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2019-2020年高考生物二輪專題復習 專題二 物質跨膜運輸與酶 1. 物質跨膜運輸的實質 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，二是半透膜兩側具有濃度差。 3、比較擴散作用與滲透作用 擴散：物質從高濃度到低濃度的運動叫做擴散（擴散與過膜與否無關） （如：O2從濃度高的地方向濃度低的地方運動） 滲透：水分子或其它溶劑分子通過半透膜的擴散又稱為滲透。滲透作用的本質上是一種特殊的擴散。 4、比較半透膜與選擇性透過膜 ① 不同點： 半透膜是指某些物質可以自由通過，而另一些物質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）物質能否通過半透膜，一是取決于膜兩側的濃度差，即只能從高濃度的一側向低濃度的一側移動；二是取決于該物質分子的大小，即某物質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，標準的半透膜應是沒有生物活性的，膜上無載體。物質通過半透膜遵循擴散作用的原理，是自由擴散過程。 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構，膜上的載體種類和數量不同，造成對不同物質吸收的選擇性。它對物質的通過既具有半透膜的物理性質，還具有主動的選擇性，如細胞膜。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，與細胞膜的生命活動動密切相關，是活細胞的一個重要特征。 ② 相同點：都可以讓水分子自由通過，都不允許大分子物質通過。 二、細胞的吸水和失水（原理：滲透作用） 1、 動物細胞的吸水和失水 外界溶液濃度< 細胞質濃度時,細胞吸水膨脹 外界溶液濃度 > 細胞質濃度時,細胞失水皺縮 外界溶液濃度 = 細胞質濃度時,水分進出細胞處于動態(tài)平衡 2、 植物細胞的吸水和失水 細胞內的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細胞液。 原生質層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質（相當于選擇透過性膜） 外界溶液濃度 > 細胞液濃度時,細胞質壁分離 外界溶液濃度 < 細胞液濃度時,細胞質壁分離復原 外界溶液濃度 = 細胞液濃度時就，水分進出細胞處于動態(tài)平衡 中央液泡大小 原生質層位置 細胞大小 蔗糖溶液 變小 脫離細胞壁 基本不變 清水 逐漸恢復原來大小 恢復原位 基本不變 3、 質壁分離產生的條件： ① 具有大液泡② 具有細胞壁 4、 質壁分離產生的原因： 內因——原生質層伸縮性大于細胞壁伸縮性 外因——外界溶液濃度 > 細胞液濃度（不斷失水） 注：細胞壁是全透性的。 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、物質跨膜運輸的其它實例 1、對礦質元素的吸收（eg.人體甲狀腺濾泡上皮細胞具有很強的攝取碘的能力。） ① 逆相對含量梯度——主動運輸 ② 對物質是否吸收以及吸收多少，都是由細胞膜上載體的種類和數量決定。 2、細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. 生物膜的流動鑲嵌模型 一、探索歷程（略，見P65-67） 二、流動鑲嵌模型的基本內容 ▲磷脂雙分子層構成了膜的基本支架（不是靜止的，具有流動性） ▲蛋白質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，有的橫跨整個磷脂雙分子層 ▲磷脂雙分子層和大多數蛋白質分子可以運動 三、糖蛋白（糖被） 組成：由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成。 作用：細胞識別、免疫反應、血型鑒定、保護潤滑等。 3. 物質跨膜運輸的方式 一、被動運輸：物質進出細胞，順濃度梯度的擴散，稱為被動運輸。 1、自由擴散：物質通過簡單的擴散作用進出細胞 2、協(xié)助擴散：進出細胞的物質借助載體蛋白的擴散 二、主動運輸：從低濃度一側運輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種 方式叫做主動運輸。（也可從高濃度一側運輸到低濃度一側，速度遠快于協(xié)助擴散，eg.飯后小腸上皮細胞吸收葡萄糖） 比較項目 運輸方式 方向 是否需要載體 是否消耗細胞內的能量 舉例 被動 運輸 自由 擴散 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 擴散 高→低 需要 不耗能 葡萄糖進入紅細胞 主動運輸 低→高 需要 耗能 氨基酸、K+、Na+、Ca+等離子、葡萄糖進入小腸上皮細胞 注：葡萄糖進入紅細胞是協(xié)助擴散，葡萄糖進入其它細胞都是主動運輸。 尿素是小分子物質，自由擴散進入細胞。 三、大分子物質進出細胞的方式：胞吞、胞吐（不是跨膜運輸，依靠膜的流動性，要耗能） 溫度對物質運輸的影響： 1.酶 一、細胞代謝與酶 1、細胞代謝的概念：細胞內每時每刻進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝. 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80年代，<美國>切赫和奧特曼 3、酶的概念：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，絕大多數是蛋白質，少數是RNA。 4、活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。 6、酶的本質是蛋白質 7、酶與無機催化劑比較： 相同點：① 反應前后，本身不發(fā)生改變； ② 只催化熱力學允許進行的反應； ③ 降低活化能，改變化學反應速率，但不改變化學反應平衡點； 不同點：酶的特性 　　 ①高效性：酶的催化效率比無機催化劑更高，使得反應速率更快； 　　 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水解成多肽； 　　 ③多樣性：生物體內具有種類很多的酶。 　　 ④反應條件溫和性：酶促反應一般是在較溫和的條件下進行的，即常溫、常壓、生理pH條件下 　　 ⑤活性可調節(jié)性：包括抑制劑和啟動劑調節(jié)、回饋抑制調節(jié)、共價修飾調節(jié)和變構調節(jié)等。 　　 ⑥有些酶的催化活性與輔因子有關。 　　 ⑦易變性，由于大多數酶是蛋白質，因而會被高溫、強酸、強堿等破壞。 　　 二、影響酶促反應的因素（難點） 1、酶濃度對酶促反應速度的影響 　 當底物足夠，其它條件固定時，酶促反應速度與酶分子的濃度成正比。酶分子越多，底物轉化的速度越快。但 事實上，當酶濃度很高時，并不保持這種關系，曲線逐漸趨向平緩。 　　 2、底物濃度對酶促反應速度的影響 　 　在生化反應中，若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時，酶促反應速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當底物濃度較高時，反應速率加快，但不顯著。當底物濃度達到最大時，反應速率幾乎不再變。 　 　　 3、溫度對酶促反應速度的影響 在一定的溫度范圍內，酶促反應隨溫度升高而加快。當溫度達到一定限度時，酶促反應隨溫度升高而減慢。 各種沒在某一溫度時，酶活性最強，酶促反應速度最大，稱為酶的最適溫度。 注：低溫導致酶活性下降，高溫導致酶活性喪失。 　　 4、pH對酶促反應速度的影響 每一種酶只能在一定范圍限度的pH范圍內表現(xiàn)出活性，超過范圍便失去活性。酶在某一個pH時活性最大， 這個pH稱為最適pH。 　 5、啟動劑對酶促反應速度的影響 　　 6、抑制劑對酶促反應速度的影響 　　 三、實驗 1、 比較過氧化氫酶在不同條件下的分解（過程見課本P79） 實驗結論：酶具有催化作用，并且催化效率要比無機催化劑Fe3+高得多 控制變量法：變量、自變量、因變量、無關變量的定義。 對照實驗：除一個因素外，其余因素都保持不變的實驗。 2、 影響酶活性的條件（要求用控制變量法，自己設計實驗） 建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究PH對酶活性的影響。 1. 細胞的能量“通貨”——ATP 一、 ATP：是細胞內的一種高能磷酸化合物，三磷酸腺苷的英文縮寫 二、ATP的結構簡式：A－P～P～P，其中：A代表腺苷，P代表磷酸基團，～代表高能磷酸鍵，－代表普通化學鍵。 注意：ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲存著大量的能量，所以ATP被稱為高能化合物。這種高能化合物化學性質不穩(wěn)定， 在水解時，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：直接給細胞的生命活動提供能量。 四、ATP和ADP的相互轉換 A－P～P～P 斷裂 ─→ 水解 ─→ 釋放能量 水解酶、放能 合成酶、儲能 ATP ADP + pi（游離的磷酸）+ 能量 注：該反應是不可逆反應，因為催化劑（即所需酶）不同， 能量不同，進行場所不同 五、ATP的利用： 1、滲透能：用于細胞主動運輸。 2、光能：生物發(fā)光（eg.螢火蟲） 3、機械能：肌細胞收縮。 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）+ 果糖 蔗糖（大分子物質）