和合作。
2.细胞膜系统的结构和功能（Ⅱ） 2.简述生物膜系统的结构和功能
3.观察线粒体和叶绿体（Ⅱ） 3.制作临时装片，使用高倍镜观察线粒体和叶绿体。
考点梳理
一、细胞器之间的分工
1.各种细胞器的结构和功能
2.细胞质基
组成：水、无机盐、脂类、糖类、氨基酸、核甘酸和多种酶等
功能：是进行多种 __________的场所
二、细胞器之间的协调配合
1.蛋白质
种类比较 分泌蛋白 胞内蛋白
合成场所 ①__________ 核糖体
作用场所 ②__________ 细胞内
实例 ③__________ ④__________
2.分泌蛋白的合成、加工、运输、分泌
合成场所：附着在内质网上的⑤__________
↓
加工
↓
运输：⑧__________（细胞器）具转运功能
↓
分泌：包裹着分泌蛋白的⑨__________与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外
三、细胞的生物膜系统
1.组成：由①__________等结构共同构成。
2.功能
（1）细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行②__________的过程中起着决定性作用。
（2）广阔的膜面积③__________，有利于许多化学反应的进行。
（3）把各种④__________分隔开，使细胞内能同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行。
自我校对
一、①细胞液 ②养料制造车间 ③能量转换站 ④动力车间 ⑤蛋白质 ⑥脂质 ⑦高尔基体 ⑧生产蛋白质 ⑨中心粒 ⑩与细胞的有丝分裂 多种水解酶 化学反应
二、①核糖体 ②细胞外 ③消化酶、抗体 ④呼吸酶 ⑤核糖体 ⑥内质网 ⑦高尔基体 ⑧高尔基体 ⑨囊泡
三、①细胞膜、细胞器膜和核膜 ②物质运输、能量转换和信息传递 ③为多种酶提供附着位点 ④细胞器
要点归纳探究
一、细胞器的结构和功能
1.线粒体与叶绿体的比较
走进高考1 （2010·全国Ⅱ，1，6分）下列关于高尔基体的叙述，错误的是（ ）
A.高尔基体膜具有流动性
B.抗体从合成到分泌不经过高尔基体
C.高尔基体膜主要由磷脂和蛋白质构成
D.高尔基体具有对蛋白质进行加工的功能
【解析】 高尔基体为单层膜的细胞器，其膜主要由磷脂和蛋白质构成，磷脂分子和蛋白质分子的运动使膜具有流动性；高尔基体对分泌蛋白有加工和分泌功能，抗体为分泌蛋白，需经高尔基体加工，并分泌到细胞外。
【答案】 B
二、生物膜系统
1.组成：各种生物膜的结构特点和化学组成大致相同，都含有磷脂、蛋白质、糖类、胆固醇等，但含量不同，这与各种膜的功能有关。
2.生物膜的种类
（1）细胞膜：单层、细胞的外界膜。
（2）核膜：双层、具核孔、细胞核的外界膜。
（3）细胞器膜
①双层膜：叶绿体膜、线粒体膜。
②单层膜：内质网膜、高尔基体膜、液泡膜等。
3.结构联系（具有一定的连续性）
4.功能联系（分工、合作）
5.生物膜系统的功能
名师点晴
①细胞质基质中的核糖体有两类：固着核糖体主要合成分泌蛋白（如抗体等）；游离核糖体主要合成细胞自身所需要的蛋白质。另外线粒体、叶绿体中也有一些核糖体，与其自主遗传有关。
②内质网有两类：粗面型内质网与分泌蛋白的合成、加工、运输有关；滑面型内质网与糖类、脂质（如某些激素）的合成有关。
③高尔基体与分泌物形成有关的功能在动、植物中均有，但只是在植物细胞分裂中才参与细胞壁的形成。
④在各种膜成分的相互转化中，高尔基体为“枢纽”。
⑤动物细胞的中心体与植物细胞中的高尔基体，决定了动、植物细胞有丝分裂在前、末期的不同。
⑥细胞只有保持完整性，才能保证各项生命活动的正常进行。
走进高考2 （2010·山东理综，4分）下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是（ ）
A.生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定
B.构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇
C.有氧呼吸及光合作用产生ATP均在膜上进行
D.核糖体、内质网、高尔基体的膜都参与蛋白质的合成与运输
【解析】 本题考查真核细胞生物膜的化学组成、结构和功能，意在考查考生对细胞膜的结构和功能、有氧呼吸和光合作用的场所和生理过程以及细胞器的结构和功能的理解能力。构成膜的脂质主要是磷脂和胆固醇，故B错误。有氧呼吸的三个阶段均可以产生ATP，有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，有氧呼吸的第二阶段在线粒体基质中进行，有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行；光合作用的光反应阶段可以产生ATP，该过程在叶绿体的类囊体膜（基粒）上进行，故C错误。蛋白质的合成在核糖体上进行，但核糖体没有膜结构，故D错误。
【答案】 A
实验强化在平时
6.观察线粒体和叶绿体
【实验流程图】
实验名称 实验材料 实验流程
观察叶绿体 藓类小叶或菠菜叶 制片（滴水→取材→盖片）→低倍镜观察→高倍镜观察
观察线粒体 人的口腔上皮细胞 制片（滴健那绿→取材→盖片）→低倍镜观察→高倍镜观察
【实验原理】 存在于植物叶肉细胞中的叶绿体散布于细胞质
2.临时装片的制作过程
【实验流程图】
临时装片 制作流程
洋葱鳞片叶外表皮临时装片 取片→滴水→取材→展平→盖片→吸水→染色
人的口腔上皮细胞临时装片 取片→滴生理盐水→漱口→轻刮→涂片→盖片→滴健那绿→吸水
【疑难点拨】
（1）把撕下的表皮迅速放在载玻片上的水滴中，表皮接触叶肉的一面向上；用镊子把材料展平，轻轻压一下，排除表皮下的气泡。
（2）用镊子夹起盖玻片，让盖玻片的一边先接触载玻片上水滴的边沿，然后慢慢放下，以免产生气泡。
命题设计
例 （2011·苏州模拟）关于观察叶绿体的形态和分布的实验中，下列说法正确的是（ ）
A.选用含叶绿体少而小的细胞来观察
B.活细胞中，细胞质基质中的叶绿体是静止不动的
C.选用含叶绿体大而少的细胞来观察
D.制片时叶片应保持干燥
【解析】 选材时应选用含叶绿体大而少的细胞，如菠菜叶下表皮并稍带些叶肉，叶绿体在叶的上表皮分布多，下表皮分布少。临时装片中的叶片要保持有水状态，以使叶片保持正常生活状态。活细胞中，叶绿体会随着细胞质的流动而运动，并且叶绿体可根据光的强弱调整其椭球体的方向。
【答案】 C
热点分析突破
类型一 真核细胞的亚显微结构
例1 （2009·上海卷改编题）图一是两种高等生物细胞亚显微结构模式图。图二～四是图一中部分结构的放大，据图回答。（［ ］内填图中标号，__________上填适当内容的文字。）
（1）图中的结构1～15中不应该出现的是［ ］和［ ］；可能含有水溶性色素的是［ ］；结构15与［ ］的形成有关。
（2）图二、三、四所示结构在结构上的主要共同点是__________。图二、三所示结构的名称分别是__________。图三所示结构产生的气体从产生部位扩散到相邻细胞中被用于细胞呼吸，至少需要穿过的磷脂分子层有__________层。
（3）已知进行有性生殖的某生物同时具有图二、三、四所示三种结构，这三种结构中的DNA能从父本传递给子代的是__________。
【解析】 （1）图一左所示细胞无细胞壁，为高等动物细胞，不应有叶绿体；图一右为高等植物细胞，不应有中心体；含色素的细胞器有叶绿体和液泡，但叶绿素溶于有机溶剂而不溶于水，故含有水溶性色素的细胞器只有液泡；核仁与核糖体的形成有关。（2）图二为线粒体，图三为叶绿体，图四为细胞核，三者都具有双层膜,都含有DNA。氧气从类囊体薄膜上释放，穿过一层类囊体膜、叶绿体双层膜、细胞膜和相邻细胞膜（1层膜）后进入线粒体（2层膜）用于有氧呼吸，共穿过7层生物膜，14层磷脂分子。（3）图二、三、四均含DNA，但线粒体和叶绿体存在于细胞质中，精子头部中几乎不含细胞质，故父本只能将细胞核中的DNA传递给子代。
【答案】 （1）3 13 8 5或12（5、12均可）
（2）都由双层膜包被 线粒体、叶绿体 14
（3）细胞核的DNA（图四结构中的DNA）
【特别提示】 光合作用时，H2O的光解部位是类囊体薄膜的内侧。
类型二 生物膜系统的组成及功能辨析
例2 （2010·青岛质检）下图A表示某淋巴细胞，膜外颗粒为抗体；图B是该细胞在抗体分泌前几种生物膜面积的示意图，请据图回答：
（1）此细胞与高等植物细胞相比，一定不含有的细胞结构是__________。
（2）抗体从合成到分泌出细胞，经过的细胞结构依次是（用标号表示）__________。
（3）在抗体分泌的过程中要消耗能量，提供能量的场所是__________。
（4）请你在图B中根据“抗体分泌前几种生物膜面积的示意图”画出抗体分泌后几种生物膜面积的示意图。
【解析】 图A为高等动物细胞，与高等植物细胞相比，一定不含有的细胞结构是细胞壁、大液泡和叶绿体。抗体从合成到分泌出细胞经过的结构依次是③核糖体→④内质网→②高尔基体→⑦小泡→①细胞膜。抗体合成过程中消耗的能量来自⑥线粒体和细胞质基质。抗体分泌过程中内质网对蛋白质进行包装形成小泡，转移到高尔基体，高尔基体形成小泡转移到细胞膜上。
【答案】 （1）细胞壁、大液泡、叶绿体
（2）③→④→②→⑦→①
（3）细胞质基质、线粒体
（4）如图所示
基础达标
1.（2011·西安质检）细胞是生命活动的基本单位。下列有关细胞结构和功能的叙述，正确的是（ ）
A.质粒和叶绿体是既有DNA又有膜的细胞结构
B.唾液腺细胞和胰腺细胞中高尔基体数量较多
C.在动物细胞有丝分裂间期能观察到纺锤体和中心体
D.核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出
答案 B
解析 质粒为环状DNA，没有膜结构，A项错误。由于唾液腺细胞与胰腺细胞都能合成分泌较多的分泌蛋白，因此它们所含的高尔基体较多，B项正确。动物细胞的纺锤体在有丝分裂的前期由中心体发出的星射线构成，间期纺锤体还没有形成，因此，观察不到纺锤体，C项错误。核孔可以让蛋白质和RNA进出，但不是自由进出，实际上核孔有复杂的控制物质进出的功能，也是有选择性地通过，D项错误。
2.（2011·绍兴调研）黄曲霉毒素是毒性极强的致癌物质，有关研究发现，它能引起细胞中的核糖体不断从内质网上脱落下来，这一结果直接导致（ ）
A.核仁被破坏 B.染色体被破坏
C.细胞膜被破坏 D.蛋白质合成受到影响
答案 D
解析 内质网上的核糖体合成的蛋白质，是分泌到细胞外的蛋白质，如果在黄曲霉毒素的作用下核糖体不断从内质网上脱落下来，这一结果将直接导致分泌蛋白的合成受到影响。而核仁、染色体、细胞膜结构不会直接受到影响。
3.（2010·中山市四校联考）如图为电子显微镜视野中观察的某细胞的一部分。下列有关该细胞的叙述中，不正确的是（ ）
A.此细胞是真核细胞而不可能是原核细胞
B.此细胞是动物细胞而不可能是植物细胞
C.结构②不含磷脂，其加倍发生在间期
D.结构①③⑤能发生碱基互补配对
答案 B
解析 从题图中可以看出，该细胞有细胞核，所以是真核细胞。由于低等植物细胞中也有中心体，所以不能排除该细胞是植物细胞的可能。结构②是中心体，其没有膜结构，没有磷脂。结构①是线粒体，其中有DNA，能发生DNA复制和转录，有碱基互补配对，③为核糖体，在合成蛋白质过程中，mRNA中的碱基与转运RNA的碱基能进行互补配对。⑤为细胞核中的染色质，其中有DNA，在进行复制和转录时发生碱基互补配对。
4.（2010·聊城模拟）如图为细胞内某类物质合成与转运的示意图，正确的说法是（ ）
A.图中能发生碱基互补配对的只有细胞核与①
B.物质a经②→③→⑤→⑥分泌出细胞。说明细胞的各种生物膜在结构上具有一定的连续性
C.与细胞器②有直接联系的膜结构有核膜、③和⑥
D.将该细胞置于低渗溶液中，其体积会变小，说明细胞膜具有一定的流动性
答案 B
解析 图中能发生碱基互补配对的还有④线粒体；能与内质网直接相连的有核膜、细胞膜和线粒体膜，它与高尔基体通过囊泡相互转换。
5.（2011·南京调研）如图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是（ ）
A.甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠成嵴而增大
B.乙图所示的结构来自甲图中的③
C.③中的所有色素分子都可以吸收、传递和转化光能
D.ATP的合成场所是④，分解场所是③
答案 B
解析 甲图中的①②③和④分别是叶绿体内膜、外膜、基粒和基质，乙所示的膜结构来自甲图中的③。叶绿体扩大膜面积主要靠片层结构中的类囊体薄膜。③中的色素分子只有少数叶绿素a才可以将光能转化成化学能。ATP的合成场所是③，消耗部位是④。
6.（2011·江苏省启东中学高三期初测试）下图中甲是某种动物体细胞的亚显微结构示意图，乙是该动物产生的一个卵细胞示意图。请据图回答：
（1）甲图是哪类生物细胞的亚显微结构 __________，该结构只有通过__________才能观察到。
（2）在甲图中，能发生碱基互补配对现象的细胞器有__________（填序号）。将该细胞置于质量分数为0．3g／ml的蔗糖溶液中，将会发生__________现象。
（3）若这是人的大腿肌细胞，在进行长跑时，大腿肌肉会感到酸痛，这是由于葡萄糖在细胞的[ ]（填序号）中进行__________的结果。
（4）具有该细胞的生物，最可能属于生态系统成分中的__________，不可能处于第__________营养级。
（5）该图与根尖分生区细胞相比，不同的结构是__________。
（6）如果乙是甲细胞经过减数分裂形成的，参与这一过程的非膜结构的细胞器有[ ]__________和[ ]_______
______。
（7）根据乙图推断，该动物的基因型有__________种可能。请在方框中绘出形成该细胞的次级卵母细胞中期和后期的示意图，并注明染色体上的基因。
答案 （1）动物 电子显微镜
（2）9、12 失水（或皱缩）
（3）3 无氧呼吸
（4）消费者 第一
（5）有中心体、无细胞壁
（6）[9]核糖体 [10]中心体
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
（7）4 见下图
（1）光合作用有关的酶（分布在类囊体的薄膜上和基质中）
（2）少量DNA和RNA
（3）叶绿素和类胡萝卜素（分布在类囊体的薄膜上）
①植物细胞特有的细胞器：叶绿体、液泡
②动物和低等植物细胞特有的细胞器：
中心体
③原核细胞与真核细胞共有的细胞器：
核糖体
2.细胞器归类分析
功能
有氧呼吸的主要场所
线粒体
叶绿体
形态
短棒状、哑铃形等
椭球形、球形
结构
成分
（1）有氧呼吸有关的酶（分布在内膜、基质）
（2）少量DNA和RNA
初步加工场所：⑥__________
进一步加工场所：⑦__________
光合作用的场所
共
同
点
（1）都具有双层膜
（2）都与能量转换有关，产生ATP
（3）都含有DNA，可以自主复制与表达，是细胞质遗传的物质基础
（1）从分
布看
线粒体（供能）
核糖体（合成载体蛋白）
①与主动运输有关的细胞器
（4）从功能上分析
①含DNA的细胞器：线粒体、叶绿体
②含RNA的细胞器：线粒体、叶绿体、
核糖体
③含色素的细胞器：叶绿体、液泡
（3）从成 分上看
①不具膜结构的细胞器：核糖体、中心体
②具单层膜结构的细胞器：内质网、液泡、
高尔基体、溶酶体
③具双层膜结构的细胞器：线粒体、叶绿体
（2）从结 构上看
③生理活动中发生碱基互补配对现象的细胞器：线粒体和叶绿体（DNA复制和表达）、核糖体（翻译）
核糖体：间期合成蛋白质
中心体：动物（低等植物）细胞分裂
前期发出星射线形成纺缍体
高尔基体：植物细胞分裂末期与细
胞壁形成有关
线粒体：供能
②参与细胞有丝
分裂的细胞器第四章　细胞的物质输入和输出
考 点 展 示 考 点 分 析
1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)2．生物膜的结构(Ⅱ)3．通过模拟实验探究膜的透性(实验)4．观察植物细胞的质壁分离和复原(实验) 1.物质跨膜运输方式的判断及实验探究2．生物膜的结构特点和生理特性及相关实验验证3．细胞膜选择透过性的实验验证与分析4．细胞吸水和失水的原理应用及实验探究设计
考点一 渗透系统的组成分析及应用
1．渗透系统的组成条件
如图所示，作为一个渗透系统，须同时具备以下两个条件：
(2)半透膜两侧为溶液体系(S1，S2)，且两侧溶液具浓度差。
2．渗透作用的发生
(1)若S1浓度＞S2浓度，单位时间内由S2―→S1的水分子数多于S1―→S2，外观上表现为S1液面上升。
(2)若S1浓度＜S2浓度，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。
(3)Δh达一定高度时，由半透膜进出漏斗的水分子数相等，渗透系统达到平衡状态，液面不再变化。
[知识拓展] 在达到平衡后，只要存在液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度，且Δh的高低决定于起始S1与S2的浓度差。
3．渗透系统必备条件的实验验证
4．渗透系统的应用
(1)比较不同溶液浓度大小
(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
1.一U形管中装有两种不同的溶液R和S，并为一半透膜(X)隔开。与S相比，R溶液浓度较低。图1中阴影的深浅即代表浓度高低。当U形管内达到平衡时，溶液表面与浓度的关系是(答题时参看图2)(　　)
图2
A．右侧较高，两溶液浓度相等
B．右侧较高，且右侧浓度较高
C．左侧较高，且右侧浓度较低
D．两侧高度相等，浓度相等
解析：由于R浓度低于S，因此开始时水由R→S扩散，使S液面升高。随扩散的进行，R的渗透压增大，S的渗透压减小，液面差使S侧相对于R侧又产生了一个静水压，其中S侧的渗透压是使R侧水向S渗透的动力，而R侧的渗透压及S侧产生的静水压则是阻止水由R→S扩散的阻力，当S渗＝R渗＋静水压时，两溶液达到渗透平衡，但此时，S侧不仅液面高且浓度也较高。
答案：B
考点二 生物膜的选择透过性
4．根对离子吸收的曲线模型
(1)氧分压与根吸收离子速率的关系
①AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。
②BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。
(2)根吸收离子与溶液中离子浓度的关系
①曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。
②曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。
③曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。
[知识拓展] 植物对水分和离子吸收的关系相对独立
比较项目 水分的吸收及运输 离子的吸收
过程 主要通过渗透作用完成 通过主动运输完成
动力 浓度差，蒸腾作用，不消耗ATP 根细胞呼吸产生的ATP
条件 ①必须具有渗透系统(半透膜两侧溶液存在浓度差)②以蒸腾作用为动力 ①由根细胞提供运输的动力②具备载体
方向 水分从溶液浓度低的一侧向高的一侧渗透 离子从土壤吸收进入植物体
影响因素 ①细胞液与外界溶液的浓度差②蒸腾作用的强度 ①土壤含氧量②土壤温度③细胞膜上载体的种类和数量
选择性 无 有
(2)联系
①矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。
②吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。
③矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。
2.右图是洋葱根在不同含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO-的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是(　　)
A．载体数量、能量
B．能量、载体数量
C．能量、离子浓度
D．载体数量、离子浓度
解析：氧气浓度可以间接影响能量供应。在能量相同的情况下，考虑载体的多少不同。
答案：B
植物细胞质壁分离与复原实验分析及应用
[知识拓展] 植物细胞的质壁分离与复原实验：
(1)实验对象：同一个成熟的植物细胞。
(2)在这一实验中有两次对照，具体分析如下：
3．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞＋较高浓度的蔗糖溶液
(2)测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液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
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→判断细胞液浓度(即时间越短，细胞液浓度越小)。
[知识拓展] 在本实验中，质壁分离后的复原是人工复原，而在一定浓度的KNO3溶液、尿素、甘油、乙二醇等溶液中会发生先质壁分离后自动复原现象。
3．如图所示是某同学用洋葱紫色鳞片叶的外表皮做“植物细胞的质壁分离及复原”的实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是(　　)
A．图中1、2、6组成了细胞的原生质层
B．图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度一定大于7处的浓度
C．图中1是细胞壁，6中充满了蔗糖溶液
D．图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅
解析：图中2、4、5组成了细胞的原生质层；图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度可能等于、大于或小于7处的浓度；图中7是细胞液，在发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变深。
答案：C
4．利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离和复原。下列有关该实验的叙述正确的是(　　)
A．该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验
B．在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强
C．将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象
D．不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加蒸馏水后都能复原
解析：该实验中多组实验(不同浓度的蔗糖溶液)之间已进行了相互对照，且每组实验前、后又进行了对照，故有对照实验。在发生质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，故细胞的吸水能力逐渐增强。该实验不需加热，否则细胞会受热死亡，观察不到质壁分离及复原。
答案：B
类型一 渗透作用原理的应用
(2009年高考海南卷)已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是(　　)
【解析】　鱼鳔是一种半透膜，鱼鳔内的蔗糖溶液浓度高于外边，所以会从烧杯中吸水，烧杯内水分不断减少，液体浓度升高。当鱼鳔内外渗透压相等时，水分进出达到平衡，烧杯液体和鱼鳔内液体浓度相同。
【答案】　B
类型二植物对矿质元素离子的吸收
用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图所示：
该实验的结果不能说明 (　　)
A．水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2＋、Mg2＋的大
B．与番茄相比，水稻对Si4＋需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中的离子浓度有关
【解析】　培养水稻的溶液中，实验后Ca2＋、Mg2＋与实验前的比值大于1，说明Ca2＋、Mg2＋浓度增大，即吸收水多于吸收Ca2＋、Mg2＋的量。水稻吸收的Si4＋多，对Ca2＋、Mg2＋吸收量少，而番茄吸收的Ca2＋和Mg2＋较多，对Si4＋吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的。图中并不能看出植物体对各种离子的吸收速率与溶液中的离子浓度有关。
【答案】　D
类型三 关于渗透作用的实验设计
为探究膜的透性，某同学进行了如下实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请分析回答
(1)据图分析a管与b管液面变化的原因_________________。
(2)请在乙图实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
实验步骤：
①向a、b两管分别加入等量____溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化。
②一段时间后，吸取a、b两管内适量等量液体，分别加入A、B两试管中，并加入等量________，水浴加热(50 ℃～65 ℃)，观察A、B试管内有无砖红色沉淀。
预测实验现象并作出结论：
【解析】　(1)分析水分子移动情况，应比较半透膜两侧溶液中单位体积的水分子数的多少，水分子的移动遵循扩散原理，由水分子数多的溶液向水分子数少的溶液移动。
(2)①蔗糖的水解产物是还原糖，与斐林试剂在加热条件下生成砖红色沉淀。
【答案】　(1)b管内蔗糖溶液浓度大于a管内蒸馏水浓度 (2)实验步骤：①蔗糖酶　②斐林试剂 实验现象及结论：第4节 能量之源——光与光合作用
一、捕获光能的色素
1．绿叶中色素的种类：叶绿素和类胡萝卜素，前者主要吸收①_______________，后者主要吸收②________。
2．实验：绿叶中色素的提取和分离(纸层析法)的结果，从上而下的色素带分别为③_________________、④___________、⑤_______________、⑥_____________________。
红光和蓝紫光 蓝紫光 叶绿素a(蓝绿色) 叶绿素b(黄绿色)
胡萝卜素(橙黄色) 叶黄素(黄色)
二、叶绿体的结构与功能
1．结构：由双层膜、基质和基粒构成，基粒由类囊体堆叠而成(增大膜面积)，分布着⑦色素和光反应所需酶。
2．功能：是进行⑧光合作用的细胞器。
三、光合作用过程
1．光反应
(1)条件：⑨光、色素、酶、ADP、Pi。
(2)场所：叶绿体类囊体的薄膜上。
(4)能量变化：光能→ ATP中活跃的化学能。
2．暗反应
(1)条件： _酶、[H]、ATP。
(2)场所：叶绿体基质。
(4)能量变化
ATP中活跃的化学能
↓
(CH2O)中稳定的化学能
3．意义
(1)制造有机物，将 光能转化为化学能，储存在有机物中，是生物生命活动所需能量的最终来源。
(2)光合作用是最基本的能量代谢和物质代谢。
(3)维持大气中O2与CO2相对稳定。
“绿叶中色素的提取和分离”实验的分析
1．原理
(1)叶绿体中的色素是有机物，不溶于水，易溶于丙酮等有机溶剂中，所以用丙酮、乙醇等能提取色素。
(2)层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。叶绿体不同的色素在层析液中的溶解度不同，分子量小的溶解度高，随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。所以用层析法分离四种色素。
2．实验步骤和分析
步骤 注意问题 分析
(1)提取色素5克绿叶剪碎，放入研钵，加SiO2、CaCO3和10mL无水乙醇(或5mL丙酮)迅速、充分研磨 ①加SiO2②加CaCO3③加丙酮④迅速研磨 ①加SiO2是为了使研磨更充分②加CaCO3防止研磨时叶绿素受到破坏③叶绿体色素易溶于丙酮等有机溶剂④减少研磨时叶绿素的分解，减少丙酮(有毒)挥发
(2)收集滤液 用放有单层尼龙布的漏斗过滤，将滤液收集到小试管中，用棉塞塞住试管口 ①尼龙布起过滤作用②试管口用棉塞塞紧是为了防止丙酮(无水乙醇)挥发
(3)制备滤纸条将干燥的滤纸，顺着纸纹剪成长10cm，宽1cm的纸条，一端剪去两个角，并在距这一端1cm处划一铅笔线 ①干燥②顺着纸纹剪成长条③一端剪去二个角 ①可吸收更多的滤液②层析时，色素分离效果好③可使层析液同时到达滤液细线
(4)划滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线划出细、齐、直的一条滤液细线，干后重复三次 ①滤液细线越细、越齐越好②重复三次 ①防止色素带之间部分重叠②增加色素在滤纸上的附着量，使实验结果更明显
(5)纸层析法分离色素将3mL层析液倒入烧杯，将滤纸条(划线一端朝下)插入层析液中，用培养皿盖盖上烧杯 ①层析液不能没及滤纸条②烧杯要盖培养皿盖 ①防止色素溶解在层析液中②层析液中的苯、丙酮、石油醚易挥发
(6)观察实验结果 扩散最快：胡萝卜素；扩散最慢：叶绿素b；含量最多：叶绿素a ①从色素带的宽度可知色素的含量：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素＞胡萝卜素②从色素带的位置可知在层析液中的溶解度大小为：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a>叶绿素b③在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素
【突破题1】下列哪组是影响叶绿体色素分离效果的关键步骤？()
①选植物绿叶 ②研磨 ③过滤 ④画滤液细线
⑤层析时不要让滤液细线触及层析液 ⑥观察色素带
A．①④⑤ B．①②③ C．②③④ D．②③⑥
【解题指导】要选取叶绿素含量高的植物叶片，研磨要充分，得到的色素多，滤液细线不要触及层析液，才能达到满意的分离效果。过滤只影响色素带的清晰度，不影响色素带的分离。
【答案】A
“光合作用的探究历程”中的各个实验分析
【易错易混】恩格尔曼的实验在设计上的巧妙之处
①选用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。
②将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。
③选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检侧，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。
④进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。
【突破题2】下列有关科学家的经典研究中，采取了同位素标记法的是( )
①恩格尔曼发现光合作用的部位
②梅耶指出植物通过光合作用把光能转换为化学能
③鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2来自水
④卡尔文探明了CO2中的碳在光合作用中的转移途径
A．① B．② C．① D．③
【解题指导】鲁宾和卡门用18O分别标记H2O、CO2，证明光合作用释放的O2来自水；卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳在光合作用中的转移途径。
【答案】D
叶绿体中的色素、色素的吸收光谱和色素的合成
1．色素与吸收光谱
图5－4－1
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
2．不同颜色温室大棚的光合效率
(1)无色透明大棚能透过日光中的各色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明大棚的光合效率最高。
(2)叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。
3．影响叶绿素合成的因素
(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶变黄。
(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。
【易错易混】海洋中藻类的分层现象与植物中色素吸收光的颜色的关系不同波长的光穿透性不同，不同藻类吸收不同波长的光。上层分布着吸收红光的绿藻，中层是褐藻，下层是吸收蓝紫光的红藻。
【突破题3】图5－4－2表示叶绿体色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识，以下说法中正确的是()
图5－4－2
①少数特殊状态下的叶绿素对420nm、670nm光的转换率较高
②在晚间用大约550nm波长的绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度
③据图可知，用白光中450nm左右波长的光比白光更有利于提高光合作用强度
④在层析液中，类胡萝卜素的溶解度大于叶绿素
⑤土壤中缺乏镁时，420nm～470nm左右波长的光的利用量显著减少，且镁在老叶中的利用量比新叶中显著减少
⑥由550nm波长的光转为670nm波长的光后，叶绿体中C3的量减少
A．①④⑤⑥ B．①③④⑤ C．②③④⑤ D．①②④⑤
【解题指导】晚间用绿光照射行道树的目的是美观；白光中含的各种波长的光，其光合作用强度比白光中450nm左右波长的光强。
【答案】A
光合作用过程
1．光合作用过程图解
2．反应方程式及元素去向
图5－4－3
(1)光合产物主要是糖类，包括单糖(葡萄糖和果糖)、二糖(蔗糖)和多糖(淀粉)，其中以蔗糖和淀粉最为普遍，但蛋白质、脂肪和有机酸也是光合作用的直接产物。
(2)元素转移：H218O→18O2、C18O2→(CH218O)、14CO2→14C3→(14CH2O)。
3．叶绿体处于不同条件下C3、C5、[H]、ATP、(CH2O)
合成量的动态变化
4.光合作用中光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系联系
光反应阶段 暗反应阶段
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[H]；形成ATP CO2被固定；C3被[H]还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi
能量转换 光能转变为化学能，储存在ATP中 ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能
联系 ①物质：光反应阶段产生的[H]，在暗反应阶段用于还原 C3②能量：光反应阶段生成的 ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助 C3形成糖类，ATP 中的化学能转化为储存在糖类中的化学能
【突破题4】(2010年珠海二模)下列关于光合作用的叙述中正确的是( )
A．光合作用制造的有机物中的氧全部来自于水
B．光合作用中各种酶的活性与温度呈正相关
C．光反应阶段和暗反应阶段均有ATP的合成
D．光反应阶段为暗反应阶段提供了还原剂[H]
【解题指导】光合作用制造的有机物中的氧来自于CO2；光反应阶段为暗反应阶段提供了还原剂[H]和ATP。
【答案】D
影响光合作用强度的环境因素及在生产上的应用
1．光照强度
(1)曲线分析：
①A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示细胞呼吸的强度。
②AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
③B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。
④BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强，C点所示光照强度称为光饱和点。
⑤总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
(2)应用：阴生植物的A点上移，B点较小，C点较低。间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
2．CO2浓度
图5－4－5
(1)曲线分析
①图1和图2表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
②图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中A’点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
③图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。
3．温度
(1)曲线分析：温度主要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。
(2)应用：冬天，温室栽培时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 图5－4－6
4．矿质元素
(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，
可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。
(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，
可提高农作物产量。
5．水分 图5－4－7
(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合 作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。
【易错易混】当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律
①若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
②若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
【突破题5】科学家研究小麦在20℃时光合作用强度与光照强度的关系，得到如图5－4－8的曲线。下列有关叙述错误的是( )
图5－4－8
A．在25℃条件下研究时，cd段位置会下移，a会上移
B．a点时叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
C．其他条件适宜，当植物缺Mg时，b点将向右移动
D．c点之后小麦光合作用强度不再增加可能与叶绿体中酶的浓度有关
【解题指导】温度主要影响呼吸作用，当温度升到25℃时，呼吸作用强烈，释放更多的二氧化碳，a点下移，同时由于光合作用加强，cd段上移；a点只进行呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，其中细胞器则只有线粒体；当植物缺Mg，光合作用强度下降，而呼吸作用没有变化，则b点(光补偿点)右移。
【答案】A
光合作用与细胞呼吸的比较
光合作用 细胞呼吸
代谢类型 合成代谢(或同化作用) 分解代谢(或异化作用)
场所 叶绿体 活细胞(主要在线粒体中)
条件 光、色素、酶 酶、有光无光均可进行
物质变化 合成无机物→有机物 分解有机物→无机物
能量变化 光能→化学能(储能) 化学能→ATP＋热能(放能)
实质 合成有机物，储存能量 分解有机物，释放能量
意义 ①实现了物质和能量的转化②维持大气中O2和CO2的相对平衡 ①为生命活动供能②为体内物质合成提供原料
联系 ①光合作用为细胞呼吸提供物质和能量基础，细胞呼吸为光合作用提供原料②共同维持自然界的碳循环
【易错易混】
①光合作用只在部分细胞中进行（如：植物的绿色细胞和光合细菌等），但细胞呼吸则是所有活细胞都要进行的。
②光合作用光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。
③光合作用的光反应中产生的[H]（即NADPH)来自水的光解，用于暗反应中C3的还原以生成（CH2O）；有氧呼吸中产生的[H]（即NADH）来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2结合生成H2O,并产生大量ATP。
【突破题6】(2010年江门一模)图5－4－9表示植物细胞内的代谢过程，下列叙述不正确的是( )
图5－4－9
A．X、Y物质分别代表三碳化合物和丙酮酸
B．①④过程可以产生[H]，②过程需要消耗[H]
C．①②③④四个过程中既没有消耗氧气，也没有产生氧气
D．①过程发生在线粒体基质中，②过程发生在叶绿体基质中
【解题指导】①过程是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，②过程是CO2的还原，发生在叶绿体基质中。
【答案】D
生物的代谢类型
1．自养生物
(1)利用光合作用合成有机物的自养生物
①光合作用概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能把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举例：绿色植物等。
(2)利用化能合成作用合成有机物的自养生物
①化能合成作用概念：生物体利用体外环境中的某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物。
②举例：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等。
2．异养生物
(1)概念：生物体只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
(2)举例：人、动物、真菌及大多数细菌等。
3．土壤中的硝化细菌的化能合成作用
图5－4－10
4．化能合成作用与光合作用的比较
5.新陈代谢类型
【易错易混】
①红螺菌的同化作用属于兼性营养型（既能自养，又能异养）
②酵母菌的异化作用属于兼性厌氧型（既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸）。
【突破题7】(2010年梅州模拟)(双选)以下各项生理过程中必须消耗氧气的是( )
A．化能合成作用 B．光合作用
C．有氧呼吸作用 D．酒精发酵
【解题指导】化能合成作用是利用无机物的氧化所释放的能量合成有机物，无机物的氧化需要氧。
【答案】AC
探究光照强度对光合作用强度的影响
1．假设：在一定范围内随光照强度的增强，光合作用也增强。
2．原理
光合作用产生O2，附在叶表面形成气泡，使叶浮力增大，叶片上浮。
3．实验流程
(1)打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上
打出(直径＝1cm)。
(2)抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O2等)。
(3)小圆形叶片沉水底：将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。
(4)对照实验及结果
4.实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。
【突破题8】若图Ⅰ中装置甲与装置乙敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻产生氧气量的影响。绘制成曲线如图Ⅱ(净氧量＝光合作用产生氧气量－呼吸作用消耗的氧
气量)。据图分析，下列叙述不正确的是( )
图5－4－11
A．P处净氧量为负值，是因为小球藻不进行光合作用，且呼吸作用消耗氧气
B．Q处净氧量为零，因为Q处小球藻不进行光合作用
C．甲与乙两管净氧量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，光照强度可影响光合作用强度
【解题指导】P处只进行呼吸作用；Q处净氧量为零，是因为Q处小球藻光合作用产生的氧气量等于呼吸作用消耗的氧气量；Mg是合成叶绿素的必需元素，叶绿素合成受阻，影响光合作用；在一定的范围内，随光照的逐渐增强，光合速率增强。
【答案】B第六章　细胞的生命历程
第一节　细胞的增殖
考点一 细胞周期概念的理解
1．细胞类型：只有连续分裂的细胞才有细胞周期，如植物形成层细胞，根尖分生区细胞，动物皮肤生发层细胞。成熟细胞不分裂，无细胞周期；减数分裂无细胞周期。
2．一个细胞周期包括分裂间期和分裂期。分裂间期经历时间长，分裂期经历时间短，所以在观察有丝分裂时大多数细胞处于分裂间期。
3．细胞种类不同，一个细胞周期持续的时间也不同，在观察有丝分裂时，应选取分裂期相对较长的材料，这样比较容易观察到处于不同分裂期的细胞图像。
4．观察周期的表示方法
B组DNA相对含量在2C到4C之间，说明细胞正处于DNA复制时期；C组细胞中DNA已经加倍说明细胞处在分裂期。
[知识拓展] (1)细胞周期以分裂间期为起点，而不是以分裂开始为起点。
(2)细胞类型不同，其细胞周期的长短也不同。但都是细胞间期的时间远远长于细胞分裂期的时间。
(3)分裂后产生的子细胞有三种去路：继续分裂、暂不分裂和不增殖(细胞分化)。
1．如图中a→d表示连续分裂的两个细胞周期。下列叙述不正确的是(　　)
A．a和b为一个细胞周期
B．c段结束时，DNA含量增加一倍
C．遗传物质平分一般发生在d段
D．b和c为一个细胞周期
解析：细胞周期指从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，包括分裂间期和分裂期两个阶段。分裂间期进行DNA的复制 (DNA含量加倍)和有关蛋白质的合成，时间较长，所以判断a和c代表分裂间期，b和d代表分裂期。b和c的时间之和虽为一个细胞周期的时间，但它们分别属于两个细胞周期，不是一个完整的细胞周期。
答案：D
2．(2011年福州质检)下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间(h)。据表分析可以得出的结论是(　　)
A.分裂期和细胞周期均最短的是肿瘤细胞
B．分裂期占细胞周期比例最小的是十二指肠细胞
C．不同种类细胞的细胞周期持续时间不同
D．不同种类细胞的分裂都是同步进行的
解析：连续分裂的细胞，从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成时为止，是一个细胞周期，包括分裂期和分裂间期。从表中三种细胞各时期的数据可看出，不同细胞的细胞周期时间长短不一，分裂期和分裂间期的时间也不相同。分裂期最短的是肿瘤细胞，细胞周期最短的是十二指肠细胞，分裂期占细胞周期比例最小的是肿瘤细胞。
答案：C
考点二 有丝分裂过程中有关 的变化及图像识别
1．染色体形态变化规律
染色质和染色体的相互变化，发生的是物理变化而非化学变化，所以染色质和染色体是同一种物质在不同细胞时期的两种形态。
2．染色体行为变化规律
复制→散乱分布于纺锤体中央→着丝点排列在赤道板上→着丝点分裂→移向两极(见下图)
3．纺锤体的变化：形成(前期)→逐渐消失(末期)。
4．核膜、核仁的变化：解体消失(前期)→重建(末期)。
5．细胞有丝分裂时期的识别(二倍体生物为例)
若为二倍体生物细胞，可作如下判断：
(1)前期染色体散乱排列，无联会现象，有同源染色体。
(2)中期着丝点排列在赤道板上，有同源染色体。
(3)后期染色体移向细胞两极，每一极内有同源染色体。
6．动植物细胞的识别
(1)细胞一般为方形；无中心体；有细胞板→(高等)植物细胞
(2)细胞一般为圆形；有中心体；细胞膜缢裂→动物细胞
[知识拓展]与细胞有丝分裂有关的细胞器及功能
3．(2011年淄博模拟)关于豌豆细胞有丝分裂过程中相关细胞器作用的叙述，正确的是(　　)
A．在间期，核糖体上合成DNA聚合酶
B．在前期，由中心粒发出星射线形成纺锤体
C．在中期，线粒体为DNA的复制提供能量
D．在末期，高尔基体与赤道板形成有关
解析：DNA聚合酶是蛋白质，其合成场所是核糖体。中心粒存在于动物细胞或低等植物细胞；DNA在间期复制；高尔基体与细胞板形成有关，赤道板只是一个假想平面。
答案：A
4．现有未贴标签且染色体数目相同的三个细胞有丝分裂两个时期的6块装片，编成1～6号，且已知1、3号确定为同一细胞有丝分裂的两个时期，其他4块装片分别表示另两个细胞有丝分裂的两个时期，某同学按顺序观察结果如下：
则其中表示动物细胞有丝分裂前期与末期的装片依次是(　　)
A．1、3号　　　　　　　　B．4、6号
C．5、2号 D．4、2号
解析：动物细胞有丝分裂的前期的主要变化是：染色体出现，核仁消失，核膜解体，中心体发出星射线组成纺锤体，染色体散乱地分布于纺锤体中央。
末期时染色体形态改变，纺锤丝消失，核膜、核仁重新出现，形成两个子细胞核，细胞膜从中部向内凹陷，将细胞缢裂成两部分。
答案：C
考点三 有丝分裂过程中染色体、DNA变化规律
1．DNA数、染色体数、染色单体数、同源染色体对数、染色体数变化(二倍体生物)
2.DNA、染色体数量变化的曲线
(1)a→b、1→m、p→q的变化原因都是DNA分子复制。
(2)g→h、n→o、r→s变化的原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成了染色体。
(3)m→n表示含有姐妹染色单体的时期，包括有丝分裂前期和中期；染色单体在细胞周期中起点为O，终点也为O。
(4)c→d，r→s的变化很相似，但时期不同。
3．染色体、染色单体、DNA三者之间的关系
(1)当有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。
(2)当无染色单体存在时，染色体∶DNA＝1∶1。
[知识拓展] (1)有丝分裂后期着丝点分裂并不是纺锤丝牵引的结果，若用秋水仙素抑制纺锤体形成，没有纺锤丝牵引，细胞中的染色体数目加倍(着丝点仍能够分裂)。
(2)姐妹染色单体是在分裂间期形成的，在分裂前期可以用显微镜观察到每条染色体含有两条姐妹染色单体。
5．在人体体细胞增殖的一个细胞周期中，在纺锤体形成时，一个细胞中的染色体数为N，DNA含量为m；则当该细胞中染色单体消失时，此细胞中的染色体数和DNA含量分别是(　　)
A．2N和m B．N/2和m/2 C．2N和m/2 D．N和m
解析：纺锤体在前期形成，染色单体在后期消失。有丝分裂后期，染色体数暂时加倍，应为2N，但DNA含量不变。
答案：A
6．(2011年濮阳模拟)如图表示细胞在有丝分裂过程中每条染色体中DNA含量变化的曲线。下列有关叙述中正确的是(　　)
①在bc段DNA进行复制时所需的酶是DNA解旋酶和DNA聚合酶　②cd段DNA、染色体和染色单体三者的数量比是2∶1∶2　③de段可发生在有丝分裂后期和减数第一次分裂后期　④用电镜观察马蛔虫受精卵细胞，会发现中心粒复制和移向细胞两极发生在bc段
A．①③ B．②④ C．①② D．③④
解析：de段表示姐妹染色单体分开，可发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期。中心粒复制发生在bc段，移向细胞两极在前期。
答案：C
观察细胞的有丝分裂
1．实验原理
(1)高等植物的分生组织有丝分裂较旺盛。
(2)有丝分裂各个时期细胞内染色体的形态和行为变化不同，可用高倍显微镜根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于哪个时期。
(3)细胞核内的染色体易被碱性染料(如龙胆紫)染成深色。
2．实验流程
3．实验成功的关键
(1)剪取生长旺盛、带有分生区的根尖，同时注意剪取的时间，一般在上午10点至下午2点左右，此时分生区细胞分裂旺盛。
(2)解离充分，细胞才能分散，细胞才不会重叠。
(3)染色时，染色液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深，否则镜下一片紫色，无法观察细胞图像。
(4)压片时用力必须恰当，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察。
4．实验注意事项
(1)剪取根尖时不易过长，保证选取的是分生区细胞。
(2)加盖玻片时，注意防止产生气泡。
(3)用显微镜观察装片时，要遵循“先低后高”的原则。
(4)观察时应先找到呈正方形的分生区细胞，在一个视野里，往往不容易找全有丝分裂过程中各个时期的细胞图像，因此，观察时要注意边观察边移动装片，观察有丝分裂的各个时期。换高倍镜时，要先把低倍镜下的物像移到视野中央。
[知识拓展] (1)观察细胞有丝分裂，我们不能看到一个细胞的连续变化，是因为解离时细胞已被杀死。
(2)间期历时最长，所以观察细胞有丝分裂装片时，大多数细胞处于间期。
7．(2011年临沂模拟)某同学做有丝分裂实验时检查了正处在分裂期各时期的1 000个洋葱根尖细胞，发现其中681个处于前期，139个处于中期，23个处于后期，157个处于末期。据此分析洋葱根尖细胞有丝分裂分裂期各时期中时间最短的是(　　)
A．前期 B．中期
C．后期 D．末期
解析：细胞周期各时期持续时间长短与处于该期的细胞数成正比。由题干可知，处于后期的细胞数最少，故后期持续时间最短。
答案：C
8．取洋葱根尖临时装片，欲在显微镜下观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期，下列叙述正确的是(　　)
A．应选一个处于间期的细胞，持续观察它从间期到末期的全过程
B．如果在低倍镜下看不到细胞，可改用高倍镜继续寻找
C．如果视野过暗，可转动细准焦螺旋增加视野的亮度
D．如果在一个视野中不能看全各个时期，可移动装片从周围细胞中寻找
解析：在显微镜下观察细胞有丝分裂时，看到的是处于不同分裂时期的死细胞，所以选一个处于间期的细胞，并不能观察到细胞进行持续分裂的全过程；低倍镜下看到的视野范围大，所以要先在低倍镜下找到目标；通过调节光圈或反光镜来调节视野亮度。
答案：D
类型一 细胞周期概念的理解
(2009年高考天津理综) 下列选项中，两类细胞的染色体数目均可呈周期性变化的是(　　)
A．蛙的红细胞与淋巴细胞 B．小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞
C．人的胚胎干细胞与成熟红细胞 D．牛的精细胞与精原细胞
【解析】　细胞的染色体数目呈周期性变化必须发生在有丝分裂中，小鼠骨髓瘤细胞能无限增殖，杂交瘤细胞是浆细胞与骨髓瘤细胞融合形成的，即具有浆细胞产生单一抗体的特性又具有瘤细胞无限增殖特性。而A选项中蛙红细胞是无丝分裂，C选项中成熟的红细胞高度分化，不分裂，D中精细胞是减数分裂产生的，不再继续分裂。
【答案】　B
类型二 有丝分裂过程中变化特点分析
如图是动物细胞有丝分裂不同时期染色体(a)数目、核DNA分子(b)数目的柱形统计图，下列叙述正确的是(　　)
A．①时期染色体还未复制，核DNA已完成了复制
B．③时期核膜、核仁重建，细胞中部出现细胞板
C．①→②表示着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数目不变
D．②→③表示同源染色体相互分离，染色体和核DNA分子数目也随之减半
【解析】　图①可表示有丝分裂前期和中期，图②表示有丝分裂后期，图③可表示DNA未复制前的间期和末期。前期和中期，DNA已复制，染色体也完成了复制，但并不加倍。动物细胞分裂过程中不形成细胞板。有丝分裂过程中不会发生同源染色体分离现象。①→②表示由中期到后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数目不变。
【答案】　C
类型三 有丝分裂过程分析
下图为某生物细胞分裂模式图，据图回答。
(1)图甲中含有同源染色体的区段是________。
(2)图乙为细胞________分裂________期图像。该时期的主要特征是________。
(3)若2号染色体的遗传信息来自父方，那么与之遗传信息完全相同的染色体为________号，其遗传信息完全相同的原因是__________。
(4)图乙对应于图甲中的________段，图丙对应于图甲中的________段。
(5)请在图甲中画出细胞中染色体数目的变化曲线。
【解析】　(1)首先注意图甲的纵坐标是核DNA的数目，根据分裂前后数目的变化，可以判断该曲线为有丝分裂过程中核DNA数目变化曲线。图中的a～c为有丝分裂间期，c～d为有丝分裂前期，d～e为有丝分裂中期，e～f为有丝分裂后期，在有丝分裂的整个过程中都含有同源染色体。(2)图乙表示着丝点分裂，细胞的每一极都含有同源染色体，所以为有丝分裂后期。(3)因为2号和6号是复制后的染色体着丝点分裂形成的，所以2号和6号完全一样。(4)图丙中染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2，所以该细胞处于有丝分裂前期和有丝分裂中期。
【答案】　(1)a～h　(2)有丝　后　染色体的着丝点分裂，染色单体分开成为染色体，并在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动　(3)6　它们是由同一条染色体复制后分离形成的　(4)e～f　c～e　(5)见图第 5 节 细胞中的无机物
一、水
1．含量：最多，约占细胞鲜重的①60%～95%。
2．存在形式
(1)结合水：与细胞内其他物质相结合的水。
(2)自由水：以②游离形式存在，可以自由流动的水。
3．功能
(1)结合水：细胞结构的组成成分。
(2)自由水
1)细胞内的良好③溶剂。
2)参与细胞内的许多生化反应。
3)为细胞提供液体环境。
4)运送④营养物质和代谢废物。
5)维持细胞的⑤正常形态。
二、无机盐
1．存在形式：主要以⑥离子形式存在。
2．功能
(1)细胞的重要组成成分。
(2)维持细胞和生物体的⑦生命活动。
(3)维持细胞内⑧渗透压和酸碱平衡。
细胞中水的存在形式及作用
1．细胞中的水分为自由水与结合水
形式 自由水 结合水
特点 含量较多，变动幅度较大，易流动、易蒸发，自由水含量的高低与生物新陈代谢的强弱成正相关 含量比较稳定，不易散失，一般吸附在大分子物质上；结合水的含量高低与植物的抗逆性呈正相关
含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的 4.5%
功能 ①细胞内良好的溶剂②参与生化反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成成分
联系 两者能够随新陈代谢的进行而相互转化
2.水的含量
(1)不同的生物体内水的含量差别很大。
(2)同一生物体在不同的生长发育阶段的含水量不同：幼儿时期＞成年时期；幼嫩部分＞成熟部分。
(3)同一生物体不同器官的含水量不同。
【突破题 1】下列有关水的叙述中，错误的是( )
①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水②生物体内的化学反应离不开水
③水是细胞结构的组成成分之一 ④人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水
⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大
⑥不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大
A．①④⑤ B．①④⑤⑥ C．⑤⑥ D．②③④⑤⑥
【解题指导】结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水是细胞内的良好溶剂，运输各种营养物质和代谢废物，为生物体内的生化反应提供介质，许多生化代谢必须有水的参与。不同生活环境、生活状态下的细胞含水量是不同的；细胞内自由水与结合水的比例越大，其新陈代谢越旺盛，反之越弱。
【答案】C
细胞中无机盐的存在形式及功能
1．存在形式
2．无机盐的功能：是细胞和生物体的重要组成成分；维持细胞和生物体的生命活动；维持细胞的渗透压；维持细胞的酸碱平衡等。
3．部分无机盐的作用
无机盐 主要作用
N 叶绿素的成分；参与构成的重要物质有蛋白质、核酸、ATP 等
Mg 叶绿素的构成成分之一，植物缺镁时老叶易出现叶脉失绿
P 参与构成的物质有生物膜、核酸、ATP 等
Fe2+ 血红蛋白的成分
I 甲状腺激素合成的原料
B 能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，缺乏时植物会出现花而不实
Na+ 维持人体细胞外液的重要无机盐，缺乏时导致细胞外液渗透压下降
K+ 维持细胞内液渗透压上起决定性作用，还能维持心肌舒张，保持心肌正常的兴奋性
Ca2+ 骨骼的主要成分；对肌细胞兴奋性有重要影响，血钙过高，兴奋性降低导致肌无力，血钙过低，兴奋性高导致抽搐
【突破题 2】下列与无机盐的功能无关的是( )
A．是某些重要的复杂化合物的组成成分B．维持细胞的形态和功能
C．维持生物体的生命活动 D．是细胞中的能源物质之一
【解题指导】无机盐对组织和细胞的结构很重要，体液中的无机盐离子调节细胞膜的通透性，控制水分，维持正常渗透压和酸碱平衡，参与神经活动和肌肉收缩等，还可以作为多种复杂化合物的组成部分，参与重要的生理活动。
【答案】D第 3 章 细胞的基本结构
考纲内容 能力要求 命题展望
1.细胞膜系统的结构和功能 2．主要细胞器的结构和功能 3．细胞核的结构和功能 4．观察线粒体和叶绿体 ⅡⅡⅡ 以结构与功能相适应的特点为主线，以非选择题形式综合考查与细胞呼吸、光合作用、遗传、细胞分裂等有关的知识点
第 1 节 细胞膜——系统的边界
一、细胞膜
1．细胞膜的成分
(1)主要是①脂质 (约占细胞膜总量的 50%)和②蛋白质 (约占细胞膜总量的 40%)。
(2)有少量的③糖类(约占细胞膜总量的 2%～10%)。
2．细胞膜的结构
(1)外表面：蛋白质和糖类结合形成的糖蛋白，叫做④糖被。
(2)基本骨架：由⑤磷脂双分子层构成，具有流动性。
(3)蛋白质：不同程度的嵌入、贯穿或附着在磷脂双分子层的表面，大多数蛋白质分子也是可以运动的。
(4)其结构特点：细胞膜具有⑥一定的流动性。
3．功能
(1)将细胞与外界环境分隔开；控制物质⑦进出细胞；进行细胞间的⑧信息交流。
(2)功能特性：细胞膜是一种选择透过性膜。
二、细胞壁
1．化学成分：主要是⑨纤维素和果胶。
2．功能：对植物细胞有 保护和 支持作用。
细胞膜的主要成分
1．细胞膜的组成成分及其作用
细胞膜主要由脂质(最多)和蛋白质构成，还含有少量糖类。膜功能的复杂程度与膜上蛋白质的种类和数量有关。
(1)细胞膜中含脂质(主要是磷脂)、蛋白质和糖类，所以细胞膜的元素组成为 C、H、O、N、P。
(2)各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，功能越复杂的膜，其蛋白质含量和种类越多。
(3)糖蛋白(糖被)与细胞识别有密切关系，消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用。正常细胞癌变后膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，同时糖蛋白减少，黏性下降。
2．细胞膜成分的分析方法
(1)用脂质溶剂处理细胞，发现细胞膜被溶解，脂质分子进入到溶剂中，说明膜中含有脂质分子。
(2)用蛋白酶处理细胞也能破坏膜结构，说明细胞膜的化学组成中含有蛋白质。
(3)对于一些具体的组成成分，可采用相应的酶处理来确定。
例如，用卵磷脂酶处理细胞，可破坏细胞膜，证明膜中有卵磷脂的存在。
【易错易混】不同细胞、不同生物的细胞膜的成分基本一样，但在不同的膜类型、细胞类型、生物类型以及不同的细胞发育时期，几种成分所占的比例不同。
【突破题 1】下列关于细胞膜的叙述中，不正确的是( )
A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B．不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量相同
C．组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富
D．癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关
【解题指导】蛋白质在细胞行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的种类和数量越多。
【答案】B
细胞膜的功能
1．将细胞与外界环境分隔开：使细胞成为一个相对独立的系统，保障细胞内部环境的相对稳定。
(1)对于原始生命，膜的出现使其成为一个相对独立的系统。
(2)对于原生生物，如草履虫，依靠细胞膜将细胞与外界环境分隔开。
2．控制物质进出细胞
(1)允许对细胞有用的营养物质进入细胞，排出代谢废物，而一些细胞内的重要成分不会流出细胞。
(2)细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的，有些对细胞有害的物质有可能进入，使生物患病。
3．进行细胞间的信息交流
(1)多细胞生物体内的各个细胞不是孤立的，它们之间必须保持协调，而这种协调既依赖于细胞间物质和能量的交换，也依赖于细胞间的信息交流。细胞间的信息传递方式多种多样，其中有些方式与细胞膜上的糖蛋白关系密切，例如人的不同血型就是因为红细胞膜表面的糖蛋白不同。
(2)细胞间的信息交流的类型
①信号传导
②胞间连接与通讯：多细胞生物体内，细胞间通过细胞膜进行相互作用，这是胞间通讯的结构基础，如动物细胞的间隙连接，在相邻细胞间形成孔道结构；植物细胞间则借胞间连丝实现细胞间物质转运和信息交流。
③胞间识别：识别是指细胞对同种或异种细胞，同源或异源细胞以及自己或异己分子的认识和鉴别，是细胞通过其表面的受体与胞外信号分子发生选择性相互作用，从而引起细胞内一系列生理生化的变化，最终使细胞表现出相应的生物学效应的过程，如器官移植时的免疫排斥反应。
4．其他功能：分泌、排泄、免疫等。
【突破题 2】下列生理现象中，没有涉及到细胞间信息交流的是( )
A．同种生物的精子与卵细胞的受精作用 B．肝细胞表面的糖蛋白结合胰岛素
C．记忆细胞识别特异性抗原 D．兴奋在神经纤维上的传导
【解题指导】兴奋在神经纤维上的传导是以电信号进行传导的，不存在细胞间的信息交流 。
【答案】D第 2 节 细胞器——系统内的分工合作
一、各种细胞器
主要功能 分布
线粒体 细胞进行①有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间” ②动、植物细胞
叶绿体 ③光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” 主要在植物的④叶肉细胞中
内质网 细胞内⑤蛋白质合成和加工，以及⑥脂质合成的“车间” ⑦动、植物细胞
高尔基体 对来自内质网的蛋白质进行⑧加工、分类和包装的“车间”及“发送站” ⑨动、植物细胞
溶酶体 是“消化车间”，含多种⑩水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌 动、植物细胞
液泡 调节植物细胞内的环境，使细胞保持坚挺 主要存在于 植物细胞中
核糖体 生产 蛋白质的机器 主要在 动、植物细胞中
中心体 与细胞的 有丝分裂有关 动物和某些 低等植物细胞
二、用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1．叶绿体： 不需要染色。
2．线粒体：用 健那绿染液染色，被染成 蓝绿色。
三、细胞的生物膜系统
1．概念：内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等，这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
2．功能
(1)保证内环境的 相对稳定，对物质运输、能量转换和信息传递等过程起决定作用。
(2)为多种酶提供附着位点，是许多生化反应的场所。
(3)分隔细胞器，保证生命活动高效、有序地进行。
真核细胞各种细胞器的区别
1．细胞器结构、分布、成分、形态及功能的比较
2.叶绿体与线粒体的比较
【易错易混】细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的比较
细胞质基质 线粒体基质 叶绿体基质
所含有机物 糖、氨基酸、无机盐等 与有氧呼吸有关的酶等 与暗反应有关的酶等
功能 新陈代谢反应进行的重要场所 有氧呼吸第二阶段进行的场所 进行暗反应的场所
【突破题 1】图甲是动植物细胞亚显微结构模式图；图乙表示生物体内某些有机物的组成关系及其功能，其中 C、D、E1、E2为小分子化合物，F、G、H、I、J 均为高分子化合物。请据图回答：
(1)图甲中高等植物细胞内不含有的细胞器有(写数字) ，光照充足时，该细胞内[⑩]产生的气体的去向是一部分被⑥有氧呼吸消耗，一部分释放到大气中。下列对⑥、⑩两种细胞器共性的叙述中，正确的有ACDE。
A．都有双层膜和基质 B．所含酶的功能都相同
C．都与能量转换有关 D．都含有 DNA
E．代谢过程中都有[H]产生 F．都普遍存在于所有真核细胞中
(2)若将 B 细胞诱导成愈伤组织，则培养基中除加入水、无机盐和糖类外，还需加入生长素和细胞分裂素。若将该细胞制成原生质体，则需用纤维素酶和果胶酶处理。
(3)图乙中控制生物性状的物质是(写字母) F，E1 与 E2 的区别是碱基组成不同，五碳糖不同。
(4)美国某研究小组最新发现当抑癌基因邻近的基因合成了反义 RNA，该反义 RNA 可以与抑癌基因转录形成的mRNA形成杂交分子，从而阻断抑癌基因的表达过程 (或答翻译过程)，使细胞发生癌变。
【解题指导】图甲中植物细胞特有的亚显微结构有细胞壁、液泡、叶绿体；而相对于高等植 胞而言，动物细胞特有的亚显微结构有中心体 ；图乙中 F、G、H、I、J 分别为 DNA、mRNA、
蛋白质、结构蛋白、酶；E1、E2 分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸。
生物膜系统及应用
1．成分上的联系
生物膜组成成分相似，均由脂质、蛋白质和少量糖类组成；但每种成分所占的比例不同。
2．各种生物膜在结构上的联系
图 3－2－1
3．各种生物膜在功能上的联系(以分泌蛋白的合成为例)
图 3－2－2
(1)细胞核：基因的转录，将遗传信息从细胞核传递到细胞质。
(2)核糖体：利用氨基酸合成多肽。
(3)内质网：对多肽进行初步加工(如折叠、糖基化等)，再以小泡的方式运送至高尔基体。
(4)高尔基体：将多肽加工为成熟的蛋白质，并以小泡的方式运输到细胞膜并与之融合。
(5)细胞膜：胞吐作用，将蛋白质分泌到细胞外成为分泌蛋白。
(6)线粒体：为各项过程提供能量。
4．生物膜系统的功能
(1)使细胞形成一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递过程中起着决定性的作用。
(2)细胞内的许多重要化学反应都在生物膜上进行，细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。
(3)细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。
【突破题 2】(2010 年汕头二模)图 3－2－3 是细胞的生物膜系统概念图。请据图回答下列有关问题：
图 3－2－3
(1) 对生物膜结构的探究经历一系列的观察和实验过程，1972 年桑格和尼克森提出的________模型为大多数人接受。流动镶嵌
(2)请依次指出图中 c、s、m 所表示的结构名称：________、___________、__________。
(3)写出在 d 上完成的生理过程的反应式：_______________________。
(4) 抗体在___细胞的核糖体上合成后， 依次经过图中_______ (填图中标号)分泌到细胞外，这个过程体现的是生物膜的____性。
(5)从进化的角度看，首先是由于 ___(填图中标号)的出现，才诞生了相对独立的生命系统。
答案：流动镶嵌 细胞膜 溶酶体膜 类囊体膜
浆 f(g)h(g)c 流动 c
【解题指导】细胞生物膜系统是由 细胞膜 (c)、核膜(a)与各种细胞器膜构成 (b)；能清除无用的生物大分子的是溶酶体 (s)、合成性激素的是内质网 (f)、进行水光解的是 类囊体膜 (m)，则合成 ATP 的是线粒体(e)。
【易错易混】
叶绿体在细胞内不是静止的，它会随着光照强度的变化而改变方向，还可以随着细胞质的流动而运动。
【突破题 3】正确地选择实验材料或所需试剂是实验能否成功的关键，下列有关叙述正确的是()
A．观察 DNA 和 RNA 在细胞中分布的实验中，使用酒精改变细胞膜的通透性，同时使染色体的 DNA 与蛋白质分离
B．观察线粒体的实验中，先用甲基绿染液将线粒体染成绿色，再用显微镜观察
C．观察藓类叶片细胞的叶绿体形态与分布、植物根尖细胞的有丝分裂和花生子叶中脂肪的鉴定三个实验中，都需要用染色剂对实验材料进行处理
D．观察叶绿体的实验和绿叶中色素的提取和分离的实验都可以使用菠菜叶作为实验材料
【解题指导】8%盐酸作用是改变细胞膜的通透性，同时使染色体的 DNA与蛋白质分离；健那绿是一种活体染色剂，能将线粒体染成蓝绿色并保持细胞活性 ；叶绿体含有色素，观察时不 用进行染色；菠菜叶的叶肉细胞含叶绿体，叶绿体中有大量的色素，可用来观察叶绿体和绿叶中色素的提取和分离 。
【答案】D第六章 细胞的生命历程
第１节　细胞增殖
【考纲要求解读】
考纲要求 权威解读
1、细胞的生长和增殖的周期性（Ⅰ） 1、能判断细胞周期，简述细胞的生长和增殖的周期性
2、细胞的无丝分裂（Ⅰ） 2、描述细胞的无丝分裂
3、细胞的有丝分裂（Ⅱ） 3、概述细胞有丝分裂过程,特别是染色体的行为变化。染色体、DNA数目的变化。
4、模拟探究细胞的表面积和体积的关系 4、模拟探究细胞表面积与体积的关系，理解细胞相对表面积与物质运输速率的关系。
5、观察细胞的有丝分裂 5、制作临时装片，观察细胞的有丝分裂。
【考点梳理深化】
一、细胞不能无限长大的原因
1.细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。细胞体积越大，其①__________越小，细胞的物质②__________就越低。
2.细胞核占细胞体积的相对比值限制了细胞长大，细胞核中的③__________不会随细胞体积扩大而增加。
二、有丝分裂
１.真核细胞的分裂方式：①____________。
3.有丝分裂的过程（以植物细胞为例）
4.动、植物细胞有丝分裂的主要区别
纺锤体的形成方式不同 细胞的分裂方式不同
植物细胞 ______________发出纺锤丝 细胞板形成_______________
动物细胞 ______________发出星射线 细胞膜向内凹陷，使细胞缢裂
三、无丝分裂
1.特点：没有出现①__________的变化。
2.实例：②__________的无丝分裂。
自我校对
一、①相对表面积 ②运输效率 ③DNA
二、①有丝分裂、无丝分裂、减数分裂 ②连续分裂 ③一次分裂完成时 ④下一次分裂完成时 ⑤分裂间期 ⑥DNA分子的复制 ⑦蛋白质 ⑧染色体 ⑨核仁 ⑩核膜 细胞两极 着丝点 赤道板 数目 着丝点 姐妹染色单体 染色质 核膜和核仁 细胞两极 细胞壁 中心粒
三、①纺锤丝和染色体 ②蛙的红细胞
【要点归纳探究】
一、细胞周期
1.条件：连续分裂的细胞有细胞周期；已分化的细胞及进行减数分裂的细胞无细胞周期。
2.起、止点：从一次分裂完成开始→下一次分裂完成结束。
3.图解细胞周期的表示方法
（1）常规表示法（扇形图、直线图、曲线图）
①扇形图 ②直线图
③曲线图
（2）柱形图表示法
B组DNA含量在2C到4C之间，说明细胞正处于DNA复制时期；C组细胞中DNA已经加倍说明细胞处在分裂期。
4.变化
（1）分裂间期：（时间为周期的90%~95%）
①DNA合成前期（G1期）：此期为DNA复制作准备。细胞较快地生长，体积随着细胞内物质的增多而增大。
②DNA合成期（S期）：此期特点是DNA复制，使DNA含量增加一倍；另外还合成一些蛋白质，供组成新的染色质所利用。
③DNA合成后期（G2期）：此期特点是DNA合成终止，此期还合成一些蛋白质，形成微管蛋白和细胞膜上的蛋白质，为细胞分裂作准备。
主要变化：染色体复制（DNA复制，有关蛋白质合成）。
（2）分裂期（人为分为前、中、后、末四个时期）：
走进高考1 （2010·江苏生物，Ⅰ8，6分）细胞周期包括分裂间期（分为G1期、S期和G2期）和分裂期（M期）。下图标注了甲动物（体细胞染色体数为12）肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。请回答下列问题：
（1）若用含放射性同位素的胸苷（DNA复制的原料之一）短期培养甲动物肠上皮细胞后，处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷，换用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。预计最快约__________h后会检测到被标记的M期细胞。
（2）从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历的时间为__________期的时间，处于该期的一个细胞中染色体数目的变化情况是__________。
（3）若向甲动物肠上皮细胞培养液中加入过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于其他时期的细胞不受影响。预计加入过量胸苷约__________h后，细胞都将停留在S期。
（4）乙动物肠上皮细胞的细胞周期时长为24 h，M期时长为l.9 h。若要在显徽镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化，选用__________（填“甲”或“乙”）动物肠上皮细胞更合适。
（5）在光学显徽镜下观察，同处于分裂末期的动物肠上皮细胞与洋葱根尖细胞，形态上最主要的区别是_________________________________________________________。
【解析】本题考查有丝分裂的过程以及动植物细胞有丝分裂的不同，意在考查考生对所学知识的理解与迁移应用能力。（1）图示为有丝分裂的一个细胞周期，由图可知，S期结束后还需经2.2 h进入M期。（2）M期细胞总数最多的时刻应为有丝分裂的末期，从进入分裂期到末期，所经历的时间为M期的时间。在整个M期（分裂期），一个细胞中染色体数目的变化为12→24（后期）→12。（3）要使原来处于G2、M、G1期的细胞都停留在S期，所需的时间为2.2+1.8+3.4=7.4（h）（4）欲观察有丝分裂中染色体的形态变化，最好选用细胞周期较短、M期在细胞周期中所占时间比例相对较大的细胞，故选用甲动物肠上皮细胞更合适。（5）在有丝分裂的末期，动物细胞的细胞膜从中部向内凹陷，缢裂为两个细胞；而高等植物细胞有丝分裂末期在细胞中部出现细胞板,向四周扩展形成新的细胞壁。
【答案】（1）2.2 （2）M 12→24→12 （3）7.4 （4）甲 （5）动物肠上皮细胞膜凹陷，细胞缢裂；洋葱根尖细胞形成细胞板
二、有丝分裂过程
有丝分裂的主要特征是细胞内染色体经复制后，平均分配到两个子细胞中去。掌握有丝分裂各时期特征要以染色体的变化为主线。
1.细胞周期不同时期的比较（以植物细胞为例）
时间 染色体特点 其他特点
图像 数目 变化规律
间期 2N 呈细丝状染色质状态，每条染色体经复制后就含有2条姐妹染色单体 ①合成了大量的蛋白质②时间比分裂期长很多③细胞有适度的生长
前期 2N 由细丝状染色质变成染色体，排列散乱 ①出现纺锤体②核仁、核膜逐渐消失
中期 2N 每条染色体的着丝点两侧均有纺锤丝牵引，着丝点排列在赤道板上，染色体形态稳定，数目清晰 ①赤道板并非细胞结构，是细胞中央的一个平面②观察染色体的最佳时期
后期 4N 着丝点分裂，姐妹染色单体变成子染色体，在纺锤丝牵引下向两极运动 纺锤丝缩短，分向两极的两套染色体形态和数目完全相同
末期 2N 染色体变成丝状染色质 ①核仁、核膜重新出现②纺锤体消失③赤道板位置上出现细胞板，向四周扩展，形成新的细胞壁，将一个细胞分成2个子细胞
2.利用口诀巧记各时期的变化特征
前期：膜仁消失显两体（核膜、核仁消失、显现纺锤体和染色体）。
中期：形定数晰赤道齐（染色体的形态固定，数目清晰，着丝点排列在赤道板上）。
后期：点裂数加均两极（着丝点分裂，染色体数目加倍，并平均移向两极）。
末期：两消两现重开始（两消：纺锤体消失，染色体变染色质；两现：核膜、核仁重新出现）。
3.有丝分裂过程中有关数据的变化规律
（1）DNA、染色体、染色单体、同源染色体对数、染色体组数变化（二倍体生物）。
间期 前期 中期 后期 末期
DNA数（2C） 2C→4C 4C 4C 4C 2C
染色单体数 0→4N 4N 4N 4N→0 0
染色体数（2N） 2N 2N 2N 2N→4N 2N
同源染色体对数 N N N N→2N N
染色体组数 2 2 2 4 2
（2）DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线
①a→b,l→m,p→q的变化原因都是DNA分子的复制。
②c→d,g→h,n→o,r→s变化的原因都是着丝点分开，姐妹染色单体分开，形成子染色体。
深化拓展
（1）有丝分裂后期着丝点分裂不是纺锤丝牵拉的结果，是因为此处DNA分子的螺旋化程度太高，在间期未能完成复制，直至中期结束时才完成复制。若用秋水仙素抑制纺锤体形成，没有纺锤丝牵引，细胞中的染色体数目也加倍（着丝点仍然能够分裂）。
（2）姐妹染色单体是在分裂间期形成的，在分裂前期可以用显微镜观察到每条染色体含有两条姐妹染色单体。不要认为姐妹染色单体形成于前期，只能说染色单体在前期出现。
走进高考2 （2010·上海）下列是关于细胞分裂过程中细胞内变化的叙述，能正确表示一个细胞周期分裂过程的顺序是（ ）
①两个相同DNA分子完全分开 ②出现射状排列的细丝
③中心体发生倍增 ④着丝粒排列在一个平面上
A.②→③→①→④ B.②→④→③→①
C.③→②→④→① D.②→③→④→①
【解析】本题考查细胞有丝分裂过程各期的特点，意在考查考生的判断分析能力。①过程发生在有丝分裂的后期，②过程发生在有丝分裂的前期，③过程发生在分裂间期，④过程发生在有丝分裂的中期，故一个细胞周期分裂的顺序是③→②→④→①。
【答案】C
三、实验强化在平时
.观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
1.实验原理
（1）高等植物的分生组织有丝分裂较旺盛。
（2）细胞有丝分裂各个时期染色体的形态和行为变化不同，可用高倍显微镜根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于哪个时期。
（3）细胞核内的染色体易被碱性染料（如龙胆紫）染成深色。
2.实验过程分析
3.实验成功的关键
（1）剪取生长旺盛、带有分生区的根尖，同时注意剪取的时间，一般在上午10点至下午2点左右，此时分生区细胞分裂旺盛。
（2）解离充分，细胞才能分散，才不会重叠。
（3）染色时，染色液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深，否则镜下一片紫色，无法观察。
（4）压片时用力必须恰当，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察。
深化拓展
（1）植物细胞可通过盐酸解离、捣碎、压片等方法使细胞分散开；动物细胞可借助于胰蛋白酶，将动物组织分散成单个细胞。
（2）绘制生物图的要求
①图的大小适当，位置适中。一般稍偏左上方，以便在右侧和下方留出注字和写图名的地方。
②先用削尖的铅笔轻轻画出轮廓，经过修改再正式画好。
③图中比较暗的地方，用铅笔点上细点来表示。
④字尽量注在图的右侧，用尺子引出水平的指示线，然后注字。
⑤在图的下方写上所画图形的名称。
命题设计
例 （2010·天津理综）在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，以下操作和结论正确的是（ ）
A.剪取5 cm根尖，用酒精和吡罗红混合液解离染色
B.上图是高倍显微镜下调解细准焦螺旋看到的视野
C.持续观察，视野中的K细胞将分裂成两个子细胞
D.视野中，N细胞的染色体数目是M细胞的一半
【解析】本题考查教材基础实验的操作和注意事项，意在考查考生的识图分析能力。在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，应剪取根尖2~3 mm，然后用盐酸和酒精混合液解离，漂洗后再用龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液染色；从图中可清晰观察到染色体的形态特点，故是高倍显微镜下调节细准焦螺旋看到的视野；因解离时解离液中的盐酸已经把细胞杀死了，细胞不能再分裂，故持续观察K细胞，其形态不再变化；M细胞的染色体排列在赤道板上，为中期细胞，N细胞为有丝分裂末期细胞，N细胞的染色体数目是M细胞的2倍。
【答案】B
【热点分析突破】
类型一 考查细胞周期的概念
例1 （2009·天津高考理综，1）下列选项中，两类细胞的染色体数目均可呈周期性变化的是（ ）
A.蛙的红细胞与淋巴细胞
B.小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞
C.人的胚胎干细胞与成熟红细胞
D.牛的精细胞与精原细胞
【解析】连续分裂的细胞，在细胞分裂过程中染色体数目才呈周期性变化，不分裂或只进行一次分裂的细胞，染色体数目的变化不呈现周期性。蛙的红细胞进行无丝分裂，分裂过程中没有出现染色体的变化。淋巴细胞、人的成熟红细胞、牛的精细胞都是高度分化的细胞，已不能进行分裂，染色体以染色质的形式存在，数目不发生变化。人的胚胎干细胞、小鼠骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞均能进行连续分裂,染色体数目呈现周期性变化。
【答案】
【规律总结】细胞周期是指连续分裂的细胞从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止的过程。只有具有细胞周期的细胞，染色体的行为、数目才呈现周期性变化。
理解时应注意以下几点：
（1）并非所有细胞都有细胞周期，只有处于连续分裂状态的真核细胞才有细胞周期。如动物的生发层细胞、胚胎干细胞以及植物的形成层、分生区等处的细胞。
（2）一般情况下，成熟的生物细胞不再分裂，没有细胞周期的细胞如动物的神经细胞和植物的表皮细胞等。
类型二 有丝分裂过程分析
例2 （2011·南京质检）下图为某生物细胞分裂模式图，据图回答。
（1）图甲中含有同源染色体的区段是__________。
（2）图乙为细胞__________分裂__________期图像。该时期的主要特征是 。
（3）若2号染色体的遗传信息来自父方，那么与之遗传信息完全相同的染色体为__________号，其遗传信息完全相同的原因是 。
（4）图乙对应于图甲中的__________段，图丙对应于图甲中的__________段。
（5）请在图甲中画出细胞中染色体数目的变化曲线。
【解析】（1）首先注意图甲的纵坐标是核DNA的数目，根据分裂前后数目的变化，可以判断该曲线为有丝分裂过程中核DNA数目变化曲线。图中的a~c为有丝分裂间期，c~d为有丝分裂前期，d~e为有丝分裂中期，e~f为有丝分裂后期，在有丝分裂的整个过程中都有同源染色体。（2）图乙表示着丝点分裂，细胞的每一极都含有同源染色体，所以为有丝分裂后期。（3）因为2号和6号是复制后的染色体着丝点分裂形成的，所以2号和6号完全一样。（4）图丙中染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2，所以该细胞处于有丝分裂前期和有丝分裂中期。
【答案】（1）a~h （2）有丝 后 染色体的着丝点分裂，染色单体分开成为染色体，并在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动 （3）6 它们是由同一条染色体复制后分离形成的 （4）e~f c~e （5）见图
【基础达标】
1.（2011·杭州模拟）下图甲表示根尖的结构及细胞分裂和分化的情况，图乙是用图甲某部分观察根尖分生组织细胞的有丝分裂图，相关叙述正确的是（ ）
A.观察细胞质壁分离时可选择甲图中的a和b区细胞
B.图甲中①过程所经历的时间明显比②过程长
C.持续观察图乙，视野中的K细胞将分裂成两个子细胞
D.视野中，N细胞的染色体数目是M细胞的一半
答案 B
解析 A项中a、b区细胞均不可观察细胞质壁分离，因为无中央大液泡；①过程是分裂间期，比②过程分裂期用的时间长；在解离时，根尖细胞已被杀死，持续观察，视野中的K细胞不会分裂成两个子细胞；视野中，N细胞处于有丝分裂后期，M细胞处于有丝分裂中期，N细胞的染色体数目是M细胞的2倍。
2.（2011·杭州质检）在狗的睾丸细胞中，由A、T两种碱基参与构成的核苷酸共有X种；DNA分子结构稳定性最低的时期在细胞周期的Y期；DNA复制出的2个DNA分子彼此分离发生在Z期。下列有关X、Y、Z的说法，正确的是（ ）
A.2、分裂期、有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
B.3、分裂间期、有丝分裂后期或减数第一次分裂后期
C.5、分裂前期、减数第一次分裂或第二次分裂后期
D.3、分裂间期、有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
答案 D
解析 狗的睾丸细胞中有两种核酸，碱基A是RNA和DNA共有的碱基，碱基T只DNA有，因此由A、T两种碱基参与构成的核苷酸有3种；DNA分子结构稳定性最低的时期是DNA复制时，而DNA复制发生在细胞周期的间期；复制后的2个DNA分子的分离，是伴随姐妹染色单体的分离而分离，故发生在有丝分裂的后期或减数第二次分裂后期。
3.（2010·南通模拟）蛙的红细胞通过无丝分裂增殖，上皮细胞通过有丝分裂增殖，睾丸中的精原细胞通过减数分裂产生精子，这三个过程中都存在（ ）
A.染色体出现和着丝点分裂
B.DNA复制和细胞质分开
C.纺锤体出现和ATP的产生
D.同源染色体复制和分离
答案 B
解析 无丝分裂过程中不出现染色体和纺锤体；只有减数分裂过程中才会发生同源染色体的分离。三种分裂方式的过程中都发生DNA的复制和细胞质的分开。
4.（2010·长春一调）细胞有丝分裂完成后，平均分配到两个子细胞中的物质是（ ）
A.叶绿体DNA B.线粒体DNA
C.细胞核DNA D.细胞内所有DNA
答案 C
解析 有丝分裂间期，核内的DNA完成复制，经过分裂期,核DNA平均分配到两个子细胞中，而分裂过程中细胞质是随机分配的。
5.（2010·潍坊模拟）下列关于有丝分裂的叙述，正确的是（ ）
A.染色体数目加倍发生在有丝分裂间期
B.在人体细胞有丝分裂前期形成23个四分体
C.体细胞有丝分裂完成后两个正常子细胞的DNA序列相同
D.在高倍显微镜下观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，视野中央可见某个细胞从分裂中期进入分裂后期
答案 C
解析 人体体细胞内有同源染色体，但在有丝分裂过程中同源染色体无联会行为，不形成四分体。有丝分裂的间期完成DNA的复制，使DNA数目加倍，有丝分裂的后期着丝点分裂导致染色体数目加倍。制作有丝分裂装片的第一步解离时，细胞已被杀死，故在显微镜视野中不能看到细胞的连续分裂变化。
6.（2011·天津六校联考）请根据有丝分裂中核内DNA变化曲线和分裂图像回答下列问题：
（1）a～b属于__________期，与它对应的分裂图像是_______________。
（2）b～c表示__________期，依次对应于分裂图___________________。
（3）c～d表示__________期，与它对应的分裂图像是_______________。该时期参与活动的细胞器为__________。
4）d以后表示__________期。
（5）从一个细胞周期中DNA含量的变化规律分析，有丝分裂的重要特征是_____________________________________________。
（6）用虚线在坐标图中画出一个细胞周期中染色体变化的曲线。
答案 （1）分裂间 ③ （2）前、中、后 ②①⑤ （3）末 ④ 高尔基体和线粒体 （4）下一个细胞周期或间期
（5）亲子代细胞核内DNA含量和染色体数目保持不变
（6）
解析 （1）a～b的特点是DNA含量加倍，因此属于有丝分裂间期。
（2）b～c的特点是核DNA含量保持在加倍后的状态,因此应处于间期之后末期之前的时期。
（3）c～d的特点是加倍后的核DNA又恢复到原来的水平,即核DNA的平均分配，应为末期，在植物细胞有丝分裂末期，要形成细胞板,因此需高尔基体和线粒体的参与。
（4）细胞分裂完成后,其子细胞可继续分裂，也可能不再分裂。
（5）（6）有丝分裂的前后，每个子细胞中的染色体数目和核DNA分子数目保持不变。
细胞类型：②__________的细胞
持续时间：从③__________开始，到④__________为止
阶段划分：⑤__________和分裂期
2.细胞周期
（ⅰ）染色体伸展重新变成 eq \o\ac(○,17)__________状态；
（ⅱ）纺锤丝消失；
（ⅲ）出现新的 eq \o\ac(○,18)__________。
染色体的 eq \o\ac(○,15)____________分裂， eq \o\ac(○,16)__________分开，成为两条子染色体，分别移向细胞两极。
染色体的 eq \o\ac(○,12)__________排列在细胞中央的 eq \o\ac(○,13)__________上，染色体形态稳定， eq \o\ac(○,14)_________清晰。
（ⅰ）染色质丝螺旋化形成⑧__________；
（ⅱ）⑨__________解体，⑩__________消失；
（ⅲ） eq \o\ac(○,11)__________发出纺锤丝，形成纺锤体
（ⅰ）完成⑥__________；
（ⅱ）合成有关的⑦__________。
先低倍镜：据细胞特点找到分生区
后高倍镜：先找中期细胞，后找前、后、末期细胞
观察
绘画：绘制有丝分裂中期图
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- 4 -考点梳理
一、核酸在细胞中的分布
1.分布
（1）DNA主要分布在①__________内，此外也有少量分布于②__________中。
（2）RNA主要分布于③__________中。
2.实验原理
（1）甲基绿染色剂+DNA④__________ （2）⑤__________+RNA红色
（3）盐酸：改变细胞膜的通透性，加速⑥__________进入细胞，使染色质中的⑦__________分离，有利于DNA与染色剂结合。
二、核酸的结构和功能
1.结构
（1）化学元素：①__________。
（2）单体：核苷酸
组成分子： ②__________ 、一分子③__________ 、一分子磷酸 三部分
种类（共8种）：④__________（4种）参与DNA组成
⑤__________（4种）参与RNA组成
（3）DNA和RNA在化学组成上的区别
五碳糖 含氮碱基
DNA ⑥__________ ⑦__________
RNA ⑧__________ ⑨__________
2.功能：是细胞内携带⑩__________的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
三、细胞中的糖类
1.元素组成：①____________________。
2.分类、相互关系、特点及实例
3.生理功能
（1）细胞中的主要⑨__________，如葡萄糖是“生命的燃料”。
（2）组成生物体的重要成分，如⑩__________是构成细胞壁的成分。
四、细胞中的脂质
1.元素组成：主要是①__________三种元素，有些还含有N、P等元素。
2.种类及功能
自我校对
一、①细胞核 ②线粒体和叶绿体 ③细胞质 ④绿色 ⑤吡罗红染色剂 ⑥染色剂 ⑦DNA与蛋白质
二、①C、H、O、N、P ②含氮碱基 ③五碳糖 ④脱氧核苷酸 ⑤核糖核苷酸 ⑥脱氧核糖 ⑦A、T、G、C
⑧核糖 ⑨A、U、G、C ⑩遗传信息
三、①C、H、O ②葡萄糖 ③果糖 ④单糖 ⑤蔗糖、麦芽糖 ⑥乳糖 ⑦淀粉和纤维素 ⑧糖原 ⑨能源物质 ⑩纤维素
四、①C、H、O ②储能物质 ③细胞膜和细胞器膜
④脂质 ⑤生殖器官 ⑥生殖细胞 ⑦钙和磷
要点归纳探究
一、核酸
1.核酸的组成分析
走 2.DNA与RNA的比较
分类 脱氧核糖核酸（DNA） 核糖核酸（RNA）
组成单体
成分 磷酸 H3PO4 H3PO4
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 A、G、C、T A、G、C、U
功能 主要的遗传物质、编码、复制遗传信息，并决定蛋白质的合成 ①作为遗传物质：只存在RNA病毒中②参与蛋白质合成③催化作用：酶的一种
存在 主要存在于细胞核，少量在线粒体和叶绿体中 主要存在于细胞质中
3.两大有机高分子的关系
蛋白质 核酸
元素组成 C、H、O、N C、H、O、N、P
组成单位
连接方式
形成场所 细胞质内核糖体上 细胞核、线粒体、叶绿体等
主要功能 结构物质：血红蛋白、肌红蛋白等 ①遗传信息的储存、复制与传递②蛋白质合成③遗传信息的变异，提供进化原材料
功能物质：①运输——血红蛋白、载体；②催化——酶（多数）；③免疫——抗体；④调节——胰岛素，生长激素
能源物质：可以被氧化放能，产物有尿素、CO2和H2O等
相互关系 ①核酸控制蛋白质合成②DNA复制、转录、翻译过程要有酶的参与，蛋白质（酶）影响核酸的代谢
进高考1 （2010·江苏生物，1，2分）下列关于核酸的叙述中，正确的是（ ）
A.DNA和RNA中的五碳糖相同
B.组成DNA与ATP的元素种类不同
C. T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
【解析】 DNA中五碳糖为脱氧核糖，RNA中五碳糖为核糖；组成DNA和ATP的元素是C、H、O、N、P 5种元素；T2噬菌体的遗传物质是DNA，遗传信息贮存在DNA中；双链DNA分子中碱基比例A=T①，C=G②，①②相加得出嘌呤数等于嘧啶数。
【答案】 D
二、糖类和脂质
1.糖类
种类 分子式 分布 生理功能
单糖 五碳糖 核糖 C5H10O5 动植物细胞 五碳糖是构成核酸的重要物质
脱氧核糖 C5H10O4 葡萄糖是细胞的主要能源物质
六碳糖 葡萄糖 C6H12O6
二糖 蔗糖 C12H22O11 植物细胞 能水解成葡萄糖
麦芽糖
乳糖 动物细胞
多糖 淀粉 （C6H10O5）n 植物细胞 淀粉是植物细胞中储存能量的物质
纤维素 纤维素是细胞壁的组成成分之一
糖原 动物细胞 糖原是动物细胞中储存能量的物质
2.脂质
种类 生理功能 元素组成
脂肪 ①储存能量、氧化分解释放能量②维持体温恒定 C、H、O
类脂 磷脂 是构成细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜等膜结构的重要成分 C、H、O有些还含有N、P等
糖脂
固醇类 胆固醇 动物的重要成分，代谢失调会引起心血管方面的疾病。也是构成细胞膜的重要成分
性激素 促进性器官的发育和两性生殖细胞的形成，激发并维持雌雄性动物第二性征出现
维生素D 促进人体对钙、磷的吸收和利用
醛固酮 保Na+、排K+
【归纳总结】 细胞的能源物质
①细胞中的糖类、脂肪、蛋白质都含有大量的化学能，都可以氧化分解为生命活动供能，产物中都有CO2、H2O。在氧化分解中，由于三大有机物的C／H不同，需氧量也不同。糖类最大，需氧最少；脂肪最小，需氧最多，产生的能量也最多。
②三大能源物质的供能顺序为：糖类→脂肪→蛋白质，这是由它们的生理功能所决定的。正常情况下，脂肪、蛋白质除正常代谢中产生部分能量供生命活动利用外，一般不供能，只有在病理状态或衰老状态下才大量氧化供能。
③主要的能源物质：糖类，为生物体提供所需能量的70％以上。
④主要的储能物质：脂肪，含能量高。其他储能物质还有动物细胞中的糖原、植物细胞中的淀粉。
⑤直接能源物质：ATP。
⑥能源物质为生命活动供能的过程：
氧化放能（热能散失） 水解供能
能源物质 → ATP中的化学能 → 生命活动。
走进高考2 （2009·江苏，1）下列关于细胞内化合物的叙述，正确的是（ ）
A.ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一
B.糖原代谢的最终产物是葡萄糖
C.蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖
D.脂肪和生长激素是生物体内的能源物质
【解析】 ATP脱去2个磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，所以A正确；糖原代谢的最终产物是CO2和H2O，所以B错；蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖，而乳糖水解的产物是半乳糖和葡萄糖,所以C错；生长激素不能作为能源物质，所以D错。
【答案】 A
实验强化在平时
4.观察DNA、RNA在细胞中的分布
实验原理
（1）DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中。
（2）甲基绿和吡罗红对DNA、RNA的亲和力不同：
DNA甲基绿绿色；RNA吡罗红红色。
利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。
（3）盐酸（HCl）能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
实验流程
基本技术要求
（1）吡罗红甲基绿染色剂：A液20 mL,B液80 mL混合配成，现配使用。
A液：吡罗红甲基绿粉1 g+蒸馏水100 mL,置于棕色瓶中备用；
B液：乙酸钠16.4 g+蒸馏水溶解至1000 mL→取30 mL
乙酸12 mL，加蒸馏水稀释至1000 mL→取20 mL
+蒸馏水50 mL，配成pH为4.8的溶液。
两种染色剂混合使用。
（2）0.9%NaCl溶液——保持口腔上皮细胞的正常形态和生理功能。
8%盐酸——改变细胞膜的通透性使染色体的DNA和蛋白质分离
命题设计
例 （2010·衡水调研）在“观察DNA和RNA在细胞中分布”的实验中,下列说法正确的是（ ）
A.染色时先用甲基绿染液，再用吡罗红染液
B.用8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，使DNA水解
C.酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏
D.用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子
【解析】 在配制时首先将吡罗红甲基绿混合粉剂溶解，最后得到的染色剂中既有甲基绿，又有吡罗红。用8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分开，利于甲基绿染色，并不是分解DNA，否则就观察不出DNA分布状况。酒精灯烘干临时装片的目的是杀死并固定细胞，否则口腔上皮细胞在死亡时，溶酶体中的水解酶会破坏细胞内的结构，包括DNA、RNA等。染色体是由DNA和蛋白质组成的，此实验中使用盐酸时已使DNA和蛋白质分离，甲基绿染液只能使DNA分子着色，所以观察不到呈绿色的染色体。
【答案】 C
热点分析突破
类型一 细胞中的核酸及分布
例1 （2010·南京高三质检）由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，如右图所示，则下列叙述正确的是（ ）
A.若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
B.若a为核糖，b则为DNA的基本组成单位
C.若m为尿嘧啶，则由b构成的大分子可被吡罗红染色
D.在人和SARS病毒体内，化合物b都含有8种
【解析】 化合物a为五碳糖，化合物b为核苷酸，五碳糖分为脱氧核糖和核糖两种，核苷酸分为脱氧核苷酸和核糖核苷酸两大类。脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，其五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是胸腺嘧啶，而核糖核苷酸是RNA的基本组成单位，其五碳糖是核糖，特有的碱基是尿嘧啶，RNA可被吡罗红染色。人体内含DNA和RNA，共含有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸，而SARS病毒体内只有RNA，只含4种核糖核苷酸。
【答案】 C
【点拨】 （1）据胸腺嘧啶和尿嘧啶可判断核酸的种类，含胸腺嘧啶的一定是DNA，含尿嘧啶的一定是RNA。
（2）碱基、核苷酸种类与生物种类的关系：
①在只有DNA或RNA的生物中，只含有：4种碱基（A、G、T、C或A、G、U、C）4种核苷酸
②在同时含有DNA和RNA的生物中，则含有五种碱基（A、G、C、T、U）8种核苷酸
类型二 细胞中的糖类
例2 （2010·苏州模拟）下列关于糖类物质的叙述对应正确的是（ ）
①存在于DNA而不存在于RNA中的糖类
②植物细胞主要的能源物质
③存在于叶绿体而不存在于线粒体内的糖类
④存在于动物乳汁而不存在于肝脏细胞中的糖类
A.核糖、纤维素、葡萄糖、糖原
B.脱氧核糖、葡萄糖、葡萄糖、乳糖
C.核糖、葡萄糖、脱氧核糖、糖原
D.脱氧核糖、纤维素、葡萄糖、糖原
【解析】 ①DNA中的糖为脱氧核糖，故DNA称为脱氧核糖核酸;RNA中的糖为核糖，故RNA称为核糖核酸。②植物细胞内的主要能源物质是糖类，细胞内主要利用糖的氧化来产生ATP。③葡萄糖存在于叶绿体内，而不存在于线粒体内。因为叶绿体通过光合作用可以制造葡萄糖，而葡萄糖首先在细胞质中分解形成丙酮酸，然后再进入线粒体进一步氧化分解。④乳糖只存在于动物乳汁中，而糖原主要存在于肌肉、肝脏处，分别称为肌糖原、肝糖原。
【答案】 B
【点拨】 葡萄糖是细胞内主要的供能物质，但是葡萄糖氧化分解是在细胞质中进行的，分解后的丙酮酸进入线粒体，然后彻底氧化分解。
类型三 细胞中的脂质
例3 （2010·中山模拟）脂质普遍存在于生物体内，在细胞中具有独特的生物学功能，下列叙述与脂质相符的是（ ）
A.构成脂质的主要化学元素为C、H、O、N四种
B.磷脂是构成生物膜的重要物质，但并不是所有的细胞膜中都含磷脂
C.脂肪是细胞内的主要能源物质
D.固醇类物质对生物的生命活动起营养、调节等作用
【解析】 脂质主要由C、H、O三种元素组成，故A项错误；构成生物膜的重要物质是磷脂，所有细胞膜均含磷脂，故B项错误：细胞内的主要能源物质是糖类，脂肪是细胞内的主要储能物质，故C项错误。D项正确表述了固醇类物质的生理功能。
【答案】 D
【点拨】 由题干获取的信息有：生物体内含脂质，脂质具有重要功能。解答本题时，首先要明确脂质的化学组成和脂质的种类及各自的生理功能，再结合各选项选择。
基础达标
1.（2011·江门龙岩模拟）大肠杆菌、甘蔗、噬菌体、酵母菌都具有的糖是（ ）
A.纤维素 B.淀粉
C.糖原 D.脱氧核糖
答案 D
解析 脱氧核糖是构成DNA的成分之一，上述四种生物中都含有DNA。
2.（2011·济宁模拟）下列关于组成细胞的化合物的叙述中，正确的是（ ）
A.糖类、固醇、氨基酸、核苷酸都含有基本元素C、H、O、N
B.细胞中无机盐离子的含量对维持细胞的平衡有重要作用
C.蛋白质具有调节作用，如胰岛素和生长素等
D.DNA与蛋白质构成的染色体是细胞核中的遗传物质
答案 B
解析 糖类、脂肪中不含有氮元素，A项错误。生物体内的无机盐离子，必须保持一定的量，这对维持细胞的酸碱平衡非常重要，B项正确。生长素的化学本质是吲哚乙酸，不是蛋白质，C项错误。DNA是细胞核中的遗传物质，而染色体是遗传物质的载体，D项错误。
3.（2010·安徽巢湖、安庆两地联考）下列各种化学反应，在人体活细胞内一般都能进行的是（ ）
A.核苷酸合成核酸
B.蔗糖分解成二分子葡萄糖
C.淀粉分解成葡萄糖
D.氨基酸合成胰岛素
答案 A
解析 蔗糖、淀粉是植物细胞中特有的糖类；胰岛素在胰岛B细胞中合成，其它细胞不合成；活细胞要完成遗传信息的转录和翻译过程，故活细胞内都能将核苷酸合成核酸。
4.（2010·济南质检）下列关于胆固醇的叙述错误的是（ ）
A.胆固醇在动物内脏、蛋黄等食物中含量丰富
B.只要不摄入胆固醇，体内就不会有胆固醇
C.胆固醇是构成细胞膜的重要成分
D.老年人的血管内壁上容易沉积胆固醇
答案 B
解析 胆固醇的来源有两个：一是从食物中来；二是体内自己合成。
5.（2010·浙江宁波期末）核酸是细胞内携带遗传信息的物质，以下关于DNA与RNA特点的比较，叙述正确的是（ ）
A.在细胞内存在的主要部位相同
B.构成的五碳糖不同
C.核苷酸之间的连接方式不同
D.构成的碱基相同
答案 B
解析 A错误，DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中；B正确，组成DNA的五碳糖是脱氧核糖，组成RNA的五碳糖是核糖；C错误，核苷酸之间都是通过磷酸二酯键连接的；D错误，构成DNA的碱基有A、T、G、C，构成RNA的碱基有A、U、G、C。
6.（2011·天津调考）（1）细胞中的糖类可以分为三类，其中可以被消化道直接吸收的是__________，完全由葡萄糖缩合而成的二糖是__________。
（2）构成细胞膜的脂质是__________和__________。
（3）癌细胞转移与细胞膜上__________减少有关。
（4）蔗糖可影响花粉萌发，下表是科学家用不同浓度的蔗糖溶液培养花粉，测得的花粉萌发率（%），分析表中数据，回答问题：
答案 （1）单糖 麦芽糖
（2）磷脂 胆固醇 （3）糖蛋白
（4）①促进②培养时间相同，花粉的萌发率随蔗糖溶液浓度的增大而增大；蔗糖溶液浓度相同时，花粉的萌发率随培养时间的延长而增大
解析 糖类中单糖是不能水解的糖，可被消化道直接吸收；构成细胞膜的脂质是磷脂和胆固醇。（5）表中数据显示，蔗糖对花粉萌发有促进作用，若培养时间相同，花粉的萌发率将随蔗糖液浓度增大而增大，若蔗糖浓度相同，则花粉萌发率随培养时间延长而增大。
考纲要求
权威解读
1.糖类、脂质的种类和作用（Ⅱ）
2.核酸的结构和功能（Ⅱ）
3.观察DNA、RNA在细胞中的分布
1.应用糖类、脂质的种类和作用分析实例。
2.理解核酸的结构、功能及多样性。
3.学会观察DNA、RNA在细胞中的分布并总结结论。
第3讲 细胞中的核酸、糖类和脂质
培养时间
（小时）
蔗糖溶液浓度
5%
10%
15%
20%
O
2
14.93
20.16
22.60
34.04
1.30
4
19.31
28.00
32.41
52.17
8.14
8
39.63
47.50
49.21
57.14
11.38
24
61.89
68.91
70.98
77.69
20.66
48
67.04
71.29
75.01
81.61
24.79
①蔗糖对花粉的萌发有__________（填“促进”或“抑制”）作用。
②由该表可得出结论：_______________________________
___________________________________________________。第 3 节 细胞核——系统的控制中心
一、细胞核
1．结构及其功能特点
结构 功能特点
核膜 ①双层膜，把核内物质与细胞质分开
核孔 实现核质之间频繁的②物质交换和③信息交流
核仁 与某种 RNA 的合成以及④核糖体的形成有关
染色质 1)主要成分有⑤DNA和⑥蛋白质 2)容易被⑦碱性染料染成深色3)与染色体的关系：同种物质在⑧细胞的不同时期的两种存在状态
2.功能
(1)细胞核是⑨遗传信息库。
(2)细胞核是细胞⑩代谢和遗传的控制中心。
二、真核细胞的三维结构模型
1．模型的概念
人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种 简化的概括性的描述。
2．特点
可以是定性的，也可以是定量的。
3．模型的形式： 物理模型、概念模型、数学模型等。
细胞核的结构和功能
1．结构
结构 功能
核膜 双层膜，外层核膜与内质网相连；外层核膜外侧附着有大量的核糖体；核膜是真核细胞所特有的结构 将细胞核与细胞质分隔开，具有一定的保护作用
核仁 折光率较大，颜色深 与核糖体和某种 RNA 的合成有关
核孔 核膜上的一种孔道结构，核孔随着细胞类型的不同和细胞生长阶段的不同，核孔的数目和大小都有差异 能选择性地转运核内物质，是某些大分子物质进出的通道(RNA 和蛋白质)；实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
染色质（体) 是细胞核内易被碱性染料染成深色的物质，由 DNA 和蛋白质构成；染色质与染色体是细胞不同时期的两种状态 染色质是真核细胞的遗传物质，DNA 的主要载体
核液 细胞核内的液体 构成核内的水环境
2．功能
(1)细胞核功能的实验分析
实验内容 实验方法 实验结果 结论
两种美西螈细胞核移植 将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中 发育成的美西螈都是黑色 美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的
横缢蝾螈受精卵 用头发横缢蝾螈受精卵，一半有核、一半无核 有核的一半能分裂、分化，无核的一半则不能 蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的
将变形虫切成两半 切成一半有核、一半无核 有核的一半能生 长、分裂、再生， 具有应激性；无核 的一半只能消化 食物 变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的
伞藻嫁接与核移植 将两种伞藻的帽、柄、假根分开后，相互嫁接与核移植 “帽”的形状与具有细胞核的假根部分一致 伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
(2)细胞核是遗传信息库，因为细胞内的 DNA 主要分布在核内；也是细胞遗传和代谢的控制中心，因为遗传物质是细胞生命活动的根本控制者。
【易错易混】代谢旺盛的细胞的特点
①自由水含量相对较高。
②细胞膜上蛋白质含量和种类较多。
③核质之间物质交换频繁，核孔数量多。
④蛋白质合成旺盛，核仁较大。
【突破题】关于细胞核结构与功能的统一性的叙述中，正确的是()
A．真核细胞核膜上有核孔，DNA 等大分子物质可以通过核孔进入细胞质
B．原核细胞的核膜也具有两层膜，利于控制物质的进出
C．核仁中的 DNA 控制着细胞代谢
D．染色质上的 DNA 贮存着大量的遗传信息
【解题指导】核膜上的核孔是某些大分子物质的通道，如蛋白质、mRNA等，但DNA不能通过其进入细胞质，细胞核内的 DNA只能在核中贮存、复制、转录；原核细胞无核膜，即无成形的细胞核；控制细胞代谢的DNA是指染色质中的 DNA，核仁中有少量DNA，只与某种 RNA的合成有关；染色质上的DNA 上的碱基排列顺序代表着遗传信息。
【答案】D二、酶的本质
酶是①__________产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是②__________，少数酶是③__________。
三、酶的特性
1.①__________：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
2.专一性：一种酶只能催化②__________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③__________的条件下进行的，过酸、过碱或温度过高，都会使酶的④__________遭到破坏，使酶永久失活；而在低温下，酶的活性⑤__________，但⑥__________稳定。
四、ATP的结构和功能
1.结构：ATP是①__________的英文名称缩写，其结构简式是②__________，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个③__________，两个④__________，ATP分子中大量的化学能储存在⑤__________中。
2.功能：ATP是细胞内的一种⑥__________化合物，直接给细胞生命活动提供能量。
五、ATP和ADP的相互转化
1.在有关酶的催化下，ATP分子中远离①__________的高能磷酸键很容易水解，并释放能量。
2.在有关酶的催化下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的②__________结合，重新形成ATP。
3.ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的
③__________，ADP转化为ATP时所需能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说来自于④__________，对于绿色植物来说，还可以来自于⑤__________。
六、ATP的利用
1.ATP可用于细胞的①__________、各种②__________反应，还可用于生物发光、发电、肌肉收缩、大脑思考等生命活动。
2.细胞内的化学反应吸收和释放的能量通过③________
_______分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。
自我校对
一、①化学反应 ②催化 ③催化效率高 ④活化能
二、①活细胞 ②蛋白质 ③RNA
三、①高效性 ②一种或一类 ③比较温和 ④空间结构 ⑤降低 ⑥空间结构
四、①三磷酸腺苷 ②A—P～P～P ③磷酸基团 ④高能磷酸键 ⑤高能磷酸键 ⑥高能
五、①A ②Pi ③共性 ④呼吸作用 ⑤光合作用
六、①主动运输 ②吸能 ③ATP
走进高考1 （2010·上海，2分）下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是（ ）
A.酶和激素都是蛋白质
B.酶和激素都与物质和能量代谢有关
C.酶和激素都由内分泌细胞分泌
D.酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
【解析】 本题考查酶与激素的异同，意在考查考生的辨别比较能力。A项中少数酶是RNA，只有部分激素如胰岛素、生长激素等是蛋白质；B项中酶能催化物质和能量代谢，而激素对物质和能量代谢的相关反应起调节作用；C项中人体的酶并非仅由内分泌细胞分泌；D项中酶不一定要释放到血液中，有的酶在细胞内发挥作用。
【答案】 B
A.当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B.当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C.酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D.酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
【解析】 本题考查温度对酶活性的影响，考查考生对不同温度对酶活性影响的分析能力，同时还考查考生的识图能力。从图中可看出，当反应温度t1调到最适温度时，酶活性逐渐上升，所以B正确。当反应温度t2调到最适温度时，酶活性不变，因此A错误。当温度超过最适温度后，随温度的升高酶逐渐变性失活，而在温度低于最适温度时，随温度的降低酶的活性减弱，但酶的分子结构并没有被破坏，故酶适合在低温下保存，A、D两项均错误。
【答案】 B
走进高考3 （2008·天津理综，6分）下列有关ATP的叙述，正确的是（ ）
①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等
②若细胞内Na+浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加
③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
【解析】 本题考查ATP的相关知识。人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中因缺氧进行无氧呼吸，而安静时进行有氧呼吸，氧化分解等摩尔葡萄糖，安静时生成ATP的量较多。细胞中ATP和ADP的含量少，人在饥饿时，两者的含量仍会达到动态平衡。Na+进出细胞的方式是主动运输，主动运输要消耗能量。人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞代谢增强，使细胞中的ATP的量增加，以维持体温的恒定。
【答案】 B
【特别关注】 （1）选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。
（2）保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。
（3）实验设计程序
淀粉 淀粉酶
↓ ↓
各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
滴加碘液，观察颜色变化
【特别关注】 操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加蒸馏水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物（如可溶性淀粉液）。不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠，这样容易使反应物在酶的作用下水解，无法证实环境过酸和过碱对酶活性的影响。
命题设计
例 （2009·全国卷Ⅱ）请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、试管、37℃恒温水浴锅、沸水浴锅。
（1）若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
溶液试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 + - + -
2）实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
________________________________________________。
（3）结果预测：_________________________________
（4）结论：________________________________________。
（5）在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是___________
___________________________________________________。
【解析】 （1）要验证酶的专一性，可根据底物相同酶不同或底物不同酶相同时，还原糖是否产生来确定酶是否发挥催化作用。由于要求验证两种酶的专一性，故实验分为4组。（2）补充实验步骤，一般要根据题目给定的器材及提出的实验目的，设计或补全实验步骤，并预期结果，分析原因。根据步骤①的提示和题干所给的材料及用具，可以推出，接下来要做的是“恒温反应”、通过斐林试剂检测实验结果、观察实验现象和记录实验结果。（3）根据实验设计，试管甲和试管乙中的反应能够进行，会出现砖红色沉淀；其他实验处理反应不能进行，不会出现砖红色沉淀。（4）由（3）易得出“酶的催化作用具有专一性”的结论。（5）因为酶的活性受温度影响，20℃低于酶的最适温度，酶的活性较弱，产生的还原糖较少，因此，试管中的颜色比37℃时浅。
【答案】 （1）如表：
溶液试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 + - + -
乙 - + - +
丙 + - - +
丁 - + + -
（2）②混匀，37℃恒温水浴一段时间。 ③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间。 ④观察实验现象并记录实验结果。
（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀
（4）酶的催化作用具有专一性
（5）20℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少
A.物质a可以是麦芽糖但不可以是乳糖
B.曲线④表示在某实验条件下物质a在2分钟时间内完全分解
C.若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①温度一定低于曲线②和③
D.若曲线①②③表示不同酶浓度下酶促反应速率，则曲线①酶浓度高于曲线②和③
【解析】 图1中酶促反应后的两种产物是相同的，因此可以是麦芽糖但不可以是乳糖，因为乳糖水解后的产物为葡萄糖和半乳糖，因此A项正确。曲线④中物质a在2分钟时间内物质浓度降为0，意味着被酶完全分解，因此B项正确。若曲线①②③表示不同温度下酶促反应速率，则曲线①代表的温度为最适温度，曲线②③代表的温度可以在最适温度的同一侧或两侧，因此C项错误。在底物一定的前提下，酶浓度越高，分解底物所用的时间越短，因此D项正确。
【答案】 C
A.从左图中可以知道pH=7时植物淀粉酶的活性最高
B.从左图中可以知道若使人淀粉酶的pH由2升到7时该酶活性逐渐升高
C.右图影响AB、BC段反应速率的主要原因不同
D.右图曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37℃
【解析】 从左图知，pH=7时，人的淀粉酶活性最高，pH=5.5左右，植物淀粉酶的活性最高，所以A、B两项错误。右图中影响AB段反应速率的主要原因是底物的浓度，而BC段反应达到平衡，因此主要限制因子是酶量，C项正确。右图曲线只设置了两个温度梯度，没有高于37℃的实验数据，因此不能说明37℃是该酶促反应的最适温度，D项错误。
【答案】 C
【规律总结】 识图应注意以下几点：
（1）明确横、纵坐标表示的变量。横、纵坐标不同，曲线表示的意义不同。
（2）理解曲线所表示的意义。曲线中横坐标是自变量，纵坐标是因变量，曲线表示纵坐标随横坐标的变化而变化。
【解析】 此题考查细胞中能量转换的相关知识。光能转换为活跃的化学能，发生在类囊体薄膜上。无氧呼吸的场所发生在细胞质基质中。物质A表示多糖，在动植物细胞中都能合成和分解多糖，但物质A在植物中主要是淀粉和纤维素，而在动物中主要是糖原。⑤过程表示葡萄糖的氧化供能，在任何活细胞中都能发生。
【答案】 A
基础达标
1.（2011·广州调研）2010年6月，北京师范大学贾宗超教授、郑积敏博士，在研究中发现了在同一蛋白的同一活性中心上行使相反功能的新机制，其研究成果首先公布在顶级专业期刊《Nature》上。下列有关说法错误的是（ ）
A.“活性中心”指的是酶的识别位点
B.“同一蛋白”指的是酶
C.每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，所以活性中心与反应物是一一对应关系
D.要较长时间保持酶活性，各种酶制剂都应保存在低温的条件下
答案 C
解析 由题干信息可知，新的科技发现证明同一种酶也可以起相反的两种作用，所以C项是错误的；低温有利于酶的保存。本题主要考查考生获取信息的能力。
答案 A
解析 B、C两项分别说明酶需要适宜的温度和pH；D选项曲线描述错误，催化剂不改变达到平衡时的浓度；A选项,加入过氧化氢酶后，达到平衡点所需时间明显缩短，说明酶具有高效性。
3.（2010·山东淄博高三模拟）某同学进行以下实验：在2支试管中分别加入等量2%可溶性淀粉溶液，再分别加入等量稀释10倍的唾液和未稀释的唾液，然后分别滴入1滴碘液，37℃水浴恒温条件下，观察蓝色消失所需时间，结果所需时间几乎相等。这项实验的目的是验证（ ）
A.唾液含有淀粉酶 B.淀粉遇碘变蓝
C.酶具有高效性 D.酶具有专一性
答案 C
解析 据题意知，稀释10倍的唾液和未稀释的唾液催化淀粉水解的时间相同，这说明了酶具有高效性。
A.①② B.②③
C.②④ D.②③④
答案 C
解析 该实验底物只有H2O2不能说明酶具有专一性，若证明酶是蛋白质或RNA，需要用物质鉴定的相关实验；表中方法③与④的实验结果说明酶在高温环境中变性而失去活性；方法①②③对照说明，酶催化反应具有高效性。
5.（2010·安徽安庆质检）下列关于ATP的合成和作用的描述中，错误的是（ ）
A.在叶肉细胞中，能产生ATP的部位有细胞质基质、叶绿体和线粒体
B.在无氧条件下，酵母菌产生ATP的部位只有细胞质基质
C.人体在运动过程中，氧化分解有机物释放的能量大部分转移到ATP中
D.ATP与ADP之间不断相互转化是细胞供能的机制
答案 C
解析 本题考查ATP的合成和利用。ATP是生命活动的直接能源物质，在叶肉细胞中，光合作用的光反应阶段可以产生ATP，发生在叶绿体基粒片层薄膜上。细胞质基质是无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段的场所，也可以合成ATP。线粒体是有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第二、三阶段分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，所以也可以合成ATP。酵母菌是兼性厌氧生物，在无氧条件下可以在细胞质基质中进行无氧呼吸，合成ATP。因为ATP中远离腺苷的高能磷酸键既容易分解也容易合成，所以ATP与ADP之间可以相互转化，这是细胞供能机制。无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，氧化分解有机物释放的能量大部分转变成热能，一小部分转移到ATP中，所以C项错。
（2）乙兴趣小组的同学为了探究蛋白酶洗衣粉中的蛋白酶成分是蛋白质，用以下所给的条件进行了探究,请你帮他们完成下列实验。
实验原理：蛋白质能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。
实验材料：0.1 g／mL的NaOH溶液（双缩脲试剂A）、0.01 g／mL的CuSO4溶液（双缩脲试剂B）、蛋白酶洗衣粉、普通洗衣粉、滴管、试管、蒸馏水。
实验步骤：
①取两支试管编号1、2；
②_________________________________________________;
③_________________________________________________;
④观察两支试管中的颜色变化。
可能的现象及结论：_________________________________。
答案 （1）酶的专一性 洗衣粉的用量、污染程度、水质、pH A与B、A与C
（2）②分别向1、2号试管中加入2 mL蛋白酶洗衣粉溶液和普通洗衣粉溶液
③然后向两支试管中各加入0.1 g／mL的NaOH溶液，振荡；再向两支试管中加入3～4滴0.01 g／mL的CuSO4溶液，振荡
可能的现象及结论；1号试管中出现紫色，2号试管中未出现紫色，说明该蛋白酶洗衣粉中的蛋白酶成分是蛋白质；1、2号试管中均未出现紫色，说明该生物活性洗衣粉中的蛋白酶成分不是蛋白质
解析 （1）该题考查实验探究中自变量与研究目的之间的关系、无关变量的控制、因变量的观测等知识点。该实验自变量是洗衣粉所含有的酶与污染物成分之间的对应关系，因此可用来探究酶的专一性。洗衣粉的用量、污染物的含量以及水质、pH等都有可能构成无关变量。
（2）本实验的目的是探究蛋白酶的成分是否为蛋白质，加酶洗衣粉和普通洗衣粉的差异在于有没有蛋白酶，所以用双缩脲试剂对两种洗衣粉进行检测，如果含加酶洗衣粉的试管出现紫色，说明蛋白酶的成分为蛋白质，反之则不是。
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
完成 课时作业（九）
考纲要求
权威解读
1.酶在代谢中的作用（Ⅱ）
1.酶的化学本质、催化特性。
2.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）
2.ATP的化学组成和特点、在能量代谢中的作用。
3.探究影响酶活性的因素
3.探究影响酶活性的因素的实验原理、材料选择及实验过程。
第五章 细胞的能量供应和利用
第1讲 酶和ATP
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的许多①________
_____，是细胞生命活动的基础。
2.酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有②__________作用，同时还证明了酶与无机催化剂相比，具有③__________的特性。
3.酶的作用机理：降低化学反应的④__________。
* 考点梳理
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
来源
一般说来，活细胞都能产生酶
生理功能
具有生物催化作用
2.催化原理
酶和无机催化剂均能降低反应的活化能，酶降低活化能的效果更显著,如下图所示，由于在催化反应中，只需较少的能量就可使反应物进入“活化态”,所以和非催化反应相比，活化分子的数量大大增加，从而加快了反应速度。
* 要点归纳探究
一、酶的概念及催化原理
1.酶概念的理解
特别提醒
与无机催化剂一样，酶仅能改变化学反应的速度，并不能改变化学反应的平衡点，且性质在化学反应前后不发生改变。
二、酶催化作用的特点与曲线解读
1.表示酶高效性的曲线
解读：
①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
③酶只能催化已存在的化学反应。
2.表示酶的专一性的图像和曲线
（1）图像
解读：
①图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B分解后的产物，C、D表示不能被该酶催化的物质。
②酶和被催化的底物分子都有特定的空间结构。
解读：
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，当温度升高时可恢复活性。
③反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
3.影响酶活性的曲线
三、ATP
1.ATP结构式及各组分的含义
（1）结构 ：ATP是一种核苷酸衍生物，由一个核糖、一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成。其中腺苷一磷酸与RNA中腺嘌呤核苷酸组成相同。
走进高考2 （2009·宁夏理综、辽宁理综，6分）如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是（ ）
（2）特点
含有两种磷酸键：普通磷酸键（1个）、
高能磷酸键（2个）
末端的高能磷酸键易断裂和重新生成
ATP的两个高能磷酸键全部水解后所剩的部分为AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），是RNA的基本组成成分之一，可作为RNA的合成原料。可见细胞中物质间可相互转化。
酶
酶
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP+Pi+能量 ATP
ATP ADP+Pi+能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能（光合作用）、化学能（细胞呼吸）
储存在高能磷酸键中的能量
能量去路
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部分
【归纳总结】 ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的。
2.ATP与ADP的相互转化过程分析
3.ATP的再生与利用
【归纳总结】 能源之间的关系
试管内液面上方
用带火星木条插入
均匀
混合
木条迅速剧烈燃烧
实验组：H2O2+过氧化氢酶 气泡产生大而多
②H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度不同。
（2）实验过程
或Fe3+
过氧化氢酶
①2H2O2 2H2O+O2↑
* 实验强化在平时
* 9.探究酶的特性及影响酶活性的因素
理论指导
1.酶的高效性的实验验证
（1）实验原理
（3）实验结论
酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
试管内液面上方
用带火星木条插入
均匀
混合
燃烧但不剧烈
对照组：H2O2+Fe3+ 气泡产生小而少
②用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。
林试剂砖红色Cu2O↓
酶
蔗糖（非还原性糖） 葡萄糖+果糖
酶
淀粉（非还原性糖） 麦芽糖
①
还原糖+斐
2.酶专一性的验证实验
（1）实验原理
序号
项目
试管
1
2
1
注入可溶性淀粉
2 mL
无
2
注入蔗糖溶液
无
2 mL
3
注入新鲜淀粉酶溶液
2 mL振荡
2 mL 振荡
4
50℃温水保温
5 min
5 min
5
加斐林试剂
1 mL振荡
1 mL振荡
6
将试管下部放入60℃热水中
2 min
2 min
7
观察实验结果
有砖红色沉淀
无砖红色沉淀
结论
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
（2）实验程序
碘液
碘液
淀粉酶
①淀粉 麦芽糖
蓝色 无蓝色出现
3.温度对酶活性的影响
（1）原理解读
②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。
碘液
检测是否出
现蓝色及蓝
色深浅
淀粉t1温度下+淀粉酶t1温度下
淀粉t2温度下+淀粉酶t2温度下
……
淀粉tn温度下+淀粉酶tn温度下
（2）实验设计思路
检测O2的生成情况
酶溶液+pH1+反应物
酶溶液+pH2+反应物
……
酶溶液+pHn+反应物
过氧化氢酶
①H2O2 H2O+O2↑。
②pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少。
（2）实验设计
4.pH对酶活性的影响
（1）原理解读
6.（2011·江南十校联考）在日常生活中，洗衣粉是人们生活的必备品，各种含酶制剂的洗衣粉因洗涤效果好被人们所青睐。下面是两生物兴趣小组的同学针对含酶制剂的洗衣粉所做的实验，请你分析回答相关问题。
（1）甲组同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了下列实验，他们做该实验的目的是探究__________。该实验需要控制的无关变量有__________。该实验中__________分别构成两组对照实验。
40℃
淀粉膜
5×5 cm
C（蛋白酶洗衣粉）
40℃
蛋白膜
5×5 cm
方法
实验结果
①常温下自然分解
氧气泡少而小
②常温下加Fe3+
氧气泡稍多而小
③常温下加新鲜动物肝脏提取液
氧气泡极多而大
④加入煮沸后冷却的新鲜动物肝脏提取液
氧气泡少而小
①从化学本质看，酶是蛋白质或RNA
②从催化活性看，酶变性后就失去活性
③从催化底物范围看，酶有专一性
④从催化反应效率看，酶有高效性
4.（2011·苏、锡、常、镇调查）为了认识酶作用的特性，以体积分数为3%的H2O2溶液为反应底物进行的一组实验结果见下表。通过分析实验结果，从表中可得到的实验结论是（ ）
2.（2010·南宁模拟）如图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。其中能说明酶具有高效性的是（ ）
A.①过程表示将光能转换为活跃的化学能，发生在叶绿体的基质中
B.若⑤过程发生在缺氧状态下，则发生的场所是细胞质基质
C.通常在动植物细胞中都能发生的过程是③④⑤
D.动植物细胞中都可以含有物质A，但具体结构不同
类型三 ATP的生理作用
例3 （2011·广州六中调研）下图是真核细胞内部分能量转换关系图解，下列叙述错误的是（ ）
类型二 酶催化特性辨析
例2 （2011·杭州质检）如下左图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；右图表示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线。下列与此图相关叙述中正确的是（ ）
类型一 酶的催化作用
例1 （2011·茂名模拟）下图1表示某酶促反应过程，图2表示图1的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线（物质a的起始浓度为10 mmol／L）。下列叙述不正确的是（ ）
* 热点分析突破
B（脂肪酶洗衣粉）
40℃
蛋白膜
5×5 cm
A（蛋白酶洗衣粉）
水温
污染物
布料
组别第 2 章组成细胞的分子
考纲内容 能力要求 命题展望
1.水和无机盐的作用2.蛋白质、核酸的结构和功能3.糖类、脂质的种类和作用4.观察 DNA、RNA 在细胞中的分布5.检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 ⅠⅡⅡ 1.将与蛋白质相关的知识进行综合，考查与蛋白质有关的知识2.以生活、健康为新情境综合考查与遗传、代谢、调节、免疫等相关的知识
第 1 节细胞中的元素和化合物
一、组成细胞的元素
1．种类
(1)大量元素①C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
(2)微量元素②Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
(3)最基本(核心)元素③C。
2．作用
(1)组成化合物进而构成细胞，如蛋白质、核酸等。
(2)影响生物体的生命活动，如 B 能促进花粉萌发和花粉管
的伸长。
3．研究意义
生物界和非生物界具有④统一性和⑤差异性。
二、组成细胞的化合物
1．无机化合物：⑥水和无机盐。
2．有机化合物：⑦糖类、脂质、蛋白质、核酸。
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．糖类的检测
还原糖与⑧斐林试剂发生作用，生成⑨砖红色沉淀；淀粉遇⑩碘液变 蓝色。
2．脂肪的检测：被 苏丹Ⅲ染液染成 橘黄色，或被 苏丹Ⅳ染液染成 红色。
3．蛋白质的检测 蛋白质与 双缩脲试剂作用产生 紫色。
组成细胞中的化学元素
1．细胞中常见的化学元素归纳(如图 2－1－1 所示)
图 2－1－1
(1)无论干重还是鲜重，C、H、O、N 都是含量最多的 4种元素。
(2)无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用，如 P 是组成 ATP、膜结构等的重要成分 Fe 是血红蛋白的成分等。
2.分析生物界与非生物界的统一性和差异性
(1)统一性是从化学元素的种类来分析的：组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到，没有一种是生物体所特有的。
(2)差异性是从化学元素的含量来分析的：组成生物体的化学元素与无机环境中的相应元素的含量有一定的差别。这种差异性是由于生物体有选择地从无机环境中吸收各种物质组成自身结构所造成的。
(3)不同生物体内所含的化学元素的种类基本相同，但在不同生物体内同种元素的含量差别较大；同一生物体内的不同元素的含量也不相同，体现了细胞的统一性和差异性。
【易错易混】对于各种元素， 不能用含量的多少来衡量其重要或不重要，微量元素也是生命活动不可缺少的元素。
【突破题 1】图 2－1－2 表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列正确的是( )
A．蛋白质、水、脂质、糖类，C、O、H、N
B．蛋白质、糖类、脂质、水，N、H、O、C
C．水、蛋白质、脂质、糖类，H、O、N、C
D．水、蛋白质、糖类、脂质，N、H、 C、O 图 2－1－2
【解题指导】在活细胞中，元素的含量是 O>C>H>N；而化合物的含量是水＞蛋白质＞脂 质＞糖 类。
【答案】A
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．实验原理
根据某些化学试剂能够与生物组织中的相关有机化合物产生特定的颜色反应。
2．实验流程归纳
(1)还原糖的检测
3．实验材料的选择
(1)检测还原糖的实验材料选择：最理想的实验材料是还原糖含量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅或近于白色，如苹果和梨的果实。
(2)检测脂肪的实验材料选择：最好选用富含脂肪的种子，如花生种子(取其子叶)等。
(3)检测蛋白质的实验材料选择：最好选用富含蛋白质的生物组织(或器官)，植物材料常用的是大豆，动物材料常用的是鸡蛋清(卵白)。
【易错易混】斐林试剂与双缩脲试剂的比较
(1)CuSO4溶液浓度不同：斐林试剂中为 0.05 g/mL，双缩脲试剂中为 0.01 g/mL。
(2)原理不同：斐林试剂的实质是新配制的 Cu(OH)2 溶液；双缩脲试剂的实质蛋白质的肽键在碱性溶液中能与 Cu2+络合成紫红色的化合物，颜色深浅与蛋白质浓度成正比。
（3）使用方法不同：斐林试剂是先将 NaOH 溶液与 CuSO4溶液混合后再使用；双缩脲试剂是先加入 NaOH 溶液，再滴加CuSO4溶液。
【突破题 2】下列关于鉴定糖类、蛋白质和脂肪实验操作的叙述中，正确的是( )
A．鉴定还原糖的斐林试剂甲液与乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．鉴定脂肪的存在，要用显微镜观察是否有被染成橘黄色或红色的颗粒
C．鉴定可溶性还原糖时，先加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
D．鉴定蛋白质时，双缩脲试剂 A 液与 B 液要混合均匀后再加入含样品的试管中
【解题指导】斐林试剂的甲液、乙液要混合后使用，而双缩脲试剂则先用A 液后用B 液，不能先混合。脂肪的鉴定则使用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ后，需要用显微镜观察组织细胞内是否有橘黄色或红色颗粒。
【答案】B知识点一 蛋白质的结构层次及其多样性
1．(2011年沈阳联考)下图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是(　　)
A．A中肯定含有P元素
B．①过程发生所需模板和运输B的工具都是RNA
C．多肽中B的数目等于C的数目
D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因
解析：组成蛋白质的元素是C、H、O、N，有的含有P、S。①过程是翻译，所需模板是信使RNA，运输B(氨基酸)的工具是转运RNA。多肽中一条肽链中B(氨基酸)的数目等于C(肽键)的数目加1。细胞多样性的根本原因是DNA的多样性。
答案：B
2．(2011年闵行质检)如图是人体细胞中三种重要的生物大分子B、G、E的元素组成、基本单位及相关关系图。关于此图的叙述不正确的是(　　)
A．E→G发生的场所主要是细胞核，G→B发生的场所是核糖体
B．B的多种重要功能只与b的种类、数目和排列顺序有关
C．E中e的排列顺序决定了B中b的排列顺序
D．元素X是氮元素，元素Y是氮元素和磷元素
解析：题图中e为脱氧核苷酸，E为DNA，g为核糖核苷酸，G为RNA，b为氨基酸，B为蛋白质。蛋白质的结构决定了功能，蛋白质的结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序及多肽链的空间结构有关。
答案：B
知识点二 蛋白质的合成过程分析及相关计算
1．多肽形成过程的分析
(1)形成过程中的产物H2O中的H来自于—COOH和—NH2，而O只来自于—COOH。
(2)一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端。多余的氨基和羧基位于R基上。
2．相关计算
(1)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。
(2)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。
(3)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N的总数。
(4)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数。
(5)H原子数＝各氨基酸中H的总数－2×脱去水分子数
(6)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链：
3.氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系
由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。
[知识拓展] (1)只有连在同一个碳原子上的氨基和羧基才参与形成肽键，R基上的氨基或羧基不参与肽键的形成。
(2)由n个氨基酸形成一环状肽，则形成肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数。
3．氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个两条链的多肽，相对分子质量是12276，合成这个多肽的氨基酸的数目和指导它合成的DNA分子脱氧核苷酸数目依次是(　　)
A．144,864　　　　　　 　B．144,432
C．120,720 D．120,360
解析：多肽的相对分子质量＝氨基酸的数目×氨基酸平均相对分子质量－(氨基酸的数目－肽链条数)×18，把相应数字代入上式可得：氨基酸的数目＝120，再根据基因控制蛋白质合成过程中：DNA分子中脱氧核糖核苷酸数：相应mRNA分子核糖核苷酸数：指导合成的蛋白质上氨基酸数＝6∶3∶1，可知DNA分子中脱氧核苷酸数目＝6×120＝720。
答案：C
4．某蛋白质分子的相对分子质量为11 054,20种氨基酸的平均分子相对质量为128，在形成该蛋白质分子时脱去水的分子相对质量共1 746，则组成该蛋白质的肽链数是(　　)
A．1条　　　B．2条　　　C．3条　　　D．4条
解析：由题目提供的数据可算出：①组成该蛋白质的氨基酸数目为(11 054＋1 746)÷128＝100(个)；②脱去的水分子数为1 746÷18＝97(个)。所以组成该蛋白质的肽链数为：100－97＝3(条)。
答案：C
类型一 蛋白质的功能
(2010年高考课标全国理综)水中氧含量随水温的升高而下降。生活在寒温带湖泊中的某动物，其血液中的血红蛋白含量与其生活的水温有关。右图中能正确表示一定温度范围内该动物血液中血红蛋白含量随水温变化趋势的曲线是(　　)
A．甲　　　　B．乙
C．丙 D．丁
【解析】　血红蛋白的主要功能是运输氧气，因为水中的氧含量会随水温的升高而下降，所以生活在寒温带湖泊中的某动物体内的血红蛋白含量应随着水温的升高而增多，以满足动物对氧的需求。
【答案】　A
类型二 蛋白质的相关计算
(2009年高考上海卷)某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是(　　)
A．n－m B．n－2m
C．n＋m D．n＋2m
【解析】　两个氨基酸脱水缩合形成一个肽键，里面含一个氧原子，n个氨基酸缩合形成m条肽链，应有肽键n－m个，所以肽键中氧原子是n－m个，一条肽链中除肽键外还至少含有一个完整的羧基，里面有两个氧原子，所以m条肽链中应至少还有2m个氧原子，再加上肽键中的n－m个，所以应至少有氧原子个数为n－m＋2m＝n＋m。
【答案】　C
类型三 蛋白质的合成
(2011年福州模拟)如图是某化合物结构图解，请据图回答：
(1)Ⅲ和V称为________。
(2)决定氨基酸种类的编号是________。
(3)该化合物是由________个氨基酸，失去________个水分子而形成的，这种反应称为__________。该化合物的名称是________。
(4)该化合物最左端的肽键水解后生成的氨基酸的结构简式表示为________。(5)胰岛素是一种由51个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，则胰岛素至少含有________个氨基和________个羧基。
【解析】　由于化合物中含有Ⅲ、V两个肽键，因此该化合物为三肽，缩合时共失去两分子水；R基的不同决定了氨基酸的不同，图中Ⅱ、Ⅳ、Ⅶ为R基；最左端氨基酸的R基为－CH3，由于每条肽链中至少一端总有一个氨基酸的氨基而另一端总有一个羧基不参与缩合，因此，每条肽链中至少含有一个氨基和一个羧基。
【答案】　(1)肽键　(2)Ⅱ、Ⅳ、Ⅶ (3)3　2　脱水缩合　三肽　(4)
(5)2　2验第五章 细胞的能量供应和利用
第3讲 能量之源——光与光合作用
【考纲要求解读】
考纲要求 权威解读
1.光合作用以及它的认识过程（Ⅱ）2.影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）3.叶绿体色素的提取和分离（Ⅰ） 1.说出绿叶中色素的种类及作用；说出叶绿体的结构和功能；光合作用的光反应、暗反应过程及相互联系。2.说出环境因素如何影响光合作用。3.说出色素提取的原理、步骤、结论及实验中的注意事项。
【考点梳理深化】
一、捕获光能的色素
二、叶绿体的结构和功能
三、光合作用的探究历程
年代 科学家 实验结论或观点
18世纪 只有①__________是植物建造自身的原料
1771年 普利斯特利 ②__________可以更新空气
1779年 英格豪斯 ③__________在更新空气中不可缺少
1785年 绿叶在光下放出和吸收的气体分别是④__________
1864年 萨克斯 光合作用的产物除O2外还有⑤__________
1939年 鲁宾和卡门 光合作用释放的O2来自⑥__________
20世纪40年代 卡尔文 CO2中的碳在光合作用中转化为⑦__________碳的途径
四、光合作用的过程
五、光合作用原理的应用
1.光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造①__________的数量。可通过测定一定时间内②__________消耗的数量或③__________生成的数量来定量表示。
2.影响光合作用强度的环境因素
（ⅰ）空气中④__________的浓度；
（ⅱ）土壤中⑤__________的多少；
（ⅲ）光照⑥__________以及光的成分；
（ⅳ）⑦__________的高低等。
六、化能合成作用
1.概念：某些细菌利用体外环境中的某些①__________所释放的能量来制造有机物的合成作用。
2.实例：硝化细菌能利用②__________时所释放的化学能，将CO2和H2O合成为糖类。
3.自养生物和异养生物
（1）自养生物：绿色植物和硝化细菌都能将③_______
_______，因此属于自养生物。
（2）异养生物：人、动物、真菌以及大多数细菌只能利用环境中④__________来维持自身的生命活动，属于异养生物。
自我校对
一、①无水乙醇 ②层析液 ③溶解度 ④胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b ⑤红光和蓝紫光 ⑥蓝紫光
二、①暗反应 ②类囊体 ③色素 ④光反应 ⑤光合作用 ⑥叶绿体被光束照射
三、①土壤中的水分 ②植物 ③光和绿叶 ④O2和CO2 ⑤淀粉 ⑥水 ⑦有机物中
四、①叶绿体类囊体薄膜 ②［H］+O2 ③ATP ④活跃化学能 ⑤C3 ⑥（CH2O） ⑦ADP+Pi 稳定化学能
五、①糖类 ②原料 ③产物 ④CO2 ⑤水分 ⑥长短与强弱 ⑦温度
六、①无机物氧化时 ②NH3氧化成HNO2和HNO3 ③CO2和H2O合成糖类 ④现成的有机物
【要点归纳探究】
一、细胞分化、细胞全能性及相互比较
1.色素与吸收光谱
（1）连续光谱：可见光→三棱镜→赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
（2）吸收光谱：可见光→色素溶液→三棱镜→红光、蓝光、紫光区出现强暗带，绿光区几乎无变化（说明对绿光吸收非常少）。
名师点睛
①不同颜色的光线会对植物的生长发育产生不同的影响。
②叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
③叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
2.影响叶绿素合成的因素
（1）光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
（2）温度：温度可影响与叶绿素合成的有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
（3）必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。
走进高考1 （2008·海南生物，3，2分）在日光下，植物叶片中的叶绿素（ ）
A.大量吸收绿光 B.等量吸收不同波长的光
C.主要吸收蓝紫光和绿光 D.主要吸收蓝紫光和红光
【解析】叶片中的叶绿素能够吸收可见的太阳光，但对不同波长的光吸收量不同，主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收量很小。
【答案】D
二、光合作用的探究历程和光合作用过程
1.普利斯特利的实验
（1）实验过程及现象：
（2）结论：植物可以更新空气
（3）实验分析：
①由于缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。
②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。
③由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。
2.萨克斯的实验
（1）实验过程及现象
（2）结论：绿色叶片在光合作用中产生淀粉。
（3）实验分析：
①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是颜色变化。
②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。
③本实验除了证明光合作用的产物有淀粉外，还证明光是光合作用的必要条件。
3.鲁宾和卡门的实验
（1）实验过程及结论：
（2）实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质（H218O和C18O2）因变量是O2的放射性。
深化拓展（1）在光合作用原理和过程的探究中，科学家们大都采用了对照实验，利用了化学或物理方法。
（2）在研究中，多名科学家的工作都具有承前启后的作用。
（3）同位素标记法在研究中可以显示各种元素的转移的途径，为揭示生命活动的本质起了关键作用。
利用同位素18O作为示踪原子，分别标记水和二氧化碳；
①用18O标记水（H218O），生成物只有氧气（18O2）有放射性；
②用18O标记二氧化碳（C18O2），生成的（CH218O）中有放射性，氧气无放射性。
可见，生成物氧气中的氧原子全部来自参加反应的水，生成物糖类中的氧原子来自参加反应的CO2。因此光合作用可表示为：
（二）光合作用的过程的理解
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。根据是否需要光能，把它分为光反应和暗反应两个阶段。具体过程图解表示为：
1、光反应和暗反应具有明显的区别和联系，如下表：
深化拓展
叶绿体处于不同条件下，C3、C5、［H］、ATP以及（CH2O）合成量的动态变化。
2、光合作用过程中的能量转换过程
走进高考2 （2008·山东理综，7，4分）下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布 。在图示结构上（ ）
A.生物膜为叶绿体内膜
B.可完成光合作用的全过程
C.发生的能量转换是：光能?电能?化学能
D.产生的ATP可用于植物体的各项生理活动
【解析】图中所示膜为叶绿体内膜为生物膜，A错。在此膜上进行了光反应，能量变化为光能电能活跃化学能，产生ATP用于光合作用的暗反应。
【答案】C
三、影响光合作用的环境因素分析及其应用
1.光合作用强度表示方法
（1）单位时间内光合作用产生糖的数量；
（2）单位时间内光合作用吸收CO2的量；
（3）单位时间内光合作用放出O2的量。
2.环境因素对光合作用强度的影响及应用
（1）光照强度
①曲线分析
A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿点。
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。
②应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
（2）CO2浓度
①曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。
（3）温度
①曲线分析：温度主要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。
②应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，温室栽培也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
（4）必需矿质元素供应
①曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。
②应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
（5）水分
①影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
②应用：根据作物的需水规律合理灌溉。
走进高考3 （2010·安徽理综，29Ⅰ，8分）为探究影响光合作用强度的因素，把同一品种的玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。请回答：
（1）与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是__________，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是__________。
（2）实验结果表明，在__________的条件下施肥效果明显，除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取__________措施能提高玉米的光能利用率。
【解析】（1）由图示曲线知：D点与B点相比，土壤含水量、施肥情况相同，而光强不同。D点与C点相比，光强、施肥情况相同，而土壤含水量不同，故与D点相比，B、C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素分别是光强与土壤含水量。（2）判断施肥效果的标准是对比施肥前后植物CO2吸收量的变化幅度，由图示知：在土壤含水量40％～60％条件下施肥效果明显。合理密植可有效增加光合作用面积，进而提高玉米的光能利用率。
【答案】（1）光照强度（或光强） 土壤含水量
（2）土壤含水量40％～60％ 合理密植
四、实验强化在平时
11.绿叶中色素的提取与分离实验
1.原理解读
（1）各种色素都能溶解在有机溶剂（无水乙醇等）中形成溶液，使色素从生物组织中脱离出来。
（2）各种色素都能溶解在层析液中，但在层析液中的溶解度不同：溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，所以不同色素可以在滤纸上因扩散速度不同而分开，各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带。
2.实验流程图示
3.实验中几种化学物质的作用
（1）无水乙醇作为提取液，可溶解绿叶中的色素。
（2）层析液用于分离色素。
（3）二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。
（4）碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。
【拓展延伸】 1.影响叶绿素合成的因素
（1）光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
（2）温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，因而叶子变黄。
（3）矿质元素：叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。
2.本实验若改为圆形滤纸中央滴一滴层析液，对叶绿体中的色素进行层析，会得到近似同心的四个色素环，由内到外依次是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色。
3.用丙酮或其它有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止蒸发；也可用汽油代替层析液进行层析；可用其它绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素的材料。
4.对光合作用而言最有效的光为白光，最无效的为绿光，故农业上一般用无色薄膜覆盖大棚，而实验室中黑暗处理有机物时需要有光条件下操作时最好选用绿光灯。
命题设计
例 （2010·全国卷Ⅱ，31）请回答下列问题：
（1）氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是__________，构成细胞膜的元素是________。
（2）缺镁时植物叶片发黄，其原因是_________________________________________ 。
（3）在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是___________________________________________________；碳酸钙的作用是___________________________；丙酮的作用是___________________________________。
（4）光反应中能把光能转换成电能的叶绿素是少数处于特殊状态的__________。
【解析】本题属于基础题目，涉及的知识点有：组成生物细胞的元素的作用和功能、叶绿体中色素的提取和分离实验、光合作用中叶绿素a的作用，意在考查考生对课本基础知识的掌握以及理解能力。（1）生命活动的直接能源物质是ATP，而ATP的元素组成是C、H、O、N、P。细胞膜的元素组成是C、H、O、N、P等。（2）镁是构成叶绿素的必要成分，所以缺镁时植物会由于缺少叶绿素而只表现类胡萝卜素的颜色，即叶片发黄。（3）研磨叶片时，加二氧化硅可使研磨充分；加碳酸钙可保护叶绿素；加丙酮是充当溶剂以溶解各种色素。
【答案】（1）氮、磷 氮、磷
（2）镁是叶绿素的组成成分，缺镁导致叶绿素合成受阻（其他合理答案也给分）
（3）有助于磨碎植物细胞 防止研磨过程中叶绿体色素被破坏 色素的提取溶剂（其他合理答案也给分）
（4）叶绿素a
【热点分析突破】
类型一 光合色素的提取与分离
例1 （2011·广东广州一模）提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是（ ）
A.未见色素带，说明材料可能为黄化叶片
B.色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多
D.胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高
【解析】叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇、层析液等中。由于叶绿素含量比类胡萝卜素多且叶绿素呈现绿色，所以，提取液呈绿色。叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，如胡萝卜素在层析液中扩散得最快；溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢，如叶绿素b。A选项中未见色素带，其原因是操作失误，若是黄化叶片，会得到叶黄素的色素带。
【答案】C
类型二 光合作用过程
例2 （2011·大庆二模）叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是（ ）
A.结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能
B.供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C.结构A释放的O2可进入线粒体中
D.如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加
【解析】在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3生成量减少，而其消耗量不变，因此C3含量减少；而C5由于无法与CO2结合，其消耗量减少，而其生成量基本不变，因此其积累量短期内会增加。
【答案】D
类型三 影响光合作用的因素
例3 （2011·福建质检）进行正常光合作用的叶片，如果在叶绿体中[H]的含量相对稳定，在a点时突然停止供给CO2，能表示叶绿体中[H]含量的变化曲线是（ ）
【解析】突然停止供给CO2，暗反应受到抑制，消耗光反应产生的［H］的量减少，[H]积累增多。
【答案】B
类型四 光合作用与呼吸作用
例4 （2011·海淀模拟）中国2010年上海世博会日本馆的展示主题是“像生命体一样会呼吸的建筑”。光合作用与细胞呼吸是植物体内两种重要的代谢过程。提高光合速率对于解决世界上的粮食问题具有重要的意义，科学家通过对有关酶及相关基因的研究，在野生植物体内找到了影响光合速率的主要基因并进行了相关实验，得到了某种转基因作物。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题，设计了如下装置。请你分析并回答下列有关问题。
（1）用此装置测量植物的真正的光合作用速率，可以用__________来表示。
（2）第一步：测定植物的细胞呼吸强度，方法步骤：
①甲装置的D中放入__________，乙装置的D中放入__________；
②将装置甲、乙的玻璃钟罩__________，放在温度等相同的环境中；
③30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。
（3）第二步：测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：
①_____________________________________________；
②_____________________________________________；
③_____________________________________________。
（4）实验数据：实验操作30分钟后，记录甲装置红墨水滴移动情况：
实 验 实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定植物细胞呼吸 甲装置 __________（填“左”或“右”）移1.5厘米
乙装置 右移0.5厘米
测定植物净光合作用 甲装置 __________（填“左”或“右”）移4.5厘米
乙装置 右移0.5厘米
（5）假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g。那么该植物的细胞呼吸速率（分解葡萄糖速率）是__________g/h。白天光照15小时，一昼夜葡萄糖的积累量是__________g。（不考虑昼夜温差影响）
【解析】对于绿色植物来说，在有光的条件下可以进行光合作用，也可以进行细胞呼吸，在黑暗条件下，只能进行细胞呼吸，所以要想研究植物的光合作用，先要研究细胞呼吸与光合作用的关系。实验中NaOH溶液可以吸收二氧化碳，所以消耗的氧气使密闭环境中气体减少，压强降低，水滴移动。测定植物细胞呼吸速率时，对照组右移0.5厘米，实验组左移1.5厘米，说明细胞呼吸使水滴左移2厘米，所以每小时分解葡萄糖的速率为4厘米；测定光合作用速率时，水滴移动的速率为2×（4.5-0.5）=8厘米/小时，所以每天的积累量为120-36=84 g。
【答案】1）细胞呼吸消耗的氧气量+释放的氧气量
（2）①NaOH溶液 等量的NaOH溶液 ②遮光处理
（3）①甲、乙两装置的D中都放入NaOH溶液，装置乙作对照组
②将装置甲、乙放在光照充足、温度等相同的环境中
③观察、记录红墨水滴移动情况
（4）左 右 （5）4 84
【基础达标】
1.（2010·北京海淀期末）下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的（ ）
A.适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2
B.只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP
C.无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP
D.叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应
答案 D
解析 叶绿体和线粒体中含有ATP合成酶,都能发生氧化还原反应。叶绿体在适宜光照下，将水分解为[H]和O2等，并合成ATP，无光条件下不能合成ATP；线粒体在有氧条件下能合成ATP，供给各项生命活动利用，而叶绿体暗反应利用的ATP是自身光反应产生的。
2.（2011·江西宜春二调）如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光的曲线图，请判定a和b分别为何种色素，两类色素在层析液中溶解度大小如何（ ）
A.a为胡萝卜素，b为叶绿素，溶解度大小为a>b
B.a叶绿素，b为类胡萝卜素，溶解度大小为aC.a为类胡萝卜素，b为叶绿素，溶解度大小为aD.a、b分别为叶绿素a、叶绿素b,溶解度大小为a>b
答案 B
解析 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在层析液中溶解度由大到小依次为胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b，故只有B选项正确。
3.（2011·福州月考）下图表示某种植物在最适温度和0.03%的CO2浓度条件下，光合作用合成量随着光照强度的变化曲线，若在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b的变化，则改变的环境因素是（ ）
A.适当提高温度
B.增大光强度
C.适当增加CO2浓度
D.增加酶的数量
答案 C
解析 曲线上的B点表示该条件下光饱
和点，即再增加光强度光合作用不会增加，
受温度、CO2浓度等环境因素的制约。但
是B点所对应的温度为最适温度，此温度下光合作用最强，故适当提高温度，不会出现b曲线；酶的数量属于内部因素，不是环境因素。
4.（2010·四川理综，3）有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表（净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定）。下列相关分析，不正确的是（ ）
光强（mmol光子/） 0 0．1 0．2 0．3 0．4 0．5 0．6 0．7 0．8 0．9
龙眼 光能得用率（%） - 2．30 2．20 2．00 1．80 1．60 1．50 1．40 1．30 1．20
净光合速率（wnol /） -0．60 2．50 5．10 6．55 7．45 7．90 8．20 8．50 8．50 8．50
茫果 光能得用率（%） - 1．20 1．05 0．90 0．85 0．80 0．75 0．70 0．65 0．60
净光合速率（wnol /） -2．10 1．10 3．70 5．40 6．50 7．25 7．60 7．60 7．60 7．60
A.光强大于0.1mmol光子·m-2·s-1，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少
B.光强小于0.5mmol光子·m-2·s-1，限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量
C.光强大于0.7mmol光子·m-2·s-1，限制净光合速率的主要生态因素是CO2浓度
D.龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果。
答案 B
解析 表格数据显示（表中第二行和第四行），光强大于0.1 mmol／m2·s时，光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少；对龙眼来说，光强从0.1 mmol／m2·s到0.7 mmol／m2·s净光合速率一直在增加，因此光强为0.5 mmol／m2·s时，限制净光合速率的因素是光强，而不是叶绿素含量。同法可以判断芒果也是如此；光强大于0.7 mmol／m2·s时，龙眼、芒果的净光合速率都不再增加，限制因素是二氧化碳浓度；龙眼的最大光能利用率（2.30）大于芒果（1.20），但龙眼的最大总光合速率（8.50+0.6=9.1）反而小于芒果（7.6+2.1 =9.7）。
5.（2011·江南十校联考）甲、乙两图为有关光合作用的两组实验结果图，甲图对应的实验过程为：向一个密闭容器的溶液中加进了一定量的ATP、NADPH、磷酸盐、光合色素及有关的酶等，然后分Ⅰ、Ⅱ两个连续阶段，按图示的条件进行实验。乙图对应的实验过程为：将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，以探究影响光合作用强度的因素。请据图完成下列各题。
（1）除葡萄糖外，甲图中阶段Ⅰ积累的物质主要是________________。
（2）甲图曲线中，从__________点以后，可检测出“电子流”。
（3）在甲图曲线BC与DE段下降的原因相同吗？为什么？
（4）在乙图中，与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是__________，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是__________。
（5）乙图实验结果表明，在__________的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取__________措施能提高玉米的光能利用率。
答案 （1）C3、ADP、Pi、NADP+ （2）C
（3）不一样，BC下降是由于溶液中ATP、NADPH的量越来越少，DE下降是由于CO2逐渐减少。
（4）光照强度（或光强） 土壤含水量
（5）土壤含水量40%~60% 合理密植
解析 （1）在甲图中阶段Ⅰ为无光的条件，所以不能进行光合作用的光反应，只进行暗反应，其主要产物是葡萄糖、ADP、Pi、NADP+等。
（2）能检测出电子流，即发生光能转换成电能，此过程发生在光合作用光反应阶段，即在图中C点以后。
（3）由于在密闭容器的溶液中加进了一定量的ATP、NADPH，所以随着暗反应的进行，ATP、NADPH的量越来越少，糖的合成速率也越来越少，而DE下降的主要原因是由于CO2逐渐减少。
（4）从图表中D、B两点，纵坐标土壤含水量相同，只有横坐标光照强度不同，B点对应的光照强度明显比D点的小。A、C两点纵坐标相同，由于含水量都很低，以致不同光照强度下CO2吸收量都较低。
（5）从图表中CO2吸收量的变化率有较大变化，施肥与不施肥都是在土壤含水量40%~60%，除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，一般进行合理密植。
【知识网络构建】
类胡萝卜素
基质：含有与①__________有关的酶，
基粒：由②__________堆叠而成，分布有③__________和与④__________有关的酶
3.恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于⑥__________的部位。
内部
证明
决定
一半曝光
黑暗时饥饿处理的绿叶
蜡烛 不易熄灭
小鼠 不易窒息
密闭玻璃罩+绿色植物+
1、结构
（2）功能：吸收、传递、转换光能
2.功能：进行⑤__________的场所。
外部：双层膜
叶绿素
1.绿叶中色素的提取和分离
（1）色素提取液：①__________
（2）色素分离液：②__________
（3）分离原理：不同色素在层析液中的③______不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢
（4）分离结果：扩散速度由快到慢依次是④__ ________
主要吸收⑥_______
_______
2.色素的种类和功能
叶黄素
胡萝卜素
联系 ①光反应为暗反应提供还原剂［H］、ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi；②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者是光合作用过程的两个阶段，是相辅相成的
不变蓝
碘蒸气
一半遮光
变蓝
碘蒸气
主要吸收⑤_______
叶绿素b
叶绿素a
（1）种类
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- 15 -第1讲　走近细胞
Step 1 基础导学
知识点一 从生物圈到细胞
议一议：病毒属于生命系统吗？
特别提醒：并非所有生物都具有生命系统的各个层次，如植物没有系统这一层次；
单细胞生物没有组织、器官、系统这三个层次。
议一议：病毒不属于生命系统，因为病毒不能独立完成一定的生命活动。
知识点二 细胞的多样性和统一性
想一想：如何制作临时装片观察细胞？
想一想：①取一洁净载玻片，在其中央滴上一滴清水或生理盐水；②用镊子夹取材料
放入水滴中并展开；③盖上盖玻片即成。
高倍镜的使用“四字诀”——
找、移、转、调
找：先在低倍镜下“找”到物像，并调节至清晰。
移：将观察点“移”到视野中央。
转：“转”动转换器，换上高倍镜。
调：调节光圈或反光镜及细准焦螺旋，使物像清晰。
看一看：原核细胞与真核细胞有何主要区别？
看一看：原核细胞没有由核膜包被的细胞核，没有染色体，有拟核。
Step 2 核心突破
考点一 对非细胞结构的生物——病毒的认识
病毒是生物的依据是它在宿主细胞内能够增殖，由于它不能独立地完成一定的生命活动，所以它不属于生命系统的结构层次。
1．病毒没有细胞结构，它主要是由核酸和蛋白质分子组成的生物，且都有严整的结构。
2．病毒的生活方式为寄生生活，病毒一旦离开活细胞，不再有任何生命活动。所以病毒的培养必须利用活细胞，不能利用培养细菌的培养基培养。
3．病毒对寄主细胞的危害，主要靠其增殖活动破坏细胞的结构，细胞功能丧失。如乙肝病毒破坏肝细胞；脊髓灰质炎病毒破坏脊髓灰质前角的运动神元，导致小儿麻痹；HIV病毒破坏T淋巴细胞，使人丧失免疫功能。
例：(原创题)由A型流感病毒中的H5N1亚型引起的禽流感是一种高致病性禽类传染病，其发病率和死亡率都很高。下列关于禽流感病毒的说法正确的是 (　　)
A．虽然能引发传染病，但是其没有细胞结构，因此它不是生物
B．能引发传染病，必须寄生在活细胞内
C．在人工配制的富含有机物的培养基上就可以培养
D．通过细胞分裂进行繁衍后代
解析：本题考查病毒的结构、增殖和生活特点。解答本题需先明确考查的知识点，再结合知识储备逐个分析各选项。
选项 内容指向·联系分析
A 病毒虽然没有细胞结构，但其可在寄主细胞内繁殖，是生物体
B 病毒必须利用寄主细胞提供的原料、能量和物质合成场所，才能进行增殖等活动。病毒一旦离开活细胞，不再有任何生命活动
C 病毒专门营寄生生活，只有利用活细胞才可培养
D 病毒通过增殖来繁衍后代，而不是细胞分裂
答案:B
考点二 细胞的多样性和统一性
1． 病毒、原核细胞、真核细胞的比较
病毒 原核细胞 真核细胞
大小 最小 较小 较大
本质区别 无细胞结构 无以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的真正的细胞核
细胞壁 无 有，主要成分是糖类和蛋白质的结合物(肽聚糖) 植物细胞有，成分是纤维素和果胶；动物细胞无细胞壁
细胞质 有核糖体，无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器
细胞核 拟核，无核膜和核仁 有核膜和核仁
DNA 双链DNA或单链DNA 拟核：大型环状裸露质粒：小型环状裸露 细胞核：和蛋白质形成染色体细胞质：线粒体、叶绿体内
遗传物质 DNA或RNA DNA
构成生物类群举例 RNA病毒：烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒 细菌、蓝藻、支原体、衣原体、放线菌 动物、植物、真菌
并非所有的原核细胞都有细胞壁，如支原体无细胞壁。
2．细胞统一性的表现
除表现在不同的细胞具有基本相似的结构(细胞膜、细胞质及与遗传有关的
核物质)外，还表现在以下几个方面：
(1)不同的细胞具有基本相同的化学组成——组成元素基本一致，化合物种类也非常相似(水、无机盐、氨基酸、核苷酸、碱基等)。
(2)细胞的增殖方式相同——细胞分裂。
(3)遗传物质都是DNA，且遗传密码子通用。
(4)都以ATP作为直接能源物质。
(5)细胞中的某些生命活动相似——DNA复制、蛋白质合成等。
例：(2010·梧州模拟) 成人身体约有1014个细胞。这些细胞大约有200多种不同的类型，根据分化程度的不同，又可分为600多种。但是都有相同的基本结构，这说明 (　　)
A．人体细胞既有多样性，又有统一性
B．细胞的结构和功能基本相同
C．200多种不同的类型就是200多种不同的组织
D．人体细胞的基本结构与草履虫相同
解析：人体内的细胞数目多并且有不同的类型，这体现了细胞的多样性。同时这些细胞又都有相同的基本结构，这体现了细胞的统一性。
答案：A
个性知识归纳
1．什么是生物？什么是生命？(浙江科技版)
(1)具有生命的物体称之为生物。
(2)什么是生命，目前尚无一致公认的定义。但我们可以将生命描述为生物体存在的状态，而生物体具有以下特征：
第一，生物体以细胞为基本结构单位；
第二，所有细胞和由细胞组成的生物体具有相同的化学成分；
第三，所有活细胞都进行新陈代谢；
第四，稳态是各种形式的生物体的普遍特征；
第五，所有生物都具有应激性；
第六，生物在生长发育的基础上都能生殖后代；
第七，生物在历史的发展过程中通过遗传、变异和自然选择逐渐演变，适应于周围环境。
2．生物学研究的基本方法(浙江科技版)(江苏教育版)
(1)科学实验方法一览图：
(2)研究生物学问题的一般程序
研究生命科学必须建立唯物主义认识论的思维方法。研究生命科学的程序包括观察、假设、实验、对假设的进一步修正、得出结论，并在此基础上进一步地观察，进入下一个认识周期。
①生物学的研究大多从观察开始。
②在观察中提出问题。
③根据观察到的现象以及研究者自身的知识与经验，对所提出的问题作一个初步的解释及设想，提出假说。
④对所提出的假说作出科学的预测。
⑤设计严谨的实验，对预测进行检验，即用科学实验，验证假说的正确与否。在生物学研究的实验设计中要设对照实验组，要考虑数量及是否需要重复实验。
⑥对实验数据进行统计分析。
⑦得出结论。结论可能肯定所作的假设，也可能否定假设，但二者都是结论。
⑧修正假设并进一步观察，进入下一个认识周期。
思考感悟提示
1.夏日，取池塘中一滴水制成装片，在显微镜下观察。你会发现一些生物的存在。
你确认它们是生物的根据是：
(1)_________________________________________________________________；
(2)_________________________________________________________________；
(3)_________________________________________________________________。
分析：若池塘水中存在生物，它们必定能完成一些生命活动，在组成上，它们必
然具有细胞结构，因为各种生命活动都是由细胞完成的。
【提示】 (1)对刺激作出反应 (2)有细胞结构
(3)能繁殖(或细胞分裂) (4)能自主运动(游动)
(以上4条可答任意3条)
2．生物实验设计应遵循哪些原则？
【提示】 生物实验设计应遵循以下四个原则：
①选材的同一性原则。
②单因子变量原则。根据实验要求只设置一个变量，其他实验条件均相同。
③对照实验原则，即在实验中设置对照组。
④平行重复原则，控制某因素的变化幅度，在相同条件下重复实验，观察其对实验影响的程度。如探究温度或pH对酶活性的影响就需要在一系列不同温度下或一系列不同pH下观察酶的活性。
3．对照实验的设置有哪些类型？
【提示】 (1)空白对照
(2)自身对照
(3)条件对照
(4)相互对照第4章细胞的物质输入和输出
考纲内容 能力要求 命题展望
1.物质出入细胞的方式2．通过模拟实验探究膜的透性3．观察植物细胞的质壁分离和复原 Ⅱ 创设新情境以实验探究、图表、图示、曲线等形式命制非选择题综合考查物质运输、代谢等相关内容
第1、2、3节物质跨膜运输的实例
和方式、生物膜的流动镶嵌模型
一、细胞的吸水和失水
1．动物细胞
(1)外界溶液浓度①__<__细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。
(2)外界溶液浓度②_>___细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
(3)外界溶液浓度③__＝__细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变。
2．植物细胞
(1)外界溶液的浓度>细胞液浓度时，细胞就通过④渗透作用失水，植物细胞发生⑤质壁分离现象。
(2)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度⑥>外界清水，植物细胞就吸水，发生⑦质壁分离复原现象。
3．结论——细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
(1)即可以让⑧水分子自由通过。
(2)一些⑨离子和小分子也可以通过。
(3)其他的⑩离子、小分子和大分子则不能通过。
二、物质跨膜运输的方式
1．被动运输
(1)自由扩散：物质分子从 高浓度一侧运输到 低浓度一侧，不需要能量和载体，如水、CO2、甘油、乙醇等。
(2)协助扩散：物质分子从 高浓度一侧运输到 _低浓度一侧，需要 载体蛋白，但不需要 消耗能量，如葡萄糖进入红细胞。
2．主动运输：物质分子从 低浓度一侧运输到 高浓度一侧，需要 载体蛋白的协助，也需要消耗 能量，如K+、Na+、Ca2+、氨基酸等。
3．大分子进出细胞
(1) 胞吞：如白细胞吞噬大肠杆菌，变形虫吞食有机颗粒等。
(2) 胞吐：胰腺细胞分泌胰岛素等。
三、流动镶嵌模型的基本内容
1．膜的基本支架： _磷脂双分子层，该支架是轻油般的流体，具有流动性。
2．蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的嵌入其中间，有的横跨整个磷脂双分子层，大多数蛋白质分子是可以运动的。
渗透系统及应用
1．渗透系统的组成及特点
图4－1－1
渗透系统模型
(1)半透膜，可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。
(3)渗透作用的发生
①若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升。
②若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。
③在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差△h，则S1溶液浓度仍大于S2。
漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M2．渗透系统的应用
(1)比较不同溶液浓度大小
(2)验证渗透作用发生的条件
①具有半透膜：自变量为半透膜(用纱布作对照)，因变量为漏斗液面的变化。
②具有浓度差：自变量为浓度差(漏斗内外各盛有不同浓度的蔗糖溶液)，因变量为漏斗液面的变化。
【易错易混】
①渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。如果溶质能主动运输进入细胞内，会出现质壁分离后自动复原现象；不能用淀粉等不溶于水的大分子物质来进行渗透作用实验。
②半透膜是无生命的，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质是否能通过取决于分子的大小。
③选择透过性膜是有生命的生物膜，由于膜上载体的存在，决定了对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡后，其选择透过性丧失。
【突破题1】图4－1－2表示渗透作用装置图(半透膜为膀胱膜)，蔗糖溶液A、B、a、b浓度分别用M(A)、M(B)、M(a)、M(b)表示，且M(A)＞M(B)，M(a)＝M(b)＞M(A)。则一段时间后( )
图4－1－2
A．h1＞h2 M(a)＞M(b)
B．h1＜h2 M(a)＞M(b)
C．h1＜h2 M(a)＜M(b)
D．h1＞h2 M(a)＜M(b)
【解题指导】蔗糖溶液浓度M(A)＞M(B)，M(a)＝M(b)＞M(A)，推知a与A浓度差小，a从A中吸水少，b与B浓度差大，b从B中吸水多，所以h1＜h2。a与b开始时浓度相等，a吸水少，b吸水多，所以后来浓度M(a)＞M(b)。
【答案】B
生物膜的流动镶嵌模型及生物膜的结构特点和功能特性
1．组成成分及其在膜中的分布
图4－1－3
(1)膜的基本结构是以磷脂双分子层为基本骨架，镶嵌着蛋白质。
(2)膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，在细胞膜的内表面没有分布；内外膜的蛋白质种类和数量也不同；各种膜所含的蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，活动相对旺盛的细胞，其膜上的蛋白质含量较多。
2．结构特点——流动性(为细胞吸收、分泌、修复、融合、运动、捕食、变形、分裂提供了基础)
(1)原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
(2)影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则导致膜的破坏。
(3)实例：①质壁分离和复原；②变形虫捕食和运动时伪足的形成；③白细胞吞噬细菌；④胞吞与胞吐；⑤受精时细胞的融合过程；⑥动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；⑦细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)。
3．功能特性——选择透过性
(1)原因：遗传物质决定载体种类、数量从而决定其吸收的选择性。
(2)实例：植物根对矿质元素的选择性吸收；神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出；肾小管的重吸收和分泌；小肠的吸收等。
4.细胞膜的流动性与选择透过性的比较
(1)区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性，主动运输能充分说明选择透过性。
(2)联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。
【易错易混】
①决定糖蛋白识别作用的是糖类的不同。
②膜上蛋白质具有物质运输（载体蛋白）、信息传递（受体）、识别等作用。
【突破题2】图4－1－4中的X、Y、Z是细胞中的三种化合物，X为细胞生命活动所需要的主要能源物质，Y、Z是构成细胞膜的主要成分。下列有关说法中，正确的是( )
A．如果X被人的红细胞吸收，不需要消耗ATP
B．维生素D可优先通过细胞膜扩散到细胞内部与Y有关
C．细胞膜会被蛋白酶分解，说明组成细胞膜的物质中有Z
D．构成细胞膜的Y可以运动，而Z是静止的 图4－1－4
【解题指导】X为葡萄糖，进入人的红细胞吸收为协助扩散，不需要消耗ATP；Y是蛋白质，Z是磷脂，维生素D可优先通过细胞膜扩散到细胞内部与Z有关；细胞膜会被蛋白酶分解，说明组成细胞膜的物质中有Y；Y、Z都可以运动的。
【答案】A
物质出入细胞的方式及影响因素
1．自由扩散、协助扩散、主动运输及胞吞胞吐的比较
2.主动运输在细胞的生命活动过程中起重要作用
(1)使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动利用。
(2)把新陈代谢产物排出细胞外。
总之，细胞通过主动运输摄取、积累物质以及不断排出代谢废物，从而维持细胞组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。
3．影响跨膜运输的因素
(1)影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
(2)影响协助扩散的因素
①细胞膜内外物质的浓度差。
②细胞膜上运载物质的载体数量。
(3)影响主动运输的因素
①载体：载体具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数目也不同；载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。
②能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。
各种因素的影响如图4－1－5所示：
图4－1－5
【突破题3】(2011年东莞统考)某物质跨膜运输的方式如图4－1－6所示，则与该过程相符的数学模型是( )
图4－1－6
【解题指导】小分子和离子的跨膜运输方式有三种：自由扩散、协助扩散、主动运输；从图中看出，需要消耗能量和载体的协助，则为主动运输；当外界氧气为零时依靠无氧呼吸产生的能量来维持物质运输，但运输速率低，随氧气量的增多，有氧呼吸加强，运输速率加快，但运输速率不随氧气量的增加而无限增加。
【答案】D
实验探究植物细胞吸水和失水
1．原理：成熟(有明显液泡)的植物细胞能够与外界溶液组成一个渗透系统，通过渗透作用的方式吸水或失水。
2．方法步骤
3．实验结论
成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
4．实验中注意事项
(1)选材
选取紫色洋葱鳞片叶外表皮。其细胞液为紫色，在显微镜下与无色透明的细胞壁容易区分，观察到的质壁分离和复原效果明显。另外，取新鲜水绵、黑藻叶亦可。
(2)试剂
选用0.3g/mL蔗糖溶液。浓度过高，细胞质壁分离速度虽然很快，但不久细胞失水死亡，不能进行质壁分离复原；若浓度过低，则不能引起细胞质壁分离或速度太慢。另外，8%的食盐溶液、5%的硝酸钾溶液、一定浓度的尿素、甘油也可使用，但后面三种在引起质壁分离后可自动复原。
(3)时间的控制
做好质壁分离的实验后，不久就要做质壁分离复原实验。避免使质壁分离的细胞长时间处于较高浓度的外界溶液中，细胞过度失水而导致死亡，从而观察不到质壁分离复原的现象。
(4)滴加蔗糖溶液和清水时，必须在实验桌上进行，不能在显微镜的载物台上进行，避免污染镜头。
5．细胞吸水和失水原理的应用
(1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。
(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。
(4)医用的生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
【突破题4】(双选)利用0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，10min中三组细胞体积变化如图4－1－7所示。下列有关分析
正确的是( )
图4－1－7
A．a曲线为0.5g/mL蔗糖溶液处理组
B．a、b、c三组洋葱细胞失水的方式相同
C．若将细胞转移到清水中，只有一组能够发生质壁分离复原
D．若实验持续，只有一组细胞能够发生质壁分离复原
【解题指导】从图中的曲线变化可看出：a线的体积变化最少，说明外界溶液浓度低，则不可能是0.5g/mL蔗糖溶液处理组；细胞失水都是通过渗透作用的方式进行的；将细胞转移到清水中，0.3g/mL蔗糖溶液和一定浓度的尿素溶液的处理组都能发生质壁分离复原，0.5g/mL蔗糖溶液处理组由于浓度过高，细胞死亡；尿素分子能主动进入细胞，改变细胞液的浓度，使细胞自动发生质壁分离复原。
【答案】BD第四章 细胞的物质输入和输出
第1讲 物质跨膜运输的实例
考纲要求
考纲要求 权威解读
1.通过模拟实验探究膜的透性（Ⅰ） 1.细胞膜选择透过性的实验验证与例析。
2.观察植物细胞的质壁分离和复原（Ⅱ） 2.细胞吸水和失水的原理应用及实验探究；能提出问题，作出假设。
考点梳理
一、细胞的吸水和失水
二、物质跨膜运输的其他实例
1.物质跨膜运输的特点
（1）水分子是①__________跨膜运输的。
（2）无机盐的跨膜运输
（i）水稻和番茄对离子的吸收具有②__________。
（ii）人体甲状腺滤泡上皮细胞可以③__________从血液中吸收碘。
（iii）不同微生物对不同矿物质的吸收表现出④_____。
2.生物膜的功能特性
（1）细胞膜和其他生物膜都是⑤__________，水分子、一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
（2）生物膜的选择透过性是⑥__________的一个重要特征。
自我校对
一、①半透膜 ②细胞膜 ③液泡膜 ④半透膜 ⑤吸水膨胀 ⑥失水皱缩 ⑦质壁分离 ⑧质壁分离复原 ⑨膨胀和破裂 ⑩质壁分离和质壁分离复原
二、①顺相对含量的梯度 ②选择性 ③逆相对含量梯度 ④较大的差异 ⑤选择透过性膜 ⑥活细胞
要点归纳探究
一、渗透系统组成与细胞结构
1.组成比较
2.渗透系统的应用
（1）比较不同溶液浓度的大小
深化拓展
对比辨析
半透膜、选择性透过性膜
区别：①半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子体积的大小。
②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
走进高考1 （2009·海南生物，5，2分）已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20％蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10％蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是（ ）
【解析】 鱼鳔内的蔗糖溶液浓度高于外边，所以会从烧杯中吸水使烧杯内液体浓度升高，吸水到一定程度后，鱼鳔内外浓度相等，水进出达到平衡，烧杯内液体浓度不再变化。
【答案】 B
2.根对离子吸收的曲线模型
（1）氧分压与根吸收离子速率的关系
①AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。
②BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。
（2）根吸收离子与溶液中离子浓度的关系
①曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。
②曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。
③曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。
（2）联系
①矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。
②吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。
③矿质元素离子吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。故它们的运输途径相同，都是从根毛→导管→胞间连丝→各细胞，并且吸收的主要部位都是根的成熟区。
走进高考2 （2009·广东高考，31）某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显变化（如下图）。请回答问题。
（1）由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量__________，尿素含量__________。由于在原培养液中没有尿素，推测其是__________的产物。
（2）培养液中的氨基酸进入细胞后，其主要作用是__________；被吸收的葡萄糖主要通过__________作用，为细胞提供__________。
（3）转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是__________。
（4）由（1）和（3）可初步判断，细胞膜对物质的转运具有__________的特性。
【解析】 （1）由图可知，随培养时间延长，葡萄糖和氨基酸含量下降，尿素含量上升，尿素是蛋白质在细胞代谢中的产物。
（2）氨基酸进入细胞后，主要用来合成蛋白质，被选择吸收的葡萄糖主要通过呼吸作用，为细胞提供能量。
（3）肝脏受损，细胞膜通透性增大会使转氨酶排到细胞外。
（4）由（1）（3）判断，细胞膜对物质的转运具有选择透过性。
【答案】 （1）降低 增加 细胞代谢（代谢）
（2）作为蛋白质合成的原料 呼吸（分解） 能量（ATP）
（3）肝细胞膜受损（或细胞裂解）
（4）选择透过（选择通透）
实验强化在平时
7.观察植物细胞的质壁分离和复原
理论指导
1.实验原理
一个处于外界溶液中的成熟植物细胞和外界溶液构成一个渗透系统。因为成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，与外界溶液能够产生浓度差，所以成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用。
2.实验操作流程
命题设计
例 （2009·江苏高考）按下面步骤进行质壁分离实验。
步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。
步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3g／mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g／mL的蔗糖溶液中。
步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。
（1）图中A、B处的颜色分别是 。
（2）如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是含有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3g／mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处的颜色分别是______
__________。
（3）如果将步骤二中浸润在0.3g／mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间（装片中的藓类小叶保持在0.3g／mL的蔗糖溶液中）。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是 __________、__________。如果A处呈绿色，可能的原因是____________________________________
___________________________________________________。
【解析】 （1）该题主要涉及实验结果的考查，从图中分析可知A处属于细胞膜外，主要溶液为蔗糖溶液，因此无色，而B处含叶绿体，因此绿色。（2）由题意可知对于植物细胞来说不吸收伊红，结合细胞壁的全透性，可知A为红色而B为绿色。（3）在高温80℃条件下处理，细胞许多结构与功能将丧失，而对于显微镜使用的考查涉及调节光源。
【答案】 （1）无色、绿色 （2）红色、绿色
（3）改变光圈大小 调节反光镜（电光源亮度） 高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处
热点分析突破
类型一 渗透作用
例1 （2010·南京模拟）如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是（ ）
A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后最终下降
B.在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶
C.漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升
D.在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶
【解析】 实验开始时，蔗糖不能透过半透膜，所以单位时间内通过半透膜渗透进长颈漏斗中的水分子数比渗透出来的多，漏斗内液面上升。而加入酶后，将蔗糖分解为单糖，单糖分子能透过半透膜进入玻璃槽中，使玻璃槽内液体浓度升高，一段时间后，水分子从长颈漏斗内渗出的较多，漏斗内液面下降。
【答案】 A
【思维点拨】 读图析图
根据图示可从以下几个方面读取信息：
（1）两侧溶液的物质的量浓度，大的一侧渗透压高，小的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧?高浓度一侧。
（2）两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面处高；若能先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面相平。
（3）在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
（4）B图中，由于透析袋内的溶质分子不能透过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受到透析袋的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的溶液浓度。
类型二 质壁分离及复原实验的应用
例2 （2011·山东聊城模拟）在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，实验变量（自变量）是（ ）
A.制备的系列浓度检测液
B.一定的温度或其他气候数据
C.作物细胞质壁分离状态
D.作物细胞液浓度
【解析】 测试田间作物的细胞液浓度,需制备系列浓度检测液，将相同的田间作物的组织细胞分别置于系列浓度检测液中，显微镜下观察细胞的质壁分离情况，根据质壁分离的初始浓度来确定作物细胞液的浓度。可见，本实验的对象是田间作物的细胞，实验变量是系列浓度检测液,因变量是质壁分离状况。
【答案】 A
类型三 植物对矿质元素离子吸收的实例分析
例3 （2009·宁夏理综、辽宁理综）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是（ ）
A.植物细胞积累K+需消耗能量
B.细胞对离子的吸收具有选择性
C.海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离
D.液泡中积累有大量离子，故液泡膜不具有选择透过性
【解析】 本题考查了物质跨膜运输的方式和生物膜的功能特性等知识，意在考查考生运用所学知识解决实际问题的能力。液泡膜也是一种生物膜，具有选择性。
【答案】 D
基础达标
1.（2011·四川德阳一诊）将一植物细胞放入KNO3溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是（ ）
A.此细胞是活细胞
B.原生质层具有选择透过性
C.发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原
D.原生质层两侧溶液存在浓度差，KNO3溶液浓度低于细胞液浓度
答案 D
解析 成熟植物细胞的原生质层可以看作一层选择透过性膜，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时,细胞吸水，相反则失水。一植物细胞放入KNO3溶液中一段时间后，先出现质壁分离后出现质壁分离自动复原，这是因为细胞膜上有吸收K+和NO-3的载体将这两种离子运入细胞的缘故。
2.（2010·江西师大三校联考）关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是（ ）
①具有半透性一定具有选择透过性
②具有选择透过性一定具有半透性
③活的生物膜才具有选择透过性
④只有活的生物膜才具有半透性
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
答案 C
解析 半透膜是指一些物质（一般是小分子物质）能透过,而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，如水分子可以透过玻璃纸，而蔗糖分子则不能。选择透过性膜是指水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子、小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的膜，并且只有活的生物膜才是选择透过性膜。物质能否透过半透膜取决于物质分子与膜孔大小的关系；而能否透过选择透过性膜则一般取决于膜上载体蛋白的种类。因此，可以说选择透过性膜相当于半透膜,反之则不然。
3.（2011·西南师大附中质检）U形管中装有两种不同的溶液R及S，两者被一半透膜（X）隔开（如图a所示）。与S相比，R为低渗溶液（即浓度较低）。图中黑色的深浅即代表浓度的高低。当U形管内达到平衡时。U形管两侧溶液高度及浓度分别是怎样的（参看图b）（ ）
A.右侧较高，两溶液浓度相等
B.右侧较高，且右侧浓度较高
C.左侧较高，且左侧浓度较低
D.两侧高度相等，且浓度相同
答案 B
解析 由于半透膜的两侧有浓度差，所以高浓度的S液面会升高，但是由于液体压强的存在，两侧的浓度不会最终达到平衡，S侧的浓度依然会高于R侧。
4.（2011·广东六校联考）若图示表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是（ ）
A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C.当溶液甲的浓度>细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度>溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水
D.当溶液甲的浓度=细胞液乙的浓度时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用
答案 D
解析 渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，当溶液甲的浓度=细胞液乙的浓度时，水分子仍进行扩散，只是水分进出平衡，所以仍发生渗透作用。
5.（2010·湖南十二校联考）以下哪种情况会发生渗透作用（ ）
①干种子萌发时吸水 ②萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺 ③根毛细胞吸水 ④水由气孔进入外界环境 ⑤插在花瓶中的玫瑰花枝条由瓶中吸水 ⑥洋葱表皮细胞放在盐水中发生质壁分离 ⑦兔的红细胞放在盐水中发生皱缩
A.①②③⑤⑦ B.②③⑤⑥⑦
C.②③④⑥⑦ D.②③⑥⑦
答案 D
解析 渗透作用是溶剂分子通过半透膜从一种溶液体系到另一种溶液体系的过程，①～⑦中，①缺乏细胞液这一溶液体系，④缺乏外界溶液这一溶液体系，⑤为经过导管的运输，②③⑥⑦可发生渗透作用。
6.（2011·河北正定中学第4次月考）将新鲜马铃薯切成5 cm粗细相同的长条，再将它们分别放在浓度不同的蔗糖溶液中，4 h后测量每条的长度，结果如图所示。以下有关分析正确的是（ ）
A.马铃薯细胞液的平均浓度约为25 g·L-1
B.当溶液浓度为40 g·L-1时，细胞开始发生质壁分离
C.在溶液浓度为30 g·L-1~90 g·L-1的范围内，细胞壁也有一定程度的收缩
D.在溶液浓度为50 g·L-1时，细胞均因过度发生质壁分离而死亡
答案 C
解析 根据植物细胞发生质壁分离的条件，新鲜马铃薯条长度不变（保持5 cm）时，外液（蔗糖溶液）的浓度与细胞液浓度处于等渗状态，在纵坐标5 cm处画出一条横线，与曲线交点处的横坐标大约是30 g·L-1；蔗糖溶液高于30 g·L-1时，马铃薯细胞就会发生质壁分离，马铃薯细胞不再失水皱缩的蔗糖溶液浓度大约在90 g·L-1，所以细胞因过度发生质壁分离而死亡的蔗糖溶液浓度是90 g·L-1；细胞壁具有一定的伸缩性。
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
完成 课时作业（七）
植物
细胞
（2）
相当于 eq \o\ac(○,4)_____
②______
细胞质
③______
原生质层
细胞壁：全透性
细胞液：具有一定浓度，和外界溶液发生渗透
细胞膜：相当于①__________
细胞质：有一定浓度和组织液发生渗透
（1）动物细胞
半透膜
膜两侧溶液浓度差
1.细胞吸水的原理——渗透作用
动物细胞：红细胞的⑨__________实验
植物细胞：⑩__________实验
（2）植物细胞
（ⅰ）当细胞液浓度<外界溶液浓度，细胞
⑦__________
（ⅱ）当细胞液浓度>外界溶液浓度，细胞
⑧__________
（ⅰ）当外界溶液浓度<细胞质浓度，细胞
⑤__________
（ⅱ）当外界溶液浓度>细胞质浓度，细胞
⑥__________
（1）动物细胞
2.细胞吸水的外界条件——浓度差的存在
细胞液：具有一定浓度，和外界溶液发生渗透
渗透作用模型
验证细胞吸水、
失水的实验
3.
植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解
基本组成或条件
半透膜
浓度差
原生质层——选择透过性膜
浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理
水分子通过半透
膜的扩散作用
细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透
水扩散
的方向
低浓度溶液→高浓度溶液
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升，则M＞N
②若漏斗内液面不变，则M=N
③若漏斗内液面下降，则M＜N
土壤中的O2含量、
温度→呼吸酶的活性
表现
种类差异性数目差异性
不同生物DNA不同→载体 →选择性吸收
→呼吸作用→ ATP的生成→主动运输
（2）外因——影响呼吸的生态因素
①植物吸收的离子的种类和数量与
溶液中离子的种类和数量不成比例②植物对同一种盐的阴阳离子的吸
收存在差异
二、植物对离子的选择性吸收
1.选择性吸收的原因分析
（1）内因——遗传因素
比较项目
水分的吸收与运输
离子的吸收
过程
主要通过渗透作用完成
通过主动运输完成
动力
浓度差，蒸腾作用，不消耗ATP
根细胞呼吸产生的ATP
条件
①必须具有渗透系统（半透膜两侧溶液存在浓度差）
②以蒸腾作用为动力
①由根细胞提供运输的动力
②具备载体
方向
水分从溶液浓度低的一侧向高的一侧渗透
离子从土壤吸收进入植物体
影响因素
①细胞液与外界溶液的浓度差
②蒸腾作用的强度
①土壤含氧量
②土壤温度
③细胞膜上载体的种类和数量
选择性
无
有
3.植物对水分和离子吸收的相对独立性
（1）区别
镜检
分别镜检
待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液 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
镜检
发生质壁分离和复原→活
细胞
不发生质壁分离→死细胞
待测细胞+蔗糖溶液
不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液 刚刚发生质壁分离时所需时间的比较→判断细胞液浓度（即时间越短，细胞液浓度越小）。
（2）测定细胞液浓度范围
3.质壁分离实验的拓展应用及方法
（1）判断细胞的死活
只发生质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖）质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3）
镜检
镜检
成熟相同植物细胞+不同种类溶液
同一植物的相同成熟细胞+未知浓度的溶液 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）
（4）比较一系列溶液的浓度的大小第六章 细胞的生命历程
第2节　细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
【考纲要求解读】
考纲要求 权威解读
1.细胞的分化（Ⅱ）2.细胞的全能性（Ⅱ）3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系（Ⅱ）4.癌细胞的主要特征及防治（Ⅱ） 1.掌握细胞分化的原理、特点及结果。2.理解动植物细胞全能性的原因及大小比较。3.了解细胞衰老、凋亡的特征及与人体健康关系辨析。4.了解细胞癌变的特征、诱导因素及防治措施。
【考点梳理深化】
一、细胞的分化与细胞的全能性
二、细胞衰老与细胞凋亡
三、细胞癌变
1.概念：受致癌因子的作用，细胞中①__________发生变化，变成不受机体控制的，连续进行分裂的②__________细胞。
自我校对
一、①一个或一种细胞 ②稳定性差异 ③普遍性 ④持久性 ⑤遗传信息 ⑥个体发育 ⑦专门化 ⑧已经分化 ⑨完整个体 ⑩植物细胞 动物细胞核
二、①减少 ②变小 ③减慢 ④活性降低 ⑤色素 ⑥增大 ⑦通透性 ⑧降低 ⑨基因 ⑩自然更新 正常发育 内部环境
三、①遗传物质 ②恶性增殖 ③无限增殖 ④形态结构 ⑤糖蛋白 ⑥黏着性 ⑦物理 ⑧化学 ⑨病毒 ⑩原癌基因 抑癌基因 细胞周期 阻止细胞不正常的增殖
【要点归纳探究】
一、细胞分化、细胞全能性及相互比较
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
特点 ①持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度②不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡③普遍性：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础 ①高度分化的植物体细胞具有全能性植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下，才能表现其全能性②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性。例如，动物克隆技术
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成新的个体
大小比较 细胞分化程度有高低之分，如体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分，如受精卵>生殖细胞>体细胞
【注意】细胞分化与全能性的关系
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。
②一般说来，细胞分化程度越高，全能性越难以实现；细胞分化程度越低，全能性就越高。
走进高考1 （2010·广东理综）骨髓移植是治疗白血病常用的有效疗法之一，最主要的原因是移植骨髓中的造血干细胞可在患者体内（ ）
A.正常生长 B.增殖并分化成多种细胞
C.分泌抗体 D.杀死各种病原菌
【解析】本题借助骨髓移植考查细胞生命历程的相关知识，意在考查考生的信息提取能力与分析能力。移植骨髓中的造血干细胞具有分裂和分化的能力，能分化为血液中的红细胞，白细胞和血小板等正常细胞，血液中产生了正常的白细胞，可以达到治疗白血病的目的。
【答案】B
二、细胞生长、细胞分裂、细胞分化和细胞癌变的比较
1.表格比较
名称项目 细胞生长 细胞分裂 细胞分化 细胞癌变
表现 细胞体积：小→大 细胞数目：少→多 细胞的形态、结构和功能发生稳定性差异的变化过程
特点 是量变 具有周期性 是质变，具有持久性、稳定性、全能性 无限增殖、形态结构改变、易分散和转移
原因 同化作用大于异化作用 受细胞核与细胞质以及细胞表面积与体积比的制约 不同细胞中基因的选择性表达，产生特定功能的细胞 原癌基因被致癌因子激活→癌变
意义或结果 是生物体生长的原因之一 是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础 形成各种不同的细胞和组织，使生物体正常地生长发育 引起动物或植物产生肿瘤，导致癌症
联系
2.图解比较
（1）图中①③⑤细胞特征相似：细胞核大，细胞质浓,液泡小或无，都具有较旺盛的细胞分裂能力。其中，①→③表示通过细胞分裂使细胞数目加倍；③→⑤表示通过细胞生长使细胞体积增大。
（2）图中②④细胞形态特征与①有较大区别，所以，①→②和①→④均表示细胞分化过程。
（3）图中⑥表示④的某些细胞失去了最高分裂次数限制，无限增殖，发生了细胞癌变。
（4）图中⑦⑧⑨表示从②中取出的一个细胞经过植物组织培养，获得了完整的植株，体现了植物细胞的全能性。
走进高考2 （2008·广东理综）癌症是严重威胁人类健康的疾病之一，下列有关描述正确的是（ ）
A.长期接触癌症患者的人细胞癌变几率增加
B.癌症是致癌因子引发的，患病几率与年龄无关
C.艾滋病患者与正常人患癌症的几率相同
D.亚硝酸盐可通过改变基因的结构而致癌
【解析】亚硝酸盐是一种常见的化学致癌因子；癌症并非传染病，长期接触癌症患者，不会使细胞癌变的几率增加；细胞癌变与年龄有一定的关系，易患癌症的多为老年人；艾滋病患者丧失免疫功能，患癌症的几率远远大于正常人。
【答案】D
三、细胞衰老和凋亡
1.个体衰老与细胞衰老的关系
细胞的衰老与机体的衰老都是生物体正常的生命现象。对多细胞生物而言，细胞的衰老不等于机体的衰老，如幼年个体中每天也有细胞的衰老；机体的衰老也不等于细胞的衰老，如老年个体中每天也有新的细胞产生。但个体衰老时，组成该个体的细胞往往表现为普遍衰老的现象。
2.细胞衰老的特征
（1）“一大”：细胞核变大，染色质收缩、染色加深。
（2）“二小”：细胞内水分减少，体积变小。
（3）“一多”：细胞内色素逐渐积累、增多。
（4）“三低”：膜的物质运输功能降低，多种酶的活性降低，代谢速率减慢。
3.细胞凋亡
（1）概念：由基因所控制的细胞自动结束生命的过程。
（2）原因：严格的由遗传机制决定的程序性调控（细胞编程性死亡）。
（3）意义：对于多细胞生物体完成正常发育，维护内环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
4.细胞坏死
是在种种不利因素的影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断，引起的细胞损伤和死亡。
深化拓展
（1）虽然细胞衰老与个体衰老不同，但个体的衰老是由细胞衰老决定的，衰老的个体内衰老的细胞较多。
（2）衰老的控制不仅在细胞内部，同时也与外部环境有密切的关系。良好的外部环境可以延缓细胞的衰老。对人类来说，合理的饮食结构、良好的生活习惯、适当的体育运动和乐观的人生态度等都有益于延缓衰老。
（3）细胞凋亡是一种正常的、主动性的生理性的死亡，对生物体有积极意义；细胞坏死是一种非正常的、被动性的、病理性的死亡，对机体是有害的。
走进高考3 （2009·安徽理综）细胞的分化、衰老和凋亡是普遍存在的生命现象。下列有关叙述正确的是（ ）
A.人体各种组织细胞的衰老是同步进行的
B.人的早期胚胎有尾，尾部细胞随着发育逐渐凋亡
C.细胞癌变是细胞高度分化的结果
D.皮肤上的“老年斑”是细胞凋亡的产物
【解析】人体各种组织细胞的寿命有长有短，红细胞的寿命只有120天左右，而坐骨神经组织里的细胞伴随人的一生。A错。人的早期胚胎有尾，尾部细胞随着发育逐渐凋亡（程序性死亡），B正确。细胞癌变是原癌基因被激活的结果，C错。皮肤上的老年斑是细胞衰老的产物，所以D错。
【答案】B
四、实验强化在平时
13.探究性实验的设计思路
理论归纳
1.概述
实验步骤的设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知识、原理，对实验过程中材料、手段、方法、步骤等全部方案的预先规划。遵循的原则主要是对照原则和单一变量原则。
2.注意事项
（1）实验前的准备
①器具、材料的选取并编号（要保证等同和等量）。
②自变量的确定（根据实验目的确定自变量，如探究X射线是否会引起癌变，自变量是X射线）。
③对照组的设置（要保证除自变量外，实验组和对照组的其他条件完全相同）。
（2）实验过程的处理
除自变量外，要保证等条件、等时间，如温度、湿度、压强、材料大小等相同。（充分体现单一变量原则）
（3）结果的比较与分析
对于探究性实验来说，结果是不确定的，一般有三种可能，正相关、不相关和负相关。
（4）结论的得出
对于探究性实验来说，结论是根据实验结果得出的，不同的结果会有不同的结论。
3.实验操作步骤的设计程序
明确实验目的
分析实验原理
提出实验思路
设计实验步骤
预测实验结果
命题设计
例（2010·西安质检）2009年诺贝尔生理学或医学奖授予三位美国科学家，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。端粒是染色体末端的一段特殊的DNA序列。端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示了细胞癌变与端粒酶活性的关系，据表完成下面的实验：
细胞类型 增殖代数 端粒酶活性
正常体细胞 50～60 无
癌细胞 无限 有
（1）实验目的：探究端粒酶活性与细胞癌变的关系。
（2）实验材料：癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。
（3）实验步骤
①__________（分组并编号）。
②__________________________________________________________（体现单一变量和对照原则）。
③_______________________________（观察与记录）。
（4）结果预测及结论
①A组比B组增殖代数减少，说明___________________。
②A组仍然无限增殖，说明________________________。
【答案】（3）①将癌细胞平均分成A、B两组 ②A组加人端粒酶抑制剂，B组不加，相同条件下进行细胞培养 ③记录并比较A、B两组的增殖代数（分裂次数）
（4）①端粒酶活性与细胞癌变（连续分裂）有关 ②端粒酶活性与细胞癌变（连续分裂）无关
【热点分析突破】
类型一 细胞分化
例1 （2010·辽宁抚顺一中月考）细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列叙述正确的是
①细胞分化就是细胞在形态和结构上发生稳定性差异的过程
②分化是基因在特定的时间和空间条件下选择表达的结果
③未离体的体细胞一般不会表现出全能性
④分化过程中遗传物质会改变
A.①② B.②③ C.①②③ D.①②③④
【解析】细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，所以①的表述是不完整的。对于所有的体细胞来说，它们都是由一个受精卵发育而来，其遗传物质完全相同，并未发生改变，只是不同的细胞在个体发育的不同阶段，其遗传信息的表达不同导致其形态、结构和生理功能出现差异，所以②正确，④错误。未离体的体细胞由于受机体基因组的控制，一般不会表现出全能性，故③正确。
【答案】B
【思维点拨】 细胞分化的原因是遗传物质的选择性表达。所有体细胞中都含有本物种的全套基因，即遗传物质相同，只是不同的细胞表达的基因不同，合成出了不同的信使RNA和蛋白质，表现出不同的形态结构和功能。癌细胞的产生也是细胞分化的结果，只是属于不正常的分化，是一种畸形分化。
类型二 细胞的衰老和调亡
例2 （2010·华南师大附中综合测试）下列有关细胞衰老和凋亡的说法中正确的是（ ）
A.健康的成人体内，每天有一定量的细胞凋亡
B.细胞凋亡受环境影响大，机体难以控制
C.老年人头发变白和白化病都是由酪氨酸酶活性降低引起
D.胚胎发育期生物体的细胞衰老总与机体衰老同步进行
【解析】衰老和凋亡是细胞的一种正常的生命现象，在健康的成人体内，每天有一定数量的细胞凋亡是正确的。细胞的凋亡是一种程序性死亡，是受机体基因组调控的细胞正常的死亡。白化病是由基因突变导致缺少合成酪氨酸酶的基因引起的。胚胎发育期细胞的衰老并不代表机体的衰老，从整体上看，个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
【答案】A
【探寻规律】不同的细胞凋亡的速率是不一样的，这与它们的功能是有关系的。例如体内白细胞的凋亡速率很快，但是神经细胞的凋亡速率很慢。因为白细胞的功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。但是神经细胞是神经系统的组成部分，细胞凋亡的速率慢，有利于维持生物体内部环境的稳定，抵御外界各种因素的干扰，很好地适应环境。
类型三 细胞的癌变
例3 （2011·深圳调研）2010年4月12～17日是第十六届“全国肿瘤防治宣传周”，本届宣传周主题为：关爱生命，科学防癌，让生活更美好。旨在呼吁全社会关注癌病人群和癌病治疗，让癌病患者享受更好的生活质量。下面有关癌细胞结构及生理的描述正确的是（ ）
A.每个癌细胞的染色体组的数目相同但DNA量不一定相同
B.癌细胞能被效应T细胞识别并被效应T细胞裂解
C.长期接触相同致癌因子的艾滋病患者与正常人患癌症的概率相似
D.癌细胞是一类不受机体控制的恶性增殖细胞，因此细胞癌变的过程是不受基因控制的
【解析】在癌细胞中常出现染色体变异，导致部分癌细胞中的染色体数目和染色体组数不同，由于癌细胞的不断分裂，不同的癌细胞可能处于不同的细胞分裂时期，所以DNA量也不一定相同，A项错误。癌细胞是发生变异的自身细胞，也就是异物，失去了自身细胞特有的标志，被免疫细胞识别后，在效应T细胞攻击之下裂解，B项正确。艾滋病患者由于丧失免疫力，所以既使接触的致癌因子相同，艾滋病患者患癌症的概率也远远大于正常人，C项错误。癌变是由于原癌基因被激活而引起的，所以癌变过程是受基因控制的，D项错误。
【答案】B
【规律总结】（1）癌变的原因是在致癌因子的作用下，人体细胞中的原癌基因和抑癌基因发生突变。
（2）癌细胞无限分裂，细胞分裂快，细胞周期短。
（3）癌细胞的形态结构和表面的物质发生了明显变化。
【基础达标】
1.（2011·湖南四市九校联考）下列现象中属于细胞编程性死亡的是（ ）
A.噬菌体裂解细菌的过程
B.因创伤引起的细胞坏死
C.造血干细胞产生红细胞的过程
D.蝌蚪发育成青蛙过程中尾部细胞的死亡
答案 D
解析 细胞编程性死亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，其本质就是基因的选择性表达，是细胞的一种自然死亡现象。
2.（2011·广州调研）2010年4月，美国的一些科研人员在对癌变实验鼠化疗的同时让其服用糖尿病治疗药物——二甲双胍，可以抑制实验鼠体内的乳腺癌细胞扩散。则下列有关描述正确的是（ ）
A.二甲双胍的化学本质最可能是一种蛋白质
B.二甲双胍能抵制癌细胞的扩散很可能与线粒体密切相关
C.切除胸腺的鼠更容易患癌症
D.致癌因子导致突变形成原癌基因，所以我们要尽量远离致癌因子
答案 C
解析 可以服用的药物的化学本质不可能是蛋白质；癌细胞更易扩散及转移与细胞膜表面的糖蛋白密切相关；胸腺切除后，机体的识别、清除功能下降，不能及时地清除癌变细胞，更易得癌症；致癌因子的作用主要是激活原癌基因，而不是产生原癌基因。
3.（2010·北京崇文统考）经研究发现，从孕妇的羊水中提取的干细胞在实验室培养后形成了骨骼、血管、肌肉、神经以及肝脏等多种人体器官组织。以下有关叙述正确的是（ ）
A.此过程体现了细胞的全能性
B.神经细胞的分化程度比干细胞的分化程度低
C.提取的干细胞与其形成的肌肉细胞染色体组成不同
D.经培养后形成的多种人体组织细胞中mRNA存在差异
答案 D
解析 干细胞增殖和分化过程中染色体组成不会发生改变；分化过程中，由于基因的选择性表达，产生不同的RNA；细胞的全能性是指高度分化的细胞发育成完整个体的潜能，该过程中没有发育成完整个体。
4.（2010·江苏模拟）下图表示生物体内的有关细胞的一些生命现象。下列说法中错误的是（ ）
A.图中①过程表示细胞增殖，②过程表示细胞分化
B.从新陈代谢角度看，图中⑤过程发生的原因是同化作用超过了异化作用
C.图中②过程发生的根本原因是基因的选择性表达
D.图中③④⑤过程表示一个完整的细胞周期
答案 D
解析 图中①②③④分别表示细胞增殖、细胞分化、细胞生长、细胞增殖；一个完整的细胞周期包括③④两个过程。
5.（2010·高考生物科研测试卷）下图是人体来源于同一受精卵的几种正常细胞，这些细胞的（ ）
A细胞器的种类和数量不同
B.细胞中所含的mRNA种类和数量相同
C.基因型不同
D.结构不同、功能相同
答案 A
解析 题图所示4种细胞来源于同一受精卵，所以基因型应相同；4种细胞形态结构不同、功能不同，其细胞器的种类和数量有差异，基因表达不同。
2、 细胞的全能性
（4）意义
（1）致癌因子：⑦__________致癌因子、⑧_________致癌因子、⑨__________致癌因子
（2）致癌因子使⑩__________和 eq \o\ac(○,11)__________发生突变
（3）原癌基因主要负责调节 eq \o\ac(○,12)__________，控制细胞生长和分裂的进程；抑癌基因主要是 eq \o\ac(○,13) __________
3.癌变机理
（1）适宜条件下，能够③__________
（2）④__________发生显著变化
（3）癌细胞表面发生了变化。⑤__________等物质减少，癌细胞之间⑥__________显著降低，容易分散和转移
2.主要特征
（2）类型
（ⅰ）个体发育中细胞的编程性死亡
（ⅱ）成熟个体中细胞的⑩__________
（ⅲ）被病原体感染的细胞的清除
（3）意义
1.衰老细胞的特征
2.细胞凋亡
（ⅰ）是生物⑥__________的基础
（ⅱ）使多细胞生物体中细胞趋向
⑦__________，有利于提高各种
生理功能的效率
1、 细胞分化
（1）概念：在个体发育中，由①__________增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生②__________的过程
（2）特点：③__________、④__________、稳定性和不可逆性
（3）实质：在个体发育中，不同细胞中⑤__________的执行情况不同
（ⅰ）多细胞生物体完成 eq \o\ac(○,11)__________
（ⅱ）维持 eq \o\ac(○,12)__________的稳定
（ⅲ）抵御外界各种因素的干扰
（1）概念：由⑨__________所决定的细胞自动结束生命的过程。
（2）实例
（1）水分①__________，体积②__________， 新陈代谢速率③__________
（2）某些酶④__________
（3）⑤__________逐渐积累
（4）细胞核体积⑥__________，核膜内折、 染色质收缩、染色加深
（5）细胞膜⑦__________改变，物质运输功能⑧__________
植物组织培养表明⑩__________具有全能性
克隆羊的培育成功说明 eq \o\ac(○,11) _____ _______具有全能性
（1）概念：⑧__________的细胞，仍然具有发育成⑨__________的潜能
畸 形 分 化
恶 性 增 殖
癌细胞
细胞
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- 9 -必修1第1章走近细胞
考纲内容 能力要求 命题展望
1.多种多样的细胞2.细胞学说的建立过程3.用显微镜观察多种多样的细胞 ⅡⅠ 以选择题为主，综合其他章节相关知识来考查多种多样的细胞
一、从生物圈到细胞
1．生命活动离不开细胞
(1)病毒：无细胞结构，但其生命活动必须依赖①活细胞。
(2)单细胞生物：单个细胞能完成②各种生命活动。
(3)多细胞生物：依赖各种③分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动。
2．生命系统的结构层次
(1)结构层次
细胞→组织→器官→④系统→⑤个体→⑥种群→⑦群落→⑧生态系统→生物圈。
(2)地球上最基本的生命系统：⑨细胞。
二、细胞的多样性和统一性
1．观察细胞
(1)使用高倍显微镜的步骤和要点
1)先用⑩低倍镜找到目标，移至视野中央。
2)转动转换器，用高倍镜观察，转动 细准焦螺旋,直到看清为止。
(2)结论
1)细胞具有多样性：不同细胞的形态、大小千差万别。
2)细胞具有统一性：细胞基本具有 细胞膜、细胞质和细胞核(或拟核)。
2．原核细胞和真核细胞
(1)区别：原核细胞没有由 核膜包被的细胞核，没有染色体，有拟核。这体现了细胞的 多样性。
(2)联系：有相似的 细胞膜、 细胞质，都有DNA分子。这体现了细胞的 统一性。
3．细胞学说建立的过程
(1)建立：19世纪30年代由 施莱登和 施旺建立。
(2)内容
1)细胞是一个有机体，一切动植物都由 细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
2)细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。
3)新细胞可以从老细胞中产生。
(3)意义：证明动植物界具有最本质的联系。
考点一生命系统的结构层次
结构层次 概念、构成 举例
细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 心肌细胞
组织 由形态相似、结构与功能相同的细胞和细胞间质构成 心肌组织
器官 几种不同的组织结合成的能完成某一生理功能的结构 心脏
系统 能共同完成一种或几种生理功能的多个器官的组合 循环系统
个体 由若干器官或系统协同完成复杂生命活动的单个生物。单细胞生物是一个细胞构成一个个体 鱼
种群 一定的自然区域内，同种生物个体的总和 某区域内同种鱼的所有个体
群落 一定的自然区域内，相互间有直接或间接关系的多个种群的总和 某区域内的所有生物
生态系统 由群落与它周围的无机环境相互作用构成 某区域内的所有生物和无机环境
生物圈 由地球上所有生物及其生活环境构成 地球上只有一个生物圈
【易错易混】
①生物的每层结构都是动态的而不是静止的，如细胞的分裂和生长、种群变化等。
②在每一个结构层次上都进行着生命活动。
③构成生命系统的结构具有层次性、复杂性和多样性。从最小的生命系统——细胞开始，到最大的生命系统——生物圈，尽管生命系统复杂多样，大小不同，但它们层层相依，紧密联系。
④并不是所有的生物都具有生命系统的八个层次，单细胞生物没有组织、器官、系统这三个层次，植物没有系统这一层次。
【突破题1】(2011年茂名模拟)下列组合中，在生命系统的层次中依次属于种群、群落和生态系统的一组是()
①一个池塘中的全部生物②一片草地上的全部昆虫
③某水库中的全部鲫鱼④一根枯木及枯木上的所有生物
A．①B．③C．①D．②
【解题指导】一片草地上的全部昆虫不属于同种生物，不是种群，也不包括该区域内的所有生物，不是群落，更不是生态系统。
【答案】B
知识点二细胞的多样性和统一性
1．细胞的多样性：表现在细胞的形状、大小、种类、结构等方面的差异，细胞的多样性是细胞分化的结果。
(1)原核细胞和真核细胞的区别
原核细胞 真核细胞
大小 较小 较大
本质区别 无以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的真正的细胞核
细胞壁 有，主要成分是糖类和蛋白质 植物细胞有，成分是纤维素和果胶；动物细胞无细胞壁
细胞质 只有核糖体 有各种细胞器
细胞核 拟核，无核膜和核仁 有核膜和核仁、染色体
DNA的存在形式 拟核：大型环状DNA质粒：小型环状DNA 细胞核：和蛋白质结合形成染色体细胞质：在线粒体、叶绿体中裸露存在
细胞分裂 多为二分裂 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂
举例 细菌、蓝藻的细胞 动物、植物、真菌的细胞
(2)不同真核细胞的形态、结构具有差异。如与动物细胞相比，植物细胞有细胞壁、液泡，叶肉细胞中还有叶绿体，而且同一植物的不同组织细胞及不同植物的细胞也各不相同。
(3)不同原核细胞的形态、结构具有差异。如细菌有球形、杆形、螺旋形等多种形态，且不同细菌的结构也有差异。
2．细胞的统一性
(1)真、原核细胞的共性：都有细胞膜、细胞质、核糖体，均以DNA作为遗传物质，遗传密码通用。
(2)真核细胞的共性：都有细胞膜、细胞质、细胞核、细胞器。
(3)原核细胞的共性：都有细胞膜、细胞质、拟核、核糖体。
(4)化学组成：组成细胞的元素基本一致，化合物种类也非常相似(水、无机盐、氨基酸、核苷酸、碱基等)。
(5)细胞的增殖方式相同：细胞分裂。
(6)细胞中的某些生命活动相似：如DNA复制、蛋白质合成等。
【易错易混】
并非所有原核细胞都有细胞壁，如支原体无细胞壁。
【突破题2】下列关于图1－1－1表示的四个框图的生物的共同特征的叙述中，正确的是( )
图1－1－1
A．框图①内都是原核生物，且都能发生突变
B．框图②内的生物都不含叶绿素，且都是分解者
C．框图③内的生物都具有细胞结构，且都有细胞壁
D．框图④内都是异养生物，且都能进行有丝分裂
【解题指导】烟草花叶病毒无细胞结构，不属于原核生物；酵母菌是真核生物；两者都能发生突变。硝化细菌能进行化能合成作用，是生产者；病毒是消费者；酵母菌是分解者。硝化细菌是原核生物，可以通过二分裂增殖，但不进行有丝分裂，有丝分裂是真核细胞具有的增殖方式之一。
【答案】C
知识点三 细胞学说的建立过程及意义
1．细胞学说的建立过程
科学家 贡献 不足
虎克 用显微镜发现并命名了细胞 观察到的是死细胞
列文虎克 用显微镜观察了活细胞 未上升到理论
施莱登 细胞是构成植物体的基本单位 未与动物界联系
施旺 提出一切动植物都是由细胞构成 未搞清细胞来源的过程
魏尔肖 细胞通过分裂产生新细胞 未考虑非细胞结构生命的繁殖
2.建立细胞学说的意义
(1)揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性，使人们认识到各种生物之间存在共同的结构基础。
(2)标志着生物学的研究进入到细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程。
【突破题3】细胞学说的建立过程，是一个科学家探究、开拓、继承、修正和发展的过程，充满了耐人寻味的曲折，下列说法正确的是( )
A．英国科学家虎克最终建立了细胞学说
B．德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者
C．德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前的细胞”
D．细胞学说揭示了生物的统一性和多样性
【解题指导】最终建立了细胞学说的是施莱登和施旺；英国科学家虎克是细胞的发现者和命名者；细胞学说揭示了生物的统一性，也就是动物和植物都由细胞及其产物构成的。
【答案】C
考点四 使用高倍显微镜观察细胞
1．显微镜的重要结构
2．使用方法
低倍镜下找到清晰物像→将要观察的物像移到视野中央→转动转换器，换上高倍镜→调节细准焦螺旋，直到物像清晰。
3．注意事项
(1)调节粗准焦螺旋使镜筒下降时，双眼要注视物镜与玻片标本之间的距离，到快接近时(距离约为0.5cm)停止下降。
(2)必须先用低倍物镜观察，找到要观察的物像，移到视野中央，然后转动转换器换用高倍物镜。
(3)换用高倍镜观察时，可将光圈由小变大，将反光镜由平面镜转换为凹面镜以增加视野的亮度，同时慢慢调节细准焦螺旋，直至找到清晰的物像，使用高倍镜时千万不能调节粗准焦螺旋。
4．显微镜的成像特点：显微镜下所成的像是倒立的放大的虚像。
(1)倒立是指上下、左右均是颠倒的，相当于将观察物水平旋转了180度，所以要把左上方的图像移至视野中央，应该把装片向左上方移动，即“偏哪移哪”。
(2)视野的大小与放大倍数成反比，即放大的倍数越大视野越小，看到的标本范围就越小。(3)目镜的放大倍数和镜头长度成反比，物镜的放大倍数和镜头的长度成正比。
5．显微镜的放大倍数
(1)显微镜的放大倍数＝物镜倍数×目镜倍数。放大倍数指的是物体的宽度或长度的放大倍数，而不是面积或体积的放大倍数。
(2)放大倍数的变化与视野中细胞数量的变化呈负相关。
①在放大倍数10×10的视野中能看到单行排列的细胞是64个，转换到放大倍数10×40的视野中，就可以看到单行排列的细胞应为64÷4＝16个。
②在放大倍数10×10的视野中能看到64个细胞充满整个视野，转换到放大倍数10×40的视野中，则可以看到的细胞应为64÷42＝4个。
6．低倍物镜观察与高倍物镜观察(清晰时)的比较
低倍镜时 高倍镜时
镜头与装片的距离 远 近
所看到细胞的数目 多 少
所看到细胞的大小 小 大
视野的明暗 明 暗
视野的广度 宽广 狭窄
【突破题4】下列为与显微镜操作相关的叙述，其中错误的是( )
A．标本染色较深，观察时应选用凹面反光镜和大光圈
B．将位于视野右上方的物像移向中央，应向右上方移动玻片标本
C．若转换高倍物镜观察，需要先升镜筒，以免镜头破坏玻片标本
D．转换高倍物镜之前，应先将所要观察的物像移到视野正中央
【解题指导】调节视野亮度的有反光镜和光圈；若光线弱、标本染色较深，在高倍镜下要选用凹面反光镜和大光圈；在显微镜中观察的细胞是倒像，细胞在显微镜下偏右上方，实际在玻片上是偏左下方，所以应向右上方移动；低倍镜观察到物像后直接转换高倍物镜观察，不需要先升镜筒。
【答案】C第二节　细胞的能量“通货”——ATP
ATP的主要来源——细胞呼吸
考点一 ATP与ADP的相互转化
1．ATP的结构
(1)ATP的结构式：
(2)相关物质的关系
[知识拓展]A代表含义的区别
2．ATP的形成途径
3．ATP合成与水解的比较
[知识拓展]由上表可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。
4．典型图表曲线解读
如图表示某动物肌细胞中ATP产生量与O2供给量之间的关系曲线。
从图示可解读以下信息：
(1)A点表示在无氧的条件下，肌细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量的ATP。
(2)AB段表示随O2供应量逐渐增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放出的能量明显增多，ATP产量随之升高。
(3)BC段表示O2供给量超过一定范围，ATP的产量不再增加，因为有氧呼吸产生ATP的过程还受其他条件的限制，如酶、有机物、ADP、磷酸等。
1．(2011年葫芦岛联考)ATP是细胞内的能量“通货”，下列有关叙述中不正确的是(　　)
A．ATP可以水解，为细胞提供能量，实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解
B．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
C．在ADP和ATP相互转化的过程中，能量的来源都是光合作用
D．主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质都是ATP
解析：ADP和ATP相互转化的过程中，能量的来源是光合作用或呼吸作用。
答案：C
2．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能说明 (　　)
A．ATP中远离A的P容易脱离
B．部分32P标记的ATP是重新合成的
C．ATP是细胞内的直接能源物质
D．该过程中ATP既有合成又有分解
解析：ATP在细胞内的含量虽很少，但作为生物体内的直接能源物质，ATP与ADP的转化是非常迅速的，所以加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，其含量变化虽不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，由此可知A、B、D都能说明，但不能说明ATP是细胞内的直接能源物质。
答案：C
考点二 细胞呼吸的过程分析及影响因素
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
(1)有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段与O2结合生成水；无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸。
(2)有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且生成的H2O中的氧全部来自O2。
(3)不同生物无氧呼吸的产物不同，是由于催化反应的酶不同。
(4)有氧呼吸中各元素来源去路
2．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
[知识拓展] (1)原核生物无线粒体，有些原核生物(如硝化细菌、蓝藻)仍可进行有氧呼吸。
(2)只能进行无氧呼吸的真核生物(如蛔虫)，其细胞内无线粒体。
(3)甜菜的块根、马铃薯的块茎、玉米的胚进行无氧呼吸时产生乳酸。
3．生物体内有机物氧化分解的总过程中，完全在线粒体内进行的是(　　)
B．丙酮酸和水形成CO2和[H]
D．丙酮酸转化成乳酸
解析：本题考查细胞呼吸的相关原理以及理解能力，分析判断能力等，除有氧呼吸的后两个阶段是在线粒体中完成以外，无氧呼吸全过程、有氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行。据此分析可知，只有丙酮酸和水形成CO2和[H]是完全在线粒体中进行的。
答案：B
4．人体红细胞产生ATP的部位以及所用ATP的来源主要是利用(　　)
A．线粒体；葡萄糖进行有氧呼吸
B．细胞质基质；葡萄糖进行无氧呼吸
C．线粒体；乳酸进行无氧呼吸
D．细胞质基质；乳酸进行无氧呼吸
解析：人体红细胞具有携带和运输氧的功能，但人的红细胞内没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能进行无氧呼吸；红细胞由于没有线粒体，不能利用乳酸，只能通过葡萄糖酵解来提供能量。
答案：B
考点三 影响细胞呼吸的环境因素及应用
1．呼吸速率
是指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率。它是植物呼吸作用强弱的指标，一般以测定植物释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。
2．影响细胞呼吸的环境因素
(1)温度
①温度影响呼吸作用，主要是通过影响
呼吸酶的活性来实现的。呼吸速率与温
度的关系如图。
②生产上常用这一原理在低温下贮藏水果、蔬菜。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。
(2)O2的浓度
①在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。(如图)
②生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
(3)CO2
CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用，实验证明，在CO2浓度升高到1%～10%时，呼吸作用明显被抑制。(如右图)
(4)水
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(如图)
应用：作物栽培中，合理灌溉。
5. (2011年黄浦质检)呼吸熵(RQ)＝呼吸作用释放的CO2量/吸收的O2量。右图是生物氧化分解葡萄糖过程中呼吸熵与氧分压的关系，以下叙述正确的是(　　)
A．呼吸熵越大，细胞呼吸产生的CO2越多
B．b点有氧呼吸强度大于a点
C．为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至c点
D．c点以后细胞呼吸强度不随氧分压变化而变化
解析：由题图看出，呼吸熵越大，氧分压越小。a点主要进行无氧呼吸，b点既有无氧呼吸，也有有氧呼吸，因此，b点有氧呼吸强度大于a点。c点完全进行有氧呼吸，a点主要进行无氧呼吸，消耗葡萄糖都较多，为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至b点，有氧呼吸和无氧呼吸都较弱。c点以后细胞呼吸强度仍会随氧分压增大而增强，但呼吸熵仍是1。
答案：B
6. (2011年泉州质检)稻田长期浸水，会导致水稻幼根变黑腐烂。测得水稻幼根从开始浸水到变黑腐烂时细胞呼吸速率的变化曲线如右图。下列叙述正确的是(　　)
A．Ⅰ阶段幼根细胞的有氧呼吸速率和无氧呼吸速率皆降低
B．Ⅱ阶段幼根细胞的有氧呼吸速率和无氧呼吸速率皆升高
C．Ⅲ阶段幼根因无氧呼吸的特有产物丙酮酸积累过多而变黑腐烂
D．从理论上讲，为避免幼根变黑腐烂，稻田宜在Ⅱ阶段前适时排水
解析：水稻幼根刚开始浸水时，即Ⅰ阶段时由于水中氧气的含量降低，有氧呼吸降低，有些细胞开始进行无氧呼吸，随着浸泡时间的延长，在Ⅱ阶段时，有氧呼吸越来越弱，而无氧呼吸强度不断增强，到Ⅲ阶段时，由于幼根无氧呼吸产物酒精的积累，使得幼根变黑腐烂，呼吸速率降低。
答案：D
探究细胞呼吸的方式
1．实验原理
(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。
(2)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
2．实验流程
3．实验中的关键步骤
(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
[知识拓展]该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都为实验组。
7．如图是用以研究酵母菌呼吸作用的两实验装置。若在25 ℃室温的环境下做图中的实验，一小时后，两温度计的度数变化最可能的曲线图是(　　)
解析：装置甲中酵母菌进行有氧呼吸，装置乙中酵母菌进行无氧呼吸，有氧呼吸释放能量较无氧呼吸多。
答案：D
类型一 ATP与能量供应
下列有关ATP的叙述，正确的是(　　)
①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等
②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加
③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
A．①②　　　　　　　B．②③
C．③④ D．①④
【解析】　人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中因缺氧进行无氧呼吸，而安静时进行有氧呼吸，氧化分解等摩尔葡萄糖，安静时生成的ATP量较多。细胞中ATP和ADP的含量少，人在饥饿时，两者的含量仍会达到动态平衡。Na＋进出细胞的方式是主动运输，主动运输要消耗能量。人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞代谢增强，促进细胞中ATP的量增加，以维持体温的恒定。
【答案】　B
类型二 细胞呼吸过程的分析
将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是(　　)
A．甲试管中最终产物为CO2和H2O
B．乙试管中不发生反应
C．丙试管中有大量的ATP产生
D．丙试管中无CO2产生
【解析】　由题干可获取的主要信息有①甲试管中含细胞质基质，乙试管中含有线粒体，丙试管中含有细胞质基质和线粒体，②三支试管均处于无氧环境，即只发生无氧呼吸。解答本题应先理解细胞呼吸每一阶段的场所及其反应式，再根据以上信息予以逐项分析。
酵母菌无氧呼吸的第一阶段是由葡萄糖生成丙酮酸，第二阶段是丙酮酸生成酒精和CO2，两个阶段的场所都是细胞质基质。甲试管中含有细胞质基质，可进行无氧呼吸生成酒精和CO2，但无氧呼吸不生成H2O，选项A错误；乙试管中只含线粒体，由于在无氧条件下，且葡萄糖不在线粒体发生反应，因此乙试管内不发生反应，选项B正确；丙试管中含有线粒体和细胞质基质，可发生无氧呼吸生成酒精和CO2，但只产生少量ATP，因此选项C、D错误。
【答案】　B
类型三 细胞呼吸曲线的分析
如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答：
(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是_______。
(2)________点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是________。
(3)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。
(4)若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比________(填“一样多”或“更多”或“更少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________。
(5)在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是______________。你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度，更有利于蔬菜的运输，试说明理由：____________。
【解析】　本题以细胞呼吸的两种类型为核心命题点，考查了有氧呼吸、无氧呼吸随O2浓度变化的特点，综合考查了学生解读曲线、根据已知曲线画未知曲线的能力以及解决相关实际问题的能力。解题时应注意：Q点只进行无氧呼吸，P点只进行有氧呼吸，B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，此时有利于蔬菜运输。
【答案】　(1)氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制
(2)P　氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量
(3)(所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在x轴上的投影点)如图(点线)所示。
(4)一样多　1/3
(5)降低氧浓度，减少有机物的消耗　R　此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗最少第3节ATP的主要来源——细胞呼吸
一、细胞呼吸
1．概念
有机物在细胞内经过一系列的①氧化分解，生成②二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成③ATP的过程。
2．分类：④有氧呼吸和⑤无氧呼吸。对绝大多数生物来说，⑥有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。
二、有氧呼吸
1．概念
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⑦彻底氧化分解，产生二氧化碳和⑧水，释放能量，生成许多ATP的过程。
2．过程
(1)第一阶段
1分子葡萄糖→⑨_2分子丙酮酸⑩[H]、少量能量(场所：细胞质基质)
(2)第二阶段
丙酮酸和 水→CO2＋ [H]＋ 少量能量(场所： 线粒体基质)
(3)第三阶段
[H]＋ 氧→水＋能量(场所： 线粒体内膜)
3.反应式：。
4．1moL萄糖彻底氧化分解共释放能量2870kJ，有1161kJ左右的能量储存在ATP中，其余能量以热能的形式散失掉了。
三、无氧呼吸
1．概念：在无氧的环境中，细胞通过酶的作用，把葡萄糖等有机物不彻底的氧化分解，产生二氧化碳、酒精或乳酸，并释放能量的过程。
2．过程
(1)第一阶段
与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
(2)第二阶段
丙酮酸→酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。
3．类型
(1)酒精发酵反应式：。
(2)乳酸发酵反应式：。
有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
图5－3－1
2．过程分析
(1)无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
(2)有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且生成的H2O中的氧全部来自于O2。
(3)有氧呼吸的三个阶段的共同产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
(4)有氧呼吸、无氧呼吸全过程均需要不同的酶催化；不同生物的无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。
(5)原核生物无线粒体，有些原核生物(如硝化细菌、蓝藻)仍可进行有氧呼吸。
(6)只能进行无氧呼吸的真核生物(如蛔虫)，其细胞内无线粒体。
【突破题1】(2011年潮州期末统考)细胞呼吸对生命活动意义重大，下面关于细胞呼吸的叙述正确的是( )
A．线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞只能进行无氧呼吸
B．有叶绿体的细胞可以自行合成ATP，因此不需要细胞呼吸提供能量
C．酵母菌无氧呼吸产生AmolCO2，人在正常情况下消耗等量葡萄糖可形成3AmolCO2
D．细胞呼吸中有机物的分解必须有水和氧气的参与才能释放储存的能量
【解题指导】好氧细菌没有线粒体，但能进行有氧呼吸，其场所在细胞膜上进行；光合作用合成ATP的能量来源于光能，光合作用过程中需要消耗ATP，其ATP来源于呼吸作用产生的能量；在消耗等量葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量的比值是1∶3；无氧呼吸不需要消耗氧气和水。
【答案】C
影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用
影响呼吸速率的主要因素是酶，由于呼吸作用是由一系列酶催化的化学反应，所以温度对呼吸作用有很大影响。一般植物在0℃及以下时呼吸作用很弱或停止，温度升高则呼吸作用加快，温度过高则呼吸作用减弱甚至停止。
外界因素 分析 应用 图解
温度 最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制 ①在低温下贮存蔬菜、水果②在大棚种植时，夜间适当降温(降低细胞呼吸，减少有机物的消耗)，提高产量
O2浓度 O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量、磷酸、ADP等因素的影响) ①利用适当降低O2浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间②中耕松土增加根的有氧呼吸③在医疗上选用透气的消毒纱布等包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖
含水量 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢 在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗
CO2浓度 从化学平衡的角度分析：CO2浓度增加，呼吸速率下降 蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2浓度具有良好的保鲜效果
矿质元素 有些矿质元素是酶的激活剂，影响与细胞呼吸有关的酶的活性 合理施肥
【突破题2】图5－3－2是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。请据图分析回答：
图5－3－2
(1)从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度在B点。AB段说明：在一定温度范围内，随着温度升高，细胞呼吸加快。温度的变化主要是影响酶的活性。
(2)乙图中曲线Ⅰ表示无氧吸类型。如果曲线Ⅱ描述的是水稻根细胞的呼吸，那么在DE段根细胞内积累的物质是酒精。曲线Ⅱ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖。
【解题指导】甲图的细胞呼吸速率随温度的变化而变化，可了解其最适温度；乙图中的Ⅰ线是随氧浓度的增大细胞呼吸速率增大，说明此细胞是有氧呼吸类型，Ⅱ线与Ⅰ线相反，说明此细胞是无氧呼吸类型。
“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验
1．实验原理
(1)酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
(2)CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成灰绿色。
2．方法步骤
3.注意事项
(1)将装置甲连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过有NaOH的锥形瓶，除去空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
【突破题3】图5－3－3是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。以下说法中不正确的是( )
图5－3－3
A．通过比较甲、乙两装置的实验结果可看出氧气条件对细胞呼吸的影响
B．可用溴麝香草酚蓝水溶液代替澄清的石灰水
C．装置乙中应让Ⅱ先放置一会再与Ⅲ连接
D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2
【解题指导】装置甲中NaOH的作用是吸收空气中的CO2，使进入Ⅰ处的空气不含CO2，保证了澄清石灰水变浑浊是因为酵母菌的有氧呼吸产生的。
【答案】D考点一 核酸与蛋白质的区别与联系
1．区别
2.联系
(1)DNA指导蛋白质的合成
(2)DNA多样性与蛋白质多样性的关系
[知识拓展] (1)DNA和蛋白质均存在物种特异性，可作为鉴别不同物种的依据。
(2)由于基因选择性表达，不同细胞中核DNA相同，mRNA和蛋白质不同。
1.核酸是细胞内携带遗传信息的物质，以下关于DNA与RNA特点的比较，叙述正确的是(　　)
A．在细胞内存在的主要部位相同 B．构成的五碳糖不同
C．核苷酸之间的连接方式不同 D．构成的碱基相同
解析：DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中；组成DNA的五碳糖是脱氧核糖；组成RNA的五碳糖是核糖，组成DNA与RNA的核苷酸之间都是通过磷酸二酯键连接的；构成DNA的碱基有A、T、G、C，构成RNA的碱基有A、U、G、C。
答案：B
2．下列有关组成生物体的化学元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A．磷是脂肪、ATP、DNA等不可缺少的成分，它是组成生物体的大量元素
B．酶和核酸都是含有氮元素的生物大分子，脱氧核糖核酸控制酶的合成
C．植物生长素是一种蛋白质类激素，作用特点是微量高效
D．纤维素很难被人体消化吸收，它主要由C、H、O三种元素组成
解析：ATP、DNA中含磷，有些脂肪含有P。植物生长素的化学成分是吲哚乙酸。纤维素是多糖，只含有C、H、O三种元素。
答案：B
考点二 糖类和脂质
1．糖类
[知识拓展] (1)糖类物质的分类
①糖类物质按其归属分类
动植物细胞共有的糖：核糖、脱氧核糖、葡萄糖。
动物细胞特有的糖：糖原、乳糖、半乳糖
植物细胞特有的糖：果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素。
②按糖类物质的功能分类
生物细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
生物细胞中的储能物质：淀粉、糖原。
参与生物细胞构成的物质：核糖、脱氧核糖、纤维素。
(2)单糖、二糖、多糖的关系
(3)糖类的还原性
单糖中的葡萄糖、果糖，二糖中的麦芽糖、乳糖具有还原性；多糖无还原性。
2．糖类与脂质的比较
[知识拓展] 细胞中的能源物质
(1)细胞中的糖类、脂肪、蛋白质都含有大量的化学能，都可以氧化分解为生命活动供能，产物中都有CO2、H2O。在氧化分解中，由于三大有机物的C/H不同，需氧量也不同。糖类最大，需氧最少；脂肪最小，需氧最多，产生的能量也最多。
(2)三大能源物质的供能顺序为：糖类→脂肪→蛋白质，这是由它们的生理功能所决定的。正常情况下，脂肪、蛋白质除正常代谢中产生部分能量供生命活动利用外，一般不供能，只有在病理状态或衰老状态下才大量氧化供能。
(3)主要的能源物质：糖类，为生物体提供所需能量的70%以上。
(4)主要的储能物质：脂肪，含能量高。其他储能物质还有动物细胞中的糖原、植物细胞中的淀粉。
(5)直接能源物质：ATP。
(6)能源物质为生命活动供能的过程：
3．(2011年福州模拟)糖类和脂质是细胞中两种重要的有机物，相关的叙述错误的是(　　)
A．细胞膜上的脂质包括磷脂、胆固醇等
B．糖类中的淀粉、纤维素和糖原都完全由葡萄糖缩合而成
C．淀粉和脂肪水解的终产物是二氧化碳和水
D．质量相同的糖类和脂肪被彻底分解时，糖类耗氧少
解析：淀粉水解的终产物是葡萄糖，脂肪水解的终产物是甘油和脂肪酸。磷脂和胆固醇是组成细胞膜的重要成分。淀粉、纤维素和糖原都是由葡萄糖缩合而成的。脂肪含氢量高，氧化时耗氧多。
答案：C
4．(2011年嘉禾一中摸底)下表是两种生物干重中有关元素的质量分数%
根据上表，有人得出的下面结论中正确的是(　　)
A．如果它们分别是动物和植物，则甲是动物，乙是植物
B．等质量的组织中，甲所含热量少于乙
C．两者的体细胞中，乙的染色体和基因数比甲多
D．对两者含水量的比较，可推测甲比乙多
解析：动物与植物相比，动物中蛋白质、脂肪含量较高，使得动物体内C、H、N、S等元素含量较高，植物中糖类含量较高，使得植物体内O元素含量较高，因而甲是植物，乙是动物。等质量的组织中，甲所含热量少于乙。
答案：B
观察DNA、RNA在细胞中的分布
1．实验原理
(1)DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中。
(2)甲基绿和吡罗红对DNA、RNA的亲和力不同：
利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。
(3)盐酸(HCl)能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
2．实验流程
3．几种试剂在实验中的作用
[知识拓展] (1)吡罗红甲基绿染色剂要现用现配。
(2)该实验不宜选用绿色植物叶肉细胞(有颜色)和其他有颜色的细胞(如鸡血细胞)作为实验材料，因其能干扰颜色观察。
5．(2011年淄博检测)下列前项是实验试剂，中项是其作用，后项是实验目的，不正确的是(　　)
A．吡罗红甲基绿染色剂　使DNA和RNA着色　观察DNA和RNA在细胞中的分布
B．龙胆紫溶液　使染色体着色　便于观察染色体变化
C．健那绿染液　使叶绿体染色　观察细胞内叶绿体的形态和分布
D．无水乙醇　溶解叶绿体色素　提取色素
解析：健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使线粒体呈蓝绿色，而细胞质接近无色。
答案：C
6．为进一步确定来源不同的A、B、C、D、E五种物质(或结构)的具体类型，进行了下列实验，现象与结果如下：
①各种物质(或结构)的性质、染色反应的结果，见下表：
注：＋：有(溶解)；－：无(不溶解)；灰分指物质充分燃烧后剩下的部分。
②A为红色，检测A的灰分后发现其中含有Fe元素。
③将适量的E溶液加入盛有D的试管中，混合一段时间后，混合液能与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。
根据以上实验现象和结果，推断出：
A．______________________；
B．______________________；
C．_____________________；
D．____________________；
E．______________________。
解析：本题给出了实验所用的有关试剂和实验结果，要求推断出检验的物质。A与双缩脲试剂反应可推知A为蛋白质，且A中含Fe，故确定A为血红蛋白。B与苏丹Ⅲ染液反应，可确定B为脂肪。C与甲基绿染液反应，说明其中含有DNA，与双缩脲试剂反应，说明还含有蛋白质，故可确定C为染色体(质)。棉花的主要成分是纤维素，能分解纤维素的是纤维素酶。
答案：血红蛋白　脂肪　染色体(质)　纤维素　纤维素酶
类型一 有机物成分的分析判断
如图是生物体内几种有机物组成及它们各自功能的关系图，m1、m2、m3、m4分别是大分子物质M1、M2、M3、M4的组成单位。下列说法正确的是(　　)
A．M2在动物细胞内是糖原，在植物细胞内是淀粉
B．同一个体不同细胞中M3的种类不同的原因是基因的选择性表达
C．m3和m4之间的区别主要是五碳糖和碱基的种类不同
D．不同的M4在结构上的区别主要是m4的连接方式不同
【解析】　根据有机物的主要功能，可推断出M1、M2、M3、M4依次是糖类、脂肪、蛋白质和核酸。在动植物细胞内M2都是脂肪。m3是氨基酸，m4是核苷酸。不同的核酸其核苷酸的连接方式是相同的。由于基因的选择性表达，不同细胞内蛋白质种类不同。
【答案】　B
类型二 有机物成份之间的转化
如图是油菜种子在发育和萌发过程中，糖类和脂肪的变化曲线。下列分析正确的是(　　)
A．干重相等的可溶性糖和脂肪，所贮存的能量大致相同
B．种子发育过程中，由于可溶性糖更多地转变为脂肪，种子需要的N增加
C．种子萌发过程中，脂肪酶的活性很高
D．种子萌发过程中，脂肪转变为可溶性糖，说明可溶性糖是种子生命活动的直接能源物质
【解析】　由图A可知，种子发育过程中，可溶性糖含量下降，脂肪含量增加，由此可确定可溶性糖可转变为脂肪，但脂肪中无N元素。由图B可知，种子萌发过程中，脂肪含量降低，表明脂肪被分解，因此脂肪酶的活性很高。等质量的糖类与脂肪相比，脂肪含能量多。种子生命活动的直接能源物质为ATP，不是可溶性糖。
【答案】　C
类型三 有机物的主要功能
如图所示的图解表示构成细胞的元素、化合物，a、b、c、d代表不同的小分子物质，A、B、C代表不同的大分子物质，请分析回答下列问题：
(1)物质a是________，在动物细胞内，与物质A作用最相近的物质是________。若物质A在动物、植物细胞中均可含有，并且作为细胞内最理想的储能物质，不仅含能量多而且体积较小，则A是______。
(2)物质b是____________，其分子结构的特点是______________。
若某种B分子由n个b分子(平均相对分子质量为m)组成的2条链组成，则该B分子的相对分子质量大约为________。
(3)物质c在人体细胞中共有________种，分子中_______的不同决定了c的种类不同。
(4)物质d是________，d和______、________都属于固醇类物质。
【解析】　植物细胞内的储能物质是淀粉，动物细胞内的储能物质是糖原。核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，由此可确定B是蛋白质，b是氨基酸，C是RNA，c是核糖核苷酸。雄性激素可促进生殖器官的发育，激发并维持雄性动物的第二性征。
【答案】　(1)葡萄糖　糖原　脂肪
(2)氨基酸　至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上 mn－18(n－2) (3)4　含氮碱基 (4)雄性激素　胆固醇　维生素D第2讲 生物膜的流动镶嵌模型·物质跨膜运输的方式
考点梳理
一、生物膜模型的探索过程
二、流动镶嵌模型的基本内容
1.①__________构成膜的基本骨架，其结构特点是具有②__________。
2.蛋白质分子有的③__________，有的部分或全部④__
__________，有的⑤__________；大多数蛋白质分子是可以⑥__________的。
3.细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成⑦________，也可以和脂质结合形成⑧__________。
三、物质跨膜运输的方式
1.被动运输
自我校对
一、①脂质 ②脂质 ③蛋白质 ④脂质 ⑤蛋白质 ⑥蛋白质 ⑦脂质 ⑧流动镶嵌
二、①磷脂双分子层 ②流动性 ③镶在磷脂双分子层表面 ④嵌入磷脂双分子层中 ⑤横跨整个磷脂双分子层 ⑥运动 ⑦糖蛋白 ⑧糖脂
三、①载体 ②顺 ③O2 ④乙醇 ⑤载体 ⑥顺 ⑦葡萄糖 ⑧载体 ⑨能量 ⑩逆 (11) Na+ (12)胞吐 (13)流动性
要点归纳探究
一、生物膜的分子结构模型及特性
1.细胞膜的流动镶嵌模型
2.细胞膜的分子组成细胞膜的结构模型示意图
特别提醒
（1）具有一定的流动性是细胞膜的结构特点，选择透过性是细胞膜的功能特性。细胞膜的流动性是选择透过性的结构基础。
（2）细胞膜的流动性为细胞的吸收、分泌、修复、融合、运动、捕食变形、分裂等提供了基础。
走进高考1 （2010·全国Ⅰ,1,6分）下列过程中，不直接依赖细胞膜的流动性就能完成的是（ ）
A.胰岛B细胞分泌胰岛素
B.mRNA与游离核糖体的结合
C.吞噬细胞对抗原的摄取
D.植物体细胞杂交中原生质体融合
【解析】 胰岛素和抗原是大分子物质，胰岛素的分泌属于胞吐作用，原生质体的融合首先进行的是细胞膜的融合，吞噬细胞对抗原的摄取属于胞吞作用，即A、C、D三个选项均直接依赖于细胞膜的流动性。核糖体是无膜细胞器，mRNA与游离核糖体的结合与细胞膜的流动性无关，故选B项。
【答案】 B
二、物质的运输方式
1.跨膜运输——自由扩散、协助扩散和主动运输
2.非跨膜运输——胞吞与胞吐
3.影响跨膜运输的因素
（1）氧气浓度
深化拓展
要确定某种物质的运输方式，必须抓住三个关键：
①分析被运输的物质是否通过细胞膜：
②明确被运输物质微粒的性质（大分子、小分子、离子）；
③分析物质通过细胞膜的转运方向（高浓度?低浓度，低浓度?高浓度），是否需要载体协助，是否需要消耗能量。
走进高考2 （2010·广东理综,1,4分）如图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为（ ）
A.自由扩散 B.协助扩散
C.主动运输 D.被动运输
【解析】 本题主要考查物质跨膜运输方式的特点。据图可知，该植物根从土壤中吸收某矿质离子，既需要细胞膜上载体蛋白的协助，又需要消耗ATP，符合主动运输的特点。
【答案】 C
实验强化在平时
8.实验结果、结论的预测与分析
理论指导
有些实验的结果可以直接用肉眼观察出来，而很多实验是化学反应类型，肉眼观察不到，应该考虑加入指示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用文字、表格、坐标曲线等方式描述。
（1）观察因变量的确定
因变量与观察变量有时是不同的，对于因变量不能直接观察的，应该通过相应手段转换，将因变量间接展现出来，便于观察。如细胞分裂中染色体可以通过染色借助显微镜观察，呼吸强度可通过测定密闭装置中气压变化来表现等。
（2）实验结果的预测
实验结果是由实验变量而引起的变化，实验结果是实验所得到的直观现象，如测得的有关数据、实验对象呈现的特殊颜色、气味、形态、生理等方面的变化，因此实验结果应是对实验现象的直接陈述。一个正确的实验设计应实现实验目的，即得出的结论就是实验目的。特别注意弄清实验的目的是“验证”还是“探究”：
①如果是“验证型”的实验，如“验证……”、“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果。结论是合理的、科学的、肯定的。此时一般只有一个结果和相应的结论，且结论与实验目的相对应。
②若是“探究型”的实验，如“探究……”预测的实验结果不唯一，大多有三种可能：“变量促进结果；变量抑制结果；变量与结果无关”或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。
（3）实验结论的归纳提炼
实验结论是在实验结果的基础上，根据已有知识的合理迁移，通过推理和判断，得出的关于实验相关内容最本质的认识。如“鉴定葡萄糖是可溶性还原糖”的实验中，葡萄糖与斐林试剂共热后出现砖红色沉淀，这是实验结果；“葡萄糖是可溶性还原糖”则是实验结论。
命题设计
例 （2010·浙江湖州一模）某实验小组要对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究，设计了如下实验：
实验步骤：①组装渗透装置两套，分别编号为1、2。
②在两组烧杯中分别加入等量的蒸馏水，在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度的蔗糖溶液，保持管内外液面高度相等并标注管内液面高度。
③对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37℃，2组的烧杯外加冰块降温。
④两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。
请分析回答下列问题：
（1）本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即__________作用速率来进行探究的。
（2）此实验的自变量是__________；为了直观地表示相对速率，用__________作为因变量。
（3）该实验可能的结果与结论是：
①_________________________________________________。
②_________________________________________________。
③_________________________________________________。
（4）如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”，那么对于生物活细胞来讲，产生这种情况的原因是：
①_________________________________________________。
②_________________________________________________。
【解析】 设计实验时不仅要注意严格遵循对照原则和单因子变量原则，也要特别注意实验中观察或者记录对象的选择。选取观察对象时，要注意选取的观察或记录的对象要方便直观，易于操作、观察、记录，无关的干扰因素少等。对于实验的类型一定要注意分析清楚，是探究实验还是验证实验，本题是探究实验，所以预测其结果时就要注意分析全面。
【答案】 （1）渗透 （2）渗透系统所处的不同温度环境 漏斗液面高度的变化 （3）①若1组漏斗液面比2组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢 ②若2组漏斗的液面比1组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快 ③若1、2组漏斗的液面高度相同，则说明温度高低并不影响物质的跨膜运输 （4）①低温会影响细胞膜的流动性，从而影响其功能 ②低温会影响酶的活性，从而影响细胞呼吸释放能量的过程
【解析】 大鼠脾细胞与兔造血干细胞在一定的外界条件下（如促融剂），依靠细胞膜的流动性可发生融合；蛋白酶能水解生物膜上的蛋白质，使蛋白质发生改变，其通透性也要发生改变；生长激素的合成和分泌直接涉及的细胞结构是：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，既体现了结构上的联系又体现了生物膜功能上的密切联系；兴奋在神经纤维上传导是膜的通透性改变，导致离子运动形成局部电流来完成的，兴奋在神经元间传递时是突触小泡的产生和融合，与膜的流动性有关。
【答案】 A
【规律总结】 生物膜由蛋白质和磷脂组成，还有少量的糖类。蛋白质是生命活动的承担者，膜上蛋白质的种类和数量越多，生物膜的功能越复杂。有的蛋白质只是生物膜的组成成分，有的是激素的特异性受体，有的是神经递质的受体，有的是协助扩散、主动运输的载体，还有的是离子通道或水通道等。若生物膜上的蛋白质缺少了，生物膜的结构发生改变，必然影响其功能。
类型二 物质跨膜运输的方式及特点
例2 （2010·唐山检测）请回答下列与物质跨膜运输有关的两个问题：
（1）如图表示培养液中O2含量对小麦幼苗吸收K+的影响曲线，由图可知，小麦幼苗吸收K+的方式是__________，培养液中O2含量对K+吸收速率变化影响最大的是图中____
______段，d点后K+吸收速率不再增加的原因是__________
___________________________________________________。
（2）线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是__________。
A.红细胞吸收葡萄糖
B.小肠上皮细胞吸收水
C.神经细胞吸收K+
D.肺泡细胞吸收氧气
【解析】 （1）小麦吸收K+的方式为主动运输；膜上载体蛋白的数量是有限的，d点之后限制K+吸收速率的因素是膜上载体蛋白的数量；由图可知，bc段K+吸收速率受培养液O2含量影响最大。
（2）若线粒体DNA受损伤，线粒体产能将会受到影响。肺泡细胞吸收氧气和小肠上皮细胞吸收水是自由扩散，红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，神经细胞吸收K+是主动运输。
【答案】 （1）主动运输 bc 细胞膜上运输K+的载体蛋白数量有限 （2）C
【规律方法】 判断物质运输方式的方法：
（1）
（2）根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
基础达标
1.（2010·锦州高三期末）下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是（ ）
A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B.三层结构模型认为生物膜为静态的结构
C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
D.三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的
答案 D
解析 三层结构模型认为生物膜结构是：蛋白质——脂质——蛋白质，认为蛋白质是均匀的、固定的。
2.（2010·山东理综，3）图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，下列表述正确的是（ ）
A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
答案 C
解析 由题图知a为自由扩散，b为协助扩散或主动运输。脂溶性小分子以自由扩散的方式进行运输，该过程不需要载体蛋白。当载体蛋白达到饱和时，b过程达到最大速率。细胞呼吸影响主动运输而不影响自由扩散。
3.（2011·汕头模拟）实验表明，维生素D可优先通过细胞膜扩散到细胞内部，这主要与细胞的哪项结构或功能有关（ ）
A.膜表面的糖蛋白
B.膜内含有的相应载体多
C.膜的选择透过性
D.膜的支架磷脂双分子层
答案 D
解析 维生素D属于脂质，而细胞膜中含有磷脂，根据化学中有机物相似相溶的特性，脂质及脂溶性物质更易通过细胞膜。
答案 A
解析 哺乳动物成熟红细胞不含DNA也无线粒体，其吸收K+所需的能量来自无氧呼吸，故与O2供应状况无关。
4.（2010·江西南昌一模）某哺乳动物的一种成熟细胞不含有DNA。下图中能正确表示在一定O2浓度范围内，K+进入该细胞的速率与O2浓度关系的是（ ）
5.（2010·天津理综，4）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是（ ）
A.主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量
B.在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输
C.质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高
D.抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
答案 B
解析 神经细胞在静息状态下只是膜电位保持静息电位，但正常的细胞代谢并未停止，仍然需要吸收葡萄糖维持正常的生命活动。
6.（2011·南京调研）物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。下图表示的几种物质经过细胞膜的运输方式，请据图回答问题。
（1）图示中细胞膜主要由［ ］__________和［ ］__________组成，其中［ ］__________的种类和数量与细胞膜功能的复杂性有关。
（2）组成细胞膜的A、B两种物质通常不是静止的，而是处于运动状态的，具有__________性。
（3）如果图中的细胞膜是红细胞的，则氨基酸、葡萄糖和甘油出入细胞膜的方式依次是［ ］_________、［ ］__________、［ ］__________。
（4）人们设计出一种膜结构，这种膜结构能将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低污水中的有毒重金属离子对水的污染，这是模拟生物膜的__________。
答案 （1）［A］磷脂分子 ［B］蛋白质 ［B］蛋白质
（2）一定的流动
（3）［②］主动运输 ［③］协助扩散 ［①］自由扩散
（4）选择透过性
解析 图中字母A为磷脂分子，B为蛋白质。图中①不需要载体蛋白协助，不需要消耗能量，因此为自由扩散；②既需要载体蛋白协助，又需要消耗能量，因此为主动运输；③需要载体蛋白协助，但不需要消耗能量，因此为协助扩散。
（1）细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成。由于蛋白质是生命活动的体现者，并具有多种功能，因此蛋白质的种类和数量与细胞膜功能的复杂性有关。（2）细胞膜上的磷脂分子和蛋白质分子是处于运动状态的，因此细胞膜具有一定的流动性。（3）氨基酸的跨膜方式为主动运输，甘油的跨膜方式为自由扩散，但是葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散。（4）由于该膜结构能使水分子通过，而重金属不能通过，因此这是模拟生物膜的选择透过性。
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
完成 课时作业（八）
知识网络构建
2.说明和判断物质出入细胞的方式。
考纲要求
权威解读
1.生物膜的结构（Ⅱ）
1.理解生物膜的结构及结构特点。
2.物质出入细胞的方式（Ⅱ）
时间
假设
19世纪末
20世纪初
化学分析表明膜的主要成分是②__________和③__________
1925年
荷兰科学家提出细胞膜中的④__________分子排列为连续的两层
20世纪
40年代
提出膜质两侧附着⑤__________
1959年
罗伯特森提出生物膜由⑥__________—
⑦__________—蛋白质三层构成
1972年
桑格和尼克森提出生物膜的⑧__________模型
条件：需⑤__________，⑥__________浓度梯度
例：红细胞吸收⑦__________
协助扩散
条件：不需① ________、能量，② _______浓
度梯度
例：水、CO2、③ _______、甘油、④ _______、
苯等
自由扩散
条件：需⑧_______、⑨ _______，⑩ _______浓
度梯度
例：K+、 __________、Ca2+、氨基酸进入细胞
脂质分子
（主要指磷脂）
（1）
3.大分子物质以胞吞和 (11)________方式进出细胞，与细胞膜的 (12) __________有关。
2.主动运输
状态：磷脂双分子层构成膜的基本
骨架
作用：脂质、脂溶性物质更易通过细
胞膜
实验：磷脂在水—空气界面上展开后的
表面积是细胞膜表面积的两倍
与某些蛋白质构成糖被—糖被有识别、保护、
免疫等作用
与某些脂质分子构成糖脂
（3）糖类
参与细胞膜的构成
起载体作用，参与主动运输过程
种类
载体具有专一性，在一定程度上决定了细胞膜
的选择透过性。细胞膜的选择透过性决定于
载体的种类和数量
位置：磷脂双分子层的表层或嵌插、贯穿在磷脂
双分子层中
蛋
白
质
（2）
物质出入
细胞的方式
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
物质运输方向
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
是否需要载体
需要
需要
是否消耗能量
不消耗
不消耗
消耗ATP
图例
不需要
模型
实例
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等
红细胞吸收葡萄糖
小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
胞吞（内吞）
胞吞（外排）
条件
原理
生物膜的流动性
特点
物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体
方向
细胞外→内
细胞内→外
实例
变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等
胰岛B细胞分泌胰岛素
细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式
（3）温度
温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性，进而影响物质运输速率。低温会使物质跨膜运输速率下降。
（2）物质浓度（在一定的浓度范围内）（2）过程
2.无氧呼吸
（1）反应式
（ⅰ）产生酒精的反应式为：
(11)_____________________________________________
（ⅱ）产生乳酸的反应式为：
(12)_____________________________________________
（2）过程：第一阶段与(13) __________完全相同。第二阶段的产物是(14)__________。其全过程都在(15)__________中进行。
自我校对
一、①氧化分解 ②CO2或其他产物 ③能量 ④ATP
二、①有氧呼吸 ②无氧呼吸 ③有氧呼吸
三、①兼性厌氧 ②溴麝香草酚蓝 ③由蓝变绿再变黄 ④重铬酸钾溶液 ⑤灰绿色
四、①C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 ②细胞质基质 ③C6H12O6 丙酮酸+［H］ ④少量 ⑤线粒体基质 ⑥丙酮酸+H2O CO2+［Ｈ］ ⑦少量 ⑧线粒体内膜
⑨［H］+O2 —酶→H2O ⑩大量 （11）C6H12O6—酶→2C2H5OH+2CO2+少量能量 （12）C6H12O6—酶→2C3H6O3+少量能量 （13）有氧呼吸第一阶段 （14）酒精和CO2或乳酸 （15）细胞质基质
要点归纳探究
一、细胞呼吸的过程和种类
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
特别提醒
（1）不同生物无氧呼吸产物不同，主要是因为细胞中所含的酶不同。
（2）原核生物无线粒体，但某些原核生物细胞基质中含有有氧呼吸的酶，细胞进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌。若细胞质中含有无氧呼吸的酶就进行无氧呼吸，如乳酸菌。
（3）成熟红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸。
（4）只进行无氧呼吸的真核生物，如绦虫等，细胞内无线粒体。
走进高考1 （2010·全国新课标，2，6分）下列关于呼吸作用的叙述，正确的是（ ）
A.无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B.有氧呼吸产生的[H] 在线粒体基质中与氧结合生成水
C.无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
【解析】 无氧呼吸的最终产物是酒精和二氧化碳或者是乳酸。而丙酮酸是无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段的共同产物；有氧呼吸产生的［H］在线粒体内膜上与氧结合生成水；无氧呼吸不需要O2参与，该过程中产生的［H］最终进到酒精或乳酸中，没有积累；质量相同时，脂肪比糖原有氧呼吸释放的能量多，产生的水多，消耗的O2也多，这与脂肪中的［H］与O的比值较高有关。
【答案】 D
二、影响呼吸作用的因素
1.呼吸速率
是指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率。它是植物呼吸作用强弱的指标，一般以测定植物释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。
2.影响因素
（1）影响细胞呼吸的内因：遗传→酶，表现：
①不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
②同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
③同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
（2）影响细胞呼吸的外界因素
走进高考2 （2009·广东生物，4，2分）利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于（ ）
A.降低呼吸强度 B.降低水分吸收
C.促进果实成熟 D.促进光合作用
【解析】 贮藏种子和果蔬，主要是防止有机物被呼吸消耗，CO2是呼吸作用的产物，产物浓度高，使反应速率下降，降低呼吸强度。
【答案】 A
实验强化在平时
10.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验
1.本实验的鉴定试剂及现象
2.实验过程
（1）配制酵母菌培养液。
（2）检测CO2的产生，装置如图所示：
（3）检测酒精的产生
自A、B中各取2 mL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
（1）甲、乙两装置中石灰水都变混浊，且甲中混浊程度高且快。
（2）2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色。
③上图甲装置中第一瓶加NaOH是为了吸收空气中CO2，排除干扰；乙装置B瓶先密封一段时间再连通澄清石灰水的锥形瓶，目的是先排除掉B瓶内空气，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
④该实验是对比实验不是对照实验，因为有氧和无氧条件下的实验都是实验组。
命题设计
例 （2009·福建高考）右图表示的
是测定保温桶内温度变化的实验装置。
某研究小组用该装置探究酵母菌在不同
条件下呼吸作用的情况。
材料用具：保温桶（500 mL）、温
度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL
的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比在无氧条件下呼吸作用放出的热量更多。
（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：__________（用“<、=、>”表示），则假设成立。
【解析】 （1）本实验的自变量是氧气的有无，因变量是温度变化，其他变量是无关变量（控制变量），对于无关变量要控制其等量且适宜。（2）将C6H12O6溶液煮沸的目的是排除溶液中氧气的干扰，（3）本实验的自变量是呼吸作用的有无，因变量还是温度变化，因此除步骤二以外与B组完全相同。（4）有氧呼吸产生的热量最多，而没有呼吸作用的C组几乎不产生热量。
【答案】 （1）①不加入石蜡油 ②加入10 g活性干酵母 （2）去除溶液中氧气 自 （3）③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液④不加入活性干酵母 （4）A>B>C
热点分析突破
类型一 呼吸过程中物质和能量变化
例1 （2011·江苏百校联考）下列图解表示真核细胞呼吸的部分过程，可以在细胞质基质中发生的是（ ）
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
【解析】 ①是有氧呼吸的后两个阶段，发生在线粒体中。②和③表示两种类型的无氧呼吸，均发生在细胞质基质中。④表示ATP的合成和利用，可以发生在细胞质基质中。
【答案】 B
类型二 呼吸作用类型的判断
例2 （2011·山东烟台模拟）如图所示是测定发芽种子的呼吸类型所用的装置（假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响），下列有关说法中错误的是（ ）
甲装置 乙装置
【解析】 甲装置中的液体是NaOH，能将发芽种子产生的CO2吸收，所以着色液滴的移动只和O2体积的变化有关，如果着色液滴左移，则说明发芽种子进行了有氧呼吸，如果着色液滴不移动，说明发芽种子没有进行有氧呼吸。乙装置中的液体是蒸馏水，着色液滴的移动和O2的消耗量与CO2的产生量的差有关，如果发芽种子只进行有氧呼吸，则着色液滴不移动；如果着色液滴右移，则说明发芽种子同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸或只进行了无氧呼吸。根据C项的结论，若“只进行有氧呼吸”，则甲装置着色液滴左移，与现象不符。
【答案】 C
【规律总结】 据CO2释放量和O2吸收量判断细胞呼吸状况（细胞呼吸的底物为葡萄糖）：
（1）无CO2释放和O2吸收时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。
（2）不消耗O2，但产生CO2，细胞进行产生酒精的无氧呼吸。
（3）当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸。
（4）当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可如下分析：
（1）在t1~t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的__________引起的，A种子比B种子的呼吸速率__________，A、B种子释放CO2量的变化趋势是__________。
（2）在0~t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是___________________________________________。
【解析】 本题考查细胞呼吸（有氧呼吸和无氧呼吸）过程中O2吸收量与CO2释放量的变化。在t1~t2期间，瓶内O2含量下降的主要原因是种子有氧呼吸对氧气的消耗。依图示，A种子呼吸速率较B种子快。在0~t1期间，O2含量没有减少，但仍有CO2释放，说明此过程中种子进行无氧呼吸。
【答案】 （1）有氧呼吸 快 先递增后递减
（2）种子的无氧呼吸产生了CO2
基础达标
1.（2010·杭州月考）下列关于细胞呼吸的叙述，不正确的是（ ）
A.哺乳动物成熟的红细胞具有运输氧气的功能，既能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸
B.细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以通过线粒体的双层膜进入线粒体基质
C.长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸的产物
D.引起破伤风的破伤风杆菌只能进行无氧呼吸，因此包扎伤口时选用透气的消毒纱布
答案 A
解析 当生物进行有氧呼吸时，丙酮酸要通过线粒体膜进入线粒体中彻底氧化分解；红细胞虽然具有运输氧的功能，但哺乳动物成熟的红细胞内没有线粒体，没有氧化酶，只能进行无氧呼吸；长跑为剧烈运动，进行有氧呼吸和无氧呼吸,但人体无氧呼吸的产物是乳酸，而不产生CO2；透气的消毒纱布使破伤风杆菌处于有氧的环境中，抑制其呼吸作用，从而抑制其繁殖。
2.（2011·佛山二检）在植物体的细胞中，葡萄糖分解为丙酮酸的反应（ ）
A.既可以在线粒体中进行，也可以在细胞质基质中进行
B.既可以在叶肉细胞中进行，也可以在根细胞中进行
C.只能在有氧条件下进行，不能在无氧条件下进行
D.只能在有光条件下进行，不能在无光条件下进行
答案 B
解析 葡萄糖分解为丙酮酸是呼吸作用的第一阶段，有氧呼吸和无氧呼吸都进行该过程，是在细胞质基质内进行的，不能在线粒体内进行；呼吸作用的进行与光照无关。
3.（2010·惠州调研）贮存的水果，通过测定下列哪项可准确判断其细胞呼吸方式（ ）
A.水的生成量
B.酒精的生成量
C.有机物的消耗量
D.O2消耗量与CO2生成量的比值
答案 D
解析 细胞呼吸过程中，O2消耗量与CO2的生成量相等时，只有有氧呼吸；O2消耗量小于CO2的生成量时。既有有氧呼吸，又有无氧呼吸；无O2消耗，有CO2生成时，只有无氧呼吸。
4.（2011·江苏泰州联考）下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（ ）
A.①②④中产生能量数值最大的是①
B.③代表的物质名称是氧气
C.产生①②的场所是线粒体
D.某些原核生物能完成图示全过程
答案 D
解析 原核生物中的某些生物种类，如硝化细菌，虽然不具有线粒体，但也可进行有氧呼吸。
5.（2010·乌鲁木齐一模）下列农业生产措施中，依据的原理与其余各项不同的是（ ）
A.水稻育苗过程中，应适时排水，暴露稻田进行晒床
B.栽培甘薯、马铃薯时，应多施钾肥，促进地下部分积累糖类物质
C.四川果农将广柑储藏于密闭的地窖中，保存时间可达4～5个月
D.早春寒冷季节，水稻浸种催芽时，常用温水淋种并经常翻动种子
答案 B
解析 A、C、D均与细胞呼吸有关，B与无机盐有关。
6.（2011·江苏苏北四市联考）某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计了如图实验装置。请据图回答下列问题：
（1）利用甲、乙试管来探究酵母菌呼吸方式时，可以探究酵母菌是否进行__________呼吸，其方程式是___________。
为减少实验误差，空气泵泵入的气体中应去除__________。
（2）在利用丙、丁试管探究酵母菌呼吸方式时，用石蜡油密封酵母菌和葡萄糖溶液，防止试管上部空气中O2进入反应混合液，为实验提供无氧条件。除此之外，还需要对葡萄糖溶液进行__________处理，然后再加入活化的酵母菌。
（3）此装置能否用于探究乳酸菌的呼吸方式
___________________________________________________。
（4）请根据以上实验装置，预期可能的实验现象及结论
①_________________________________________________；
②_________________________________________________；
③_________________________________________________。
解析 （1）在有氧条件下，能够进行呼吸作用说明酵母菌进行有氧呼吸。如果泵入的气体中含有CO2则无法判断酵母菌是否进行呼吸作用。
（2）煮沸可灭菌并除去溶于水中的氧气，冷却保证酵母菌的生存。
（3）乳酸菌无氧呼吸生成乳酸，不产生CO2，不能用Ca（OH）2溶液检测。
（4）本实验是探究性实验,需要列出所有可能结果。
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
完成 课时作业（十）
考纲要求
权威解读
1.细胞呼吸及其原理的应用（Ⅱ）
1.说出线粒体的结构和功能；说明细胞呼吸的原理，并探讨在生产生活中的应用；说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
2.探究酵母菌的呼吸方式（Ⅰ）
2.能进行探究酵母菌的呼吸方式实验。
第2讲 ATP的主要来源——细胞呼吸
CO2、酒精或乳酸
3.酒精的检测：使用橙色的④__________，其在酸性条件下，与酒精发生化学反应，变成⑤__________。
四、细胞呼吸的方式
1.有氧呼吸
（1）反应式①____________________
（1）澄清的石灰水
（2）② _____水溶液，颜色变化是③_____
2.CO2的检测
三、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于①______
__________菌。
* 考点梳理
一、概念
有机物在细胞内经过一系列的①__________，生成②__
__________，释放出③__________并生成④__________的过程。
二、分类
①____________和②___________。绝大多数生物来说，③__________是细胞呼吸的主要形式。
2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有氧呼吸
无氧呼吸
不
同
点
反应
条件
需要O2、酶和适宜的温度
不需要O2，需要酶和适宜的温度
呼吸
场所
第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中
全过程都在细胞质基质中
分解
产物
CO2和H2O
释放
能量
1 mol葡萄糖释放能量2870 kJ,其中1161 kJ转移至ATP中
1 mol葡萄糖释放能量196.65 kJ（生成乳酸）或225.94 kJ（生成酒精），其中均有61.08 kJ转移至ATP中
特点
有机物彻底分解，能量完全释放
有机物没有彻底分解，能量没完全释放
相同点
其实质都是：分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要
相互联系
①第一阶段完全相同
②实质相同：分解有机物，释放能量
③意义相同：为生命活动提供能量，为物质转化提供原料
④无氧呼吸进化有氧呼吸
试剂
鉴定对象
坐标曲线
影响酶活性
pH
促进呼吸：培养微生物提供适宜的温度
影响酶活性
温度
实践应用
影响原理
比较内容
影响因素
抑
制
呼
吸
低温储存水果、蔬
菜、种子
大棚夜间或阴雨天
适当降温
实验现象
澄清石灰水
CO2
O2（通气状况）
取决
于呼
吸类
型
（1）促进呼吸
①中耕松土、稻田排水可促进呼吸，并促进硝化细菌的硝化作用，提高肥力
②无土栽培时向培养液中通气
③发酵工程中通无菌空气或密闭发酵罐
（2）抑制呼吸
①低氧或通N2或增CO2储存水果、蔬菜、干种子
②医学上透气纱布包扎抑制破伤风杆菌生长繁殖
水分
自由
水含
量较
高时
呼吸
旺盛
促进呼吸：让种子吸足水分促进种子萌发
抑制呼吸：种子晒干储存
微生物发酵时依据
微生物种类调整pH
盐碱地改良以利于
作物生长
促
进
呼
吸
溴麝香草
酚蓝溶液
CO2
蓝→绿→黄（据变色的时间快慢确定CO2的多少）
重铬酸钾溶液
酒精
橙色→灰绿色（酸性条件）
即酵母菌的呼吸类型既可以进行有氧呼吸又可以进行无氧呼吸——兼性厌氧型。
【提醒】 ①检验酒精的化学反应在实践上的用途：检测司机是否酒后驾车。
②培养液中葡萄糖的作用：保证酵母菌的正常生活。
4.实验结论
装置
方法步骤一
方法步骤二
方法步骤三
C
③__________
④__________
加入石蜡油，铺满液面
装置
方法步骤一
方法步骤二
方法步骤三
A
加入240 mL的葡萄糖溶液
加入10 g活性干酵母
①__________
B
加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液
②__________
加入石蜡油，铺满液面
（2）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是__________，这是控制实验的__________变量。
（3）要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：
（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
选项
现象
结论
甲装置
乙装置
A
液滴左移
液滴不动
只进行有氧呼吸
B
液滴不动
液滴右移
只进行无氧呼吸
C
液滴不动
液滴不动
只进行有氧呼吸
D
液滴左移
液滴右移
既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸第 2、3 节生命活动的主要承担者—蛋白质、
遗传信息的携带者——核酸
一、蛋白质——生命活动的主要承担者
1．氨基酸的结构和种类
(1)结构
1)每个氨基酸至少有一个①氨基和一个②羧基，且连在同一个③碳原子上。
2)不同的氨基酸的④R 基不同，即通过⑤R 基判断氨基酸的种类。
(2)种类：构成蛋白质的氨基酸约有 20 种，即 20 种氨基酸就有 20 种不同的⑥R 基。
2．蛋白质的结构和功能
(1)蛋白质分子是由许多氨基酸通过⑦肽键连接起来的高分子化合物。
2)缩合反应方程式
缩合反应在在细胞内进行的场所是⑧核糖体。
(2)蛋白质分子结构具有多样性就决定了蛋白质分子具有多种重要的生理功能
主要功能 实例
组成细胞的⑨结构成分 细胞膜中的蛋白质，染色体中的蛋白质等
⑩运输功能 细胞膜上的载体蛋白、运输氧气的血红蛋白等
催化功能 胃蛋白酶、纤维素酶等
调节功能 生长激素、胰岛素等激素
免疫功能 B 淋巴细胞受到抗原刺激后产生的抗体
因此：一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的 主要承担者。
二、核酸——遗传信息的携带者
2.结构
(1)DNA 是两条脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构。
(2)RNA 是一条核糖核苷酸长链。
3．功能
(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
(2)细胞核中的 DNA 是染色体的主要成分，是组成蛋白质的基本单位中的遗传物质。
(3)RNA 是传递遗传信息、运输氨基酸的工具，也是核糖体的成分。
组成蛋白质的基本单位
1．基本组成元素：C、H、O、N 等。
2．结构通式及特点
(1)结构通式
(2)特点
①氨基酸分子中至少有一个—NH2、一个—COOH，因为 R基中也可能有—NH2和—COOH。
②都有一个—NH2和一个—COOH 连在同一个碳原子上，否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸。
③根据氨基酸结构通式可解决肽链中所含氨基和羧基的数目问题，但一般限定于计算其最小值，因为 R 基所含的氨基和羧基数目一般不能确定。
3．氨基酸种类
(1)非必需氨基酸：在人体细胞内能够合成的氨基酸，共 12种。
(2)必需氨基酸：不能在人体细胞内合成，必须从外界环境中直接摄取的氨基酸，共 8 种。
【易错易混】
①每一个氨基酸都有一个—NH2和一个—COOH 连在同一个碳原子上，但并非所有的—NH2和—COOH 都连在同一个碳原子上。
②氨基酸中只有甲硫氨酸等少数种类含 S，但 S 是构成蛋白质的特征元素。
【突破题 1】下列物质中，若将其中能构成人体蛋白质的氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质分子，则此蛋白质分子中所含有的羧基、氨基和肽键的数目依次是( )
A．3、3、2 B．4、3、3 C．3、2、4 D．2、2、2
【解题指导】从氨基酸的概念和结构通式分析， 题干中能构成人体蛋白质的氨基酸有①②③④⑥(⑤的氨基与羧基没有连接在同1个碳原子上)；构成蛋白质的氨基酸可通过脱水缩合形成多肽，多肽的羧基除肽链的游离端保留着1个外，在③④的R基上各有1个；氨基除肽链的游离端保留着1个外，在②的R基上还有1个。5个氨基酸脱水缩合共形成4个肽键。
【答案】C
蛋白质的结构和功能及其多样性
1．蛋白质的分子结构
(1)每个蛋白质分子由一条或几条肽链通过一定的化学键连接，再经螺旋、卷曲、折叠形成复杂的空间结构。
(2)具有多样性：直接原因是氨基酸的种类不同，数目成千上万，排列顺序变化多端；肽链的空间结构千差万别。根本原因是基因碱基对的排列顺序具有多样性。
①氨基酸的种类不同，构成的肽链不同 —□—□—□—□—□—□— —○—○—○—○—○—○—
②氨基酸的数目不同，构成的肽链不同 —□—□—□—□—□—□— —□—□—□—
③氨基酸的排列次序不同，构成的肽链不同 —□—○—○—□—○—□— —○—□—○—□—○—
④肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同
(3)蛋白质与多肽的关系：每个蛋白质分子可以由 1 条肽链组成，也可由几条肽链通过一定的化学键(肯定不是肽键)连接而成。但多肽只有折叠成特定的空间结构进而构成蛋白质时，才能执行特定的生理功能。
2．蛋白质功能的多样性
蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性，根据其功能分为结构蛋白(如血红蛋白)和功能蛋白(如抗体)。
【突破题 2】如图 2－2－1 所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图完成有关问题。
图 2－2－1
(1)它们结构的差别在于R 基的不同。
(2)7 种氨基酸通过脱水缩合的方式形成一条肽链，此过程可形成6个肽键，得到6个水分子，相对分子质量减少了108。
(3)如果上述肽链原长度不变，改变其中的氨基酸的排列顺序就可改变该肽链的性质。
(4)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？为什么？不一定相同。因为分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子。
【解题指导】(1)从图中可看出，不同氨基酸的种类不同，而氨基酸种类的不同是由于R基的不同所致；(2)氨基酸经缩合形成多肽，此过程形成的肽键与脱水数一样，而决定多肽种类的因素有：氨基酸数量、种类、排列顺序。
蛋白质和核酸的比较
【突破题 3】图 2－2－2 表示人体细胞内的几种重要化合物A、B、C 的化学组成及它们之间的关系。下列相关说法中，不正确的是( )
图 2－2－2
A．A 和 B 是染色体的主要成分 B．过程 1、2、4 都有水的产生
C．密码子存在于 B 和 C D．过程 3、4 进行的场所和所利用的酶不同
【解题指导】从两个方面判断图解中的分子种类：一是分子本身的元素组成；二是分子之间的内在联系。这样就可判断A是蛋白质，B是DNA，C为mRNA。由a→A、b→B的过程分别属于缩合、聚合过程，都有水产生；C→A属于氨基酸的脱水缩合，也有水的生成。密码子是指在mRNA(C)上三个相邻的决定氨基酸的碱基。
【答案】C
观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布
注：几种液体在实验中的作用(1)0.9%的 NaCl 溶液：保持口腔上皮细胞正常形态。(2)8%的盐酸：①改变细胞膜等的通透性；②使染色体中的DNA 与蛋白质分离，有利于染色。(3)甲基绿、吡罗红不是单独使用，而是混合使用。
【突破题 4】在“观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布”的实验中，下列说法正确的是( )
A．染色时先用甲基绿染液，再用吡罗红染液
B．用 8%的盐酸的目的之一是使 DNA 与蛋白质分离，使DNA 水解
C．用酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏
D．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的 RNA 分子
【解题指导】实验的染色剂是甲基绿和吡罗红的混合液；用8%的盐酸的目的并不是水解DNA；实验中使用盐酸时已使染色体的DNA和蛋白质分离，甲基绿染液只能使DNA分子着色，所以
观察不到呈绿色的染色体，在高倍镜下也观察不到RNA 分子。
【答案】C第二节　细胞的分化、衰老、凋亡与癌变
考点一 细胞分化和细胞的全能性
1．细胞分化、细胞全能性及相互比较
[知识拓展] (1)分化细胞基因组所表达的基因可分为两种类型：管家基因和奢侈基因。
①管家基因指所有细胞均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因。
②奢侈基因是指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。
(2)由于基因的选择性表达，不同类型的细胞中mRNA和蛋白质种类大部分相同，只有少部分不同，但DNA却都相同。
2．干细胞及其在医学上的应用
(1)概念：干细胞是一类具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分化发育而来的。
(2)类型及相互关系
①类型：干细胞分为3类：全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。
②相互关系(以干细胞分化为红细胞为例)：
(3)医学上的应用：干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
1．下列关于细胞分化的说法错误的是(　　)
A．一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡
B．细胞分化是由于遗传物质的改变
C．正常情况下，细胞分化是稳定、不可逆的
D．从分子水平看，细胞分化意味着各种细胞内合成了不同的专一蛋白质
解析： 细胞分化不会改变细胞的遗传物质。分化一般是不可逆的，具有稳定性和普遍性。分化的实质是基因的选择性表达，不同细胞内合成的蛋白质不完全相同。
答案：B
2．细胞具有全能性，但在生物体内细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，原因是 (　　)
A．细胞丧失了全能性 B．不同的细胞内基因不完全相同
C．基因的表达具有选择性 D．在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化
解析：生物的每一个细胞都包含有该物种的全套遗传信息，都有发育成完整个体的潜在能力，所以每一个细胞都有全能性，在生物体内之所以没有表现出来，是因为基因选择性表达的结果。
答案：C
考点二 细胞的衰老、凋亡与癌变
1．个体衰老与细胞衰老的关系
细胞的衰老与机体的衰老都是生物体正常的生命现象。
(1)单细胞生物的细胞衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
(2)对多细胞生物而言，细胞的衰老不等于细胞机体的衰老，如幼年个体中每天也有细胞的衰老；机体的衰老也不等于细胞的衰老，如老年个体中每天也有新的细胞产生。但个体衰老时，组成该个体的细胞往往表现为普遍衰老的现象。
2．癌细胞的主要特征
(1)适宜条件下，无限增殖。
(2)癌细胞的形态结构发生了变化
例如，体外培养中的正常的成纤维细胞呈扁平梭形，转化成癌细胞后变成球形。
(3)癌细胞的表面发生了变化
由于细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞间的黏着性显著降低，导致癌细胞容易在体内到处游走分散，进行分裂、繁殖，形成肿块。
正常细胞相互接触后，就会停止运动和增殖，即有接触抑制现象。而癌细胞无接触抑制现象，在培养条件下可生长成多层。
3．细胞癌变
(2)原癌基因与抑癌基因的关系
①原癌基因是维持机体正常活动所必需的基因，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。只有当原癌基因突变成癌基因(或称激活、活化)后，细胞才会恶性增殖。
②抑癌基因是一类抑制细胞过度生长、增殖，从而遏制肿瘤形成的基因，抑癌基因的丢失或失活，可能导致肿瘤发生。
③抑癌基因和原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。
[知识拓展]癌细胞是一种只分裂而不能分化或畸形分化的细胞。
4．细胞的凋亡、坏死与癌变的比较
3．关于衰老细胞特征的描述，不正确的是(　　)
A．细胞内的水分减少，结果使细胞萎缩。中年人鱼尾纹的出现就缘于此，所以中年妇女设法保水以葆青春
B．细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，体现在老年人身上的是皱纹的出现
C．细胞膜通透性改变，物质运输功能降低，体现在老年人身上的是吸收能力下降
D．细胞内多种酶的活性降低，体现在老年人身上的是头发变白
解析：细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，体现在老年人身上就是出现“老年斑”，皱纹的出现则是细胞内水分减少、细胞萎缩导致的。
答案：B
4．(2011年长春市模拟)用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养某种细胞一段时间后，再移至普通培养基中培养，不同间隔时间取样，进行放射显影，在显微镜下观察计数，统计标记细胞的百分数。图中A：细胞核开始被标记；B：一个被标记细胞X开始进入分裂期；C：细胞X着丝点开始分裂；D：细胞X分裂成两个子细胞，被标记细胞数目在增加；E：标记细胞第二次进入分裂期；F：被标记细胞的比例在减少；G：被标记细胞的数目在减少。试回答：
(1)该细胞分裂一次平均经历的时间为__________h。图中________期和________期(用图中字母表示)DNA分子稳定性最低，适于进行诱发突变。
(2)图乙所示分裂状态位于图甲的________(用图中字母表示)期的前段，细胞内含有________个染色体组。
(3)当细胞完成一个细胞周期后，将可能有以下三种变化：
①继续进入下一个细胞周期；
②暂停分裂，但保留分裂能力；
③停止分裂，分化成特定功能的细胞。
以上几种特殊细胞的分裂属于哪一类型？(填序号)癌细胞________；浆细胞________。造成③这种状态的根本原因是____________。
解析：AB段是分裂间期，DNA进行复制，稳定性最低。图示乙为有丝分裂后期，处于图甲中的CD段，此时细胞内含有4个染色体组。癌细胞是无限增殖的细胞；浆细胞为高度分化的细胞，是不增殖的细胞。造成细胞分化的根本原因是细胞内基因的选择性表达。
答案：(1)10　AB　DE　(2)CD　4　(3)①　③　基因选择性表达
相关实验设计的思路分析
1．根据细胞癌变比例检测有毒物质的毒性主要步骤
(1)利用待测物质配制成动物细胞培养液。
(2)选取正常的动物细胞进行培养。
(3)一段时间后检测癌变细胞占所培养细胞的比例，推测物质的毒性。
2．已经分化的动物细胞全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性
设计实验并证明如下：
(1)方法步骤：
①从同一只母羊(A)身上取出乳腺上皮细胞分成两组，编号为甲、乙。
②将甲组乳腺上皮细胞直接培养，观察结果；将乙组乳腺上皮细胞核与另一只母羊(B)的去核卵细胞电激融合，观察结果。
③将②中发育形成的早期胚胎移植到第三只羊(C)的子宫内，继续发育，观察最终结果。
(2)实验结果：
只有乙组乳腺上皮细胞核的全能性得以发挥，而甲组乳腺上皮细胞的全能性不能发挥。
(3)实验结论：
已经分化的动物细胞全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性。
3．科学历程启示：探索动物细胞分化发育潜能
(1)用两栖类做的细胞核移植试验
20世纪50年代里，用两栖类做的细胞核移植试验首先取得成功。从豹蛙囊胚期胚中分离单个细胞，取出细胞核，移植到预先去核的卵母细胞中，经过精心培育，这个核移植细胞居然分化发育成蝌蚪，并进而变态发育为正常可育的成体豹蛙。
后来，又有人从爪蟾的蝌蚪肠上皮细胞中提取细胞核，移入经紫外线照射破坏了染色体的未受精的卵中，所得到的核移植细胞，也分化发育长成成体爪蟾。
(2)核移植试验在哺乳类亦取得成功
20世纪80年代用试验动物小鼠做的核移植试验取得成功。把囊胚期细胞的细胞核移入到去核的受精卵中，核移植细胞在体外培育至囊胚期，再移入受体小鼠子宫内。后来生出的子鼠，其遗传特征与供给细胞核的小鼠一致。
1997年英国罗林斯研究所威尔穆特所领导的研究小组克隆羊试验的成功更引起极大的轰动。
以上介绍的核移植试验，说明两个问题：
①动物细胞分化发育进程中，发育潜能的变窄并不是由于细胞核中基因的丢失。
几次实验供给核的细胞尽管在分化程度上跨度很大，从囊胚期细胞到高度分化的体细胞，但它们的细胞核中都仍保持着足以分化发育成完整个体的全套基因。
②决定发育潜能能否发挥出来的因子在细胞质中。因为接受细胞核的一方都是未受精的或刚受精的卵细胞。用不同方法去核就是破坏核物质，关键的细胞质成分保持未变。在以后的培育中，正是接受细胞中细胞质的成分，才能够使移入的细胞核中的全套遗传信息能够“全面施展”开来。
5．(2011年连云港模拟)下表为环腺苷酸(cAMP)和环鸟苷酸(cGMP)的浓度(M1、M2、M3、M4表示浓度，且M1＜M2＜M3＜M4)对细胞分化的影响情况(“＋”表示促进分化，“－”表示抑制分化)，下列叙述正确的是(　　)
A.cAMP和cGMP对细胞分化具有调控作用B．cGMP含量增高时，则促进细胞分化
C．cAMP含量增高时，则抑制细胞分化 D．cAMP和cGMP对细胞分裂没有影响
解析：依据表格中的内容，可以确定随着cAMP浓度的增加其促进细胞分化的作用增强，随着cGMP浓度的增加其抑制细胞分化的作用增强，得出cAMP和cGMP对细胞分化具有调控作用，细胞分化是伴随着细胞分裂而进行的，cAMP和cGMP对细胞分化有调控作用，对细胞分裂也有影响。
答案：A
6.近期统计数据显示，癌症已成为我国城乡居民的首要死因。请根据提供的资料回答问题：
(1)体外分别培养某种癌细胞和正常体细胞，
右图中代表癌细胞生长曲线的是________。在体内，癌细胞可能侵袭周围正常组织，说明癌细胞具有________的特性。
(2)细胞癌变后，膜表面会出现一些不同于正常细胞的蛋白质，这些蛋白质会成为________，引起机体的免疫应答，在应答中直接使癌细胞裂解的免疫细胞是________。
解析：(1)癌细胞具有无限增殖的特性，所以图中代表癌细胞生长曲线的为a。癌细胞由于细胞膜上糖蛋白的减少，所以具有易扩散、转移的特性。(2)这些不同于正常细胞的蛋白质，能引起机体免疫应答，所以这些蛋白质会成为抗原；裂解靶细胞的为效应T细胞。
答案：(1)a　易扩(分)散转移　(2)抗原　效应T细胞
类型一 细胞分化、衰亡、癌变的分析
(2010年高考山东理综)下列实例与基因的作用无关的是(　　)
A．细胞分裂素延迟植物衰老 B．极端低温导致细胞膜破裂
C．过量紫外线辐射导致皮肤癌 D．细菌感染导致B淋巴细胞形成效应B(浆)细胞
【解析】　植物的生长发育过程受到多种激素的共同调节，这种调节过程是基因在特定时间和空间上选择性表达的结果，细胞分裂素能延迟植物衰老是通过调控基因的表达来实现的；极端低温导致细胞膜破裂是不利环境的刺激导致细胞坏死的现象，与基因无关；细胞癌变是原癌基因和抑癌基因突变的结果；B淋巴细胞形成效应B(浆)细胞是细胞的增殖分化现象，也是基因选择性表达的结果。
【答案】　B
类型二 细胞生命活动中的各种变化
(2009年高考江苏卷)下列有关细胞生命活动的叙述，正确的是(　　)
A．分裂期的细胞不进行DNA复制和蛋白质合成
B．免疫系统中的记忆细胞既有分化潜能又有自我更新能力
C．凋亡细胞内的基因表达都下降，酶活性减弱
D．原癌基因突变促使细胞癌变，抑癌基因突变抑制细胞癌变
【解析】　分裂期的细胞不进行DNA复制，但可进行少量的蛋白质合成。免疫系统中的记忆细胞通过增殖，产生新细胞，一部分新细胞通过分化形成相应的效应细胞，即记忆细胞有分化潜能和自我更新能力。凋亡细胞内促使细胞凋亡的相关基因表达增强，相关酶活性也增强。原癌基因和抑癌基因发生突变导致细胞癌变。
【答案】　B
类型三 细胞生命历程的实验设计
2009年诺贝尔生理学或医学奖授予三位美国科学家，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。端粒是染色体末端的一段特殊的DNA序列。端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示了细胞癌变与端粒酶活性的关系，据表完成下面的实验：
(1)实验目的：探究端粒酶活性与细胞癌变的关系。
(2)实验材料：癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。
(3)实验步骤
①__________________(分组并编号)。
②________________(体现单一变量和对照原则)。
③_________________(观察与记录)。
(4)结果预测及结论
①A组比B组增殖代数减少，说明______________。
②A组仍然无限增殖，说明______________。
【解析】　本题考查探究性实验步骤的设计。该类实验设计的一般步骤是：根据实验目的处理实验材料、相同条件下进行实验、观察实验、得出结论。根据实验目的“探究端粒酶活性与细胞癌变的关系”可确定本实验的变量为“端粒酶的活性”，设计时除通过端粒酶抑制剂改变端粒酶的活性外，还要注意分组、编号和无关变量的影响。
【答案】　(3)①将癌细胞分成A、B两组
②A组加入端粒酶抑制剂，B组不加，相同条件下进行细胞培养
③记录并比较A、B两组的增殖代数(分裂次数)
(4)①端粒酶活性与细胞癌变(连续分裂)有关
②端粒酶活性与细胞癌变(连续分裂)无关考点一 细胞器
1．八种细胞器的分布、形态、结构、成分及功能的比较
[知识拓展] (1)并非所有植物细胞都含有叶绿体和大液泡，如根细胞不含叶绿体，根尖分生区细胞不含大液泡。
(2)细胞器与细胞的功能相适应
①线粒体在代谢旺盛的需能部位数量多。
②叶绿体在植物叶的向光一侧分布较集中。
③在分泌功能强的腺体细胞中高尔基体的数量比一般细胞中多。
④蛋白质合成旺盛的细胞中核糖体的数量多。
⑤高尔基体在植物细胞中与细胞壁的合成有关；而在动物细胞中则与细胞分泌物的形成有关，如分泌蛋白。
2．各种细胞器的归纳比较
[知识拓展] (1)植物细胞特有的细胞结构有：细胞壁、叶绿体、液泡，其中一定具有的是细胞壁。
(2)能产生水的细胞结构有：线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体、细胞核(复制、转录时)。
(3)与分泌蛋白合成分泌相关的细胞结构有：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、囊泡和细胞膜。
(4)产生ATP的细胞结构有：细胞质基质、线粒体、叶绿体。
(5)具有双层膜的细胞结构有：细胞核、线粒体、叶绿体。
1．通过显微技术破坏玉米根尖分生区细胞中的高尔基体。培养几天后，再观察该根尖细胞，预测会有什么样的结果(　　)
A．不可能产生多核细胞
B．产生多核细胞或多倍体细胞
C．正常分裂
D．不能形成纺锤体
解析：高尔基体与植物细胞有丝分裂过程中细胞壁的形成有关。破坏了高尔基体，则根尖细胞有丝分裂进入末期后，不能产生新的细胞壁，细胞不能一分为二，故会产生多核细胞或多倍体细胞。
答案：B
2．(2011年青岛模拟)有关细胞结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A．线粒体与叶绿体都由双层膜构成，内外膜化学成分相似且含量相同
B．核糖体是唯一合成蛋白质的场所，叶绿体是唯一含有色素的细胞器
C．高尔基体在动物细胞与植物细胞中功能不同，合成或分泌的物质不同
D．线粒体、中心体和核糖体在高等植物细胞有丝分裂过程中起重要作用
解析：线粒体与叶绿体的内外膜化学成分相似但是含量不同，线粒体内膜是进行呼吸作用的场所，所含的蛋白质较多；含有色素的细胞器包括叶绿体、液泡等；高等植物细胞中不含中心体；高尔基体在动植物细胞中功能不相同，合成或分泌的物质不同。
答案：C
考点二 生物膜系统在结构和功能上的联系
2．各种生物膜在化学组成上的联系
(1)相似性：各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。
(2)差异性：不同生物膜的功能不同，组成成分的含量有差异，如代谢旺盛的生物膜(如线粒体内膜)蛋白质含量高；与细胞识别有关的细胞膜糖类含量高。
3．在结构上的联系
(1)各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，具有一定的流动性。
(2)在结构上具有一定的连续性
4．在功能上的联系(以分泌蛋白合成、加工、运输为例)
5．生物膜系统的功能
3．下列有关生物膜系统的叙述中，正确的是(　　)
A．生物膜主要由脂肪和蛋白质组成
B．用蛋白酶处理生物膜会改变其组成，不改变其通透性
C．在生长激素的合成和分泌过程中，具膜细胞器之间只有结构上的联系
D．核糖体、中心体不属于生物膜系统的组成成分
解析：生物膜主要由脂质和蛋白质组成。用蛋白酶处理生物膜，会破坏膜上蛋白质，从而改变膜的通透性。分泌蛋白的合成过程，既体现了生物膜在结构上的联系，又体现了在功能上的联系。核糖体和中心体无膜结构，不属于生物膜系统。
答案：D
4．(2011年厦门质检)关于细胞生物膜系统的叙述，正确的是(　　)
A．生物膜系统广阔的膜面积为多种化学反应所需的酶提供附着位点
B．各种生物膜化学组成和结构完全相同
C．生物膜系统由细胞器膜和细胞膜组成
D．各种细胞器膜在结构上都是各自独立的
解析：各种生物膜化学组成和结构相似，而不是完全相同。生物膜系统由核膜、细胞器膜和细胞膜组成。分泌蛋白的分泌说明了各种细胞器膜在结构上是相互联系的。
答案：A
用高倍镜观察叶绿体和线粒体
1．实验原理
(1)叶绿体：高等绿色植物的叶绿体存在于细胞质基质中。叶绿体一般是绿色的、呈扁平的椭球形或球形，可以用高倍显微镜观察它的形态和分布。
(2)线粒体
①线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中。呈短棒状、圆球状、线形、哑铃形等多种形态；
②健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色；
③线粒体可在健那绿染液中维持活性数小时，因而可在高倍显微镜下观察到生活状态的线粒体的形态和分布。
3．注意事项
(1)临时装片随时保持有水状态，以免影响细胞的活性。
(2)使用低倍镜的正确操作顺序：取镜→对光→安装装片→下降镜筒→调焦。
(3)由低倍镜换用高倍镜的正确操作顺序：将要观察的物像移到视野的中央→转动转换器，换高倍物镜→调整光圈或反光镜，使视野亮度适宜→调节细准焦螺旋，直至物像清晰。
(4)盖盖玻片时，一定要缓慢，且与载玻片成45°，盖玻片一侧边缘先接触液滴，防止装片下产生气泡，影响观察。
5．下列与实验有关的叙述，错误的是(　　)
A．研究细胞结构、DNA双螺旋结构、减数分裂中染色体变化都可以用模型构建的方法
B．分离细胞内各种细胞器常用差速离心法
C．用纸层析法分离绿叶中的色素，常用的层析液是无水乙醇
D．观察细胞中线粒体的形态和分布时必须使用活细胞
解析：用无水乙醇或丙酮提取色素，用层析液来分离色素。
答案：C
6.(2011年安庆检测)有研究者将下列四种等量的细胞分别磨碎，然后放到四支离心试管内高速旋转离心，结果磨碎的液体分为四层，如右图，其中③层有较多的有氧呼吸的酶。则在下列的各种材料中③层最厚的细胞是(　　)
A．皮肤细胞　　　　　　　B．口腔上皮细胞
C．心肌细胞 D．肾脏细胞
解析：有氧呼吸酶分布在线粒体中，耗能多的细胞中线粒体较多。心肌细胞不断地自动收缩，消耗大量能量，故含有较多的线粒体。
答案：C
类型一 线粒体和叶绿体的结构和功能
(2009年高考上海卷)下列有关线粒体和叶绿体的叙述，错误的是(　　)
A．线粒体和叶绿体携带的遗传信息可以表达出来
B．线粒体和叶绿体为双层膜结构，其内膜中酶的种类相同
C．线粒体内膜向内折叠形成嵴，叶绿体类囊体堆叠形成基粒
D．蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用
【解析】　线粒体和叶绿体均有DNA，其携带的遗传信息可以表达出来。因线粒体和叶绿体的功能不同，所以其内膜中酶的种类不同。蓝藻为原核生物没有叶绿体，但有光合作用所需的酶和色素，可以进行光合作用。
【答案】　B
类型二 生物膜的功能
生物膜在生命活动中发挥着非常重要的作用。如图所示的过程不能体现生物膜(　　)
A．有信息传递功能 B．具有一定的流动性
C．具有排泄功能 D．具有识别功能
【解析】　突触前神经元释放的神经递质与突触后膜上的受体结合，引起突触后神经元电位的变化，从而完成信息的传递，同时也体现了膜的识别功能。神经递质的释放是通过突触小泡与突触前膜的结合来完成的，该过程的完成要依赖膜的流动性。
【答案】　C
类型三 细胞的亚显微结构和功能
(2009年高考上海卷)图1是两种高等生物细胞亚显微结构模式图。图2～4是图1中部分结构的放大图，据图回答。([　　]内填图中标号，__________上填适当内容的文字)
(1)图中的结构1～15中不应该出现的是[　　]和[　　]；可能含有水溶性色素的是[　　]；结构[15]与[　　]的形成有关。
(2)图2、3、4所示在结构上的主要共同点是_________________。
图2、3所示结构的名称分别是_____，在其中进行的过程Ⅰ、Ⅱ分别是___________。
(3)已知进行有性生殖的某生物同时具有图2、3、4所示三种结构，这三种结构中的DNA能从父本传递给子代的是________。
【解析】　(1)动物细胞没有叶绿体，中心体只分布于动物和低等植物细胞中，因此图1中[3]和[13]不应出现；叶绿体中的色素不溶于水，易溶于有机溶剂，而液泡中的色素能溶于水；结构[15]是核仁，核仁与核糖体的形成有关。
(2)图2是线粒体，图3是叶绿体，图4是细胞核，它们在结构上的共同点是都具有双层膜；在线粒体基质中进行的是有氧呼吸第二阶段，在叶绿体基质中进行的是光合作用的暗反应。
(3)线粒体、叶绿体和细胞核中都含有DNA，但线粒体和叶绿体存在于细胞质，精子中几乎不含细胞质，因此，父本能将细胞核中的DNA传给子代。
【答案】　(1)[3]　[13]　[8]　[5]或[12]([5]、[12]均可)
(2)具双层膜　线粒体、叶绿体有氧呼吸第二阶段、光合作用的暗反应
(3)图4结构中的DNA第三章 细胞的基本结构
第1讲 细胞膜——系统的边界
细胞核——系统的控制中心
考纲要求
考纲要求 权威解读
细胞膜的功能（Ⅱ） 1.掌握细胞膜的成分、功能。2.体验制备细胞膜的方法。
细胞核的结构与功能（Ⅱ） 掌握细胞核的结构，学会设计实验验证细胞核的功能。
考点梳理
一、细胞膜的制备
1.实验材料
（1）材料：人或其他哺乳动物的①__________。
（2）原因
（ⅰ）无②__________，易制得纯净的细胞膜。
（ⅱ）无③__________，细胞易吸水涨破。
2.实验原理：利用渗透作用，使红细胞④__________，除去细胞内的其他物质，制得细胞膜。
二、细胞膜的成分和功能
三、细胞核的结构与功能
1.结构
2.功能
（1）是⑧__________，遗传物质储存和复制的主要场所。
（2）是⑨__________的控制中心。
自我校对
一、①成熟红细胞 ②核膜和众多细胞器膜 ③细胞壁 ④吸水涨破
二、①脂质 ②磷脂 ③蛋白质 ④外界环境 ⑤进出细胞 ⑥化学物质 ⑦细胞膜直接接触 ⑧细胞通道
三、①核膜 ②DNA和蛋白质 ③同一种物质在不同时期的两种存在状态 ④某种RNA ⑤核糖体 ⑥核孔 ⑦物质交换和信息交流 ⑧遗传信息库 ⑨细胞代谢和遗传
要点归纳探究
一、细胞膜
1.细胞膜的成分
2.细胞膜的功能
（1）将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。
（2）控制物质进出细胞
细胞膜的控制作用具有普遍性和相对性两个方面，如图所示：
（3）进行细胞间的信息交流
比较 通过信息分子间接交流 细胞间直接交流 经特殊通道交流信息分子
信息交流方式 通过细胞分泌的化学物质（信息分子）间接传递信息，即信息分子→靶细胞 通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递信息，即细胞? 细胞 通过相邻两个细胞之间形成通道传递信息，即细胞 细胞
举例 细胞分泌激素（或神经递质）体液运输靶细胞受体信息靶细胞 精子和卵细胞之间、效应T细胞与靶细胞间的识别 高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行细胞间的信息交流
3.不同生物细胞壁的成分和功能
生物种类 主要成分 功能
植物细胞壁 纤维素和果胶 支持和保护作用
细菌细胞壁 肽聚糖 保护作用
真菌细胞壁（不作要求） 成分复杂、由葡聚糖、甘露聚糖、几丁质和蛋白质等物质构成 保护作用
走进高考1 （2009·北京理综，6分）细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是（ ）
A.细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用
B.细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性
C.细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异
D.载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质
【解析】 本题主要考查细胞膜的结构与功能的相关知识。细胞膜内外两侧的蛋白质功能有差异：细胞膜外侧的蛋白质常与识别、保护等作用有关，内侧的蛋白质常常为附着的一些酶等，由于功能上存在差异，蛋白质的种类也存在差异。载体蛋白属于跨膜蛋白质，它与被传递的分子特异结合使其透过细胞膜，因此，载体蛋白不是镶在细胞膜内外表面的蛋白质。
【答案】 D
二、细胞核的结构及其功能
名称 特点 功能
核膜和核孔 ①核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着②在有丝分裂中核膜周期性消失和重建③核膜是不连续的，其上有核孔④核膜具有选择透过性 ①化学反应的场所，核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行②控制物质进出，小分子、离子通过核膜进出，大分子物质通过核孔进出
核仁 ①折光性强，易与其他结构区分②在有丝分裂中周期性消失和重现 参与某些RNA的合成及核糖体的形成
染色质 ①易被碱性染料染成深色②由DNA和蛋白质组成③与染色体的关系： 是遗传物质的主要载体
深化拓展
代谢旺盛的细胞有如下特点：
①自由水含量相对较高；
②细胞膜上蛋白质含量和种类较多；
③核质之间物质交换频繁，核孔数量多；
④蛋白质合成旺盛，核仁较大。
走进高考2 （2009·山东理综，1，4分）真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关。以下细胞中核孔数目最少的是（ ）
A.胰岛细胞 B.造血干细胞
C.效应B细胞（浆细胞） D.口腔上皮细胞
【解析】 细胞的代谢越旺盛，则核孔的数目越多。A、C中的细胞分别分泌胰岛素（或胰高血糖素）和抗体，代谢旺盛。B中细胞的分裂能力很强，代谢旺盛。只有D为高度分化的细胞，代谢较弱。故而D中的口腔上皮细胞的核孔数目最少。
【答案】 D
实验强化在平时
5.探究细胞核功能实验的分析
1.黑白美西螈核移植实验
（1）实验过程
（2）实验结论：美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制。
（3）实验分析：该实验无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照。
2.蝾螈受精卵横缢实验
（1）实验过程
（2）实验结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。
（3）实验分析：该实验既有相互对照，又有自身前后对照。
3.变形虫切割实验
（1）实验过程
（2）实验结论：变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制。
（3）实验分析：该实验既有相互对照，又有自身前后对照。
4.伞藻嫁接与核移植实验
（1）伞藻嫁接实验过程
（2）伞藻核移植实验过程
（3）实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。
（4）实验分析：伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用，从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状。
命题设计
例 （2010·江苏苏北四市联考）如图科学家进行的蝾螈受精卵横缢实验。你认为该图最能说明（ ）
A.细胞质控制着细胞的代谢
B.细胞核控制着细胞的代谢
C.细胞质是细胞遗传特性的控制中心
D.细胞核是控制细胞分裂和分化的中心
【解析】 经过蝾螈受精卵横缢实验可得知无核部分能进行短暂细胞分裂和分化但不能持续，而有核部分可以持续分裂和分化形成幼体。
【答案】 D
热点分析突破
类型一 细胞膜的成分
例1 （2011·重庆师大附中质检一）从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；若加入斐林或班氏试剂并加热，出现砖红色。该成分是（ ）
A.糖脂 B.磷脂
C.糖蛋白 D.脂蛋白
【解析】 双缩脲试剂用来检验蛋白质，加入双缩脲试剂后出现紫色说明细胞膜的成分中含有蛋白质；斐林试剂或班氏试剂用来检验还原性糖，加入斐林试剂或班氏试剂并加热，出现砖红色沉淀说明细胞膜的成分中含有还原糖。多糖与蛋白质结合为糖蛋白。
【答案】 C
【规律总结】 从细胞膜上提取某种成分，“用非酶法”处理，目的是排除干扰因素。若是加入酶处理，酶多数是蛋白质，即使细胞膜的成分中无蛋白质，加入双缩脲试剂也可能出现紫色。
类型二 细胞核的结构和功能
例2 （2010·广东惠州调研）下列关于细胞核的叙述正确的是（ ）
A.真核细胞的核膜上有大量的多种酶，有利于多种化学反应的顺利进行
B.在显微镜下观察分裂间期的真核细胞，可以看到细胞核的主要结构有核膜、核仁和染色体
C.真核细胞的核膜上有核孔，脱氧核糖核酸等大分子物质可以通过核孔进入细胞质
D.原核细胞的拟核除没有核膜外，其他方面与真核细胞的细胞核没有差别
【解析】 本题考查对细胞结构和功能的理解。
①核膜属于生物膜，其上有多种大量的酶，有利于各种化学反应的顺利进行，选项A正确；
②分裂间期，染色体是以染色质的形式存在，光学显微镜下观察不到，选项B错误；
③DNA分子不能通过核孔进入细胞质，核孔是mRNA和蛋白质等大分子进出的通道，选项C错误；
④原核细胞的拟核，除无核膜外，还没有核仁和染色质，其DNA是裸露的环状DNA分子，选项D错误。
【答案】 A
基础达标
1.（2010·泉州质检）下列有关细胞间的信息交流的正确叙述是（ ）
A.激素与靶细胞膜上的载体蛋白结合，将信息传递给靶细胞
B.受精作用、输血时要严格配血都与细胞识别有关
C.高等植物细胞之间的胞间连丝只起物质通道的作用
D.多细胞生物体内细胞间功能协调性的实现完全依赖于信息交流
答案 B
解析 激素与靶细胞膜上的糖蛋白（受体）结合，将信息传递给靶细胞；精子和卵细胞之间具有识别作用，不同个体的红细胞膜上存在的抗原不同；胞间连丝既起物质通道的作用，又具有信息交流作用；信息交流有助于细胞间功能协调性的实现。
2.（2011·佛山质检）以下关于细胞核的叙述正确的是（ ）
A.核膜为双层膜，外膜的外表面附着有很多核糖体
B.不同的细胞内，核仁的大小和数量都是一定的
C.细胞核内的核仁与某种DNA及核糖体形成有关
D.核孔是包括DNA在内的大分子物质通过的通道
答案 A
解析 不同细胞中核仁的大小及数量可随细胞功能复杂化程度而异，细胞核内的核仁与某种RNA及核糖体形成有关；核孔可允许mRNA及有关酶通过但不允许DNA通过。
3.（2011·合肥模拟）细胞膜上的蛋白质称为膜蛋白。不同的膜蛋白具有各自的特殊作用和功能，下图体现了膜蛋白的部分功能。下列选项中有关膜蛋白功能的叙述错误的是（ ）
A.图1表明膜蛋白能够控制物质进出细胞
B.图2说明膜蛋白能够催化膜表面的代谢反应
C.图3表明膜蛋白有利于细胞接收膜表面的化学信息
D.三个图能够说明膜蛋白将细胞与外界环境分隔开
答案 D
解析 细胞膜才能将细胞与外界环境分隔开来，上面三个图并未体现。
4.（2011·福建质检）科学家在制备较纯净的细胞膜时，一般不选用植物细胞，其原因是（ ）
①植物细胞液中的有机酸会溶解细胞膜结构
②光学显微镜下观察不到植物细胞的细胞膜
③植物细胞的细胞膜较薄
④植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐
⑤植物细胞内有其他膜结构干扰
A.①④ B.②③
C.②⑤ D.④⑤
答案 D
解析 该题考查实验的取材原则。制备细胞膜时一般都用哺乳动物成熟的红细胞，该类细胞中没有细胞核及各种具膜结构的细胞器，避免了细胞膜与核膜、细胞器膜分离的麻烦，经离心即可得到较纯净的细胞膜，既省时省力，处理环节少，又可得到较高纯度的细胞膜。植物细胞则不然，因其外面还有一层细胞壁，胞内各种具膜结构的细胞器，所以处理起来要繁琐得多。
5.如图是酵母菌细胞结构示意图，下列与此图相关的叙述中不正确的是（ ）
A.与蓝藻细胞相比，最主要的区别是此图结构有成形细胞核
B.图中含有RNA的结构只有②④⑧
C.结构⑥不能直接分解葡萄糖但能释放CO2
D.制备酵母菌原生质体，需用酶解法除去结构①
答案 B
解析 对细胞亚显微结构分析可以得到，各结构分别为：①细胞壁，②细胞核，③内质网，④核糖体，⑤细胞膜，⑥线粒体，⑦液泡，⑧细胞质基质。酵母菌是真核生物，蓝藻为原核生物，真核细胞与原核细胞的最主要区别就在于是否具有由核膜包被的细胞核，A项正确。RNA主要分布在细胞质基质中，另外在细胞核、线粒体、叶绿体和核糖体中也会含有少量的RNA，即图中②④⑥⑧均含有RNA，B项错误。酵母菌是兼性厌氧型生物，其在细胞质基质中可以进行无氧呼吸分解葡萄糖为酒精和CO2；在细胞质基质和线粒体中进行有氧呼吸将葡萄糖彻底分解为CO2和水，题目中所谓的“不能直接分解葡萄糖但能释放CO2”则是指有氧呼吸的第二阶段，有氧呼吸第二阶段产生CO2是在线粒体中完成的，C项正确。使用酶解法去除酵母菌结构①细胞壁，D项正确。
6.（2010·广州综合测试）如图为真核细胞的部分结构示意图，请据图分析回答下列问题：
（1）核膜由__________层磷脂分子组成，其外层核膜与__________膜相连，从而加强了细胞核与细胞质的联系。
（2）细胞中大分子物质进出细胞核的通道是［ ］______
__________。
（3）与RNA合成及核糖体的形成有关的结构是［ ］____
__________。
（4）图中2的主要成分是__________，可用__________来鉴定。
（5）机体受病原体刺激后，免疫系统会产生相应抗体。在__________细胞内__________转录为mRNA。mRNA通过__________进入细胞质，在细胞质内的核糖体上合成抗体蛋白，此过程中mRNA携带的信息是如何通过tRNA准确表达的
____________________________________________________
____________________________________________________
___________________________________________________。
答案 （1）4 内质网 （2）6 核孔 （3）4 核仁
（4）蛋白质和DNA 双缩脲试剂、甲基绿
（5）效应B（浆） 抗体蛋白基因 核孔 tRNA一端携带特定氨基酸，另一端的反密码子与mRNA上的密码子互补配对
解析 （1）核膜为双层膜结构,包含4层磷脂分子,其外膜与内质网膜相连，从而加强了核质间的联系。
（2）细胞中大分子物质进出核的通道是核孔。
（3）与RNA合成及核糖体的形成有关的结构是核仁。
（4）图中2指的是染色质，其主要成分为DNA和蛋白质，可用双缩脲试剂检测其中的蛋白质成分,用甲基绿检测其中的DNA。
（5）B细胞受抗原刺激后增殖分化为效应B（浆）细胞，其中的抗体蛋白基因转录为mRNA，通过核孔进入细胞质中，与细胞质中的核糖体结合。tRNA识别并运载氨基酸，每个tRNA一端的3个碱基（反密码子）与mRNA上的密码子互补配对，从而合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
完成 课时作业（五）
进行细胞间
信息交流
（3）
（ⅰ）通过⑥__________传递信息
（ⅱ）通过⑦__________传递信息
（ⅲ）通过⑧__________传递信息
（1）将细胞与④__________分隔开，保障细胞内部
环境的相对稳定
（2）控制物质⑤__________
②__________（主要）
胆固醇（动物细胞膜具有）
①__________（约50%）
③__________（约40%）：与细胞膜功能密切相关
糖类（约2%~10%）
1.成分
2.功能考点一 生物膜的组成、结构及功能间的关系
1．生物膜的流动镶嵌模型
(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。
(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。
2．生物膜的结构特点——具有一定的流动性
(1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。
(2)实验验证——人鼠细胞融合实验
(3)实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细菌等。
(4)膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。
3．功能特点——选择透过性
(1)表现：植物根对矿质元素的选择性吸收、神经细胞对K＋的吸收和对Na＋的排出、肾小管的重吸收和分泌、小肠的吸收等。
(2)原因：遗传性,决定载体种类、数量,决定选择性。
膜的组成、结构和功能可表示为下图：
[知识拓展]流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述，但两者既有区别又有联系。
(1)区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性，主动运输能充分说明选择透过性。
(2)联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。
1．(2011年安庆调研)生物膜的“蛋白质－脂质－蛋白质”静态结构模型不能解释下列哪种现象(　　)
A．细胞膜是细胞的边界
B．溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜
C．变形虫做变形运动
D．细胞膜中磷脂分子呈双层排列在膜中
解析：“蛋白质—脂质—蛋白质”静态结构模型，不能解释变形虫的变形运动，因变形运动体现流动性。
答案：C
2．(2011年姜堰质检)如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示物质。下列有关说法错误的是(　　)
A．①②③在细胞膜上都不是静止的
B．细胞识别与①有关
C．②在细胞膜上的分布是不均匀的
D．③的单分子层面积等于该细胞所有膜面积的两倍
解析：该图是细胞膜的结构模式图，图中①、②、③依次代表糖蛋白、蛋白质、磷脂双分子层。细胞膜具有一定的流动性，蛋白质、磷脂分子及糖蛋白大多数不是静止不动的；糖蛋白参与细胞识别；细胞膜上的蛋白质的分布是不均匀的；③的单分子层面积等于该细胞细胞膜面积的两倍，因为细胞中除细胞膜外，还有核膜、线粒体膜、内质网膜等生物膜。
答案：D
考点二 物质运输的方式
1．物质跨膜运输方式——膜的选择透过性
2.物质非跨膜运输方式——膜的流动性
3.影响物质运输速率的因素
(1)物质浓度
(2)O2浓度
(3)温度
[知识拓展](1)在一定浓度范围内，协助扩散或主动运输速率不再随物质浓度的增大而加快时，主要是因为细胞膜上运输该物质的载体蛋白的数量有限。主动运输还可能受细胞内能量供应的限制。
(2)O2浓度是通过影响细胞呼吸产生能量的多少来影响主动运输速率的。
(3)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠细胞吸收葡萄糖则是主动运输。
3．(2011年日照一模)在适宜条件下，营养液中氧含量变化对某植物K＋吸收速率影响的实验结果如右图所示，由图可知该植物吸收K＋(　　)
A．需要消耗能量
B．不需载体协助
C．受环境温度高低的影响
D．与营养液中K＋浓度呈正相关
解析：对K＋吸收速率随氧气含量而变化，说明该吸收消耗有氧呼吸释放的能量。
答案：A
4．如图表示植物根细胞在一定时间内吸收K＋与某些条件之间的关系，纵坐标表示吸收速率，横坐标表示某个条件，假定其他条件均为理想状态，则甲、乙、丙三图的横坐标表示的条件与吸收速率相对应的一组是(提示：在一定范围内，ATP的数量随氧气浓度的增大而增多)(　　)
A．载体蛋白数量、温度变化、氧气浓度
B．氧气浓度、温度变化、载体蛋白数量
C．载体蛋白数量、氧气浓度、温度变化
D．温度变化、载体蛋白数量、氧气浓度
解析：根细胞吸收K＋的方式是主动运输，影响主动运输的因素有载体蛋白的数量、温度和氧气浓度等。理论上载体蛋白数量越多，吸收速率越快，所以曲线丙对应载体蛋白的数量。酶的活性受温度影响，高于或低于最适温度都会使酶的活性下降，曲线乙对应的是温度变化。当氧气浓度为0时，细胞通过无氧呼吸释放能量供根细胞吸收K＋；氧气浓度增加到一定程度后，ATP数量达到饱和，根细胞吸收K＋的速率达到最大，所以甲曲线对应氧气浓度。
答案：B
物质跨膜运输方式的判定
(2010年高考广东理综)如图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为(　　)
A.自由扩散 B.协助扩散
C.主动运输 D.被动运输
【解析】　分析该物质跨膜运输的示意图可知，该矿质离子的跨膜运输是由低浓度到高浓度，不仅需要载体蛋白的协助，还需要消耗能量，故为主动运输。
【答案】　C
类型二 物质跨膜运输方式与特点的分析
(2009年高考宁夏理综)下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)
A．植物细胞积累K＋需消耗能量
B．细胞对离子的吸收具有选择性
C．海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离
D．液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性
【解析】　无机盐离子进出细胞的方式主要是主动运输，主动运输需要载体和能量。载体属于蛋白质，起选择作用；能量主要是通过有氧呼吸产生的。海藻细胞可以通过积累溶质提高细胞内浓度，不至于造成质壁分离。
【答案】　D
类型三 生物膜特性及实验能力设计
如图所示是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。请仔细观察图示回答有关问题。
(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有[　　]________。
(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是________。
(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2＋、K＋、C6H12O6方式不同，若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2＋的[　　]________的活动。
(4)柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收盐是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。
①实验步骤：
a．取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋、C6H12O6的溶液中。
b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组_________________；
c．____________________。
②实验结论：
a．若两组植株对Ca2＋、K＋、C6H12O6的吸收速率相同，说明______；
b．______________________。
【解析】　本题借助生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，考查生物膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输的方式及实验探究能力。
(1)根据相似相溶原理，脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜，能充分说明组成细胞膜的主要成分中有磷脂分子，图中甲代表磷脂分子。
(2)鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出的，②是通过离子通道进出细胞，不需要能量，因此是被动运输(或协助扩散)。
(3)对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，Ca2＋吸收明显减少，但对K＋、C6H12O6的吸收不受影响，说明不受能量的限制，证明该毒素抑制了转运Ca2＋的[乙]载体蛋白的活动。
(4)对于实验的设计，主要考虑主动运输和被动运输的区别在于是否需要能量，而能量的供给来自呼吸作用，因此要从能量的来源去考虑。
【答案】　(1)[甲]磷脂分子
(2)被动运输(或协助扩散)　(3)[乙]载体蛋白
(4)①b.完全抑制呼吸
c．一段时间后测定两组植株根系对Ca2＋、K＋、C6H12O6的吸收速率
②a.柽柳从土壤中吸收盐是被动运输
b．若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，或完全不吸收，说明柽柳从土壤中吸收盐是主动运输第 5 章 细胞的能量供应和利用
“通货”—ATP
考纲内容 能力要求 命题展望
1．酶在代谢中的作用 2．ATP 在能量代谢中的作用 3．光合作用的基本过程 4．影响光合作用速率的环境因素 5．细胞呼吸 6．探究影响酶活性的因素 7．叶绿体色素的提取和分离 8．探究酵母菌的呼吸方式 ⅡⅡⅡⅡⅡ 1．以酶的作用、本质、特性设置新的实验背景，以非选择题形式命制探究实验 2．以绿色植物为实验对象，以 非选择题形式考查光合作用、 呼吸作用、物质循环、能量流 动等知识
第 1、2 节 降低化学反应活化能的酶、细胞的能量
一、细胞代谢
1．概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为①细胞代谢。
2．作用：是细胞②生命活动的基础。
3．细胞代谢能在温和条件下快速进行，是由于酶的催化作用。
二、酶
1．活化能：分子从③常态转变为容易发生化学反应的④活跃状态所需要的能量。酶的催化效率高，是因为同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
2．概念
酶是⑤活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是⑥蛋白质，少数是 RNA。
3．特性
(1)⑦高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
(2)⑧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⑨较温和：酶在⑩最适宜的温度和 pH条件下，其活性最高。温度和 pH 偏高或偏低，酶的活性都 明显降低。
三、ATP
1．生理功能：细胞生命活动所需能量的 直接来源。
2．结构简式
A—P～P～P，中文名称是 三磷酸腺苷。
3．ATP 与 ADP 的相互转化
能量
4．ATP 的形成途径子
(1)自养生物
如光合细菌、藻类、绿色植物等的 ADP 转化成 ATP 的能量有两个来源，即来源于 光合作用和 细胞呼吸；化能合成细菌是来自外界无机物的氧化(即 )化能合成作用和 细胞呼吸。
(2)异养生物
如人、动物、绝大多数细菌、真菌等，ADP 转化成 ATP 时所需要的能量来自细胞内 呼吸作用过程中释放出来的能量和高能磷酸化合物磷酸肌酸水解释放的能量。
5．意义
能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间的循环流通，保证了 生命活动所需能量的持续供应。
酶的本质及验证
1．酶的本质及生理功能
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(真核生物)
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
生理功能 生物催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
2.酶化学本质的实验验证
(1)证明某种酶是蛋白质
①实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应。
②对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂→出现紫色反应。
(2)证明某种酶是 RNA
①实验组：待测酶液＋吡罗红染液→是否呈现红色。
②对照组：已知 RNA 溶液＋吡罗红染液→出现红色。
【突破题1】下列有关酶的叙述中，正确的是()
A．合成 ATP 与分解 ATP 的酶相同 B．酶只能在细胞内起催化作用
C．高温和低温都会使酶永久失活 D．酶在 0℃左右时空间结构保持稳定
【解题指导】合成ATP与分解ATP 的酶不相同，前者是合成酶，后者是分解酶；有些酶能在细胞外起催化作用；低温不会使酶永久失活，只是抑制了酶的活性，此时的酶最稳定。
【答案】D
。
通过实验验证酶的催化作用和高效性
1．实验原理
(1)鲜肝提取液中含有过氧化氢酶。
(2)过氧化氢酶和Fe3+都能催化H2O2分解，放出O2
2．实验步骤、注意事项及变量、对照的分析
3.实验结论
(1)酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可加快化学反应速率。
(2)酶具有高效性，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
【突破题2】在验证酶具有高效性的实验时，酶浓度、温度等条件适宜且不变，过氧化氢被分解的速率曲线如图 5－1－1所示，则下列说法中正确的是( )
图 5－1－1
A．曲线表明酶具有高效性
B．浓度 a 对应曲线比浓度 b 对应曲线的酶活性高
C．浓度 a 大于浓度 b
D．该实验的实验变量为反应物浓度
【解题指导】酶的高效性是针对无机催化剂而言的，本题中的三个反应都为酶催化的反应；三条曲线的最大区别是达到平衡点所需的时间不同。据图可知，达到平衡点所需时间浓度a小于浓度b，其原因是在酶活性相同的条件下，反应物浓度越低，完成反应所需时间就越短，所以浓度a小于浓度b。
【答案】D
通过实验验证酶的专一性
1．实验原理
(1)淀粉酶能催化淀粉产生还原性的麦芽糖，但不能催化蔗糖(非还原糖)。
(2)斐林试剂能使还原糖产生砖红色沉淀。
2．实验程序
注意事项：
(1)实验选用蔗糖，不能用还原性的糖(如葡萄糖或果糖等)，否则影响实验结果。
(2)实验中要将试管的下部浸在温水中，以创造试管内淀粉酶所需的适宜温度条件，使淀粉酶的催化能力最强。
(3)制备的可溶性淀粉溶液，一定要冷却后才能使用，因为温度过高会使酶活性降低甚至失去催化能力。
(4)在淀粉酶分解淀粉和蔗糖的实验中鉴定试剂只能用斐林试剂而不能用碘液。
(5)酶和反应底物不能同时加入。
(6)淀粉酶的来源不同，其最适温度也不一定相同，在保温时必须加以考虑。市售的淀粉酶的最适温度一般在 60℃左右，唾液淀粉酶的最适温度为 37℃。
【突破题 3】(2010 年深圳一模)下表是某同学为验证酶的专一性而设计的实验方案，a～d
代表试管，①～⑦代表实验步骤。对该实验方案的有关评价中，错误的是( )
① 淀粉溶液2 mL 蔗糖溶液2 mL 唾液淀粉酶溶液2 mL 唾液淀粉酶溶液 2 mL
② 50～65℃温水中水浴加热 10 min
③ 将 c 倒入 a，将 d 倒入 b
④ 50～65℃温水中水浴加热 10 min
⑤ 加入现配的斐林试剂溶液 2 mL
⑥ 37℃恒温水浴
⑦ 观察并记录颜色变化
A．淀粉酶的用量属于自变量 B．②和④会影响酶的活性
C．②﹑④和⑥的温度设置错误 D．④和⑤的顺序有误
【解题指导】自变量是底物种类，淀粉酶的用量属于无关变量；②和④是高温，会影响酶的活性；②、④和⑥的温度设置错误，应是②﹑④为 37℃恒温水浴，⑥为 50～65℃温水中水浴加热，才能产生砖红色沉淀；④和⑤的顺序应反过来。
【答案】A
通过实验探究影响酶活性的条件
1．温度对酶活性的影响
(1)原理解读
①淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。
②淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖(淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现红褐色或红棕色)。麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。
(2)方法步骤
2.pH 对酶活性的影响
(1)原理解读
①淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。
②淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖(淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现红褐色或红棕色。)麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。
③斐林试剂与可溶性的还原糖(麦芽糖、葡萄糖等)在加热条件下，生成砖红色沉淀。
(2)实验步骤(注意操作顺序不能错)
【易错易混】
①探究温度对酶活性影响的实验中，不能用过氧化氢酶催化过氧化氢分解，因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快。
②温度和 pH 是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的。
【突破题4】几位同学在探索 pH 对α－淀粉酶活性的影响)时，设计的实验方案如下。其中操作顺序最合理的是( )
①在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液 2 mL
②在三个试管中各加入新鲜的α－淀粉酶溶液 1 mL
③置于适宜温度下保温 5 min
④分别置于 100℃、60℃、0℃环境中保温 5 min
⑤加入斐林试剂后，水浴加热，观察现象
⑥将试管中溶液的 pH 分别调到 3、7、11，保持 5 min
A．①④②③⑤ B．①⑥④②⑤
C．①②⑥③⑤ D．②⑥①③⑤
【解题指导】在加底物前一定要先控制好酶的pH，由于是探索pH对α－淀粉酶活性的影响，所以pH为自变量，温度为无关变量。
【答案】D
ATP 的结构及再生途径
1．ATP 的结构
(1)ATP 的结构简式：A—P～P～P，两个高能磷酸键位于远离腺苷的一侧，一个普通化学键与腺苷相连。
①A 代表腺苷，由核糖和腺嘌呤构成；P 代表磷酸。
②“—”代表普通化学键，“～”代表高能磷酸键。
③T 代表 3 个；D 代表 2 个(ADP)；M 代表 1 个(AMP)。
(3)ATP、ADP、AMP 的相互转化(下式只表示主要物质的相互转化)
(4)ATP 的各种小分子物质
2．ATP 与 ADP 的相互转化
ATP 的合成 ATP 的水解
反应式 酶 ADP＋Pi＋能量 — ATP 酶ATP— ADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP 合成酶 ATP 水解酶
能量来源 光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸) 储存在高能磷酸键中的能量
能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
因此，ATP 与 ADP 的相互转化不是可逆反应。
3．ATP 的形成途径
(1)含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生 ATP，但是，在无光的条件下，只能通过细胞呼吸产生 ATP ，光合作用产生的 ATP 不能为各种生命活动提供能量，只能贮存在有机物中。
(2)不含叶绿体的真核细胞通过细胞呼吸产生 ATP
①在氧气充足时进行有氧呼吸。
②在氧气相对不足时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。
③在无氧时，暂时通过无氧呼吸产生 ATP 。细胞长时间无氧呼吸，将产生大量的酒精或乳酸，使细胞中毒死亡。
【易错易混】生物体内的能源物质
①能源物质——糖类、脂肪、蛋白质。②主要能源物质——糖类。
③主要储能物质——脂肪。④直接能源物质——ATP(不是唯一)。
⑤根本能源——光能。⑥植物细胞内的储能物质——淀粉。
⑦动物细胞内的储能物质——糖原。
A．高温和低温均能破坏酶 1 和酶 2 的结构，使其失去活性
B．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率
C．ATP 中的 A 代表腺嘌呤，T 代表三个，P 代表磷酸基团
D．人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡
【解题指导】酶1和酶2的化学本质都是蛋白质，在高温下结构被破坏，使其失去活性，而低温只是抑制酶的活性；酶的催化原理是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率；ATP中的A代表腺苷(由腺嘌呤和核糖构成)，T代表三个，P代表磷酸基团；细胞中 ATP与ADP的含量维持在一定的动态平衡中 。
【答案】B第2讲 生命活动的主要承担者——蛋白质
考纲要求 蛋白质的结构和功能（Ⅱ）
权威解读 1.理解氨基酸的结构特点 2.概述蛋白质的组成元素、结构和功能。
考点梳理
一、氨基酸
1.组成元素（主要）：①__________
2.结构通式：②__________
特点：每种氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个③__________连在同一个碳原子上。氨基酸的不同取决于④__________的不同。
3.种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有⑤__________种。
二、蛋白质
1.结构 氨基酸 ②__________（盘曲折叠）→蛋白质
2.结构多样性的原因
（1）组成蛋白质的氨基酸的种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端。
（2）肽链形成的空间结构各不相同。
3.功能
功能 实例
③__________蛋白 羽毛、肌肉、头发
④__________作用 绝大多数酶
运输作用 ⑤__________
信息传递 ⑥__________
⑦__________功能 抗体
自我校对
一、①C、H、O、N ② ③羧基 ④R基 ⑤20
二、①脱水缩合 ②多肽 ③结构 ④催化 ⑤血红蛋白 ⑥胰岛素 ⑦免疫
要点归纳探究
一、蛋白质的基本单位——氨基酸（20种）
1.通式
2.特点分析
3.种类
根据人体内的来源不同，分为：
必需氨基酸：自身不能合成，必须从外界摄取（8种）
非必需氨基酸：自身能合成（12种）
走进高考1 （2010·莆田质检）已知苯丙氨酸的分子式是C9H11NO2,那么该氨基酸的R基是（ ）
A.—C7H7O B.—C7H7
C.—C7H7N D.—C7H5NO
【解析】 氨基酸有一个羧基和一个氨基，羧基有两个氧原子，氨基有一个氮原子，因此该氨基酸的R基不含氮原子和氧原子。
【答案】 B
二、蛋白质的结构与功能
1.结构层次
脱水缩合 盘曲折叠
氨基酸 多肽（一般为单链） 蛋白质
2.多样性成因
氨基酸：种类、数量、排列次序不同
肽链：空间结构不同? 蛋白质结构的多样性
3.有关蛋白质合成问题的计算
（1）有关肽键的计算
氨基酸 肽键数 脱去水分子数 氨基 羧基
一条肽链 m m-1 m-1 至少1个 至少1个
n条肽链 m m-n m-n 至少n个 至少n个
（2）形成的蛋白质分子的相对分子质量计算
蛋白质相对分子质量=氨基酸相对分子质量总和-失去水分子的相对分子质量总和。
（3）氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系计算
转录 翻译
DNA（基因） 信使RNA 蛋白质
碱基数6∶ 碱基数3∶ 氨基酸数1
①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录形成mRNA。
②基因片段中有的片段起调控作用，不能转录。
③mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸。
（4）氨基酸的排列与多肽的种类计算
①A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸数目无限的情况下，可形成肽类化合物的种类：
3 3 3
形成三肽的种类： （33=27种）
3 3 3
形成二肽的种类：（32=9种）
②A、B、C三种氨基酸，且每种氨基酸只有一个的情况下，形成肽类化合物的种类：
形成三肽的种类： 3 2 1 （3×2×1=6种）
形成二肽的种类：3 2 （3×2=6种）
（5）肽链形成中脱下的水分子数与肽链水解时消耗的水分子数之间的关系：肽链形成中脱下的水分子数=肽链水解时消耗的水分子数。
4.功能 生命活动的体现者
如肌肉中的蛋白质 结构蛋白
蛋白质性质的酶、激素、抗体、载体等 功能蛋白
走进高考2 （2009·上海卷）某蛋白质由m条肽链，n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是（ ）
A.n-m B.n-2m C.n+m D.n+2m
【解析】 由m条肽链，n个氨基酸组成的蛋白质中含有（n-m）个肽键，每个肽键中有一个氧原子；m条肽链至少有m个游离的氨基和羧基，每个羧基中有2个氧原子，因此，该蛋白质中至少有（n-m）+2m=m+n个氧原子。
【答案】 C
实验强化在平时
3.变量及变量控制的相关原则
理论指导
1.变量的种类
（1）实验变量与反应变量
①实验变量：是实验中由实验者操纵的因素或条件，是作用于实验对象的刺激变量（也称自变量），实验变量须以实验目的和假设为依据确定，应具有可变性和可操作性。
②反应变量（又称因变量）：是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，反应变量是研究是否成功的证据，应具有可测性和客观性。
③二者关系：实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果关系。
（2）无关变量与额外变量
①无关变量（控制变量）：是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的准确性无法得到认定。我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加人等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。
②由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。
③二者关系：也是前因后果的关系，但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。
2.控制原则
（1）单因子变量原则
所谓单因子变量原则，是指实验组和对照组相比只能有一个变量。只有这样当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验组所给实验因素的作用，因此在设计对照组实验时首先要确定变量并加以正确设置，即要明确把谁作为变量，也就是要把所要验证的中心条件作为变量。如要探索pH对淀粉酶活性的影响，则需把pH作为变量。
（2）等量性原则
等量性原则与单因子变量原则是完全统一的，只不过强调的侧面不同：单因子变量原则强调的是实验变量的单一性，而等量性原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即相同，以平衡和消除无关变量对结果的影响。需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时，不但要等量，而且是在适宜条件下的等量，常态条件下的等量。
命题设计
例 （2011·安徽黄山质检）牛奶中含有丰富的蛋白质，空腹喝牛奶不能充分利用其营养价值，食物中的蛋白质被消化后将更多地被分解形成尿素随尿液排出，如果在喝牛奶的同时多吃些糖类食物就能充分利用其营养价值。请你设计实验探究空腹喝牛奶时营养物质（蛋白质）是否能更多地被分解。
实验材料与用品：生长状态、体型大小等基本一致的正常小白鼠20只，15N标记的牛奶液，淀粉饲料等。
实验原理：_____________________________________。
实验步骤：
①选材及处理：选择生长状态、体型大小等基本一致的正常小白鼠20只，__________ ,等量分为A、B两组；
②饲喂：_______________________________________；
③检测：几小时（一段时间）后检测两组小白鼠排出尿液中的15N含量。
可能的实验结果和结论：
①_____________________________________________。
②_____________________________________________。
③_____________________________________________。
【解析】 解答本题应先明确实验的目的及相关问题，然后才能确定自变量，进而确定实验原理、进行实验设计。从题干不难看出，问题是“空腹喝牛奶是否会降低其营养价值”，因此自变量为是否在喝牛奶时进食糖类食物，因变量是尿素的产生量。
【答案】 实验原理：食物中蛋白质经消化吸收后被利用，最终会被分解形成尿素随尿液排出。在实验动物空腹时，用放射性同位素15N标记的牛奶液饲喂小白鼠，一组不补充糖类，而另一组同时给予补充糖类作对照，通过检测和比较两组小白鼠排出尿液中的15N含量，来探究空腹喝牛奶时营养物质（蛋白质）是否更多地被分解
实验步骤：
①饥饿处理12小时（一段时间）使其呈空腹状态（相同意思即可）
②A组饲喂15N标记的牛奶液，B组饲喂等量15N标记的添加了含淀粉饲料的牛奶液
可能的实验结果和结论：
①尿液中15N含量A组多于B组；说明空腹喝牛奶时营养物质（蛋白质）被分解更多
②尿液中15N含量A组少于B组；说明空腹喝牛奶时营养物质（蛋白质）被分解更少
③尿液中15N含量A组等于B组；说明空腹喝牛奶时不影响营养物质（蛋白质）的分解
热点分析突破
类型一 蛋白质基本单位—氨基酸
例1 （2010·合肥质检）在下列物质中，若将其中能构成人体蛋白质的氨基酸通过脱水缩合而形成肽类分子，则此蛋白质分子中所含有的羧基、氨基和肽键的数目依次是（ ）
A.3、3、2 B.4、3、3
C.3、2、4 D.2、2、2
【解析】 从氨基酸的概念和结构通式看，找出构成人体的氨基酸有：①②③④⑥，⑤因没有氨基与羧基连在同一个碳原子上而被淘汰；构成蛋白质的氨基酸可脱水缩合成多肽。该多肽的羧基除肽链的游离端保留着一个，在③④的R基上各有一个羧基；氨基除肽链的游离端保留着一个，在②的R基上有一个。5个氨基酸脱水缩合共形成4个肽键。
【答案】 C
【思维点拨】 羧基脱掉—OH后易被误解为仍是羧基；氨基脱掉—H后易被误解为仍是氨基。
类型二 蛋白质的结构相关计算
例2 （2011·合肥模拟）肉毒杆菌（厌氧性梭状芽孢杆菌）是致死性最高的病原体之一，肉毒杆菌的致病性在于其产生的肉毒类毒素，它是由两个亚单位（每个亚单位为一条链盘曲折叠而成）组成的一种生物大分子。下面是肉毒类毒素的局部结构简式，据此判断下列说法中错误的是（ ）
A.肉毒类毒素的化学本质是蛋白质
B.图中该片段由5种单体组成，有4个肽键
C.一分子肉毒类毒素至少含有1个氨基和1个羧基
D.高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是高温破坏蛋白质的空间结构
【解析】 根据结构简式，可以判断出肉毒类毒素是由氨基酸组成，本质属于蛋白质。不同氨基酸的R基不同，根据R基判断出局部结构简式图中共由5个R基、5种氨基酸组成，脱水缩合时形成4个肽键。根据题干信息，肉毒类毒素是由两条肽链盘曲折叠而成，因此一分子肉毒类毒素至少含有2个氨基和2个羧基，分别位于两条肽链两端。
【答案】 C
类型三 蛋白质的结构和功能
例3 （2010·山东济南调研）下列不属于植物体内蛋白质功能的是（ ）
A.构成细胞膜的主要成分
B.催化细胞内化学反应的酶
C.供给细胞代谢的主要能源物质
D.根细胞吸收矿质元素的载体
【解析】 构成细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质；催化细胞内化学反应的酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA；根细胞吸收矿质元素的方式是主动运输，需要载体、消耗能量，载体是位于细胞膜上的蛋白质。细胞代谢的主要能源物质是糖类而非蛋白质，故C项不合题意。
【答案】 C
【规律总结】 教材中常见蛋白质
（1）大部分酶：酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，除少数的酶是RNA外，绝大多数的酶是蛋白质。
（2）胰岛素、胰高血糖素等激素的成分是蛋白质。
（3）载体：位于细胞膜上，在物质运输过程中起作用，其成分是蛋白质。
（4）抗体：指机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液中。
（5）糖被：位于细胞膜外表面，由蛋白质和多糖组成，有保护、润滑、识别等作用。
（6）血红蛋白：存在于红细胞中的含Fe2+的蛋白质。其特性是在氧浓度高的地方易与氧结合，在氧浓度低的地方易与氧分离。
（7）抗毒素：属于抗体,成分为蛋白质。一般指将外毒素给动物注射后，在其血清中产生的能特异性中和外毒素的成分。
（8）凝集素：属于抗体，成分为蛋白质。指用细菌给动物注射后，在其血清中产生的能使细菌发生特异性凝集的成分，另外，人体红细胞上存在不同的凝集原，血清中则含有相应种类的凝集素。
（9）部分抗原：引起机体产生抗体的物质叫抗原，某些抗原成分是蛋白质。如红细胞携带的凝集原和决定病毒抗原特异性的衣壳，其成分都是蛋白质。
（10）神经递质的受体：突触后膜上存在的一些特殊蛋白质，能与一定的递质发生特异性结合，从而改变突触后膜对离子的通透性，使突触后膜神经元产生神经冲动或发生抑制。
（11）动物细胞间质：主要含有胶原蛋白等成分，在进行动物细胞培养时，用胰蛋白酶处理才能获得单个细胞。
基础达标
1.（2011·江苏镇江一调）水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质（ ）
A.在4℃条件下易变性 B.只含有C、H
C.也能催化淀粉合成 D.含有羧基
答案 D
解析 由题意可知，该物质是淀粉酶，淀粉酶的化学本质是蛋白质，一端含游离氨基，另一端含游离羧基
2.（2011·深圳一调）由我国自主开发的艾滋病病毒膜融合抑制剂西夫韦肽已顺利完成Ⅱb期临床试验。西夫韦肽是依据艾滋病病毒（HIV）膜融合蛋白Gp41的空间结构，全新设计并合成的新一代膜融合抑制剂，含有36个天然氨基酸。下列说法中正确的是（ ）
A.西夫韦肽为一种口服制剂
B.HIV的膜是由磷脂双分子层和蛋白质构成
C.西夫韦肽与双缩脲试剂发生反应，呈现紫色
D.西夫韦肽只有进入细胞内，才能发挥其效应
答案 C
解析 根据题中信息，西夫韦肽是一种由36个氨基酸构成的多肽，口服时会被消化酶分解失去效用；HIV是一种病毒，不具有细胞结构，没有细胞膜，其包膜是由脂质构成；多肽与双缩脲试剂发生紫色反应；西夫韦肽是膜融合抑制剂，抑制HIV的包膜与细胞膜融合，进而阻断病毒的传播。
3.（2010·南京调研）某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则这些短肽的氨基总数最小值及肽键总数依次是（ ）
A.6 18 B.5 18
C.5 17 D.6 17
答案 C
解析 每条肽链至少包含一个游离氨基和一个游离羧基，该肽链水解共产生了1+2+2=5个短肽，所以氨基数至少5个；肽键=氨基酸数-肽链数=22-5=17个。
4.（2011·龙岩质检）2010年7月以来，继三鹿奶粉的三聚氰胺事件后，多地再现三聚氰胺奶粉，长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统的损害，形成膀胱、肾部结石，并可进一步诱发膀胱癌。下列有关说法，不正确的是（ ）
A.N是蛋白质的组成元素，没有N生物体就不能合成蛋白质
B.蛋白质热变性时肽键数不改变
C.全部的抗体、大多数的酶、部分激素的化学本质是蛋白质
D.由M个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含N条肽链，其中Z条是环状肽链，这个蛋白质分子完全水解共需要M—Z—N个水分子
答案 D
解析 蛋白质热变性时，只是空间结构发生改变；环状多肽含有多少个氨基酸，水解就需要多少分子的水；而链状多肽水解需要的水分子数=氨基酸数-肽链条数，因此由M个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含N条肽链，其中Z条是环状肽链，这个蛋白质分子完全水解共需要M-N+Z个水分子。
5.（2010·佛山模拟）某蛋白质分子由一条含176个氨基酸的肽链构成。下列叙述中正确的是（ ）
A.参与合成该多肽的细胞器应该有4种
B.组成该多肽的氨基酸应该有20种
C.该多肽的模板mRNA上能被翻译的密码子最多可有64种
D.参与合成该多肽的tRNA最多可有61种
答案 D
解析 合成多肽的细胞器只有核糖体；参与蛋白质组成的氨基酸有20种，但不一定每种蛋白质都是由20种氨基酸组成；模板mRNA上能被翻译的密码子最多可有61种。因为三种终止密码子不对应氨基酸。
6.（2011·辽宁一模）2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了泛素在细胞内蛋白质降解作用，揭开了蛋白质“死亡”的重要机理。
（1）生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要能量的，比如发生在消化道中的初步降解，这一过程只需要__________参与；另一种则需要能量，它是一种高效率、针对性很强的降解过程。消耗的能量直接来自于_________。
（2）细胞内的蛋白质处于不断地降解与更新的过程中。泛素在其蛋白质降解过程中，起到“死亡标签”的作用，即被泛素标记的蛋白质将被特异性地识别并迅速降解，发生降解过程的细胞质内酶是__________内的酶。由此可见，细胞内的蛋白质降解与消化道内的蛋白质降解的主要不同点是 。
（3）泛素是一个由76个氨基酸组成的多肽链，只在细胞内起作用，可见泛素是在细胞质内的__________中合成的，其合成方式称为__________，控制这一过程的基因至少含有__________个脱氧核苷酸对。
（4）今有一化合物，其分子式为C55H70O19N10，已知将它水解后只得到下列四种氨基酸。问：
该物质进行水解时，需__________个水分子，控制该多肽合成的mRNA至少含有__________个核糖核苷酸，该mRNA彻底水解为单个核苷酸需要__________个水分子。
答案 （1）蛋白酶、肽酶 ATP
（2）溶酶体 细胞内降解的蛋白质必须先与泛素结合
（3）游离核糖体 脱水缩合 228 （4）9 30 29
解析 （1）消化道中的蛋白质在蛋白酶和肽酶的催化下才能水解成氨基酸；直接能量来源是ATP。
（2）分解衰老、损伤的细胞结构物质的酶来自溶酶体；细胞内降解的蛋白质是有选择的，蛋白质必须先与泛素结合才能被降解。
（3）泛素只在细胞内起作用，所以是在游离核糖体上脱水缩合形成的，基因中的脱氧核苷酸对数：mRNA核苷酸数：蛋白质的氨基酸数=3:3:1，根据这一比例关系可以计算出基因中的脱氧核苷酸对数=76×3=228对。
（4）根据图中氨基酸的含N量可以推知，该化合物是一个十肽，由10个氨基酸组成，形成9个肽键，水解时需要9分子水，根据上一问的比例可以计算控制该多肽合成的mRNA至少含有30个核糖核苷酸，水解时需要29个水分子。
④__________作用
羽毛、肌肉、头发
③__________蛋白
实例
功能
绝大多数酶
运输作用
⑤__________
信息传递
⑥__________
⑦__________功能
抗体
3.功能

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