细胞代谢

细胞代谢是生物体内所发生的用于维持生命的一系列有序的化学反应的总称。这些反应进程使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对外界环境做出反应。代谢通常被分为两类:分解代谢可以对大的分子进行分解以获得能量(如细胞呼吸);合成代谢则可以利用能量来合成细胞中的各个组分，如蛋白质和核酸等。更多内容赶快收藏学起来吧！

细胞代谢

• 细胞的物质输入与输出
  • 跨膜运输的实例
    • 渗透现象
      • 产生条件
        • 若溶质分子可通过半透膜，则可进行两次相反方向的渗透
        • 具有半透膜
        • 半透膜两侧具有浓度差
      • 液面高度
        • 液面不会一直升高：静水压与渗透压相等
        • 动态平衡时长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯；膜面积变大，高度差不变
        • 上升原因：单位体积内清水进入蔗糖的水分子数多于蔗糖溶液进入清水的水分子数
      • 渗透压的影响因素
        • 与物质的量浓度成正相关【不是质量分数！】
        • 溶质颗粒数目的多少
    • 质壁分离
      • 产生原因：原生质层比细胞壁的伸缩性大
      • 原生质层
        • 细胞膜
        • 相当一层半透膜
        • 液泡膜
        • 两膜之间的细胞质
      • 现象
        • 30%蔗糖：液泡变小，颜色变深，原生质层收缩，加清水可复原
        • HCl：颜色变浅，细胞变为紫红色，液泡变小，边缘消失，原生质层缩小，加清水不可复原
          • 盐酸、酒精、醋酸等溶液杀死细胞，使原生质层失去选择透过性，不能发生质壁分离和复原现象
        • 甘油：起初现象与蔗糖的一致，后来液泡颜色变浅，自动复原
          • 若甘油浓度过大，生物膜被溶，则不能完全复原
        • 硝酸钾：发生质壁分离的同时吸收大量钾离子和硝酸根，细胞液浓度升高，自动吸水复原
      • 发生质壁分离的条件
        • 有大液泡
        • 活的，成熟的
          • 未成熟的无法发生
        • 植物细胞
    • 番茄水稻对矿物质的吸收
  • 物质跨膜运输的方式
    • 被动运输
      • 自由扩散
        • 高浓度到低浓度【小分子物质】
      • 协助扩散
        • 高浓度到低浓度
        • 载体蛋白【eg.葡萄糖进出红细胞】
    • 主动运输
      • 逆浓度梯度
        • 【也有顺浓度梯度的特例，如小肠上皮细胞吸收葡萄糖】
      • 载体蛋白
      • 能量
  • 非物质跨膜运输的方式：胞吞与胞吐
• 有关细胞能量
  • 酶
    • 化学本质：蛋白质或RNA
    • 产生来源：只能由活细胞产生【除哺乳动物成熟的红细胞，活细胞都可产生酶】
      • 只在生物体内产生，不可从食物中获取
      • 合成场所：核糖体或细胞核
      • 原料：氨基酸或核糖核苷酸
    • 作用：催化体内生化反应
      • 只起催化作用，没有其他功能
    • 催化机理：降低反应活化能
    • 作用场所：细胞内外，体外皆可
    • 酶的特性
      • 高效性
      • 专一性
    • 实验
      • 探究温度对酶活性的影响
        • 原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解
        • 操作
          • 让底物和酶分别在实验温度下保温一段时间再混合
          • 不可用斐林试剂代替碘液：斐林试剂在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应。该实验需要严格控制温度
          • 不宜用过氧化氢作为实验材料：遇热易分解
      • 探究PH对酶活性的影响
        • 操作
          • 必须先置酶于不同的PH条件下再加入反应物，否则反应物会在未调节好的PH的情况下在酶的作用下发生反应，影响实验准确性
          • 不宜采用淀粉酶催化淀粉水解的反应：碱性条件下用作鉴定试剂的碘液会和氢氧化钠发生化学反应，使碘和淀粉生成蓝色络合物的机会减少。酸性条件下，淀粉也会水解
        • 一般采用过氧化氢
      • 探究酶的专一性
        • 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
          • 指示剂：斐林试剂
          • 原因：为了确定被检物质中是否有还原糖的存在,进而确定反应是否进行,从而说明淀粉酶只对淀粉起催化作用,对蔗糖不起作用。如果选用碘液,只能说明淀粉酶对淀粉起催化作用,不能说明淀粉酶对蔗糖不起作用.故只能选择斐林试剂
      • 探究酶的高效性
        • 比较过氧化氢在不同条件下的分解
          • 自变量：催化剂种类【氯化铁，新鲜的肝脏研磨液】
          • 因变量：产生气泡的速率，卫生香的燃烧情况
          • 结论：酶具有高效性
  • ATP
    • 功能：为细胞生命活动直接提供能量
      • ATP能量为活跃的化学能，可以直接利用。而糖类/脂肪含有能量很多，是稳定化学能
      • GTP，UTP，NADPH也可为化学反应直接供能
    • 表示：A-P～P～P
      • A：腺苷【一分子核糖+腺嘌呤】
      • ～：高能磷酸键
      • P：磷酸基团
    • 水解
      • 实质：ATP分子中高能磷酸键的水解
        • 是高能磷酸键的水解释放能量，不是“断裂”释放能量。
      • 过程：A—P～P→A—P～P+Pi+能量
        • 时刻不停地发生并处于动态平衡
          • ATP和ADP的相互转化不是可逆反应
    • ATP的利用
      • 吸能反应
        • 由ATP的水解提供能量
        • 与ATP的水解相联系【淀粉的合成吸能】
      • 放能反应
        • 释放的能量储存在ATP中
        • 与ATP的合成相联系【联系记忆：呼吸作用，淀粉的水解也是放能反应】
• 细胞呼吸与光合作用综合
  • 真正光合速率=表现光合速率+呼吸速率
    • 一般说的光合速率都是指真正光合速率
    • 吸收二氧化碳总量=从外界吸收+细胞呼吸释放
    • 不能直接被测量
    • 文字表述
      • 叶绿体吸收CO₂量
      • 关键词：产生、制造
      • 叶绿体释放O₂量
      • 制造的有机物总量
  • 表现光合速率【净光合作用】
    • 积累的有机物总量
    • 关键词：积累，测定，释放
    • 外界吸收的CO₂总量
    • 实测O₂释放量
    • 可以直接测得
• 光合作用
  • 捕获光能的色素与结构
    • 捕获光能的色素
      • 叶绿素
        • 叶绿素a【蓝绿色】
          • 绝大多数叶绿素a和全部叶绿素b具有吸收光能的功能
        • 主要吸收蓝紫光和红光
        • 叶绿素b【黄绿色】
      • 类胡萝卜素
        • 胡萝卜素【橙黄色】
        • 主要吸收蓝紫光
        • 叶黄素【黄色】
    • 绿叶中色素的提取与分离
      • 原理
        • 提取原理：色素可溶解在有机溶剂中
        • 分离原理：不同色素在层析液的溶解度不同
      • 步骤
        • 提取色素
          • 放置研钵中快速研磨
            • 石英砂：研磨充分
            • 碳酸钙：防止色素被破坏
            • 迅速：防止酒精挥发
          • 将研磨液迅速过滤，将滤液收集到一个试管中，及时用棉塞将试管口塞紧【避免挥发】
        • 制备滤纸条
          • 在距离一端边缘1cm处用铅笔画一条细线
          • 在画线一端剪去两个角，缓解边缘效应
        • 画滤液细线【点样】
          • 细直齐：使分离出来的色素带平整不重叠
          • 重复画：使分离出来的色素带清晰分明
          • 不触及层析液：防止色素直接溶解在层析液中
        • 层析
          • 层析液低于滤液细线
      • 现象【条带由上到下】
        • 扩散速率最快
          • 含量最少
            • 胡萝卜素
        • 较快
          • 较少
            • 叶黄素
        • 较慢
          • 最多
            • 叶绿素a
        • 最慢
          • 较多
            • 叶绿素b
  • 光合作用的过程
    • 光反应
      • 条件：色素，光，酶，水
      • 场所：叶绿体类囊体薄膜
      • 物质转化
        • ①水的光解：2H₂O→4[H]+O₂【条件：光，色素】
          • 【H】是NADPH，作为活泼还原剂参与暗反应
          • 水的光解不需要酶的催化，其余阶段都需要。且此过程只发生在类囊体膜上，提取后的色素溶液无法发生水的光解
        • ②ATP的形成【有酶参与】
      • 能量转化：光能→ATP活跃的化学能
    • 暗反应【有光无光皆可进行】
      • 场所：叶绿体基质
      • 过程
        • ①CO₂的固定
          • 条件：酶
        • ②C₃的还原
          • 条件：ATP的水解，【H】的参与，酶
            • 暗反应所需的【H】和ATP只能由光反应提供，而不能由呼吸作用提供。蔗糖在叶绿体外合成（能量由细胞呼吸提供），是植物体内糖类运输的主要形式。
      • 能量转化：ATP活跃化学能→有机物稳定化学能
  • 影响光合作用的因素
    • 光照强度
      • 存在光饱和点
        • 限制因素：CO₂浓度或色素或酶
    • 光质【白光、红光、蓝紫光】
    • 温度【影响酶的活性】
    • CO₂浓度
• 细胞呼吸
  • ATP分子高能磷酸键中能量的主要来源
  • 含义：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，释放能量并生成ATP的过程 （【H】是NADH的缩写）
  • 呼吸方式
    • 有氧呼吸
      • 第一阶段
        • 场所：细胞质基质
        • 条件：不需氧气，需有关酶
        • 反应物：葡萄糖
        • 产物：丙酮酸，【H】，少量能量
        • 反应式：葡萄糖→2丙酮酸+4【H】+少量能量
      • 第二阶段
        • 场所：线粒体基质
        • 条件：不需氧气，需有关酶
        • 反应物：丙酮酸，水
        • 产物：二氧化碳，【H】，少量能量
        • 2丙酮酸+6H₂O→6CO₂+20【H】+少量能量
      • 第三阶段
        • 场所：线粒体内膜
        • 条件：需氧气，需酶
        • 反应物：【H】，氧气
        • 产物：水，大量能量
        • 反应式：24【H】+6O₂→12H₂O
      • 总反应式：C6H₁₂O6+6O₂+6H₂O==6CO₂+12H₂O+能量【注意写上“酶”条件】
    • 无氧呼吸
      • 第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同
        • 只在该阶段释放少量能量，生成少量ATP。大部分能量存留在酒精或乳酸中
      • 第二阶段
        • 途径一：丙酮酸分解为乳酸
        • 途径二：丙酮酸分解为酒精和二氧化碳
  • 实验：探究酵母菌的呼吸方式
    • 有氧呼吸
      • 在酵母菌培养瓶前先放一瓶NaOH溶液：吸收泵入空气中的二氧化碳
      • 检测二氧化碳：①澄清石灰水变浑浊②溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄【不是说等到溶液变黄才产生二氧化碳】
    • 无氧呼吸
      • 在酵母菌培养瓶中检测酒精产生【不是在装有澄清石灰水的瓶噢！】
        • 酸性重铬酸钾：溶液变为灰绿色
      • 在装有澄清石灰水的瓶检测二氧化碳产生
        • 应让酵母菌培养瓶封口一段时间再接澄清石灰水：锥形瓶还残留氧气
  • 细胞呼吸的影响因素
    • 内因
      • 遗传特性
      • 生长发育时期
      • 器官类型
    • 外因
      • 温度【影响呼吸酶活性】
      • 氧气浓度