专题二细胞的代谢

1、专题二_细胞的代谢【专题知识网络】自由协助扩散扩散一、细胞的物质输入和输出(一)渗透系统的组成及原理分析1渗透系统的组成条件种类：生物性选择透过性膜、物理性多孔性薄膜(1) 具有半透膜L特性：允许水分子及小分子通过， 不允许蔗糖等大分子通过(2) 半透膜两侧为溶液体系，且两侧溶液具有浓度差。2 植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用判断细胞的死活 测定细胞液浓度范围比较不同植物细胞的细胞液浓度比较未知浓度的溶液的浓度大小验证原生质层和细胞壁伸缩性大小【应用突破1】将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状、质量相同的马铃薯条分为数量相等的4组，分别浸入IW4 种不同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，溶液的质量

2、变化百分率如表1所示。从4个不同的新鲜马铃薯块茎上，取得形状相同，质量、数量相等的马铃薯条，分成组，分别浸入 相同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，马铃薯条的质量变化百分率如表2所示。则表1所列的4种不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低的，以及表2所列的4组不同马铃薯条中开始时细胞液浓度最低的分别是()表1溶液In出IV质量变化()+ 40-2-3马铃薯条质量变化(%)+ 40-2-3A.I、B .I、C .W、D .W、磷脂双分子层镶在嵌入贯穿磷脂分子+ +蛋白质分子+ +糖类组成物质基础结构丄亠厂细胞识别功能 -信息交流一控制物质进岀A K+经钾离子通道排出细胞B.“与有关载体蛋白结合排出细胞C.

3、 Na+经钠离子通道排出细胞D. Na+与有关载体蛋白结合排出细胞溉內侬度溉內侬度 ( (imnol-Limnol-L4 4 ) )细胞外侬度细胞外侬度 （nmol-Lnmol-L1 1 3 3140014003 3 0 0NaNa+ +18.018.0145.0145.0（二）生物膜的结构和物质出入细胞的方式1生物膜的流动镶嵌模型及其基本内容其基本内容是：（1）磷脂双分子层构成生物膜的基本支架；（2）蛋白质分子镶在、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中；（3）多糖链与部分蛋白质结合成糖蛋白或与磷脂结合形成糖脂，分布于细胞膜的外 侧。提醒：（1）细胞膜中的脂质除富含磷脂外，还有一些胆固醇；（2）多糖链只

4、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3.生物膜的组成、结构与功能的关系, n |可运动一导致一:：流动性一保证-*跨膜运输正常进行 体现选择透过性提醒：细胞膜的组成中的蛋白质有部分起载体作用，由于其特异性和数量的多少，决定了其运输 物质的种类和数量。4.物质进出细胞的方式（1）被动运输（自由扩散、协助扩散）和主动运输的比较物质出入细胞被动运输主动运输的方式自由扩散协助扩散运输方向高浓度T T低浓度高浓度T T低浓度低浓度T T高浓度是否需要载体不需要需要需要是否消耗ATPATP不消耗不消耗消耗图例1 1细胞膜t*

5、 * 9* V V细胞膜00* *细胞膜9产-* * * * 实例溶剂分子： 出0 0；气 体分子：0 02 2、COCO2 2； 脂溶性物质：甘油、 乙醇等葡萄糖进入红细胞和进岀肝细胞； 葡萄糖等小分子有机物从小肠绒 毛上皮细胞进入组织液；尿素等小肠绒毛上皮细胞吸收葡 萄糖、氨基酸、无机盐等基本曲线Z 运输速率潼输速率二细 胞 内 浓 度细胞外浓度-细胞外浓度时间影响因素膜内外物质的差浓度膜内外物质的浓度差和载体数量载体的种类、数量和能量（受0 02 2浓度、温度等影响）（2）胞吞和胞吐：需消耗细胞内的能量（ATP）,并依赖于细胞膜的流动性。【应应用突破2】某哺乳动物神经细胞内外的和NO浓度

6、见下表。下列属于主动转运的是（）、酶和ATP在代谢中的作用（一）酶的本质、作用及作用机理分布（2）表示酶专一性的图解* *加人酶加人酶 无机催化剂无机催化剂时间时间化学本质绝大多数酶是蛋白质少数是RNARNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核（真核生物）来源一般来说，活细胞都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理作用催化作用作用机理降低化学反应的活化能（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）【应用突破3】关于酶的叙述，错误的是（）A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C.酶通过降低化学反应的画画能来提高化

7、学反应速率D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物（二）与酶相关的实验设计分析1 1、酶的高效性的实验设计实验目的实验组对照组自变量因变量验证某种酶是蛋白质待测酶液+双缩脲试剂已知蛋白液+双缩脲试剂待测酶液和 已知蛋白液是否岀现紫色验证酶具有催化作用底物+相应酶液底物+等量蒸馏水有无酶液底物是否被分解验证酶的专一性底物+相应酶液另一底物+相同酶液 或 同一底物+另一酶液不同底物或不同酶液底物是否被分解验证酶的高效性底物+相应酶液底物+无机催化剂无机催化剂和酶底物分解的速度探究酶的适宜温度不同温度梯度处理的酶+ +相应温度处理下的底物无不同的温度底物剩余量或分解速度探究酶的最适pHpH

8、不同pHpH梯度 处理的酶+ +底物无不同的pHpH底物剩余量或分解速度【应用突破4】为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计不合理的是（）试验编号探究课题选用材料与试剂温度对酶活性的影响过氧化氢溶液新鲜的肝脏研磨液温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液可溶性淀粉溶液碘液pHpH对酶活性的影响新制的蔗糖溶液可溶性淀粉溶液碘液pHpH对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液可溶性淀粉溶液斐林试剂A.实验B. 实验C.实验D.实验2、与酶有关的图、表、曲线的解读（1）表示酶高效性的曲线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。酶只能缩短达到化学 平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。

9、（3 3）影响酶活性的曲线未加酶未加酶A A反应物浓惟P PH H适反应速率O O底物浓度 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。 过酸、过碱和高温都会使酶变性失活，酶的活性不可恢复；而低温只是抑制酶的活性，酶分子 结构未被破坏，温度升高时可恢复活性。 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。 在其他条件适宜、底物充足的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。 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，受酶数量和酶活性的限制，酶促反应速率不再增加。提醒：温度和 p

10、H是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的；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速率的。【应用突破5】影响酶活性的因素有很多，包括温度、酸碱度、反应物浓度、酶浓度等。如图表 示的是在最适温度条件下，反应物浓度对淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。下列有关说法错误的是（A若在A点时温度升高5 C,则反应速率减慢B.若在A点时往混合物内加入少量淀粉酶，则反应速率不变C.若在B点时往混合物内加入少量淀粉酶，则反应速率会加快D.若在B点时温度升高5 C,则反应速率不改变（三）ATPATP的结构、功能和特点1. ATP的结构简式和功能：A-PPP。ATP由一分子腺苷（由一分子腺嘌呤和一分子

11、核糖结合而成的化合物）和三分子磷酸组成，含有三个磷酸键，其中有两个高能磷酸键，远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂和重新生成，对于 ATP和ADP间的相互转化有重要意义， ATP是生物生命活动 的直接能源。2. ATP合成与水解的比较ATPATP的合成ATPATP的水解反应式酶ADP+Pi+ADP+Pi+ 能量 -ATPATP酶ATPATP -ADP+Pi+ADP+Pi+ 能量所需酶ATPATP合成酶ATPATP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化学能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3.人在不同

12、运动状况下的能量供应 在100米赛跑时，主要由 ATP 磷酸肌酸供能系统供能，能快速的为剧烈运动提供能量。 在400米800米跑时，磷酸肌酸供能不够， 但有氧呼吸尚未达到峰值，主要靠无氧呼吸供能。 在马拉松长跑过程中，由无氧呼吸产生了大量乳酸，内环境pH下降，无氧呼吸减弱，但前两个供能系统供能时产生了大量的 ADP和消耗掉H后形成的NAD J对有氧呼吸具有强烈的促进作用， 使得有氧呼吸速率加快，产生大量的 ATP。三、光合作用和细胞呼吸及其影响因素（一）有氧呼吸与无氧呼吸的过程及呼吸原理的应用反应速率O O反应速率O OP P.酶 2C2C2H H5OH+COOH+CO2注意：线粒体分解的对象

13、 是丙酮酸而不是葡萄糖； 丙酮酸在细胞内有 02存 在时才进入线粒体氧化分 解，无02存在时直接在细 胞质基质内经不同的酶还 原成乳酸或酒精和 CO; 有氧呼吸的三个阶段都释 放能量并都有ATP的合成， 而无氧呼吸只有第一阶段 有少量能量释放，并合成 少量ATP第二阶段无能量 释放，也不合成ATP。提醒：好氧性细菌等原核生物，虽无线粒体，但因含有有氧呼吸酶，也可以进行有氧呼吸；而 真核生物必须有线粒体才能进行有氧呼吸。只进行无氧呼吸的真核生物，细胞内无线粒体，如蛔虫。进行有氧呼吸的细胞或生物均具有无氧呼吸的能力。有水生成的一定为有氧呼吸，有CQ生成的一定不是乳酸发酵。无氧呼吸产生乳酸的几种生物

14、或器官名称：乳酸菌、人和动物、玉米胚、马铃 薯块茎。2 影响细胞呼吸的因素及其在生产实践中的应用（1）内部因素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；同一植株在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降；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。素 因 响 影影度呼吸速率温性-八保邹 粮咔宜 果 , 水旅隹 蓉豺初耗 呼昼消 甌少大卿 贮减增呼 以 可 间度 温气 氧以释放量量量-辩放O O 释*, 种 氐 藏用 贮保 减一量 水 含J呼吸速率随降L L封质 密物 要养 窖营十度 浓6 C C正确的是（）A番

15、茄果实细胞产生 CO的场所是线粒体和细胞质基质B. 光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 C时比15 C时更强C.低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实D. 贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关（二）光合作用的过程及应用1有氧呼吸与无氧呼吸的过程图解能量阶热能ADP+PiADP+PiATPATPHH：6O6O2ADP+PiADP+Pi2C2C3H H4O O3（丙酮酸）C C6H H12O O6 无氧呼吸第二阶段酶，： -酶_，无氧2C2C3H H6O O3 （乳酸）- 酶2C2C3H H4O O36H6H2O O热能20H20H能ATPATPCOCOADP+PiADP+Pi12H1

16、2H2O O能量ATPATP有氧呼吸第三阶段有氧呼吸第二阶段（2）外界因素及其在生产实践中的应用【应用突破6】如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中，不2 光合作用过程及场所/八光照强-弱1)COCO2供应不变光反应减弱H H减少 暗反应ATPATP减少0 02产生量减少c c3还原减弱“ COCO2固定仍I正常进行J J C C3含量上升 .C.C5含量下降_(CHCH20 0)合成量减少光照强度不变COCO2供应减少暗反应COCO 2固定减弱.C.C3仍正常进行/ / C C3含量下降.C.C5含量上升 H H相对增加i i ATPATP相对增加002产生量减少

17、_(CHCH20 0)合成量减少1捕获光能的色素和结构(1) 绿叶中色素的种类、颜色和作用绿叶中的色素有4种，分为两大类：叶绿素(约占3/4，包括呈蓝绿色的叶绿素 a和呈黄绿色的叶绿素b两种)和类胡萝卜素(约占 14,包括呈橙黄色的胡萝卜素和呈黄色的叶黄素两种)。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可用 于光合作用。因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色。提醒：色素的种类既可采用纸层析法进行观察鉴定，也可采用吸收光谱进行鉴定。(2) 捕获光能的结构叶绿体叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形，外表有双层膜，内部有许多基粒，基粒与基

18、粒之间充满了基质。每个基粒都由囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素都分布在类囊 体的薄膜上。叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色 素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。这些酶分别分布在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中。叶绿体3 .光照和CO2浓度变化对叶绿体内 C3、C5、H、ATP、2和(CH2O)含量的影响提醒：(1)在以上各物质的含量变化中，G和C5含量的变化是相反的，而H和ATP的含量变化是一致的。(2)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对量的变化，而非长时间的变化。【应用突破7】图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响

19、下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是A tit，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解 加快、O释放增多B. t2t3，暗反应(碳反应)限制光合作用。 若在t2时刻增加光照, 光合速率将再提高C. t3t4,光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、 暗反应增强的结果D. t4后短暂时间内，叶绿体中 ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低4.影响光合作用的因素和应用(1)原理：总光合作用速率=净光合速率+呼吸速率。通过调控影响光合作用和呼吸作用的因素,实现提高光合作用速率和适当降低呼吸作用速率来增加作物产量。(2)光合作用速率的表示方法表示方法：表

20、观光合速率，即净光合速率，常用。2释放量、CO?吸收量或有机物积累量来表示。真实光合速率，即实际光合速率，常用。2产生量、CO?光能类囊体ADP+PiADP+Pi基质1 12 2 2H H2O OCOCO2C C3卡尔文(注；头抬为外理幵船时间固定量或有机物的产生量来表示。图示如右：测定方法：呼吸速率：将植物置于黑暗环境中，测定单位时间内容器内C02的增加量、02的减少量或有机物的减少量。净光合速率：将植物置于光下，测定容器中单位时间内02的增加量、C02的减少量或有机物的增加量。(3)影响光合作用的外界因素及其应用因 素曲线图例分析解读应用措施光照强度pc吸收量O吸释放量C阳生植物”7阴生植

21、物T/B光照强度A A点光照强度为0,0,此时只进行细胞呼吸，释放的C0C02量即表明此时的呼吸强度。 ABAB段表明光照强度加强，光合 作用逐渐加强，C0C02的释放量逐渐减少，细胞呼吸产生的 C0C02有一部分用于光合作用； 到B B点时，细胞呼吸产生的 C0C02全部用于光合作用，表现为既不从环境中吸收C0C02，也不释放C0C02，故此时光合作用强度= =细胞呼吸强度。BCBC 段表明随着光照强度加强，光合作用强度不断增大，到C C点以后不再增加。延长光合作用时间，增大 光合作用面积，合理密 植、间作、套种等措施； 温室大棚采用无色透明 玻璃或薄膜建造，适当补 充人工光照等。温度0温度

22、厂C温度是通过影响酶的活性来影响光合作用强度。在一定的温度范围内，随着温度的升高，光合作用逐渐增强；当温 度超过最适温度后，随着温度的升高，光合作用强度下降， 甚至停止。对于温室，白天可适当提 高温度，晚上适当降温， 将温度调控到光合作用 的最适温度，减少细胞呼 吸消耗。C0C02浓度0co2浓度在一定范围内，随着 C0C02浓度的升高，光合作用增强；达 到一定浓度以后，光合作用强度不再随着 C0C02浓度的升高 而增强。“正其行，通其风”，施 用农家肥、NHNH4HCOHCO3 等; 温室还可采用干冰、C0C02 发生器等。水 和 无 机 盐水是光合作用的原料，是植物体内各种化学反应的介质(

23、溶剂)，是维持植物正常形态不可缺少的成分；水分还会影响叶片气孔的开闭(缺水气孔关闭，水分充足气孔打 开)，间接影响C0C02的吸收，所以缺水会降低光合作用强度。许多无机盐是叶绿体的结构成分或光合作用有关酶的组成成分，如N N是叶绿体结构、酶及叶绿素的组成成分，P P是叶绿体膜、ATPATP等的组成成分，MgMg是叶绿素的组成成 分等，因此，缺少无机盐也会导致光合作用强度降低。合理灌溉、合理施肥【应用突破8】夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行24小时的检测,结果如图1。图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请回答下列问题：弋许柑討锻度叽)图團工(1)图1中所测气体为_；

24、该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？ _。原因是 _。(2)与它们各自的前一阶段相比，EC段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是 _、_，图1中CD段变化的原因可能是 _。(3)处于图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有 _;而处于图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有 _。象必要条件的是A 细胞壁的伸缩性小于原生质层C.液泡中有紫色的水溶性色素2.下列过程能使细胞中 ADP含量增加的是A .甘油通过细胞膜进入细胞C.叶绿体基质中C3被还原生成葡萄糖()B .细胞膜外侧有识别水分子的受体D .水分子不能穿过原生质层进入液泡( )B .线粒体中H与02结合生成水D.

25、细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸3 .如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应的生成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是A .温度不同B. pH不同C.酶量不同D.反应底物的量不同4.如图所示为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，下列相关叙述错误的是(A.曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是细胞质基质和线粒体B.曲线BC段酵母菌的呼吸作用中出现无氧呼吸C. 乙醇含量过高是酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因之一D. TiT2时间段消耗葡萄糖量迅速增加的原因是酵母菌进行有氧呼 吸5.如图A是测定植物光合速率的装置,图B是经过测定后描绘出的天之内玻璃钟罩内氧

26、气释【限时练】1紫色洋葱的外表皮细胞能在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离，下列条件中属于发生该现放速率的变化曲线。则下列说法中，不正确的是A .影响玻璃钟罩内氧气释放速率的主要环境因素是光照强度和温度B.在8时植物的光合速率与呼吸速率相等C.在大约13时刻度管中液滴向右移动达到最大刻度D.该装置测定的是净光合速率6.如图表示在不同温度下对漂浮刚毛藻的光合作用速率和呼吸作用速率测定的结果。对此有关叙述错误的是()A .测定光合放氧速率时，各温度条件下C02的浓度必须相同B.测定呼吸耗氧速率时，必须在无光条件下进行且供氧充足C.若连续光照，则 35 C时漂浮刚毛藻的净光合作用速率最大D. 若连续光

27、照而温度保持在40 C,则漂浮刚毛藻有可能死亡7.研究表明，主动运输根据能量的来源不同分为三种类型，其示意图如下(图中a、b、c代表物质跨膜运输方式，、O代表 跨膜的离子或小分子)。请据图回答：(1)图中细胞质基质存在于 _(填“ P”或“ Q”)侧，判断依据是_。 r.r. i iL L TsTs时甸何M气释放速率-光合柞用速率( (mgmg g g1 1 h h_l_l ) ).呼啜悴用速伞(哪心)(2)_主动运输是由 _所介导的物质 _梯度 的跨膜运输方式。(3)有人认为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是ATP驱动泵的主动运输或协助扩散。请你设计实验加以探究。实验步骤：第一步：取甲、乙两组生

28、理状况相同的小肠上皮细胞。第二步：将甲、乙两组细胞置于适宜浓度的葡萄糖培养液中，甲组细胞给予正常的呼吸条件，第三步：_预测实验结果并分析：a._ 若甲、乙两组葡萄糖的浓度相同，则 _。b.若 _8某班同学进行了探究影响酶活性的因素的实验。(1)某同学设计了如下实验方案和步骤：取3支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向 3支试管中加入3 mL糨糊，再各加入 2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液，振荡后，将甲、乙、丙3支试管分别置于0 C、35 C、100 C下约5 min，取出试管，各加入 2 mL斐林试剂(边加边振荡),5065 C 水浴条件下观察试管内颜色的变化。同一小组的同学对此实验设计进行了

29、简要评价，其中正确的是实验步骤不正确温度设置不合理不能用斐林试剂检验(2)某小组同学对过氧化氢酶的活性是否受pH影响的问题很感兴趣，并设计了实验操作步骤： 向甲、乙试管内各加入 2 mL新配制的体积分数为 3%的过氧化氢溶液； 向甲试管内加入1 mL质量分数为5%的盐酸，向乙试管内加入 1 mL质量分数为5%的氢氧化 钠溶液； 向甲、乙试管内各加入 2滴新鲜的质量分数为 20%的猪肝研磨液； 观察试管中发生的变化。小组讨论1： _是本实验的因变量，可观测的指标是 _小组讨论2 :操作步骤中存在缺陷，应该_小组讨论3:若按改进后的方案进行实验，可能出现的实验结果和结论是：9.在科学研究中常用呼吸熵 (RQ =释放二氧化碳体积/消耗的氧气体积)表示生物用于有氧呼吸的 能源物质的不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。关闭活塞，在25 C下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动 x mm和y mm。x和y值反映了容器内气体体积的减少量(装置1的小瓶中NaOH溶液用于吸收呼吸产生的 CO2)。请回答下列问题:盘 1010 1515 2020 2525 3030 3535 4040 4545光能2.02.0).5).51.01.00.50.5抵转运避: ATIATI啊接的协同运输卜 h h ATPATP羽动泵：ATVtlATVtl接(1)若测得x= 18