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专题二 第1讲物质跨膜运输、酶和ATP


专题二 细胞的代谢 第1讲 物质跨膜运输、酶和ATP

一、物质的运输方式 1.分类:
胞吞或胞吐

自由扩散 协助扩散 主动运输

载体蛋白的种类 2.条件:物质的选择性吸收取决于细胞膜上_______________ 和数量 。 _______

3.物质跨膜运输说明:

有一定的流动性 。 (1)细胞膜的结构特性:_________________

选择透过性 。 (2)细胞膜的功能特性:___________

二、酶
1.酶的概念的理解: 化学本质 基本单位 合成部位 生理功能 作用机理 蛋白质 绝大多数是_______ 氨基酸 _______ 核糖体 _______ RNA 极少数是____ 核糖核苷酸 ___________ 细胞核 主要是_______

催化 作用 生物_____ 降低化学反应的活化能 _____________________

2.酶的有关曲线模型分析:

(1)图1中不同曲线比较说明。 高效性 。 ①加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较:酶具有_______ 催化作用 。 ②加酶的曲线和不加酶的曲线比较:酶具有_________ 专一性 。 (2)图2中两曲线比较:酶具有_______ 酶的活性 来影响酶促反 (3)分析图3和图4:温度或pH通过影响_________ 应速率。 底物浓度 ,P点以后的限制因 (4)分析图5:OP段的限制因素是_________ 酶的浓度 。 素则是_________ 被催化的反应物 。 (5)分析图6:A表示酶,B表示_______________

三、ATP的结构和功能
1.ATP的结构:
C 、 H 、 O 、 N 、P 腺苷 A —P ~P ~P 磷酸基团

2.ATP的形成途径:
光合作用 光能 有机物中 细胞 的化学能 呼吸

ATP

生物体生命活动的直接能源物质 。 3.功能:_____________________________

1.(2013海南高考·T4C)物质通过协助扩散进出细胞时需要消 耗ATP。( × ) 分析:协助扩散为被动运输,需要载体蛋白,不消耗能量。 2.(2013新课标全国卷Ⅱ·T6B)低温能降低酶活性的原因是其 破坏了酶的空间结构。( × ) 分析:导致酶空间结构发生破坏变性的因素有:过酸、过碱、

高温等。低温能降低酶的活性,但不会破坏其结构。

3.(2012海南高考·T11D)血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞
属于自由扩散。( × ) 分析:血浆中的碘含量很低,而甲状腺滤泡上皮细胞内的碘含 量很高,因此碘以离子状态经主动运输进入其内。 4.(2011新课标全国卷·T1C)将人的红细胞放入4℃蒸馏水中, 一段时间后红细胞破裂,主要原因是蒸馏水大量进入红细胞。 (√)

分析:红细胞从外界吸水膨胀,使红细胞破裂。

5.(2011天津高考·T1A)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核

糖核苷酸。( × )
分析:大多数酶是蛋白质,少数是RNA,所以酶的基本组成单

位是氨基酸或核糖核苷酸。
6.(2011海南高考·T14A)酶提供了反应过程所必需的活化能。 (×) 分析:酶不提供能量,而是降低了反应过程所必需的活化能。

7.(2010天津高考·T4A)主动运输过程中,需要载体蛋白协助 和ATP提供能量。( √ )

分析:需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应
所释放的能量的物质跨膜运输方式是主动运输。

热点考向 1

渗透作用和细胞的吸水和失水

【典例1】(2013·江苏高考)如图为研究渗透作用的实验装置,

请回答下列问题:
(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2) 为两种不同浓度的蔗糖溶液,漏斗内 外起始液面一致。渗透平衡时的液面 差为Δ h,此时S1和S2浓度大小关系为 S1>S2 。 S1的渗透压-Δ h的压强=S2的渗透压

(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的 原生质层 ,两者在
物质透过功能上的差异是 原生质层能主动转运有关物质而半透 。 膜不能 (3)为进一步探究两种膜的特性,某兴趣小组做了以下实验。 实验材料:紫色洋葱。 实验器具:如图所示的渗透装置(不含溶液),光学显微镜,载 玻片,盖玻片,镊子,刀片,吸水纸,擦镜纸,滴管,记号笔 等。

实验试剂:蒸馏水,0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶
液。

部分实验步骤和结果如下: ①选两套渗透装置,标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定 量的蒸馏水,分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和 KNO3溶液,均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液 面差的装置有 蒸馏水 X (填代号)。 标号

②选两片洁净的载玻片,


,在载玻片中央分别滴

,制作洋葱鳞片叶外表皮细胞临时装片并分别

观察装片中细胞的初始状态。

③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋 葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化,两者都能出现的现象是___ 质壁分离 ___________________ 。 (4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是_____ KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原 。

【总结提升】渗透装置成立的条件 如图是演示渗透现象的实验装置。该装置要 完成最后的渗透过程,使得漏斗中的液面上 升,必须要符合两个条件: (1)漏斗内外溶液要有浓度差,漏斗内的液体 (图中2)浓度要高于漏斗外的液体(图中1)浓度;

(2)封闭漏斗口的膜须是半透膜(图中3)。
符合这两个条件的渗透装置中漏斗内的液面才会上升。

另外装置高度差如果要保持,还需要一个隐含条件,漏斗内溶
液的溶质分子要较大,不能透过半透膜。

热点考向 2

物质的运输方式

【典例2】(2013·新课标全国卷Ⅰ)关于植物细胞通过主动运
输方式吸收所需矿质元素离子的叙述,正确的是 A.吸收不同矿质元素离子的速率都相同 B.低温不影响矿质元素离子的吸收速率 C.主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中 D.叶肉细胞不能以主动运输的方式吸收矿质元素离子 (

C

)

【解题探究】
影响主动运输的因素: (1)内部因素:生物膜上 载体蛋白的种类和数量。

(2)外部因素:由于主动运输消耗细胞呼吸释放的能量,因此 凡是影响 细胞呼吸 的因素都影响主动运输,如图为环境因

素影响主动运输方式吸收离子的示意图。

分析三图如下: ①分析图甲可知:A点时, 无氧呼吸 为离子吸收提供能量, AB段表示在一定范围内,随氧气增多,

有氧呼吸



强,主动运输方式吸收离子速率加快,BC段限制离子吸收速率 载体蛋白数量 的因素主要是 。 与细胞呼吸 ②分析图乙可知: 温度或pH 主要通过影响__________ , 有关的酶的 活性 从而影响离子的吸收速率。

③分析图丙可知:AB段,

未饱和,随离子浓度增大, 载体蛋白 离子吸收速率加快;BC段,限制因素主要是__________;CD段, 的数量 渗透失水 离子浓度过高,根细胞___________ ,影响了根细胞的正常代 谢活动,离子吸收速率下降。

载体蛋白

【总结提升】物质运输方式比较
比较 项目 运输 方向 运输 动力 载体 蛋白 离子和小分子物质 自由扩散 高浓度→ 低浓度 协助扩散 高浓度→ 低浓度 主动运输 低浓度→ 高浓度 能量 (ATP) 需要 K+、Na+等 离子、小 肠吸收氨 基酸、葡 萄糖等 大分子和颗粒性物质 胞吞 细胞外→ 细胞内 能量 (ATP) 不需要 白细胞吞 噬病菌、 变形虫吞 食食物颗 粒等 胞吐 细胞内→ 细胞外 能量 (ATP) 不需要

浓度差
不需要

浓度差
需要

水、CO2、 物质进 红细胞吸 甘油、脂 出细胞 收葡萄糖 肪酸、乙 的实例 等 醇、苯等

各种分泌 蛋白,如 抗体、消 化酶、蛋 白质类激 素等

热点考向 3

酶活性曲线分析

【典例3】(2013·开封模拟)下图甲是H2O2酶活性受pH影响的
曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量随 时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下改 变正确的是 ( )

A.pH=a时,e点下移,d点左移 B.pH=c时,e点为0 C.温度降低时,e点不移,d点右移 C

D.H2O2量增加时,e点不移,d点左移

热点考向 4

酶的相关实验设计和分析

【典例4】为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响,某同 学进行了实验,实验步骤和结果见表。请回答下列问题:
试管编号

实验步骤
1% NaCl溶液(mL) 1% CuSO4溶液(mL) 1% Na2SO4溶液(mL) 蒸馏水(mL) pH 6.8缓冲液(mL) 1%淀粉溶液(mL) 唾液淀粉酶溶液(mL)

1 1

2

3

4

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

试管编号
实验步骤

1

2

3

4

各试管放入37℃恒温水浴保温适宜时间 取出试管,加入1%碘溶液0.1 mL
观察结果 无色 深蓝色 浅蓝色

(1)实验中加入缓冲液的作用是



(2)该实验中设置4号试管的目的是
的目的是 。

;设置3号试管

(3)分析实验结果可知:对酶活性有影响的离子是_________, 其中对酶活性有抑制作用的离子是 作用的离子是 。 ,对酶活性有促进

(4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测,1~4号试 管中的颜色依次是__________、__________、__________、

__________。根据上述实验结果,在操作过程中,保温之前不
能加入斐林试剂,其原因是 。

【解题探究】 解答实验题的常规思路: ①明确实验目的。 探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响 本实验的实验目的是: 。 ②找准自变量和因变量。 无机盐的种类 本实验的自变量是 淀粉的分解程度 _______________________________ 。 ③控制无关变量。

,因变量是____

pH、温度、各种溶液的 至少写出本题中的两个无关变量: 量、试管的大小等 。

【总结提升】酶相关实验设计要点 (1)探究酶的高效性:应合理设计对照实验,严格控制实验变 量。

(2)探究酶的专一性:设计实验首先确认变量。淀粉、蔗糖水
解的产物,水解的速率等为变化的结果,即因变量,从因变量

入手我们将推知自变量即淀粉酶对其的影响程度或它们之间的
关系。淀粉、蔗糖在实验过程中的浓度、用量,淀粉酶的浓度、 用量、水解过程的温度等都为无关变量,需遵循等量原则加以 控制,以排除其对实验结果的影响。

(3)探究温度对酶活性的影响:通过研究某一因素,如温度(自 变量)对某一特定反应的影响时,要在其他因素(无关变量)相 同的条件下进行。观察不同的自变量(如不同的温度)对特定反

应的影响结果(因变量),以便对实验结果(实验变量与因变量
关系)进行科学的分析。

【备选考向】ATP的结构和功能 【备选典例】有关ATP的说法正确的是 ( B )

A.ATP中的“A”和DNA、RNA中的“A”代表的意义相同
B.一个ATP末端的磷酸基团转移到一个腺嘌呤核糖核苷酸分子

上将得到两个ADP分子
C.ATP在细胞中含量高且与ADP相互转化迅速,与其作为细胞的 直接能源物质相适应 D.细胞中ATP储存的化学能都能用于各项生命活动

【总结提升】ATP形成和水解的场所及实例 细胞结构 细胞膜上 的载体蛋 白 细胞质 基质 × √ ADP→ATP ATP→ADP 主要的生理

功能举例
葡萄糖、氨基酸、无 机盐离子等物质的主 动运输 细胞呼吸的第一阶段;





许多生化反应进行的
场所

细胞结构

ADP→ATP

ATP→ADP

主要的生理 功能举例 光反应产生ATP;暗反 应消耗ATP,自身DNA复 制等消耗ATP 有氧呼吸第二、三阶段 可产生ATP;自身DNA复 制等消耗ATP 合成蛋白质时要消耗 ATP

叶绿体





线粒体





核糖体

×



细胞结构

ADP→ATP

ATP→ADP

主要的生理 功能举例 植物细胞壁的形成, 动物细胞分泌物的分 泌 蛋白质的合成和加工、 运输,脂质的合成 DNA的复制、转录等

高尔基体

×



内质网

×



细胞核

×



注:“√”表示发生该生理过程,“×”表示不发生该生理过
程。

高效性 专一性

生命活动的 直接能源物质

光合作用
细胞呼吸

自由扩散 被动运输 协助扩散 主动运输 胞吐 胞吞


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