第4章 细胞的物质输入和输出 一、物质跨膜运输的实例
1.水分 条件 浓度 现象 原理 结论 动物 植物 外因 内因 外界溶液 > 细胞质/液 失水皱缩 质壁分离 外界溶液 < 细胞质/液 吸水膨胀甚至涨破 质壁分离复原 水分的渗透作用？ 原生质层与细胞壁的伸缩性不同？ 细胞的吸水和失水是水分顺相对含量梯度跨膜运输的过程 ○ 渗透现象发生的条件：半透膜、细胞内外浓度差
○ 渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
○ 半透膜：指一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。 ○ 质壁分离与复原实验可拓展应用于：（指的是原生质层与细胞壁）
①证明成熟植物细胞发生渗透作用； ②证明细胞是否是活的；
③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法； ④初步测定细胞液浓度的大小；
2. 无机盐等其他物质
① 不同生物吸收无机盐的种类和数量不同。
② 物质跨膜运输既有顺浓度梯度的，也有逆浓度梯度的。 3. 选择透过性膜
可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过的膜。
□ 生物膜是一种选择透过性膜，是严格的半透膜。
二、流动镶嵌模型
1.要点
①磷脂双分子层 构成生物膜的基本支架，但这个支架不是静止的，它具有流动性。 ②蛋白质 镶嵌、贯穿、覆盖在磷脂双分子层上，大多数蛋白质也是可以流动的。 ③糖蛋白 蛋白质和糖类结合，形成糖被具有保护、润滑和细胞识别等
2.与单位膜的异同
相同点：组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质
不同点：①流：蛋白质的分布有不均匀和不对称性；强调组成膜的分子是运动的。
②单：蛋白质均匀分布在脂双层的两侧；认为生物膜是静止结构。
三、跨膜运输的方式
例子 水、甘油、气体、乙醇、苯 葡萄糖进入红细胞 进入红细胞的钾离子 方式 自由扩散 浓度梯度 顺 载体 × 能量 × 作用 协助扩散 顺 √ × 被选择吸收的物质从高浓度的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运 能保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要 的物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞要害的物质。 主动运输 逆 √ √ ○大分子或颗粒：胞吞、胞吐
四、小结
组成 决定
磷脂分子+蛋白质分子 结构 功能（物质交换）
具有 导致 保证 体现
运动性 流动性 物质交换正常 选择透过性 成分组成结构，结构决定功能。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的，因此决定了由它们构成的细胞膜的结构具有一定的流动性。结构的流动性保证了载体蛋白能把相应的物质从细胞膜的一侧转运到到另一侧。由于细胞膜上不同载体的数量不同，所以，当物质进出细胞时能体现出不同的物质进出细胞膜的数量、速度及难易程度的不同，即反映出物质交换过程中的选择透过性。可见，流动性是细胞膜结构的固有属性，无论细胞是否与外界发生物质交换关系，流动性总是存在的，而选择透过性是细胞膜生理特性的描述，这一特性，只有在流动性基础上，完成物质交换功能方能体现出来。
第5章 细胞的能量供应和利用
一、 酶——降低反应活化能
◎ 新陈/细胞代谢：活细胞内全部有序化学反应的总称。
◎ 活化能：分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 1.发现
①巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。 ②巴斯德（法、微生物学家）：发酵与活细胞有关；发酵是整个细胞。 ③利比希（德、化学家）：引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母
细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
④比希纳（德、化学家）：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化
作用，就像在活酵母细胞中一样。
⑤萨姆纳（美、科学家）：从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋白质。 ⑥许多酶是蛋白质。
⑦切赫与奥特曼（美、科学家）：少数RNA具有生物催化功能。
2．定义
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
注：
①由活细胞产生（与核糖体有关）
②催化性质：A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能，提高化学反应速度。 B.反应前后酶的性质和数量没有变化。 ③成分：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 3．特性
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① 高效性：催化效率很高，使反应速度很快，是一般无机催化集的10——10倍。 ② 专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 → 多样性 。 ③ 需要合适的条件（温度和pH值） → 温和性 → 易变性 。
酶的催化作用需要适宜的温度、pH值等，过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构。低温也会影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构。
图例
在底物足够，其他因解素固定的条件下，酶析 促反应的速度与酶浓度成正比。 1.在一定T内V随T的 1.在S较低时，V随S增加而加快，升高而加快； 近乎成正比； 2.在一定条件下，每一种2.在S较低时，V随S增加而加快，酶在某一T时活力最但不显著； 大，称最适温度； 3.当S很大且达到一定限度时，V3.当T升高到一定限度也达到一个最大值，此时即使再时，V反而随温度的升增加S，反应也几乎不再改变。 高而降低。 ◎动物T：35—40℃ PH ： 6.5—8.0
二、ATP（三磷酸腺苷）
◎ ATP是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是生物体进行各项生命活动的直接
能源，它的水解与合成存在着能量的释放与贮存。
1．结构简式
A — P ～ P ～ P
腺苷 普通化学键13.8KJ/mol 高能磷酸键 30.54 KJ/mol 磷酸基团
2．ATP与ADP的转化
ATP 呼吸作用
动 （线粒体） 吸 Pi 合态 水（细胞质基质） 能 成 解 吸收分泌（渗透能）
酶酶平 （叶绿体） 放 肌肉收缩（机械能）
衡 光合作用 Pi 能 神经传导、生物电（电能） ADP (每个活细胞) 合成代谢（化学能） 体温（热能） 萤火虫（光能） ◎ 糖类—主要能源物质 热能 散失
太阳光能 脂肪—主要储能物质 氧化 （直接能源） 蛋白质—能源物质之一 分解 化学能 ATP
水解酶、放 ◎ ATP ADP + Pi + 能量 合成酶、吸
3．能产生ATP： 线粒体、叶绿体、细胞质基质 能产生水： 线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核 能碱基互补配对： 线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核
三、ATP的主要来源——细胞呼吸
◎呼吸是通过呼吸运动吸进氧气，排出二氧化碳的过程。
◎细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。分为：
概念 过程 反应式 不同点 相同点 有氧呼吸 指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖生成许多ATP的过程。 无氧呼吸 指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，时释放出少量能量的过程。 等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同① C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP ② 2丙酮酸+ 6H2O → 6CO2 + [H]+ 2ATP ③ [H] + 6O2 → 12H2O + 34ATP ① C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP → 2C3H6O3 ② 2丙酮酸 → 2C2H5OH + 2CO2 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2 + 12H2O + 38ATP 场所 ①细胞质基质②线粒体基质③线粒体内膜 条件 ： 氧、酶 产物 ： CO2 、H2O C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP 一二阶段均在细胞质基质 需酶 酒精和CO2或乳酸 能量 ： 大量、合成38ATP 少量、合成2ATP 联系 ： 从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同，以后阶段不同 实质 ： 分解有机物，释放能量，合成ATP 意义 ： 为生物体的各项生命活动提供能量；为体内其他化合物合成提供原料 ◎比较
反应场所 反应条件 光合作用 绿色植物（在叶绿体中进行） 光、色素、酶 呼吸作用 所有生物（主要在线粒体中进行） 酶（时刻进行） 物质转变 把无机物CO2和H2O合成有机物（CH2O） 分解有机物产生CO2和H2O 能量转变 把光能转变成化学能储存在有机物中 释放有机物的能量，部分转移ATP 实质 联系 合成有机物、储存能量 分解有机物、释放能量、产生ATP 有机物、氧气 光合作用 呼吸作用 能量、二氧化碳
◎ 光合作用的实质
通过光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。
四、光和光合作用
◎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，并释放出氧气的过程。影响因素有：光、温度、CO2浓度、水分、矿质元素等。
1．发现 内容 普里斯特 萨克斯 恩格尔曼 2．场所
双层膜 叶绿体 基质
基粒 多个类囊体（片层）堆叠而成
胡萝卜素（橙黄色）1/3
类胡萝卜素 叶黄素（黄色） 2/3 吸蓝紫光 色素 （1/4） 叶绿素A（蓝绿色）3/4 叶绿素（3/4） 叶绿素B（黄绿色）1/4 红橙和蓝紫光 3．过程
时间 1864年 1880年 过程 叶片遮光实验 水绵光合作用实验 同位素标记法 结论 植物可以更新空气 绿色植物在光合作用中产生淀粉 叶绿体是光合作用的场所释放出氧。 光合作用释放的氧全来自水 1771年 蜡烛、小鼠、绿色植物实验 鲁宾与卡门 1939年
条件 时间 场所 光反应 光、色素、酶 短促 内囊体的薄膜 ① 水的光解 过程 暗反应 CO2、[H]、ATP、酶 较缓慢 叶绿体的基质 ① CO2的固定 CO2 + C5 → 2C3 ② C3/ CO2的还原 2H2O → 4[H] + O2 ② ATP的合成/光合磷酸化 实质 总式 物变 能变 143
ADP + Pi + 光能 → ATP 2C3 + [H] →（CH2O） 光能 → 化学能，释放O2 同化CO2，形成（CH2O） CO2 + H2O → （CH2O）+ O2 或 CO2 + 12H2O → （CH2O）6 + 6O2 + 6H2O 无机物CO2、H2O → 有机物（CH2O） 光能 → ATP中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能 ◎ 同位素示踪
C 光反应 2C 3 暗反应 （14CH2O）
H2O 固定 [3H] 还原 （C3H2O）
△ 暗反应中碳同化的途径有C3途径、C4途径等。根据其最初光合产物的不同，把高等植物分为C3植物和C4植物两类。C4植物维管束鞘细胞外面有“花环状”的叶肉细胞。 H218O 光 18O2
◎ 人为创设条件，看物质变化：
1． 光照 → [H]和ATP → 暗反应 → （CH2O）
↓ ↓ ↓ ↓ 切断 → 不能生成 → 不能进行 → 不能生成
2． CO2 → C5 → C3 → （CH2O）
↓ ↓ ↓ ↓
切断 → 增多 → 减少 →不能生成
4．意义
（1）制造有机物，实现物质转变——“绿色工厂”；
（2）调节大气中O2和CO2的含量——“自动的空气净化剂”； （3）生物生命活动所需能量的最终来源——“巨大的能量转换器”； （4）对生物的进化具有重要的作用。
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。 6.比较同化作用的类型
光能自养 不同点 能量来源 光能 能用无机物制造有体外环境的物出的能量 机物 物质来源 举例 绿色植物 光合细菌 硫细菌 铁细菌 硝化细菌 相同点 自养型 化能质氧化时所放自养 所摄取的有机不能利用无机物制造有机物，只能摄取现成的有机物 人类、动物和营腐生、寄生的菌类 都从外界摄取物质，经过极其复杂的变化，转变成自身的组成物质，并且贮存能量 异养型 物中储存的能量
高中生物必修一4-5章精简知识点(概念图表格等形式)
