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2019-2020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。 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，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→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，<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； 　　 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、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)）