分子与细胞第四、五章知识点背诵-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第4章 物质的输入和输出 第一节 被动运输 1.渗透作用概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散称为渗透作用。 2.渗透作用必须具备的两个条件（1）具有半透膜；（2）半透膜两侧溶液具有浓度差。 3.动物细胞的吸水和失水 （1）当外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。 （2）当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞失水皱缩。 （3）当外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡。 4.植物细胞的吸水和失水： （1）植物细胞的结构：①细胞壁特点：全透性，伸缩性小。②细胞内的液体环境：主要指细胞液，实质是液泡内的液体。③原生质层：由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成，相当于一层半透膜。 （2） 成熟植物细胞通过渗透作用吸水和失水。 判断：（1）红细胞中的血红蛋白能透过细胞膜出去。（ × ） （2）具有选择透过性的膜一定是半透膜。（ √ ） （3）渗透作用是一种特殊的扩散。 （ √ ） 5.质壁分离和复原实验： （1）原理：①原生质层伸缩性比细胞壁大，②原生质层相当于半透膜。③外界溶液浓度＞细胞液浓度 （2）对材料的要求：活的具有中央大液泡的成熟植物细胞，如叶肉细胞或紫色洋葱鳞片叶内外表皮细胞。 （3）成熟植物细胞发生质壁分离后，在原生质体和细胞壁之间充斥的液体为外界溶液（如蔗糖浓度）。 （4）质壁分离自动复原：质壁分离复原需要将发生质壁分离的成熟植物细胞再置于低浓度的溶液或清水中。但如果所用外界溶液为KNO3、乙二醇、NaCl、葡萄糖、甘油、尿素等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 （5）将成熟植物细胞放在高浓度的盐酸溶液（酒精、醋酸）中，无法观察到质壁分离现象，为什么？ 高浓度的盐酸（酒精、醋酸）会杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。 6.自由扩散和协助扩散 被动运输（1）概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。（顺浓度梯度：高→低） （2）被动运输分为自由扩散和协助扩散。 ①自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫做自由扩散，也叫简单扩散。 ②协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散，也叫易化扩散。 ！转运蛋白可分为载体蛋白、通道蛋白两种类型。 A. 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。 B. 通道蛋白：只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 （3）自由扩散的举例①气体：O2、CO2等 ②脂溶性的小分子有机物：甘油、乙醇、苯 ③少部分水。 影响因素：膜内外物质浓度差的大小。 协助扩散的举例①如葡萄糖进入红细胞②Na+、K+通过通道蛋白进出神经元③大部分水通过水通道蛋白进出细胞。 影响因素：①膜内外物质浓度梯度的大小②转运蛋白的种类和数量 第二节 主动运输与胞吞、胞吐 1. 主动运输：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，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，这种方式叫作主动运输。（逆浓度梯度：低→高） 2. 意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，是多种离子和小分子物质跨膜运输的方式。细胞通过主动运输来选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证个体生命活动的需要。 3. 主动运输的实例：①小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖；②甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘；③K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞膜等。 4. 在没有标注膜两侧浓度差的情况下，葡萄糖进入红细胞进入的方式为协助扩散（高→低）；葡萄糖进入其他细胞如小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞的方式为主动运输； 5. 多数细胞吸收K＋的方式为主动运输。细胞：高K＋低Na＋ 6. 细胞主动运输的结果是使物质在细胞膜内外的浓度差趋于增大，而被动运输的结果是使物质在细胞膜内外的浓度差趋于减小。 影响主动运输的因素：载体蛋白数量，能量、膜内外物质浓度梯度的大小。 7. 影响物质跨膜运输因素的曲线分析 (1)物质浓度 ①图甲中物质的运输速率只与物质浓度有关，图甲表示的运输方式为自由扩散。 ②图乙中物质的运输速率不仅与物质浓度相关，还受膜上转运蛋白数量等的影响，图乙可以表示协助扩散或主动运输。 (2)O2浓度 ①图丙的运输速率与O2浓度的大小无关，可以表示自由扩散或协助扩散的运输方式。 ②图丁的运输速率与O2浓度的大小相关，可以表示主动运输的方式。其中a点时，物质运输所需的能量由无氧呼吸提供；b点之后运输速率不再改变的主要原因是膜上载体蛋白数量有限。 (3)温度 8. 胞吞和胞吐： （1） 细胞摄取大分子时，首先大分子与膜上的蛋白质结合，引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子；然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。这种现象叫胞吞；例如：变形虫的摄食、白细胞吞噬病原体。 （2） 细胞需要外排的大分子，首先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，然后，囊泡与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。例如：分泌蛋白的分泌。 9. 胞吞胞吐的特点：①主要运输大分子物质，如蛋白质、多糖等。某些小分子也可以通过胞吞胞吐进行运输，如小分子神经递质以胞吐形式排到细胞外。②胞吞或胞吐过程也需要膜上蛋白质（不需要转运蛋白）的参与。间接体现膜的选择透过性。③需要消耗能量。④依赖于生物膜的流动性。⑤通过胞吞胞吐的运输穿膜层数为0。 10. 判断：胞吞、胞吐过程会导致膜成分的更新。(√) 11. 转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。 12. 判断：物质运输过程中的囊泡只能来自内质网、高尔基体。(×) 大分子有机物要通过载体蛋白的作用才能进入细胞内，并且要消耗能量。(×) 第五章 细胞的能量供应和利用 第一节 降低化学反应活化能的酶 1. 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 ，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开 酶 。 2. 比较过氧化氢在不同条件下的分解时，为什么要选新鲜的肝脏 ？为什么要对肝脏进行研磨？为什么要用新配制的过氧化氢溶液？新鲜的肝脏中有较多的过氧化氢酶； 对肝脏进行研磨，可以让过氧化氢酶与过氧化氢更充分的接触； 过氧化氢溶液易分解。 3. 本实验的控制变量分析：本实验中自变量是对过氧化氢溶液的不同处理，因变量是过氧化氢的分解速率，无关变量有过氧化氢溶液的性质和浓度、用量，肝脏的新鲜程度，温度等。 4. 实验设计应遵循对照原则和单一变量原则。 5. 分子从常态转化为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量，称为活化能。 6. 加热与加催化剂的作用机理比较(1)加热：给化学分子提供能量，使其从常态转化为容易发生化学反应的活跃状态。(2)酶与无机催化剂的共性：①催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。②反应前后性质、数量不变。③只改变反应速率，不改变生成物的量。 7．酶的本质 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 细胞核(主要) 来源 一般活细胞中均能产生 生理功能 具有生物催化功能 作用场所 细胞内或细胞外 8. 酶具有高效性 含义：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 意义：使细胞代谢快速进行 原因：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。 9. 酶具有专一性 含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应 意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 10. 酶的作用条件较温和 含义：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的 低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高，因此，酶制剂适宜在低温下保存。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 11. 细胞中的各类化学反应能有序的进行，还与酶在细胞中的分布有关。如叶肉细胞与光合作用有关酶分布在叶绿体内。 12. 探究温度对酶活性影响时，不能选用H2O2和H2O2酶，原因是高温会加快H2O2的分解。 13. 探究pH对酶活性影响时，不能选用淀粉和淀粉酶，原因是酸可以促进淀粉的水解。 14. 探究温度对酶活性影响，选材是淀粉和淀粉酶时，不能选用斐林试剂做鉴定，只能用碘液，原因是斐林试剂的使用需要水浴加热，而该实验需要严格控制温度。 15. 探究酶具有专一性时，选用淀粉、蔗糖和淀粉酶时，不能用碘液，只能用斐林试剂，原因是碘液只能检测淀粉的有无，而蔗糖无论是否被分解都不会使碘液变色。 第二节 细胞的能量“货币”ATP 1. ATP的中文名称：腺苷三磷酸。结构简式：A—P～P～P。其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。P代表磷酸基团，～代表特殊的化学键。1个ATP分子中含有3个磷酸基团，2个特殊的化学键。 2. ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸（腺苷一磷酸AMP），是RNA的基本组成单位之一。若ATP完全水解，会得到腺嘌呤、核糖、磷酸。 3. ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸、磷脂的元素组成是相同的。 4. ATP不稳定的原因：ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的转移势能。ATP的水解过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 5. 功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 6. ATP的供能机理：ATP在（ATP水解）酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。ATP合成酶 7. 写出ATP与ADP之间的相互转化反应式：ATP ADP＋Pi＋能量 ATP水解酶 ①ADP转化成ATP的过程中所需的能量来源：绿色植物既可来自光能（光合作用），也可来自呼吸作用（所释放的能量）；动物、人、真菌和大多数细菌均来自呼吸作用。ATP转化成ADP释放的能量用于各项生命活动。 ②ATP与ADP的转化过程物质是可逆的，能量是不可逆的，酶也不相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。 ③ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处在动态平衡之中的。ATP在细胞内的含量很低，但ATP和ADP之间的相互转化十分迅速，使细胞内ATP含量保持相对稳定。 ④ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。 8. ATP为主动运输供能的机理：①参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活。②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 9. 吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 10. 生物体内的能源物质有：糖类、脂肪、蛋白质。其中主要能源物质是：糖类。储能物质有：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)，其中动植物细胞中良好的储能物质是：脂肪。直接能源物质是：ATP。 11. 10.A—P～P～P中A表示腺苷，核苷酸 中A 表示腺嘌呤，DNA 中A表示腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA 中A表示腺嘌呤核糖核苷酸。 第3节　细胞呼吸的原理和应用 1．呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。细胞呼吸的类型有有氧呼吸和无氧呼吸。 2．探究酵母菌呼吸作用的原理：酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 3．探究酵母菌呼吸类型中自变量是有无氧气；有氧条件：用橡皮球(或气泵)充气；无氧条件：装有酵母菌培养液的锥形瓶封口放置一段时间。因变量是CO2产生的多少和是否有酒精产生;无关变量有温度、葡萄糖溶液的浓度、酵母菌活性等，无关变量要求相同且适宜。该实验有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照，为对比实验。 4. CO2产生的多少检测方法：澄清石灰水变浑浊的程度或溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短。 检测是否有酒精产生的方法：橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，变成灰绿色。 5． 实验中质量分数为10%的NaOH溶液作用：吸收空气中二氧化碳，保证第三个锥形瓶中澄清的石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。 装置乙中B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是使酵母菌将瓶中的O2消耗完，确保是无氧呼吸产生的CO2使澄清的石灰水变浑浊。 6．真核生物有氧呼吸场所：细胞质基质和线粒体(线粒体基质和线粒体内膜） 7．有氧呼吸化学反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。 ①第一个阶段是1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量。不需要氧的参与,是在细胞质基质中进行的。 ②第二个阶段是丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧直接参与，是在线粒体基质中进行的。 ③第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 8．有氧条件下葡萄糖中能量的去向有两个：大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中。 9．有氧呼吸概念：指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 10. 同有机物在生物体外的燃烧相比,有氧呼吸具有不同的特点:①有氧呼吸过程温和;②有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放;③这些能量有相当一部分储存在ATP中。 11.无氧呼吸的场所：细胞质基质。第一个阶段：与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段：丙酮酸在酶（与催化有氧呼吸的酶不同）的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。酶 酶 无氧呼吸反应式C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)+少量能量或C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量。乳酸发酵对应的常见生物：乳酸菌、人、高等动物、玉米胚、甜菜块根、马铃薯块茎。酒精发酵对应的常见生物：酵母菌、大多数植物。 12．无氧呼吸只在第一阶段释放少量的能量，生成少量ATP。无氧条件下葡萄糖中能量的去向有三个：①未释放的能量储存在酒精或乳酸中；②释放的能量大部分以热能的形式散失；③释放的能量少部分储存在ATP中。 13．消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸； 不消耗O2，不释放CO2，只进行产生乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡； CO2释放量大于O2吸收量，既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸， CO2释放量小于O2吸收量，说明反应物中可能有脂肪的参与。 14．细胞呼吸原理的应用①包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 ②酿酒时要先通气后密封，通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖，密封的目的是让酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵。③对花盆里的土壤经常进行松土透气。④粮食储藏需要的条件是(零上)低温、低氧和干燥；蔬菜、水果储藏的条件是(零上)低温、低氧和适宜的湿度。 15．影响细胞呼吸的外因：温度、氧气、CO2、水分； 16．O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸；O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。O2浓度＝5%时，既进行有氧呼吸又进行无氧无氧呼吸，有机物消耗最少。 17. CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 18．液滴移动法的实验装置和结果。 实验结果 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$