高中生物必修一4

包含生物必修一第四章 细胞代谢的详解（不含图），整理了细胞通过质膜与外界进行物质交换、 酶催化细胞的化学反应等。

第四章：细胞代谢

• 第一节：细胞通过质膜与外界进行物质交换
  • 1.细胞质膜具有选择透过性 2.小分子物质经被动或主动运输进出细胞
    • 解释选择透过性： 细胞质膜不允许大分子直接透过，而只允许一些小分子透过，这有效保障了细胞结构完整性和生命活动稳定性
      • 大小分子： 小：氨基酸 核苷酸（协助运输） 葡萄糖（主动运输） 氧气 二氧化碳 甘油 水 乙醇（自由扩散）大：蛋白质 核酸 淀粉 脂肪 细菌 病毒（胞吞胞吐）
    • 氮气 氧气 二氧化碳等疏水性小分子物质容易透过 乙醇 甘油等亲水性小分子以及水也可以透过 氨基酸 葡萄糖等亲水性有机分子和离子均被阻挡 （需借助质膜上等转运蛋白才能透过）
    • 区别主动、自由、协助： 主动～：浓度低到高 需要转运蛋白 需能量 协助～：浓度高到低 需要转运蛋白 不需能量 自由～：浓度高到低 不需转运蛋白不需能量
      • 协助～和自由～统称为被动运输
    • 水的运输方式： 自由～ 协助～（更快）
      • 水分子以被动运输的方式透过质膜 顺浓度梯度的现象叫做渗透
  • 3.大分子物质通过胞吞和胞吐进出细胞
    • 胞吞： 大分子或颗粒物与质膜上的受体结合引起质膜内馅，将大分子或颗粒物包裹起来形成小囊泡 小囊泡从细胞质膜上脱离进入细胞内部
    • 胞吐： 细胞将需要分泌、排除的大分子或颗粒物，用墨包裹形成小囊泡，运输到细胞质膜内侧后，与细胞质膜融合，将内含物排出细胞
  • 实验4-1观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
    • 原理：当植物细胞失水 液泡体积变小 原生质体变形 由于细胞壁伸缩性较弱 部分区域的细胞质膜与细胞壁脱离 即发生质壁分离。 原生质体的体积变化可以作为判断植物细胞内水分变化的标志
• 第二节：酶催化细胞的化学反应
  • 1.酶是生物催化剂
    • 酶： 是活细胞产生的具有催化能力的生物大分子 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
    • 酶 具有高效性和专一性 高～：催化效率高 专～：每种酶通常只催化一种或一类化学反应
  • 2.酶的功能与其分子结构有关
    • 酶分子上有与底物结合并起催化作用的空间区域，称为活性中心。底物只有与酶的活性中心契合时才能被催化
      • tips：酶抑制剂 竞争性酶抑制剂：与底物竞争酶的活性中心 非～酶抑制剂：引起酶活性中心空间结构改变
  • 3.酶活性受环境因素影响
    • 常见的影响因素： 温度、PH值（环境酸碱度）
  • 实验4-2探究温度对淀粉酶活性的影响
    • 原理：淀粉酶催化淀粉水解产生还原糖 DNS试剂与还原糖反应产生颜色变化 还原糖量越多 颜色变化越大 可通过分光光度法定量测定颜色变化来测定淀粉酶活性
• 第三节：细胞通过分解有机分子获取能量
  • 1.ATP是生命活动的直接能源物质
    • ATP：腺苷三磷酸 由一个腺苷分子连接三个磷酸基团组成 水解一个磷酸基团为ADP 两个为AMP ATP为生命活动提供能量
    • ATP与ADP相互转换示意： 有机物氧化分解供能——ATP形成（储能）——酶——ATP水解（释能）——用于细胞活动
  • 2.有氧呼吸产生大量ATP
    • 细胞氧化分解有机物 使有机物中的能量转换为直接使用的ATP的过程称为细胞呼吸
    • 有氧呼吸
      • 第一阶段：糖酵解 一分子葡萄糖在酶催化下分解成两分子丙酮酸（三碳） 同时形成少量ATP 脱下的H由还原型辅酶一（NADH）带入线粒体
      • 第二阶段：丙酮酸进入线粒体 在线粒体基质氧化脱去一个二氧化碳分子 生成乙酰辅酶A（二碳）参与三羧酸循环 彻底氧化分解为二氧化碳 形成一定ATP和NADH 二氧化碳排出 NADH携带的电子H经线粒体内膜的电子传递链 释放能量 能量转化为ATP 部分以热能形式释放 电子最终给氧气生成水
  • 3.无氧呼吸产生少量ATP
    • 与有氧呼吸不同在于 糖酵解形成的NADH不进入线粒体 而是在细胞质基质中将丙酮酸还原 最终产物是乳酸
      • tips：酵母无氧呼吸的产物是乙醇和二氧化碳
  • 4.其他有机分子也可被氧化分解
    • 脂肪和蛋白质等有机物也可以成物细胞有氧呼吸的原料
      • 在酶的作用下 脂肪——甘油和脂肪酸——甘油可转变为丙酮酸/脂肪酸逐步氧化分解成乙酰辅酶A进入三羧酸循环 蛋白质需要水解成氨基酸才能被氧化分解
        • tips：当体内糖类供应不足时，氨基酸也可作为能源物质
• 第四节：叶绿体将光能转换并储存在糖分子中
  • 1.叶绿体是植物光合作用场所
    • 高等植物叶绿体中色素分类 1.叶绿素（蓝色叶绿素a 黄绿色叶绿素b）（吸收红橙光和蓝紫光） 2.类胡萝卜素（橙黄色胡萝卜素 黄色叶黄素）（吸收蓝紫光） 正常叶片中叶绿素是泪胡萝卜素的三倍
  • 4-3 叶绿体色素的提取分离及叶绿素含量的测定
    • 步骤： 去1g干燥叶片剪碎 加95%乙醇研磨成匀浆 漏斗放滤纸或脱脂棉 将匀浆倒入过滤 准备聚酰胺薄膜 用玻璃毛细管去色素提取液句薄膜底1.5cm处划线（点样线） 晾干 重复3～5次 在烧杯中加入95%乙醇（层析液） 点样线不可接触层析液 培养皿盖住烧杯 进行层析
  • 2.光合作用是物质和能量的转换过程
    • 光反应：类囊体膜上的光合色素捕获光能，并将光能转变成活跃化学能、释放氧气 光合作用中需要光的阶段 1.光能的捕获与转换：类囊体膜上的光合色素吸收光能传递到叶绿素a上 激发其释放高能电子 2.水的光解：失去电子的叶绿素a分子具强氧化性 从类囊体腔内的水中夺取电子，叶绿素a分子还原继续参加光反应 水分子裂解成氢离子和样子 氧气自由穿梭 氢离子留在类囊体腔内 3.高能化合物形成：叶绿素a分子释放的高能电子在类囊体膜上传递 最终与基质中的氧化性辅酶一（NADP+）以及H+结合形成高能的还原型辅酶二（NADPH）。电子传递过程中 类囊体膜蛋白依靠势能将H+泵入类囊体是类囊体腔中H+浓度大于外基质 从而使H+顺浓度梯度穿过膜上的ATP合酶 驱动ATP合成
    • 碳反应：叶绿体利用ATP NADPH将CO2合成为糖的过程。碳反应过程最先是美国科学家卡尔文发现的，又称卡尔文循环。 受光照促进的反应 1.CO2固定：CO2和五碳糖结合 形成2个三碳化合物 2.三碳化合物还原：三碳化合物在ATP驱动下受NADPH提供的H+和电子形成三碳糖 3.五碳糖再生：一部分三碳糖继续变成五碳糖参与卡尔文循环
    • 光合作用的两个阶段之间不仅会互相促进，也会互相制约。 光反应减慢——ATPheNADPH减少 碳反应中固定CO2的速率降低 CO2供应量少——ATPheNADPH消耗降低 提供给光反应的ADP和NADP+不足 制约光反应速率
  • 3.光合作用受环境因素影响
    • 主要看光合作用强度——释放的氧气量或消耗的二氧化碳量
      • 弱光下光合速率会随光照强度增大二提高，但当光合作用达到最大速率时 再提高光照强度 光合速率不再提高
      • CO2浓度的适量提高可以使一些作物生长加快 增产效果明显
      • 缺水会导致光合作用速率的减慢或停止
      • 温度主要影响酶活性和蛋白质功能
  • 4-4 探究一下光合作用强度的环境条件（不展开）