运输方向 运输特点 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 不需要载体蛋白和能量 需要载体蛋白、不需要能量 需要载体蛋白和能量 图例 动力 实例 浓度差 水、气体（O2,CO2）、脂溶性物质(甘油，乙醇) 浓度差 红细胞吸收葡萄糖 能量(由ATP直接提供) 小肠吸收无机盐、葡萄糖、氨基酸等 (2)大分子进出细胞的方式——胞吞和胞吐 运输方式 过程 大分子或颗粒附着在细胞膜上，这部分细胞吞 胞膜内陷形成小囊泡，然后小囊泡从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部 胞吐 运输方向 运输特点 细胞外→细胞内 实例 白细胞吞噬病菌 需要能量，不变形虫吞噬食物需要载体蛋颗粒 胰腺细胞分泌胰岛素 大分子先在细胞内形成囊泡，囊泡移到细细胞内→白 胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出 细胞外 2.影响跨膜运输的因素
(1)物质浓度(在一定的浓度范围内) (2)氧气浓度
(3)温度
温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的本质、作用及其实验验证
细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。
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活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态需要所需要的能量。 1．酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 合成场所 核糖体 来源 核糖核苷酸
细胞核(真核生物) (2)实验设计：
对照组：H2O2溶液在常温下几乎不分解
一般来说，活细胞都能产生酶 3．酶的催化作用的实验验证
作用场所 细胞内、外或生物体外均可 生理功能 生物催化作用 作用原理 降低化学反应的活化能 2.酶化学本质的实验验证
上述实验中的②和③对比，还能说明酶与无机催化剂相比，具有高效性。
二、酶的特性及相关实验分析 1．高效性
(1)原因：酶降低活化能的作用更显著。 (2)实验设计思路：
6 4 5 60 ℃保温 滴加斐林试剂 50 ℃～65 ℃水浴保温 观察实验结果 5 min 5 min
1 mL，振荡 1 mL，振荡 2 min 2 min
2．专一性
(1)原因：酶只能催化与其结构互补的底物 (2)实验设计思路示例
7 结论 有砖红色无砖红色沉淀 沉淀 淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 （本实验不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。）
3．温度对酶活性的影响(其他条件均适宜) (1)实验设计思路
(3)实验操作程序 序号 1 2 3
项目 注入可溶性淀粉 注入蔗糖溶液 注入新鲜淀粉酶溶液 试管 1 2 mL 2 mL 2 2 mL 2 mL 22
(2)实验设计程序
淀粉 淀粉酶 ↓ ↓
各自在所控制的温度下处理一段时间
↓
淀粉与相应温度的淀粉酶混合
↓
在各自所控制的温度下保温一段时间
↓
滴加碘液，观察颜色变化
（本实验不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解，因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。）
三、影响酶促反应的曲线分析 1．表示酶高效性的曲线
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。 2．影响酶促反应的因素 (1)温度和pH
①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温
探究课题：实验设计中的变量分析 理论归纳 1．变量的种类
变量是实验设计中可以变化的因素或条件，依据变量间的相互关系，可分为以下两类： (1)自变量与因变量：自变量是实验中由实验者所操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变，是实验要研究的因素。因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果。它们之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。
4．pH对酶活性的影响(其他条件均适宜)
只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响
酶作用的最适温度。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
①甲图：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
②乙图：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
（①温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。
②底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率 ，并不影响酶的活性。）(2)无关变量与额外变量：无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素。由无关变量引起的实验结果就是额外变量。它们之间也是因果关系。 2．自变量的确定和控制
根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施。
例如：“探索淀粉酶的最适温度”的实验。 23
(1)变量的确定：
自变量是相同的酶处在不同温度下即温度梯度，即要“探究什么”，则“什么”就是自变量。 (2)自变量的控制：在确定了自变量是温度梯度后，应将淀粉酶置于温度梯度下，如：25 ℃、26 ℃、27 ℃??控制变量的方法，常用的有“施加”“改变”“去除”等。
第二节 细胞的能量“通货”——ATP
一、ATP的结构、功能和利用 1．ATP的结构 (1)ATP的结构式：
3．无关变量的确定与控制
例如：请指出探究pH对唾液淀粉酶活性的影响实验中的无关变量是什么。应如何控制？ 分析：在该实验中，自变量是“pH的大小”。无关变量有温度、唾液淀粉酶的量、淀粉溶液的量、反应时间、加入碘液的量及时间等，在做实验时，对照组和实验组的以上因素都要相同且适宜。
(2)与RNA的关系：
ATP去掉两个磷酸基团后剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。 2．ATP的功能：是一种高能磷酸化合物，直接给细胞的生命活动提供能量。
3．1．ATP的利用：ATP用于细胞的主动运输、生物发电和发光、肌肉收缩、大脑思考及各种吸能反应。 二、ATP与ADP的相互转化 1、ATP的形成途径
ATP水解：在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解，并释放出大量的能量。 ATP形成：在有关酶的催化作用下，ATP可以接2.ATP合成与水解的比较 反应式 所需酶 能量来源 能量去路 反应场所 ATP的合成 ADP＋Pi＋能量酶ATP ATP合成酶 光能(光合作用) 化学能(细胞呼吸) 储存于形成的高能磷酸键中 细胞质基质、线粒体、叶绿体 ATP的分解 ATP酶ADP＋Pi＋能量 ATP水解酶 储存在高能磷酸键中的 能量 用于各项生命活动 生物体的需能部位 受能量，同时与一个游离的磷酸（Pi）结合，重新形成ATP ATP形成的能量来源：动物、人、真菌、大多数细菌：来自细胞呼吸； 绿色植物：来自细胞呼吸和光合作用 细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性 由上表可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。
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关注：
①ATP是生物界共用的主要直接能源物质，但不是惟一直接能源物质，如蛋白质合成中还可利用UTP。 ②ATP片剂可口服，常用于辅助治疗肌肉萎缩、心肌炎等疾病。
③ATP中末端的高能磷酸键易断裂和再生成，断裂时释放出大量的自由能，是一般化学键放出能量的2倍以上。例如：每摩尔的高能磷酸键放出的能量约是30.54 kJ，而一般的P～O键只放出能量8.37～20.92kJ。 ④直接供能物质除了ATP还有三磷酸胞苷(CTP)、三磷酸鸟苷(GTP)、三磷酸尿苷(UTP)。
第三节 ATP的主要来源——细胞呼吸
一、 探究酵母菌细胞的呼吸方式
1.概念：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。
2 分类：有氧呼吸和无氧呼吸。对绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式 3、实验探究：
⑴原理：酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，便于用来研究呼吸方式。 ⑵检验产物：
①CO2：可使澄清的石灰石变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
②酒精：橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下，与乙醇发生反应，变成灰绿色
⑶对比实验：设置两个 或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系的实验。
二、细胞的呼吸方式 1 有氧呼吸 ⑴反应式：
⑵过程：
① 第一阶段：场所：细胞质基质；
物质变化： 产能情况：少量
② 第二阶段：场所：线粒体基质；
物质变化：
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产能情况：少量
③ 第三阶段：场所：线粒体内膜；
物质变化：； 产能情况：大量
⑶概念：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，产生二氧化碳和谁，释放能量，生成许多ATP的过程。
⑵流程展示