高中生物 第三章 第一、二节 细胞与能量 物质出入细胞的方式课件 浙科版必修1.ppt

第一 二节细胞与能量物质出入细胞的方式 一 atp在细胞代谢中的作用 1 atp的结构 代表 代表 代表 2 atp adp循环 1 生理过程 过程 用表达式表示 过程 用表达式表示 2 能量变化 能量 来自于 放能反应 能量 来自于 能量 用于 举例 肌肉收缩 神经细胞的活动 腺苷 磷酸基团 高能磷酸键 远离a的高能磷酸键 吸能反应 二 物质出入细胞的方式1 扩散和渗透 1 扩散 概念 分子或离子从 向 运动的现象 结果 使物质分子分布均匀 直至平衡 2 渗透 概念 水分子通过膜的扩散 方向 从水分子数 的一侧进入水分子数 的一侧 高浓度处 低浓度处 相对较多 相对较少 2 跨膜运输 1 将图中物质运输方式标号与名称连线 2 特点 在横线上填图中字母 需要载体蛋白 不需要载体蛋白 消耗atp 不消耗atp b c a a c b 3 非跨膜运输 1 种类 2 特点 运输物质需要被 包裹 运输过程需消耗 3 实例 变形虫的摄食 胞吐和胞吞 质膜 能量 化学递质的分泌 1 atp是生命活动的直接能源物质 在生命活动旺盛的细胞中atp的含量较多 分析 即使在生命活动旺盛的细胞中 atp在细胞内的含量也很少 但atp与adp间能不断地相互转化 以满足生命活动对能量的需求 2 植物细胞产生的atp 均可用于一切生命活动 分析 植物细胞叶绿体类囊体膜上产生的atp只能用于碳反应 不能用于其他生命活动 3 渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差 分析 发生渗透作用必须具有两个条件 一是具有半透膜 二是半透膜两侧具有浓度差 4 2011北京t3b 氢离子可以通过扩散作用进入液泡内 分析 氢离子进入液泡需要载体蛋白协助和消耗能量 属于主动转运 5 2011海南t1c atp为co2分子通过细胞膜提供能量 分析 co2是小分子 跨膜方式为扩散 因此不需要atp提供能量 考点一atp的结构及其与adp的相互转化1 atp的结构 1 元素组成 c h o n p 2 atp的结构简式 a p p p 其中远离a的高能磷酸键易于形成与断裂 且高能磷酸键中含有的能量高于普通化学键所含有的能量 2 atp与adp的相互转化 酶 酶 3 atp的形成途径 高考警示 1 atp中能量不全在高能磷酸键中 只是大量能量贮存在高能磷酸键中 其他化学键中同样含有能量 但 量 较少 2 atp adp相互转化不是可逆反应 atp与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 3 不同细胞产生atp的场所有差异 动物 植物细胞都能在细胞溶胶和线粒体中产生atp 叶绿体也是植物细胞产生atp的场所 而原核细胞只能在细胞溶胶中产生atp 典例1 反应式adp pi 能量atp是在所有活细胞中均能发生的反应 下列与反应式中 能量 相关的叙述 正确的是 a 向右反应需要的能量可来自细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程b 向右反应需要的能量可来自乳酸的氧化分解c 向左反应产生的能量可用于叶绿体中水的分解或co2的固定d 向左反应产生的能量可用于组织细胞吸收o2和co2 解析 选b 细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程不释放能量 而是消耗能量 a错误 乳酸的氧化分解是通过细胞呼吸完成的 因此 乳酸氧化分解释放的能量可用于合成atp b正确 叶绿体中水的分解利用的是光能 co2的固定不消耗atp c错误 组织细胞吸收o2和co2的方式是扩散 不消耗atp d错误 互动探究 1 上题反应在活细胞内时刻反复进行的原因是什么 提示 细胞中atp的含量很少 而生命活动却时刻消耗atp 又atp不断合成 使上述反应时刻不停地在进行 2 上述反应向右进行时伴随的反应一定需要氧气吗 为什么 提示 不一定 光反应阶段 需氧呼吸第一阶段及厌氧呼吸生成atp 都不需要氧气 变式训练 把32p标记的磷酸分子加入某细胞培养液中 短时间内分离出细胞的atp 发现其含量变化不大 但部分atp末端磷酸基团已带上放射性标记 该现象不能说明 a atp中远离a的磷酸基团容易脱离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 该过程发生了atp adp循环 解析 选c 细胞中存在atp adp循环 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标记的磷酸分子后 短时间内分离出细胞的atp 其含量变化虽不大 但部分atp的末端磷酸基团已带上放射性标记 由此可说明a b d正确 但不能说明atp是细胞内的直接能源物质 考点二渗透作用1 渗透作用发生的条件 1 半透膜 可以是生物性的选择透性膜 如细胞膜 也可以是物理性的过滤膜 如玻璃纸 2 半透膜两侧为溶液体系且溶液具有浓度差 2 渗透装置 如图 3 渗透作用的发生 1 若s1溶液的浓度大于s2溶液的浓度 则单位时间内由s2 s1的水分子数多于s1 s2的水分子数 外观上表现为s1液面上升 2 若s1溶液的浓度小于s2溶液的浓度 则情况正好相反 外观上表现为s1液面下降 4 成熟植物细胞中的渗透系统 1 细胞液浓度外界溶液浓度 细胞吸水 质壁分离复原 高考警示 1 渗透是特殊形式的扩散 扩散是指分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象 而渗透特指水分子通过膜的扩散 2 渗透方向与动力 水分子总是由溶液浓度低的部位向浓度高的部位渗透 而其他溶质分子则相反 半透膜两侧的浓度差是渗透作用发生的动力 既决定着渗透的方向 又决定着渗透的速率 即浓度差越大 渗透越快 典例2 如图所示的u形管中间被半透膜 体积小于或等于单糖的物质才能通过 隔开 两侧分别加入等量的0 1mol l 1的蔗糖溶液和麦芽糖溶液 一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的 若向u形管两侧加入等量某种微量物质 最终右侧液面上升 那么加入的这种微量物质最可能是什么 a 右侧液面高度下降 葡萄糖b 两侧液面高度不变 蔗糖酶c 两侧液面高度不变 麦芽糖酶d 右侧液面高度下降 蒸馏水 解析 选b 初始状态 蔗糖和麦芽糖物质的量浓度相同 故两侧液面高度不变 加入某 微量物质 后 最终右侧液面上升 说明最终右侧的摩尔浓度大于左侧 其原因是蔗糖在蔗糖酶的作用下分解成了葡萄糖和果糖 生成的单糖透过半透膜向右侧移动 最终两侧两种单糖的浓度相等 而右侧还含有麦芽糖 导致右侧溶液中微粒数量增多 液面上升 互动探究 1 若将上题中的麦芽糖换成葡萄糖 其他条件不变 液面如何变化 提示 左侧升高 葡萄糖通过半透膜移向左侧 导致左侧浓度增大 2 若上题u形管左右两侧分别加入等质量分数的蔗糖溶液和葡萄糖溶液 一段时间后两侧液面高度如何变化 提示 右侧液面先上升 再下降 质量浓度相同 葡萄糖相对分子质量小于蔗糖 右侧物质的量浓度高 最终右侧液面上升 葡萄糖能透过半透膜 从右侧移向左侧 导致左侧物质的量浓度升高 左侧液面上升 变式训练 图1表示物质扩散的图解 图2是设计证明图1物质扩散成立的实验装置 下列有关叙述正确的是 a 图甲中水柱a将持续上升b 图甲中水柱a将先上升后下降c 图乙中水柱b将持续上升d 图乙中水柱b将先上升后下降 解析 选d 由于淀粉不能透过半透膜 故水柱a表现为先上升 后保持不变 葡萄糖能透过半透膜 水柱b表现为先上升 后由于葡萄糖透过半透膜进入清水中 水柱b将下降 考点三物质出入细胞的方式及影响因素1 物质出入细胞方式的比较 1 离子 小分子物质运输方式的比较 2 大分子物质进出细胞的方式 胞吞和胞吐 2 影响物质出入细胞的外界因素 1 物质浓度 在一定的浓度范围内 2 氧气浓度 3 温度 高考警示 载体蛋白的化学性质与作用特点 1 载体蛋白是细胞膜上的一类蛋白质 它具有特异性 不同物质的载体蛋白不同 不同生物细胞膜上的载体蛋白的种类和数量也不同 2 载体蛋白具有饱和现象 当细胞膜上的某种物质的载体蛋白达到饱和时 细胞吸收物质的速率不再随物质浓度的增大而增大 考查角度1 物质出入细胞的方式的比较 典例3 如图表示物质跨膜转运的一种方式 据图分析正确的是 a 这种转运方式可逆浓度梯度进行b 乙醇分子是以这种方式进入细胞的c 细胞产生的能量增加会提高该物质的转运速率d 载体蛋白在物质转运过程中形状会发生改变 解析 选d 从图示可以看出 此种转运方式是从高浓度到低浓度 需要载体蛋白 不需要能量 应属于易化扩散 易化扩散是顺浓度梯度进行的 a错误 乙醇分子是小分子 跨膜运输方式属于扩散 b错误 易化扩散不需要能量 c错误 易化扩散和主动转运均需要载体蛋白 载体蛋白与被转运的分子或离子结合而改变形状 将分子或离子释放后 载体蛋白又恢复原来的形状 变式训练 与下图有关概念的分析中 正确的是 a 和 所示的过程都需要消耗细胞内atp水解释放的能量b 只有 所示的过程能逆浓度梯度运输物质c 大分子只有通过 所示的过程才能进入细胞d 腌制蜜饯时蔗糖进入细胞与过程 和 有直接关系 解析 选b 表示主动转运 表示易化扩散 易化扩散是顺浓度梯度运输物质 不消耗能量 一些大分子物质可通过胞吞和胞吐进出细胞 蜜饯腌制过程中细胞因失水过多死亡 此时细胞膜的选择透性丧失 考查角度2 影响物质跨膜运输的因素及曲线分析 典例4 观察物质进出细胞的方式中转运速率与影响因素之间的关系曲线图 其中符合水和k 进入细胞的图是 a 和 b 和 c 和 d 和 解析 选c 扩散不需要载体蛋白和能量 物质转运速率与物质浓度呈正相关 易化扩散和主动转运都需要载体蛋白 主动转运还要消耗能量 据此可确定 为扩散 为易化扩散或主动转运 为扩散或易化扩散 为主动转运 为扩散 为易化扩散或主动转运 水进入细胞的方式为扩散 k 进入细胞的方式为主动转运 变式训练 如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收k 和的曲线 影响a b两点和b c两点吸收量不同的因素分别是 a 载体蛋白数量 能量b 能量 载体蛋白数量c 载体蛋白数量 离子浓度d 能量 离子浓度 解析 选b 矿质元素离子的吸收方式是主动转运 需要细胞呼吸提供能量和细胞膜上载体蛋白的协助才能完成 从a b两点吸收同一种矿质元素吸收量的情况分析得知 随氧浓度的增大 矿质元素的吸收量增大 氧浓度的增大可使细胞呼吸旺盛 提供较多的能量 说明矿质元素的吸收与能量的多少有关 从b c两点吸收不同种矿质元素的情况分析看出 相同能量的前提下 吸收量不同 很可能与细胞膜上相应载体蛋白的数量有关 判断物质转运方式的方法 典例 科学家在研究物质跨膜转运时发现有下列四种关系 分别用图示中四条曲线表示 在研究具体的物质x时 发现与曲线 和 相符 则物质x跨膜转运的方式是 a 扩散b 主动转运c 易化扩散d 胞吐 解析 选b 曲线 说明转运速率与物质的量浓度呈正相关 不受其他因素的限制 应为扩散 因为氧气浓度的高低影响细胞呼吸 进而影响能量的供应 而主动转运需要消耗能量 曲线 说明转运速率与氧气浓度无关 说明这种方式不是主动转运 而是一种被动转运方式 扩散或易化扩散 曲线 说明在一定范围内 随物质的量浓度差升高 转运速率加快 当达到一定程度后 由于受到载体蛋白数量的限制 转运速率不再增加而保持稳定 说明这种转运需要载体蛋白 不是扩散 可能是易化扩散或主动转运 曲线 说明转运速率与氧气浓度有关 说明这个过程是需要能量的 只能是主动转运 经综合分析 物质x跨膜转运的方式是主动转运 方法归纳 关于物质转运方式的判断可以从分子大小 曲线图 转运方向三方面着手 1 根据分子大小判断物质转运方式 2 根据曲线判断 有饱和点的曲线表示易化扩散或主动转运 如图甲表示易化扩散 成正比关系的曲线表示扩散 如图乙 与细胞呼吸或o2浓度有关系的曲线表示主动转运 如图丙 3 根据转运方向判断物质转运方式 一般情况下逆浓度梯度的跨膜转运方式是主动转运 顺浓度梯度的跨膜转运方式是扩散或易化扩散 易错提醒 1 需要载体蛋白协助的转运方式除主动转运外 不要漏掉易化扩散 2 消耗能量的转运方式除主动转运外 不要漏掉胞吞作用和胞吐作用 变式训练 有一种物质只能顺浓度梯度进出细胞 但却不能顺浓度梯度进出无蛋白质的磷脂双分子层膜 这种物质出入细胞膜的方式是 a 扩散b 易化扩散c 主动转运d 胞吞和胞吐 解析 选b 本题考查物质跨膜转运的方式 难度较小 由题知 该物质进出细胞为顺浓度梯度 且需要载体蛋白的协助 故其跨膜转运方式为易化扩散 扩散是由高浓度处向低浓度处转运 且不需要载体蛋白协助的转运方式 易化扩散也是从高浓度处向低浓度处转运 但需要载体蛋白的协助 主动转运是由低浓度处向高浓度处转运 不仅需要载体蛋白 还需要消耗能量 1 能产生水和合成atp的结构是 a 核糖体b 线粒体内膜c 叶绿体内膜d 类囊体膜 解析 选b 核糖体是合成蛋白质的场所 氨基酸通过脱水缩合反应产生水 但要消耗atp 在线粒体内膜上既有水的产生 也有atp的产生 叶绿体只在类囊体膜 非内膜 上产生atp 但不产生水 2 某物质能从低浓度向高浓度跨膜转运 该过程 a 没有载体蛋白参与b 为扩散c 为易化扩散d 为主动转运 解析 选d 凡逆浓度梯度的转运方式一定是主动转运 在此过程中还需载体蛋白的协助和atp提供能量 3 人体正常红细胞是呈两面凹陷的圆饼状 现将人体的红细胞分别浸入下列a b c三种不同浓度溶液内 一段时间后 实验结果如图所示 则a b c溶液浓度大小比较正确的是 a a b cb ac bd a b c 解析 选b 由于a b和c内的细胞分别处于膨大 皱缩和保持相对稳定状态 因此a b c溶液浓度大小比较是a c b 4 在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶 腺苷酸激酶 它能将atp分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸 amp 上 结果产生 a 一分子amp和一分子adpb 两分子adpc 一分子atp和一分子adpd 一分子adp 解析 选b atp是腺苷三磷酸的英文缩写 腺苷酸激酶能将atp分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸 amp 上 结果是一分子atp分子脱下一个磷酸基团而成为adp 而一分子的腺嘌呤核糖核苷酸 amp 即腺苷一磷酸 结合上一个磷酸基团后 就成为一分子的腺苷二磷酸 即一分子adp 综上所述 该过程共产生两分子adp 5 如图所示为物质出入细胞的三种方式 黑点代表物质分子 则相关叙述正确的是 a 与甲相比 丙方式的不同之处是需要载体蛋白协助b 与丙相比 乙方式的唯一不同之处是需消耗能量c 使活细胞能按照自身之需逆浓度梯度吸入或排出物质的应是丙方式d 小肠上皮细胞吸收甘油应如丙图所示 解析 选a 甲图是从高浓度向低浓度进行运输的 不需要载体蛋白 所以是扩散 乙图是从低浓度向高浓度进行运输的 需要载体蛋白和能量 所以是主动转运 丙图是从高浓度向低浓度进行运输的 需要载体蛋白 不需要能量 所以是易化扩散 与丙图相比 乙方式的不同除需消耗能量外还有可逆浓度梯度运输 使活细胞能按照自身之需逆浓度梯度吸入或排出物质的方式是主动转运 小肠上皮细胞吸收甘油的方式应为扩散 如甲图所示 6 如图表示生物体内发生的两个化学反应 请回答下列相关问题 1 atp分子水解时 图中所示的化学键 填序号 最易断裂 产物adp的分子结构简式是 2 酶2在人体细胞内分布在 细胞结构 3 细胞中的吸能反应一般由提供能量 放能反应一般与相联系 释放的能量贮存在中 4 细胞内的能量供应机制 是生物界的共性 解析 1 atp是生命活动的直接能源物质 atp水解时 远离a的高能磷酸键断裂 因此adp的分子结构简式是a p p 2 在人体细胞内atp主要来自细胞呼吸 因此酶2分布在细胞溶胶和线粒体中 3 细胞中需要吸收能量的吸能反应由atp水解提供能量 而释放能量的反应 放能反应 将能量贮存在atp中 4 生物界的共性之一 细胞内atp与adp相互转化的能量供应机制 答案 1 a p p 2 细胞溶胶和线粒体 3 atp水解atp合成atp 4 atp与adp相互转化 7 2012 浙江高考 人体肝细胞内co2分压和k 浓度高于细胞外 而o2分压和na 浓度低于细胞外 上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是 a co2b o2c k d na 解题指南 解答本题需要注意以下两点 1 从题干中提取有效信息 k 浓度高于细胞外 进入该细胞 物质运输的方式是 主动转运 2 区别主动转运与被动转运的不同点 解析 选c a项错误 co2为扩散 b项错误 o2为扩散 c项正确 k 细胞内浓度高于细胞外 通过主动转运 低浓度到高浓度 进入细胞内 d项错误 na 细胞内浓度低于细胞外 na 进入细胞内是顺浓度梯度 属于被动转运 8 2012 北京高考 细胞中不能合成atp的部位是 a 线粒体的内膜b 叶绿体中进行光反应的膜结构c 内质网的膜d 蓝藻 蓝细菌 中进行光反应的膜结构 解析 选c a项正确 线粒体内膜上可以发生有氧呼吸的第三阶段 合成大量atp b项正确 叶绿体中进行光反应的膜结构为类囊体薄膜 可以发生光能到活跃化学能的转化 产生atp 为碳反应提供能量 c项错误 内质网不是能量转换的细胞器 内质网的膜不能合成atp d项正确 蓝藻 蓝细菌 中进行