串讲02 细胞的代谢（期末复习课件）高一生物上学期沪科版

复习范围：必修一第四章 细胞代谢 高一生物上学期·期末复习考点大串讲 沪科2020 目录 4.1 细胞通过质膜与外界进行物质交换 4.2 酶催化细胞的化学反应 4.3 细胞通过分解有机分子获取能量 4.4 叶绿体将光能转化并储存在糖分子中 细胞通过质膜与外界进行物质交换 PART ONE 一、小分子物质经被动或主动运输进出细胞 单击此处添加文本 小分子物质经被动或主动运输进出细胞 被动运输 自由扩散：小分子物质通常是以扩散的方式透过细胞质膜。 协助扩散：葡萄糖、氨基酸以及一些离子等，借助质膜上的转运蛋白顺浓度梯度运输方式。 主动运输：物质逆浓度梯度进出细胞需借助质膜上的载体蛋白，还需要细胞提供能量的方式。 4 运输方向：顺浓度梯度（高→低） 特点：不需要载体蛋白的协助、不消耗能量 实例：①气体：O2、CO2、NH3等； ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物； ③少部分水（通过由于磷脂分子运动而产生的间隙） 影响因素：细胞内外浓度差、温度 浓度差 扩散速度 高 低 自由扩散 协助扩散 运输方向：顺浓度梯度（高→低） 特点：需要载体蛋白的协助、不消耗能量 实例：①葡萄糖、氨基酸以及一些离子等；葡萄糖进入红细胞、肌细胞； ②大部分水（细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜） 影响因素：细胞内外浓度差和转运蛋白的种类和数量、温度 浓度差 运输速度 P点后速率受 转运蛋白数量限制 P 转运蛋白 葡萄糖 氨基酸 载体蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。 通道蛋白 只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。 钠离子 钾离子 协助扩散 主动运输 运输方向：逆浓度梯度（低→高） 特点：需要载体蛋白的协助、消耗能量 实例：小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基 酸、无机盐等，植物吸收矿质元素等。 影响因素：载体蛋白的种类和数量、能量供应。 物质浓度 运输速率 运输速度 载体数量 能量 运输速率 二、大分子物质通过胞吞和胞吐进出细胞 胞吞：细胞还需要摄取一些大分子或颗粒物。 举例：①变形虫等单细胞生物从外界环境中摄取食物②白细胞吞噬人侵的细菌和病毒,细胞从血液中吸收脂蛋白 胞吐的过程与胞吞相反，细胞将需要分泌、排出的大分子或颗粒物，用膜包裹形成小囊泡，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。 举例：如胰腺细胞通过胞吐方式将合成的胰蛋白酶原分泌出细胞，排入十二指肠起作用。 协助扩散 自由扩散 跨膜运输方式 主动运输 小分子 大分子(特殊小分子) 胞吞 胞吐 消耗能量 顺浓度梯度 被动运输 载体蛋白 (逆浓度梯度) 1.生物膜的结构特点: . 流动性 2.生物膜的功能特点: . 选择透过性 小结 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验， 观察并记录结果 分析结果，得出结论 表达与交流 进一步探究 原生质层是否相当于一层半透膜？ 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？ 原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是通过渗透作用。 科学探究的一般过程 提出问题 作出假设 设计实验 1.如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 。 2.如何使细胞外溶液的浓度提高或降低？ 3.如何看到细胞？需要用到什么材料和器具？ 4.对实验结果做出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？ 失水 吸水 先将细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其形态变化； 再将细胞浸润在清水中，观察其大小变化。 三、观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响 盖上盖玻片制成临时装片 3 1 滴清水 2 撕取洋葱鳞片叶外表皮 4 低倍镜观察 6 低倍镜观察 5 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流 7 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流 8 低倍镜观察 中央液泡是否逐渐减小？ 原生质层在什么位置？ 细胞大小是否发生变化？ 中央液泡是否逐渐增大？ 原生质层在什么位置？ 细胞大小是否发生变化？ 三、观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验， 观察并记录结果 分析结果，得出结论 表达与交流 进一步探究 科学探究的一般过程 现象 试剂 中央液泡 原生质层 的位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 逐渐变小，颜色变深 逐渐变大，颜色变浅 逐渐恢复原来位置 基本不变 逐渐脱离细胞壁 基本不变 两次对照 三、观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响 三、观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响 数据处理 （1） 选取细胞长宽比为 3:1 到 2:1 的质壁分离细胞3个，用测微尺测量其细胞长度（l1）和原生质体长度（l2），或者用软件计算细胞面积（S1）和原生质体面积（S2），记录测量结果。 （2）计算出每个时间点 三个细胞l2/l1（或 S2/S1）的平均值，并以此为纵坐标，以时间为横坐标，绘制曲线。 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验， 观察并记录结果 分析结果，得出结论 表达与交流 进一步探究 科学探究的一般过程 (1) 质壁分离的内因和外因： (2) 观察质壁分离和复原，对材料的要求： (3) 介于细胞膜与细胞壁之间的溶液： 外因：外界溶液浓度 > 细胞液浓度 活细胞（植物导管细胞为死细胞） 细胞有大液泡（分生区没有大液泡） 外界溶液浓度 > 细胞液浓度 外界溶液 内因：原生质层具有选择透过性 原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性 三、观察外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响 酶催化细胞的 化学反应 PART TWO （1）酶的来源：是活细胞产生的具有催化能力的生物大分子（环境条件允许，酶在脱离了生命机体后仍然有催化活性） （2）生理作用：催化作用 （3）化学本质： 一、酶的本质 化学本质 （绝大多数）蛋白质 （少数）RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体（合成蛋白质） （主要）细胞核（合成RNA）（真核生物）、线粒体、叶绿体 存在场所 主要在细胞内，也可存在于细胞外 二、酶的特性 （1）酶具有高效性 例如，单个过氧化氢酶分子在1s内可以催化四千万个过氧化氢分子分解。 （2）酶具有专一性 细胞中已知的酶有数千种，每一种酶通常只催化一种或一类化学反应（专一性）。 三、活性中心 酶的功能与其分子结构密切相关。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。反应完成后，酶释放出产物，又会接受下一个底物分子进行新一轮反应。 广角镜：酶抑制剂 有一些物质会对酶产生抑制作用，引起酶的活性降低或丧失，这类物质统称为酶抑制剂。 常见的抑制形式有： ①抑制剂与底物竞争酶的活性中心，减少底物与酶的有效结合； ②抑制剂与酶的其他部位结合，改变了酶的空间结构，使酶的活性中心不能与底物有效结合。 四、酶活性受环境因素影响-温度和酸碱度的影响 酶通常在其适合的温度时活性最高，如人体内酶的最适温度范围是 35~40℃，低于或高于最适温度，酶活性均会降低。高温会破坏酶的空间结构，产生不可逆的变化，使酶活性丧失。 水分子环境酸碱度对酶活力影响很大。每一种酶都有其最适的pH范围，与其发挥作用的环境pH一致。 四、酶活性受环境因素影响-温度和酸碱度的影响 细胞通过分解有机分子获取能量 PART THREE A：腺苷 （腺嘌呤核糖核苷） T：三个 P：磷酸基团 一、ATP的结构组成 2024/12/13 24 二、ATP与ADP之间的转化 ATP 酶 ADP + Pi + 能量 ADP+ Pi +能量 酶 ATP ATP与ADP相互转化过程不是可逆反应 原因： （1）反应条件不同；（2）能量来源和去路不同； （3）反应场所不同。 ATP ATP合成酶 ATP水解酶 ADP + Pi + 能量 细胞通过氧化分解有机物，将有机物中的能量转换为生命活动直接使用的ATP和热能。 （简单记忆：有机物氧化分解释放能量） 细胞呼吸 细胞呼吸的类型：有氧呼吸和无氧呼吸。 1.主要场所： 线粒体 外膜 内膜 DNA/RNA 核糖体 嵴 增大膜面积 基质 分布有氧呼吸的酶 2.线粒体适应于有氧呼吸的主要特点： 线粒体基质中和线粒体内膜上分布着有氧呼吸的酶（如ATP合成酶） 线粒体内膜向内折叠形成嵴，增大了有氧呼吸酶的附着面积，大大提升了反应效率 三、有氧呼吸产生大量 ATP 能 +6H2O 酶 C6H12O6 2C3H4O3 能 酶 6CO2+ 6O2+24[H] 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 12H2O+ 酶 能 4[H] + 第一阶段 糖酵解 第二阶段 三羧酸循环 第三阶段 电子传递链 （氧化磷酸化） 人为将有氧呼吸划分为三个阶段 三、有氧呼吸产生大量 ATP 28 C6H12O6 2C3H4O3 +4 [H] + 少量能量 （丙酮酸） 酶 6CO2+20[H] +少量能量 酶 2C3H4O3+6H2O 12H2O + 大量能量 24[H] + 6O2 酶 （场所：细胞质基质） 1. 糖酵解 （场所：线粒体基质） 2. 三羧酸循环 （场所：线粒体内膜） 3. 电子传递链 三、有氧呼吸产生大量 ATP 约34%ATP 酶 C6H12O6 +6H2O +6O2 6CO2+12H2O +能量 （2870KJ） 约66%热能 有氧呼吸：细胞在反应物的参与下，通过酶的催化作用，把反应物 彻底 反应类型，产生 生成物 ， 同时 能量变化 的过程。 氧气 有机物 氧化分解 CO2和H2O 生成大量ATP 物质变化 能量变化 葡萄糖在有氧环境下转变成CO2和H2O 葡萄糖内的化学能转变成ATP和热能 三、有氧呼吸产生大量 ATP 能 酶 C6H12O6 2C3H4O3+4[H] 酶 2C2H5OH + 2CO2 细胞质基质 2C3H6O3 酶 第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全一样 第二阶段丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳或者转化为乳酸 四、无氧呼吸产生少量 ATP 概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 31 第一阶段（细胞质基质） 第二阶段（细胞质基质） 酒精发酵 大多数植物、酵母菌等 乳酸发酵 高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌等 葡萄糖 酶 丙酮酸+ NADH+少量能量 四、无氧呼吸产生少量 ATP 五、其他有机分子也可被氧化分解 叶绿体将光能转化并储存在糖分子中 PART FOUR 一、叶绿体是植物光合作用场所 膜 外膜 内膜 基粒 由囊状结构的类囊体堆叠而成（增大膜面积） 基质 光合作用主要发生在植物的绿色部位：这些部位有叶绿体 1.叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形 3，功能：类囊体膜上分布着丰富的与光合作用有关的色素和蛋白质，是光能吸收和转换的场所。 2，叶绿体的结构 胡萝卜素 （橙黄色） 叶黄素 （黄 色） 叶绿素a （蓝绿色） 叶绿素b （黄绿色） 类胡萝卜素 叶绿素 （3/4） （1/4） 注：色素带最宽（含量最多）的是叶绿素a； 溶解度最大的是胡萝卜素 二、高等植物叶绿体中的色素 三、叶绿体色素吸收光谱 阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。 色素的吸收光谱： 叶绿体色素能吸收可见光中特定波长的光：主要集中在蓝紫光和红橙光区域，几乎不吸收绿光。 叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 四、光合作用是物质和能量的转换过程 光合作用的总反应式： 2 +H2O CO2+ H2O （CH2O）+ O2↑ 光能 叶绿体 物质变化： 能量变化： H2O→O2 CO2 →CH2O 光能→化学能 C3 5三碳糖 1三碳糖 蔗糖、淀粉 等有机物 CO2 C5 光反应 ① 供氢、能 供能 ② ③ 卡尔文循环 +H2O +H2O 四、光合作用是物质和能量的转换过程 五、光反应和碳反应的比较 项目 光反应 碳反应 场所 条件 原料 物质变化 能量变化 联系 类囊体膜 光、色素、酶 H2O ①光能的捕获与转换 ②水的光解 ③高能化合物(ATP、NADPH)的形成 光能→（电能）→ATP、NADPH中活跃的化学能 叶绿体基质 多种酶、ATP、NADPH CO2 ①CO2的固定 ②C3的还原 ③C5再生 →糖中稳定的化学能 光反应为碳反应提供______________________ 碳反应为光反应补充_________________________ ATP NADPH ADP+Pi NADP+ 范·赫尔蒙特：柳树的增重只来源于水 普里斯特利：植物能够更新由于燃烧或呼吸而变得污浊的空气 亚里士多德：植物生长发育所需物资完全来自土壤 英格豪斯：植物更新空气需要光照 萨克斯：光照后叶片除了能产生氧气还能制造淀粉 恩格尔曼：氧气是叶绿体释放的 鲁宾和卡门：光合作用产生的氧气来源于水 卡尔文：探明了二氧化碳转化成有机物的途径 公元前3世纪 1642年 1771年 1779年 1864年 1880年 1939年 20世纪40年代 六、光合作用的发现历程 THANK YOU 汇报人：呀呀呀老师 $$