高一生物必修一四五章知识点.docx
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高一生物必修一四五章知识点
4.1物质跨膜运输的实例
第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 物质跨膜运输的实例
一、应牢记知识点
1、渗透作用
（1）渗透作用：
指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
（2）发生渗透作用的条件：
一是具有半透膜，二是半透膜两侧具有浓度差。
2、细胞的吸水和失水
⑴、当外界溶液的浓度低于细胞内溶液的浓度，细胞吸收水分膨胀。
⑵、当外界溶液的浓度高于细胞内溶液的浓度，细胞失去水分皱缩。
⑶、当外界溶液的浓度等于细胞内溶液的浓度，水分进出细胞处于动态平衡。
3、细胞内的液体环境：
主要指液泡里面的细胞液。
4、原生质层：
指细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质。
⑴、细胞核在原生质层内（P—61图4—2）
⑵、原生质层：
可以被看作是一层半透膜。
5、植物细胞的质壁分离与质壁分离复原
⑴、植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
⑵、当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分透过原生质层进入外界溶液，原生质层与细胞壁分离——质壁分离。
⑶、发生了质壁分离的细胞的细胞液浓度大于细胞外液浓度时，外界溶液中的水分透过原生质层进入细胞液，原生质层逐渐膨胀恢复原态——质壁分离复原。
6、植物细胞质壁分离的原因
⑴、直接原因（外因）：
外界溶液浓度>细胞液浓度（细胞失水）。
⑵、根本原因（内因）：
原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
7、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
8、质壁分离产生的条件：
（1）活的成熟的植物细胞
（2）外界溶液浓度大于细胞液浓度
5、植物吸水方式有两种：
（1）吸胀作用（未形成液泡）如：
干种子、根尖分生区
（2）渗透作用（形成液泡）
6.质壁分离的应用
鉴定植物细胞的死活；证明细胞膜的存在；测定细胞液的浓度；证明原生质层的伸缩性大于细胞壁；杀菌防腐
二、应会知识点
1、原生质：
指细胞内的生命物质，包括细胞膜、细胞质、细胞核等部分（不包括细胞壁）。
2、半透膜：
是指水分子可以自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子不能通过的人工膜。
3、选择透过性膜：
是生物膜。
表现为水分子可以自由通过，细胞选择吸收的离子和小分子也能通过，其他离子、小分子和大分子不能通过。
如细胞膜等生物膜。
4、半透膜只具有半透性而不具备选择透过性；选择透过性膜具有选择透过性也具有半透性。
5、质壁分离过程中，紫色洋葱表皮细胞液泡的颜色由浅变深；复原过程中反之。
4.2生物膜的流动镶嵌模型
第四章 细胞的物质输入和输出 第二节 生物膜的流动镶嵌模型
一、应牢记知识点
1、欧文顿（E.Overton）的发现和结论
⑴、发现：
细胞膜对不同物质的通透性不同。
凡是脂溶性物质都更容易通过细胞膜进入细胞。
⑵、结论：
膜是由脂质组成的。
2、1925年荷兰科学家的实验发现和结论
⑴、实验：
提取人红细胞中的脂质，在空气——水界面上铺展成单层分子。
⑵、发现：
单层分子的面积为人红细胞表面积的2倍。
⑶、结论：
细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。
3、1959年，罗伯特森（J.D.Robertsen）的发现和论断
⑴、发现：
电镜下，发现细胞膜有清晰的“暗—亮—暗”三层结构。
⑵、论断：
所有的生物膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成。
4、“荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验”的发现和结论（P—67图4—5）
⑴、发现：
两种细胞刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光；370C下40min后，两种颜色的荧光均匀分布。
⑵、论断：
细胞膜具有流动性。
5、1972年，桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）提出的流动镶嵌模型的基本内容
⑴、磷脂双分子层是细胞膜的基本支架。
⑵、蛋白质分子或镶或嵌入或横跨磷脂双分子层。
⑶、磷脂和蛋白质分子都是可以运动的。
6、糖被——糖蛋⑴、位置：
细胞膜的外侧表面。
⑵、组成：
蛋白质和多糖。
⑶、功能：
细胞识别作用、信息传递等。
保护和润滑作用。
如消化道、呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白。
二、应会知识点
1、细胞膜的结构特点——流动性
2、细胞膜的功能特点——选择透过性。
3、磷脂是细胞膜的主要成分，蛋白质是细胞膜的重要成分。
4.3物质跨膜运输的方式
第四章 细胞的物质输入和输出 第三节 物质跨膜运输的方式
一、应牢记知识点
1、被动运输：
指物质进出细胞时顺浓度梯度的扩散。
2、主动运输：
指物质进出细胞时逆浓度梯度的运输。
3、自由扩散：
指物质通过简单的扩散作用进出细胞。
（P—71图4—7）
如O2、CO2、H2O、乙醇（C2H5OH）、甘油、苯等
4、协助扩散：
指物质顺浓度梯度的扩散过程中需要载体蛋白的协助。
（P—71图4—7）
如葡萄糖分子等
5、主动运输：
指物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧过程中，既需要载体蛋白的协助又需要消耗细胞内化学反应释放的能量的方式。
（P—72图4—8）
如Na+、K+、Ca+ 等离子
意义：
保证活细胞能够按照生命活动的需要，主动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。
6、胞吞：
是细胞吸收大分子时，大分子首先附着在细胞膜表面，然后细胞膜包裹着大分子内陷成囊泡进入细胞内部的现象。
7、胞吐：
是细胞需要下外排大分子时，先在细胞内形成囊泡包裹着大分子，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜 融合，将大分子排出细胞的现象。
二、应会知识点
1、扩散作用：
指物质顺浓度梯度的扩散，即从高浓度处向低浓度处的扩散。
2、自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞、胞吐的比较
物质通过细胞膜的方式
细胞膜内外物质浓度的高低
是否需要载体蛋白质
是否消耗细胞内的能量
举 例
自由扩散
由高浓度一边到低浓度一边
不需要
不消耗
O2 、CO2、甘油、乙醇、苯等
协助扩散
由高浓度一边到低浓度一边
需要
不消耗
葡萄糖分子进入人的红细胞
主动运输
与浓度无关
需要
消耗
K＋ 进入红细胞等
内吞、外排
与浓度无关
不需要
消耗
酶原颗粒的分泌
第五章细胞的能量供应和利用
一、 酶——降低反应活化能
◎ 新陈细胞代谢：
活细胞内全部有序化学反应的总称。
◎ 活化能：
分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
1． 发现
①巴斯德之前：
发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
②巴斯德（法、微生物学家）：
发酵与活细胞有关；发酵是整个细胞。
③利比希（德、化学家）：
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
④比希纳（德、化学家）：
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
⑤萨姆纳（美、科学家）：
从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋白质。
⑥许多酶是蛋白质。
⑦切赫与奥特曼（美、科学家）：
少数RNA具有生物催化功能。
2．定义 ：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
注：
①来源：
活细胞 ②本质：
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
组成元素：
CHONS或CHONP基本单位：
氨基酸或核糖核苷酸合成场所：
核糖体或细胞核检测试剂：
双缩脲试剂或吡罗红
③作用：
催化作用（A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能，提高化学反应速度。
B.反应前后酶的性质和数量没有变化。
）
3．特性① 高效性：
催化效率很高，使反应速度很快② 专一性：
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
③ 作用条件温和（温度和pH值）。
酶的催化作用需要适宜的温度、pH值等，过酸、过碱、高温都会破坏酶空间结构。
低温也会影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构。
图例
V
酶浓度
V
底物浓度S
V
温度
解析
在底物足够，其他因素固定的条件下，酶促反应的速度与酶浓度成正比。
在S在一定范围内，V随S增加而加快，近乎成正比；当S很大且达到一定限度时，V也达到一个最大值，此时即使再增加S，反应几乎不再改变。
在一定温度范围内V随T的升高而加快在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，称最适温度；当温度升高到一定限度时，V反而随温度的升高而降低。
5.2细胞的能量通货——ATP（三磷酸腺苷）
◎ ATP是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是生物体进行各项生命活动的直接能源，它的水解与合成存在着能量的释放与贮存。
1．结构简式 A — P ～ P ～ P
合成酶
水解酶
腺苷 普通化学键高能磷酸键 磷酸基团
（13.8KJ/mol）（30.54 KJ/mol）
2．ATP与ADP的转化
◎ ATP ADP + Pi + 能量
水解酶
动态平衡
合成酶
ATP
放能
呼吸作用 细胞的各项生命活动
（线粒体 、吸能
细胞质） Pi
Pi
ADP
糖类—主要能源物质热能——散失
太阳光能 脂肪—主要储能物质 氧化分解
（直接能源）蛋白质—能源物质之一 化学能——ATP
5.3ATP的主要来源——细胞呼吸
◎呼吸是通过呼吸运动吸进氧气，排出二氧化碳的过程。
◎细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
分为：
有氧呼吸
无氧呼吸
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 CO2 和H2O释放能量，生成许多ATP的过程
指细胞在无氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
过程
1C6H12O6 → 2丙酮酸 +4 [H] + 少能
② 2丙酮酸+ 6H2O → 6CO2 +20 [H]+ 少能
③ 24[H] + 6O2 → 12H2O + 大量能量
1C6H12O6 → 2丙酮酸 + 4[H] + 少能
→ 2C3H6O3 乳酸
② 2丙酮酸 → 2C2H5OH + 2CO2
反应式
酶
C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2 + 12H2O +大量能量
酶
酶
C6H12O6 → 2C3H6O3 + 少量能量
→ 2C2H5OH + 2CO2 + 少能
不
同点
场所 ①细胞质基质②线基质③线内膜
始终在细胞质基质
条件 需氧、酶
不需氧、需酶
产物 CO2 、H2O
酒精和CO2或乳酸
能量 大量、合成38molATP（1161KJ）
少量、合成2molATP（61.08KJ）
相
同点
联系 从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同，以后阶段不同
实质 分解有机物，释放能量，合成ATP
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
四、影响细胞呼吸作用的因素
1、内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量）
2、环境因素
（1）温度
温度以影响酶的活性影响呼吸速率。
在最低点与最适点之间，呼吸酶活性低，呼吸作用受抑制，呼吸速率随温度的升高而加快。
超过最适点，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸作用受到抑制，呼吸速率则会随着温度的增高而下降。
（2）O2的浓度
植物在O2浓度为0时只进行无氧呼吸，大多数植物无氧呼吸的产物是酒精和CO2；O2浓度在0~10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；在O2浓度5%时，呼吸作用最弱；在O2浓度超过10%时，只进行有氧呼吸。
有氧环境对无氧呼吸起抑制作用，抑制作用随氧浓度的增加而增强，直至无氧呼吸完全停止在一定氧浓度范围内，有氧呼吸的强度随氧浓度的增加而增强。
（3）CO2浓度
呼吸强度
呼吸强度
从化学平衡角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。
（4）含水量
在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而
增强，
CO2浓度
随含水量的减少而减弱
含水量%
5.4光合作用
◎光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。
1．发现
内容
时间
过程
结论
普里斯特
1771年
蜡烛、小鼠、绿色植物实验
植物可以更新空气
萨克斯
1864年
叶片遮光实验
绿色植物在光合作用中产生淀粉
恩格尔曼
1880年
水绵光合作用实验
叶绿体是光合作用的场所释放出氧
鲁宾与卡门
1939年
同位素标记法
光合作用释放的氧全来自水
2、场所
双层膜
叶绿体 基质 ：
DNA，多种酶、核糖体等
基粒 多个类囊体（片层）堆叠而成
3．过程
光反应
暗反应
条件
光、、H2O、色素、酶
CO2、[H]、ATP、C5、酶
时间
短促
较缓慢
场所
类囊体的薄膜上
叶绿体的基质
过程
1水的光解 2H2O → 4[H] + O2
② ATP的合成：
ADP + Pi + 光能 → ATP
① CO2的固定：
CO2 + C5 → 2C3
② C3的还原：
2C3 →（CH2O）+C5
实质
光能 → 化学能，释放O2
同化CO2，形成（CH2O）
总式
光能
叶绿体
光能
叶绿体
CO2 + H2O ——→ （CH2O）+ O2
或 6CO2 + 12H2O ——→C6H12O6+ 6O2 + 6H2O
物变
无机物CO2、H2O → 有机物（CH2O）
能变
光能 → ATP中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能
◎ 光合作用的实质
通过光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。
4、光合作用的意义
①制造有机物，实现物质转变，将CO2和H2O合成有机物，转化并储存太阳能；
②调节大气中的O2和CO2含量保持相对稳定；③生物生命活动所需能量的最终来源；
注：
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
5、影响光合作用速率的因素及其在生产上的应用
光合速率是光合作用强度的指标，它是指单位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率。
影响因素包括植物自身内部的因素，如处在不同生育期等，以及多种外部因素。
（1）单因子对光合作用速率影响的分析
①光照强度（如图所示）
曲线分析：
A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。
AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=细胞呼吸强度，称B点为光补偿点（植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长）。
BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，称C点为光饱和点。
应用：
阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。
间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。
②光照面积（如图所示）
曲线分析：
OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用叶面积的饱和点。
随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下。
OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用不再增加，但叶片随叶面积的不断增加呼吸量（OC段）不断增加，所以干物质积累量不断降低（BC段）。
应用：
适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。
封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。
2CO2浓度、含水量和矿质元素（如图所示）
曲线分析：
CO2和水是光合作用的原料，矿质元素直接或间接影响光合作用。
在一定范围内，CO2、水和矿质元素越多，光合作用速率越快，但到A点时，即CO2、水、矿质元素达到饱和时，就不再增加了。
应用：
“正其行，通其风”，温室内充CO2，即提高CO2浓度，增加产量的方法.合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，增加光合作用速率。
③温度（如图所示）
曲线分析：
光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。
一般植物在10～35℃下正常进行光合作用，其中AB段（10～35℃）随温度的升高而逐渐加强，B点（35℃）以上光合酶活性下降，光合作用开始下降，50％左右光合作用完全停止。
应用：
冬天温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。
白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用：
晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证有机物的积累。
（2）多因子对光合作用速率影响的分析（如图所示）
曲线分析：
P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
应用：
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提高光合速率。
当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的
6、总结:
光合作用在现实生活中
①提高农作物产量：
延长光合作用时间、增大光合作用面积：
合理密植，改变植物种植方式：
轮作、间作、套作
②提高光合作用速度
使用温室大棚使用农家肥、化肥“正其行，通其风”大棚中适当提高二氧化碳的浓度补充人工光照
7、计算
1真光合作用速率=净光合作用速率+细胞呼吸作用速率
CO2吸收
D
B
真光合作用=净光合作用+呼吸作用
净光合作用
OAC
呼吸作用
光照强度
E
CO2释放
②光合作用制造的有机物=光合作用积累的有机物+细胞呼吸消耗的有机物
解析：
制造的就是生产的总量，其中一部分被储存起来，就是积累的，另一部分被呼吸消耗
③光合作用利用二氧化碳的量=从外界吸收的二氧化碳的量+细胞呼吸释放的二氧化碳的量
解析：
光合作用利用CO2的量有两个来源，一个是外界吸收的，另一个是自身呼吸放出的，二者都被光合作用利用。
六、比较光合作用和细胞呼吸作用
光合作用
呼吸作用
反应场所
绿色植物（在叶绿体中进行）
所有生物（主要在线粒体中进行）
反应条件
光、色素、酶等
酶（时刻进行）
物质转变
无机物CO2和H2O合成有机物（CH2O）
分解有机物产生CO2和H2O
能量转变
把光能转变成化学能储存在有机物中
释放有机物的能量，部分转移ATP
实质
合成有机物、储存能量
分解有机物、释放能量、产生ATP
联系
有机物、氧气
能量、二氧化碳
光合作用 呼吸作用
五、化能合成作用
自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。
例如：
硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。
下图为硝化细菌的化能合成作用
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