高考生物大一轮精品复习讲义专题三 物质出入细胞的方式.docx
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高考生物大一轮精品复习讲义专题三物质出入细胞的方式
[考纲要求] 1.细胞与能量：
（1）细胞内的吸能反应和放能反应（a）；
（2）ATP的化学组成和特点（a）；（3）ATP在能量代谢中的作用（b）。
2.物质出入细胞的方式：
（1）扩散和渗透的过程（b）；
（2）动、植物细胞吸水和失水的过程及原因（b）；（3）被动转运和主动转运（b）；（4）胞吞和胞吐（a）；（5）活动：
观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原（b）。
3.酶：
（1）酶的发现过程（a）；
（2）酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用（b）；（3）影响酶作用的因素（c）；（4）探究酶的专一性（c）。
细胞与能量
一、细胞内的吸能反应和放能反应
1．吸能反应指产物分子中的势能比反应物分子中的势能高。
如人体细胞中葡萄糖合成糖元就是一种吸能反应。
2．放能反应指产物分子中的势能比反应物分子中的势能低。
所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化，也称为细胞呼吸。
太阳能
→
二、ATP的化学组成和特点
1．组成元素：
C、O、H、N、P。
2．简称：
腺苷三磷酸。
3．结构
结构简式：
A—P～P～P
4．ATP的结构特点
每分子ATP含两个高能磷酸键，ATP水解指远离A的那个“～”断裂，释放大量能量。
三、ATP在能量代谢中的作用
1．存在特点：
ATP在细胞内含量很少，转化十分迅速。
2．转化过程（ATP－ADP循环）：
在ATP－ADP循环中，物质是可逆的，能量是不可逆的。
3．转化意义：
细胞内ATP处于动态平衡中，对构成生物体内部稳定的供能环境有重要意义。
4．ATP的作用
是新陈代谢所需能量的直接来源（能量通货），用于各项生命活动。
物质出入细胞的方式
1．扩散和渗透的过程
渗透作用
扩散作用
区别
概念
水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散
分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象
条件
具有一层半透膜，半透膜两侧的物质存在浓度差
两处物质相对含量不等即可
结果
半透膜两侧的溶剂分子达到动态平衡
两处物质相对含量相等
联系
渗透作用是扩散作用的一种特殊方式
2.动植物细胞吸水和失水的过程及原因
（1）红细胞吸水与失水的过程和原因
①红细胞失水和吸水的原因：
红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，具有大分子不能通过，有些小分子物质（如水）可以通过的特点。
所以红细胞具有发生渗透作用的条件：
具有半透膜，又有浓度差。
②当外界溶液浓度大于红细胞内液体（细胞溶胶）的浓度时，红细胞就失水；红细胞发生收缩现象。
③当外界溶液浓度小于红细胞内液体（细胞溶胶）的浓度时，红细胞就吸水。
吸水到一定程度，由于细胞膜的伸缩性有一定限度，所以红细胞会发生破裂现象。
（2）植物细胞发生质壁分离及质壁分离复原的原因
①植物细胞的质壁分离是指植物细胞因渗透作用而失水，这时细胞膜（质膜）及其以内的部分收缩而发生质壁分离。
上图表示植物细胞发生质壁分离时的状态：
图中的1代表细胞壁，由于细胞壁具有全透性，所以1和2之间充满外界高浓度的溶液。
图中的2代表细胞膜，5代表液泡膜，3代表细胞质，2、5和3合称为原生质层，相当于植物细胞的半透膜，所以植物细胞具备了渗透吸水的条件；液泡内的液体叫细胞液，所以当半透膜（原生质层）两侧存在浓度差，即细胞液与外界溶液之间有浓度差，就会发生植物细胞的渗透作用。
②植物细胞发生质壁分离的原因
外因：
外界溶液浓度高于细胞液的浓度，液泡内的水就会流向细胞外。
内因：
原生质层的伸缩性要比细胞壁大，当植物细胞处于高浓度溶液中时，由于细胞失水导致原生质层的收缩，则会发生质壁分离。
③植物细胞发生质壁分离复原的原因
外因：
因为原生质层两侧具有浓度差；
内因：
因为原生质层的伸缩性较大，当植物细胞处于低于细胞液浓度的溶液中时，外界溶液中的水分子透过原生质层进入液泡，导致液泡变大，整个原生质层体积增大，最后与细胞壁重新贴在一起。
3．被动转运和主动转运
物质出入细胞的方式
被动转运
主动转运
扩散
易化扩散
运输方向
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
是否需要载体
不需要
需要
需要
是否消耗能量
不消耗
不消耗
消耗
图例
举例
O2、CO2、H2O、甘油等
红细胞吸收葡萄糖
根吸收K＋、Na＋等
4.胞吞和胞吐
运输方向
图解
实例
备注
胞吞
细胞外→细胞内
白细胞吞噬细菌等
①结构基础：
细胞膜的流动性；
②需消耗能量，不需载体蛋白的协助；
③属于非跨膜运输
胞吐
细胞内→细胞外
分泌蛋白（蛋白质类激素、消化酶等）、化学递质的分泌、释放等
5.活动：
观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原
（1）实验原理：
成熟的植物细胞有一大液泡。
当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开，即发生了质壁分离。
当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即发生了质壁分离复原。
（2）材料用具：
紫色洋葱，刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜；质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，清水。
（3）方法步骤
①制作洋葱表皮的临时装片。
②观察洋葱表皮细胞的质壁分离与质壁分离复原现象。
a．观察洋葱表皮细胞：
洋葱表皮细胞中有一个呈紫色的大液泡，因为液泡中有色素，所以便于观察。
b．观察洋葱表皮细胞的质壁分离：
观察到原生质层与细胞壁分离，液泡体积变小，颜色变深。
c．观察洋葱表皮细胞的质壁分离复原：
观察到原生质层与细胞壁重新贴在一起，液泡体积变大，颜色变浅。
（4）讨论：
①用什么方法可以鉴别植物细胞是否为活细胞？
由于活细胞的原生质层具有选择透性，相当于一层半透膜，所以可以用是否会发生质壁分离及复原来鉴别。
②如果用尿素、甘油或KNO3替代蔗糖溶液，会发生什么现象？
由于以上三种物质均能以被动转运（尿素、甘油）或主动转运（KNO3）的方式进入细胞，所以会发生质壁分离自动复原。
酶
一、酶的发现过程
法国巴斯德提出：
酒精产量与活酵母菌的繁殖量成正比，酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果。
德国李比希：
酒精发酵与酵母菌的活动无关，只需要酵母菌中某种物质的参与。
德国毕希纳：
促进酒精发酵的是酵母菌中的某种物质——酶。
美国萨姆纳尔：
得到脲酶结晶，证实酶的本质是蛋白质。
20世纪80年代初，科学家发现极少数酶是RNA，称为核酶。
二、酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用
1．概念：
酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的蛋白质，又称为生物催化剂。
少数核酸也具有生物催化作用，它们被称为“核酶”。
2．酶具有催化作用
酶＋底物
酶—底物复合物
酶＋产物
酶与底物结合后，形成酶—底物复合物，然后这个复合物会发生一定的形状变化，使底物变成产物，并从复合物上脱落，同时酶分子又恢复原状。
酶催化生物化学反应的原理是降低化学反应所需要的活化能，化学反应前后，酶的理化性质是不变的。
3．酶的特性
（1）高效性：
酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，保证了细胞内化学反应的顺利进行及能量供应的稳定。
（2）专一性：
一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应。
4．影响酶作用的因素
影响酶作用的因素有：
pH、温度和各种化合物（有机溶剂、重金属离子）等，其变化规律有以下特点：
温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
过酸、过碱或温度过高，酶的空间结构遭到破坏，能使蛋白质变性失活，低温使酶活性降低，但酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度条件下酶的活性可以恢复。
5．活动：
探究酶的专一性
（1）思路：
同一种酶催化不同化学反应（或不同酶催化同一化学反应）
试管
1
2
3
4
5
6
1%淀粉溶液
3mL
－
3mL
－
3mL
－
2%蔗糖溶液
－
3mL
－
3mL
－
3mL
新鲜唾液
－
－
1mL
1mL
－
－
蔗糖酶溶液
－
－
－
－
1mL
1mL
本尼迪特试剂
2mL
2mL
2mL
2mL
2mL
2mL
实验结果
（2）讨论
1号、2号试管在本实验中的作用是：
对照，说明淀粉、蔗糖与本尼迪特试剂不能发生特异性颜色反应；
3、4、5、6号试管需要37℃恒温水浴中保温的原因：
唾液淀粉酶的最适温度是37℃。
（3）变量分析及处理原则
①自变量：
不同底物或酶液（单一变量）；因变量：
底物是否被分解或有无产物形成；
②无关变量：
试剂的量、反应温度、pH等（平衡无关变量）。
（4）结果及结论：
3号试管出现红黄色沉淀，4号试管无此现象，说明唾液淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖；同理6号试管出现红黄色沉淀、5号试管无此现象，说明蔗糖酶只能水解蔗糖，不能水解淀粉。
说明酶具有专一性。
1．（2015·浙江10月学考）用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液浸润紫色洋葱鳞片叶外表皮，在显微镜下观察到如图所示的结果。
下列叙述错误的是（ ）
A．①表示细胞壁
B．②的体积比实验初期大
C．③处充满着蔗糖溶液
D．④的颜色比实验初期深
2．（2016·浙江10月学考）下列关于“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”活动的叙述，正确的是（ ）
A．制作洋葱表皮细胞装片需经解离、压片等操作才能将细胞分散
B．从低倍镜换成高倍镜时，需转动光圈才能换上高倍物镜
C．质壁分离过程中，水分子从胞内单向运动到胞外导致液泡变小
D．质壁分离复原过程中，细胞吸水速度逐步减慢
3．（2015·浙江10月学考）温度对甲、乙两种酶活性的影响如图所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．甲酶保持活性的温度范围大于乙酶
B．甲酶的活性始终高于乙酶
C．乙酶在55℃后完全失去活性
D．乙酶的最适宜温度高于甲酶
4．（2016·浙江4月学考）为研究酶的特性，进行了下列实验，基本过程和结果如下表所示。
步骤
基本过程
试管A
试管B
1
加入淀粉溶液
3mL
－
2
加入蔗糖溶液
－
3mL
3
加入新鲜唾液
1mL
1mL
4
37℃保温15min，加本尼迪特试剂
2mL
2mL
5
沸水浴2～3min，观察
红黄色沉淀
无红黄色沉淀
据此分析，下列叙述错误的是（ ）
A．实验的自变量是底物
B．检测指标是颜色的变化
C．酶的作用具有高效性
D．37℃是该酶作用的适宜温度
5．（2016·浙江10月学考）某同学进行有关酶的实验：
组1 1%淀粉溶液＋新鲜唾液＋本尼迪特试剂→红黄色沉淀
组2 2%蔗糖溶液＋新鲜唾液＋本尼迪特试剂→无红黄色沉淀
组3 2%蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液＋本尼迪特试剂→
下列叙述错误的是（ ）
A．自变量是底物和酶
B．组3的结果是红黄色沉淀
C．指示剂可用碘－碘化钾溶液替代
D．实验结果证明酶具有专一性
一、选择题
1．下列有关酶的叙述，正确的是（ ）
A．组成酶的基本单位都是氨基酸
B．低温、高温、过酸、过碱都会使酶失活
C．酶只能在生物体内发挥作用
D．酶具有高效性是因为其降低化学反应活化能的作用更显著
2．下列关于细胞的能量“通货”——ATP的叙述，正确的是（ ）
A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸
B．ATP中远离“A”的高能磷酸键易水解
C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—P
D．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定
3．下列有关酶和ATP的说法，正确的是（ ）
A．效应B细胞形成过程中酶的种类和数量会不断发生变化
B．ATP分子中的两个高能磷酸键所含的能量相同，稳定性也相同
C．骨骼肌细胞吸收周围组织液中氧气的过程不消耗ATP，但需要酶
D．探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，一般用碘—碘化钾溶液检测实验结果
4．在进行植物细胞融合实验时，要除去细胞壁，应选择（ ）
A．淀粉酶B．蛋白酶
C．纤维素酶D．麦芽糖酶
5．下列关于ATP的叙述中正确的是（ ）
A．ATP中存在3个高能磷酸键
B．腺苷三磷酸可简写为A～P－P～P
C．ATP是直接能源物质
D．ATP具有调节代谢的作用
6．如图所示，能正确表示显微镜下观察到的紫色洋葱表皮细胞质壁分离现象的是（ ）
7．下列有关酶的叙述，不正确的是（ ）
A．酶通过提供反应所需的活化能来提高反应速度
B．酶活性最高时的温度并不适合该酶的长期保存
C．酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响
D．一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应
8．人体肝细胞内CO2分压和K＋浓度高于细胞外，而O2分压和Na＋浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是（ ）
A．CO2B．O2
C．K＋D．Na＋
9．活细胞内合成酶的原料是（ ）
A．脂肪酸B．核苷酸
C．氨基酸D．氨基酸或核苷酸
10．如图表示某一酶促反应的过程，图中代表酶的是（ ）
A．甲B．乙
C．丙D．丁
11．新陈代谢的进行不仅需要酶，而且需要能量。
下列关于ATP的描述正确的是（ ）
A．ATP分子中含有三个高能磷酸键
B．动物体内主要的贮能物质是ATP
C．ATP是生命活动的直接能源物质
D．线粒体是合成ATP的唯一场所
12．人体红细胞通过易化扩散方式吸收葡萄糖，此吸收过程需要（ ）
A．糖元B．ATP
C．载体蛋白D．逆浓度梯度
二、非选择题
13．如图是物质出入细胞的三种方式的模式图（黑点代表物质分子），请据图回答：
（1）与甲相比，丙方式的不同之处是_________________________________________________。
（2）与丙相比，乙方式的不同之处是__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（3）小肠绒毛的上皮细胞吸收葡萄糖的方式是[ ]________。
14．如图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
（1）酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
其本质绝大多数是________，少数是________。
（2）图中表示了在最适温度下，随着反应物浓度的上升，反应速率加快。
在________点达到最大值，此时，限制酶促反应速率加快的原因是_________________________________________。
（3）若此反应是唾液淀粉酶水解淀粉的反应，最适温度是37℃，倘若温度降低至30℃，最大反应速率比图中B点________；若在B点适当增加1℃，反应速率会增加吗？
________。
（4）唾液淀粉酶从100℃降低到37℃，其催化活性怎么变？
______________。
15．大多数物质进入细胞都要穿过细胞膜，不同物质穿过细胞膜的方式不同，下图表示在一定范围内细胞膜外物质进入细胞内的3种不同情况。
据图回答下列问题：
（1）据图指出A、B、C所示物质的运输方式：
A是________，B是________，C是________。
（2）上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸酶抑制剂后曲线会发生变化？
________。
为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）乙醇、CO2和氨基酸进入细胞的方式分别是________、________、________。
答案精析
经典例析
1．B [图中①表示细胞壁，A正确；图示细胞发生了质壁分离，细胞失水，导致②的体积比实验初期小，④的颜色比实验初期深，B错误，D正确；③处表示细胞壁和细胞膜之间的部分，充满着蔗糖溶液，C正确。
]
2．D [该实验需要细胞保持活性，解离、压片会使细胞死亡；转动转换器换上高倍物镜；质壁分离时，水分子双向扩散，失水大于吸水，导致液泡减小；细胞吸水速度取决于细胞内外浓度差，质壁分离复原过程中细胞内外浓度差逐渐减小，细胞吸水速度逐渐减慢。
]
3．D [乙酶的最适温度是55℃左右，而甲酶的最适温度是35℃左右；甲酶保持活性的温度范围小于乙酶；在40～50℃之间，甲酶的活性低于乙酶；乙酶在55℃时活性较高。
]
4．C [试管A、B唯一的不同操作是加入的底物不同，故自变量是底物，A项正确；实验根据溶液是否产生红黄色沉淀作为检测指标，来判断唾液是否将底物水解产生还原糖，B项正确；酶的作用具有高效性，但据本实验无法得出这一结论，C项错误；唾液中的酶发挥作用的适宜温度是37℃，实验设置在此温度下进行，有利于发挥酶的活性，使反应更加顺利地进行，D项正确。
]
5．C [蔗糖在蔗糖酶的作用下水解为葡糖糖和果糖，故组3的结果为红黄色沉淀；通过3组实验比较说明酶具有专一性；碘－碘化钾溶液只能用来检测淀粉，故选C。
]
专题训练
1．D [酶大部分是蛋白质，少数是RNA，所以组成酶的基本单位应是氨基酸或核糖核苷酸，故A错误；低温只是抑制酶的活性，不会使酶失活，故B错误；酶在生物体内和体外都能发挥作用，故C错误；酶具有高效性是因为酶能显著降低化学反应所需要的活化能，故D正确。
]
2．B [ATP中的“T”代表三个，A项错误；ATP中远离“A”的高能磷酸键易水解，也易形成，B项正确；ATP的结构简式可表示为A—P～P～P，C项错误；细胞中ATP的含量少，化学性质不稳定，细胞中的ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生，D项错误。
]
3．A [效应B细胞形成过程是细胞分化的过程，酶的种类和数量会不断发生变化，A正确；ATP中的两个高能磷酸键的稳定性不同，其中远离腺苷的高能磷酸键容易水解，稳定性较弱，B错误；骨骼肌吸收氧气是扩散，不消耗ATP，也不需要酶，C错误；由于蔗糖及其水解产物都不与碘－碘化钾溶液反应呈现一定的颜色，因此探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，不能用碘—碘化钾溶液检测实验结果，D错误。
]
4．C [植物细胞的细胞壁主要是由纤维素和果胶组成的，而纤维素酶可以分解纤维素，除去细胞壁，而不损伤其他结构。
]
5．C [ATP中存在2个高能磷酸键，A错误；腺苷三磷酸可简写为A－P～P～P，B错误；ATP是直接能源物质，C正确；ATP是直接能源物质，无调节代谢的作用，D错误。
]
6．D [由于当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分子就透过原生质层进入到外界溶液中，液泡逐渐缩小，颜色变深；由于细胞壁是全透性的，而细胞膜是选择透性膜，所以在原生质层和细胞壁之间是外界溶液，所以是无色的。
]
7．A [酶通过降低化学反应的活化能提高化学反应速度，A错误；酶活性最高时的温度是其作用温度，酶的保存要保持其低活性，一般在低温下保存，B正确；pH过高或过低，都可使酶失活，故酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响，C正确；一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应，D正确。
]
8．C [人体肝细胞内CO2分压高于细胞外，运输出细胞是顺浓度梯度的，属于扩散，故A错误；人体肝细胞内的O2分压低于细胞外，进入细胞是顺浓度梯度的，属于扩散，故B错误；人体肝细胞内K＋浓度高于细胞外，而肝细胞能吸收K＋，即K＋是逆浓度梯度运输进细胞的，属于主动转运，故C正确；人体肝细胞内Na＋浓度低于细胞外，所以Na＋是顺浓度梯度进入肝细胞的，不属于主动转运，故D错误。
]
9．D [绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA，所以活细胞内合成酶的原料是氨基酸或（核糖）核苷酸。
]
10．A [甲在化学反应前后不发生改变，代表酶，A正确；乙代表一种底物，B错误；丙代表一种底物，C错误；丁代表产物，D错误。
]
11．C [ATP中的高能磷酸键是2个，A错误；动物体内主要的贮能物质是油脂，B错误；ATP是生命活动的直接能源物质，细胞中的绝大多数需要能量的生命活动都是直接由ATP提供的，C正确；细胞溶胶、线粒体、叶绿体都可以合成ATP，D错误。
]
12．C [易化扩散是将物质从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，不需要消耗能量，但必须借助载体蛋白。
]
13．
（1）需载体（或转运）蛋白的协助
（2）逆浓度差转运，需消耗能量 （3）乙 主动转运
解析
（1）与甲相比，丙方式需要载体蛋白。
（2）与丙相比，乙方式需要消耗能量。
（3）小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是乙主动转运。
14．
（1）蛋白质 RNA
（2）B 酶的浓度或数量有限
（3）低 不会 （4）不变
解析
（2）从图中可知，最适温度下，随着反应物浓度的上升，反应速率加快，在B点达到最大值。
此时，限制酶促反应速率加快的原因是酶的浓度或数量有限，导致反应物浓度再升高也达不到加快反应速率的目的。
（3）当温度降低至30℃时，偏离了最适温度，酶活性降低，反应速率变慢，最大反应速率比图中B点低。
若在B点适当增加1℃，偏离了最适温度，反应速率不会增加。
（4）唾液淀粉酶本质是蛋白质，在100℃的高温下将变性失活，不再具有催化作用，因此不管温度如何改变，酶的活性都为零。
15．
（1）扩散 易化扩散 主动转运
（2）C（主动转运） 主动转运的进行需要细胞呼吸提供能量 （3）扩散 扩散
主动转运
解析 A图中，细胞外浓度与运输速率成正比，属于扩散；B图中，在一定浓度范围内，随着细胞外浓度的增加，物质运输速率加快，到达一定浓度时，由于载体蛋白的数量一定，物质运输速率不再增加，属于易化扩散；C图中物质运输方向可以是低浓度运输到高浓度，属于主动转运。
乙醇、CO2进入细胞通过扩散，氨基酸进入细胞通过主动转运。
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