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1、2022年高考生物二輪專題復(fù)習(xí) 專題二 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸與酶
1.? 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)質(zhì)
一、滲透作用
1、滲透作用:指水分子(或其它溶劑分子)通過半透膜的擴(kuò)散。
2、發(fā)生滲透作用的條件:?一是具有半透膜,二是半透膜兩側(cè)具有濃度差。
3、比較擴(kuò)散作用與滲透作用
擴(kuò)散:物質(zhì)從高濃度到低濃度的運(yùn)動(dòng)叫做擴(kuò)散(擴(kuò)散與過膜與否無關(guān))
?????????? (如:O2從濃度高的地方向濃度低的地方運(yùn)動(dòng))
滲透:水分子或其它溶劑分子通過半透膜的擴(kuò)散又稱為滲透。滲透作用的本質(zhì)上是一種特殊的擴(kuò)散。
4、比較半透膜與選擇性透過膜
① 不同點(diǎn):
半透膜是指某些物質(zhì)可以自由通過,而另一些物質(zhì)則不能
2、通過的多孔性薄膜。這種膜可以是生物膜,也可以物理性膜。
(如:動(dòng)物的膀胱膜、腸衣、蛋殼膜等,還有人工制成的半透膜如玻璃紙、膠棉膜等)物質(zhì)能否通過半透膜,一是取決于膜兩側(cè)的濃度差,即只能從高濃度的一側(cè)向低濃度的一側(cè)移動(dòng);二是取決于該物質(zhì)分子的大小,即某物質(zhì)顆粒直徑只有小于半透膜的孔徑才能自由通過,否則不能。另外,標(biāo)準(zhǔn)的半透膜應(yīng)是沒有生物活性的,膜上無載體。物質(zhì)通過半透膜遵循擴(kuò)散作用的原理,是自由擴(kuò)散過程。
選擇性透過膜是具有活性的生物膜,由于膜上具有載體等結(jié)構(gòu),膜上的載體種類和數(shù)量不同,造成對(duì)不同物質(zhì)吸收的選擇性。它對(duì)物質(zhì)的通過既具有半透膜的物理性質(zhì),還具有主動(dòng)的選擇性,如細(xì)胞膜。因此,具有
3、選擇透過性的膜必然具有半透性,而具有半透性的膜不一定具有選擇性透過,活性的生物膜才具有選擇透過性。 細(xì)胞膜和其它生物膜都是選擇透過性膜,這種膜可以讓水分子自由通過,一些離子和小分子也可以通過,而其它的離子、小分子和大分子則不能通過。生物膜的這一特性,與細(xì)胞膜的生命活動(dòng)動(dòng)密切相關(guān),是活細(xì)胞的一個(gè)重要特征。
② 相同點(diǎn):都可以讓水分子自由通過,都不允許大分子物質(zhì)通過。
二、細(xì)胞的吸水和失水(原理:滲透作用)
1、 動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水
外界溶液濃度< 細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí),細(xì)胞吸水膨脹
外界溶液濃度 > 細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí),細(xì)胞失水皺縮
外界溶液濃度 = 細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí),水分進(jìn)出細(xì)胞處于
4、動(dòng)態(tài)平衡
2、 植物細(xì)胞的吸水和失水
細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細(xì)胞液。
原生質(zhì)層:細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)(相當(dāng)于選擇透過性膜)
外界溶液濃度 > 細(xì)胞液濃度時(shí),細(xì)胞質(zhì)壁分離
外界溶液濃度 < 細(xì)胞液濃度時(shí),細(xì)胞質(zhì)壁分離復(fù)原
外界溶液濃度 = 細(xì)胞液濃度時(shí)就,水分進(jìn)出細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡
中央液泡大小
原生質(zhì)層位置
細(xì)胞大小
蔗糖溶液
變小
脫離細(xì)胞壁
基本不變
清水
逐漸恢復(fù)原來大小
恢復(fù)原位
基本不變
3、 質(zhì)壁分離產(chǎn)生的條件: ① 具有大液泡???② 具有細(xì)胞壁
4、 質(zhì)壁分離產(chǎn)生的原因: 內(nèi)因——原生質(zhì)層伸縮性大于細(xì)胞壁伸縮
5、性
???? ? 外因——外界溶液濃度 > 細(xì)胞液濃度(不斷失水)
注:細(xì)胞壁是全透性的。
5、 植物吸水方式有兩種: ① 吸漲作用(未形成液泡)如:干種子、根尖分生區(qū) ② 滲透作用(形成液泡)
三、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌鼘?shí)例
1、對(duì)礦質(zhì)元素的吸收(eg.人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞具有很強(qiáng)的攝取碘的能力。)
① 逆相對(duì)含量梯度——主動(dòng)運(yùn)輸
② 對(duì)物質(zhì)是否吸收以及吸收多少,都是由細(xì)胞膜上載體的種類和數(shù)量決定。
2、細(xì)胞膜是一層選擇透過性膜,水分子可以自由通過,一些離子和小分子也可以通過,而其它的離子、小分子和大分子則不能通過。
6、
??????????
2. 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型
一、探索歷程(略,見P65-67)
二、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容
▲磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本支架(不是靜止的,具有流動(dòng)性)
▲蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層
▲磷脂雙分子層和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)
三、糖蛋白(糖被)
? 組成:由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成。
? 作用:細(xì)胞識(shí)別、免疫反應(yīng)、血型鑒定、保護(hù)潤滑等。
3. 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?
一、被動(dòng)運(yùn)輸:物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞,順濃度梯度的擴(kuò)散
7、,稱為被動(dòng)運(yùn)輸。
??1、自由擴(kuò)散:物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞
??2、協(xié)助擴(kuò)散:進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助載體蛋白的擴(kuò)散
二、主動(dòng)運(yùn)輸:從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè),需要載體蛋白的協(xié)助,同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量,這種
方式叫做主動(dòng)運(yùn)輸。(也可從高濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)降蜐舛纫粋?cè),速度遠(yuǎn)快于協(xié)助擴(kuò)散,eg.飯后小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖)
比較項(xiàng)目
運(yùn)輸方式
方向
是否需要載體
是否消耗細(xì)胞內(nèi)的能量
舉例
被動(dòng)
運(yùn)輸
自由
擴(kuò)散
高→低
不需要
不耗能
水、CO2、O2、N2、乙醇、甘油、苯、
脂肪酸、維生素等
協(xié)助
擴(kuò)散
高→
8、低
需要
不耗能
葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞
主動(dòng)運(yùn)輸
低→高
需要
耗能
氨基酸、K+、Na+、Ca+等離子、葡萄糖進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞
注:葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞是協(xié)助擴(kuò)散,葡萄糖進(jìn)入其它細(xì)胞都是主動(dòng)運(yùn)輸。
尿素是小分子物質(zhì),自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞。
三、大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式:胞吞、胞吐(不是跨膜運(yùn)輸,依靠膜的流動(dòng)性,要耗能)
溫度對(duì)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)挠绊懀?
1.酶
一、細(xì)胞代謝與酶
1、細(xì)胞代謝的概念:細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng),統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝.
2、酶的發(fā)現(xiàn):1857年,<
9、法國> 巴斯德 <德國> 畢希納 1926年,< 美國> 薩姆鈉 20世紀(jì)80年代,<美國>切赫和奧特曼
3、酶的概念:酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA。
4、活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。
6、酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)
7、酶與無機(jī)催化劑比較:
相同點(diǎn):① 反應(yīng)前后,本身不發(fā)生改變;
② 只催化熱力學(xué)允許進(jìn)行的反應(yīng);
③ 降低活化能,改變化學(xué)反應(yīng)速率,但不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn);
不同點(diǎn):酶的特性
①高效性:酶的催化效率比無機(jī)催化劑更高,使得反應(yīng)速率更快;
10、 ②專一性:一種酶只能催化一種或一類化合物,如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解成多肽;
③多樣性:生物體內(nèi)具有種類很多的酶。
④反應(yīng)條件溫和性:酶促反應(yīng)一般是在較溫和的條件下進(jìn)行的,即常溫、常壓、生理pH條件下
⑤活性可調(diào)節(jié)性:包括抑制劑和啟動(dòng)劑調(diào)節(jié)、回饋抑制調(diào)節(jié)、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)和變構(gòu)調(diào)節(jié)等。
⑥有些酶的催化活性與輔因子有關(guān)。
⑦易變性,由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),因而會(huì)被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞。
二、影響酶促反應(yīng)的因素(難點(diǎn))
1、
11、酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響
當(dāng)?shù)孜镒銐?,其它條件固定時(shí),酶促反應(yīng)速度與酶分子的濃度成正比。酶分子越多,底物轉(zhuǎn)化的速度越快。但
事實(shí)上,當(dāng)酶濃度很高時(shí),并不保持這種關(guān)系,曲線逐漸趨向平緩。
2、底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響
在生化反應(yīng)中,若酶的濃度為定值,底物的起始濃度較低時(shí),酶促反應(yīng)速度與底物濃度成正比,即隨底物濃度的增加而增加。當(dāng)?shù)孜餄舛容^高時(shí),反應(yīng)速率加快,但不顯著。當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到最大時(shí),反應(yīng)速率幾乎不再變。
3、溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響
在一定的溫度范圍內(nèi),酶促反應(yīng)隨溫度升高而加快。當(dāng)溫度達(dá)到一定限度時(shí),酶促反應(yīng)隨
12、溫度升高而減慢。
各種沒在某一溫度時(shí),酶活性最強(qiáng),酶促反應(yīng)速度最大,稱為酶的最適溫度。
注:低溫導(dǎo)致酶活性下降,高溫導(dǎo)致酶活性喪失。
4、pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響
每一種酶只能在一定范圍限度的pH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性,超過范圍便失去活性。酶在某一個(gè)pH時(shí)活性最大,
這個(gè)pH稱為最適pH。
5、啟動(dòng)劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響
6、抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響
三、實(shí)驗(yàn)
1、 比較過氧化氫酶在不同條件下的分解(過程見課本P79)
???? 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:酶具有催化作用,并且催化效率要比無機(jī)催化劑Fe3+高得多
???? 控制變量法:變量、自變量、因變量、無關(guān)變量
13、的定義。
???? 對(duì)照實(shí)驗(yàn):除一個(gè)因素外,其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。
2、 影響酶活性的條件(要求用控制變量法,自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))
建議用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響,用過氧化氫酶探究PH對(duì)酶活性的影響。
??
1. 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP
一、 ATP:是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物,三磷酸腺苷的英文縮寫
二、ATP的結(jié)構(gòu)簡式:A-P~P~P,其中:A代表腺苷,P代表磷酸基團(tuán),~代表高能磷酸鍵,-代表普通化學(xué)鍵。
注意:ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲(chǔ)存著大量的能量,所以ATP被稱為高能化合物。這種高能化合物化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,
在水解時(shí),由于高能磷酸鍵的斷裂,釋放
14、出大量的能量。
三、ATP的生理功能:直接給細(xì)胞的生命活動(dòng)提供能量。
四、ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)換
A-P~P~P 斷裂 ─→ 水解 ─→ 釋放能量
水解酶、放能
合成酶、儲(chǔ)能
ATP ADP + pi(游離的磷酸)+ 能量 注:該反應(yīng)是不可逆反應(yīng),因?yàn)榇呋瘎此杳福┎煌?
能量不同,進(jìn)行場(chǎng)所不同
五、ATP的利用: 1、滲透能:用于細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸。 2、光能:生物發(fā)光(eg.螢火蟲)
3、機(jī)械能:肌細(xì)胞收縮。 4、電能:用于生物發(fā)電、發(fā)光(eg.電鰩)
5、熱能:人體恒溫。 6、生物電:大腦思考。
酶、吸收能量、ATP的水解
釋放能量、ATP的合成
葡萄糖(小分子物質(zhì))+ 果糖 蔗糖(大分子物質(zhì))
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