【文章內(nèi)容簡介】 鑲嵌模型提出蛋白質(zhì)在膜中的分布是不均勻的，有些橫跨整個脂雙層，有些部分或全部嵌入脂雙層，有些則鑲嵌在脂雙層的內(nèi)外兩側(cè)表面；而三層結(jié)構(gòu)模型認為蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)。（2）流動鑲嵌模型強調(diào)組成膜的分子是運動的；而三層結(jié)構(gòu)模型認為生物膜是靜態(tài)結(jié)構(gòu)。拓展題：生物膜結(jié)構(gòu)的研究歷史反映了科學(xué)研究的艱辛歷程，也告訴我們建立模型的一般方法?？茖W(xué)家根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和已有的知識提出解釋某一生物學(xué)問題的假說或模型，用觀察和實驗對假說或模型進行檢驗、修正和補充。一種模型最終能否被普遍接受，取決于它能否與以后的觀察和實驗結(jié)果相吻合，能否很好地解釋相關(guān)現(xiàn)象，科學(xué)就是這樣一步一步向前邁進的。：生物膜的流動鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對自然界的認識永無止境，隨著實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進，對膜的研究將更加細致入微，對膜結(jié)構(gòu)的進一步認識將能更完善地解釋細胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型。第3節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞酱鸢负吞崾荆ㄒ唬﹩栴}探討，氧氣、二氧化碳、氮氣、苯等小分子（苯還是脂溶性的）很容易通過合成的脂雙層；水、甘油、乙醇等較小的分子也可以通過；氨基酸、葡萄糖等較大的有機分子和帶電荷的離子則不能通過合成的脂雙層。：葡萄糖不能通過人工合成的無蛋白的脂雙層，但小腸上皮細胞能大量吸收葡萄糖，推測小腸上皮細胞的細胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運葡萄糖的蛋白質(zhì)。：通過觀察此圖還可聯(lián)想并提出，細胞需要的離子是否也通過細胞膜上的蛋白質(zhì)來運輸?shù)葐栴}。（二）思考與討論。因為二者都是順物質(zhì)的濃度梯度進行的。不同之處是：前者不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助，后者必須有蛋白質(zhì)的協(xié)助才能實現(xiàn)。，不需要細胞消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動運輸。（三）旁欄思考題提示：這是細胞的胞吞作用。這對于人體有防御功能，并有利于細胞新陳代謝的正常進行。（四）技能訓(xùn)練+和Mg2+是通過主動運輸進入細胞的。+和Cl－是通過主動運輸排出細胞的。：因為以上四種離子細胞膜內(nèi)外的濃度差較大，細胞只有通過主動運輸才能維持這種狀況。（五）練習(xí)基礎(chǔ)題。　　。拓展題提示：低溫環(huán)境肯定會影響物質(zhì)的跨膜運輸。溫度會影響分子運動的速率，影響化學(xué)反應(yīng)的速率，因此，組成細胞膜的分子的流動性也會相應(yīng)降低，呼吸作用釋放能量的過程也會因有關(guān)酶的活性降低而受到抑制。這些都會影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾省５?章 自我檢測的答案和提示一、概念檢測判斷題1.。 2.。 3.。 4.。 5.。選擇題。 。畫概念圖二、知識遷移提示：小腸絨毛上皮細胞能夠從消化了的食物中吸收葡萄糖，卻很難吸收相對分子質(zhì)量比葡萄糖小的木糖。這一事實說明細胞膜對物質(zhì)進入細胞具有選擇透過性。這與細胞的生活關(guān)系密切，細胞膜的這一特性使細胞盡可能地只吸收自身需要的物質(zhì)，細胞不需要或?qū)毎泻Φ奈镔|(zhì)常被阻擋在細胞外。三、技能應(yīng)用提示：溫度高低會提高或降低水分子通過半透膜的擴散速率。在一定溫度范圍內(nèi)，提高溫度會加快水分子通過半透膜的速率；而降低溫度則減緩水分子通過半透膜的速率。實驗方案設(shè)計如下：按本章第1節(jié)滲透現(xiàn)象示意圖組裝好三組裝置。在第一組的燒杯外用酒精燈或水浴鍋加熱升溫；第二組燒杯外加冰塊降溫；第三組留作對照。三組裝置同時開始實驗，并記錄液面變化及時間。四、思維拓展提示：在順濃度梯度的情況下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通過協(xié)助擴散進入細胞。當細胞外葡萄糖或氨基酸的濃度低于細胞內(nèi)時，如果此時細胞的生命活動需要這些營養(yǎng)物質(zhì)，細胞還能吸收這些營養(yǎng)物質(zhì)，是通過主動運輸。第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶答案和提示（一）問題探討：鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化？。：收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。（二）實驗。這一現(xiàn)象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細胞內(nèi)每時每刻都在進行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行至關(guān)重要。（三）資料分析，但是認為發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認為這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。：巴斯德是微生物學(xué)家，特別強調(diào)生物體或細胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標集中在他們爭論的焦點上，使科學(xué)研究更加有的放矢。，酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。，堅持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。（四）旁欄思考題絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，強酸、強堿、高溫等劇烈條件都會影響到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以酶比較“嬌氣”。（五）第一小節(jié)練習(xí)基礎(chǔ)題：發(fā)酵與活細胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用。李比希：引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。畢希納：酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。薩姆納：酶是蛋白質(zhì)。：（1）細胞內(nèi)每時每刻都在進行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要高效率地進行，酶的催化效率比無機催化劑高得多。（2）細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進行，無機催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈條件才能有較高的催化效率。拓展題：可用第2章中學(xué)過的鑒定蛋白質(zhì)的方法。在薩姆納之前，之所以很難鑒定酶的本質(zhì)，主要是因為細胞中酶的提取和純化非常困難。：（1）如四膜蟲的rRNA前體具有催化活性。（2）目前已有發(fā)現(xiàn)具催化活性的DNA的報道。（六）第二小節(jié)練習(xí)基礎(chǔ)題。 。：這個模型中A代表某類酶，B代表反應(yīng)底物，C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物。這個模型的含義是：酶A與底物B專一性結(jié)合，催化反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。這個模型揭示了酶的專一性。拓展題1.（1）A點：隨著反應(yīng)底物濃度的增加，反應(yīng)速率加快。B點：反應(yīng)速率在此時達到最高。C點：反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)底物濃度的增加而升高，維持在相對穩(wěn)定的水平。（2）如果A點時溫度升高10 ℃，曲線上升的幅度變小。因為圖中原曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度，反應(yīng)速率都會變慢。（3）該曲線表明，B點的反應(yīng)底物的濃度足夠大，是酶的數(shù)量限制了反應(yīng)速率的提高，這時加入少量的酶，會使反應(yīng)速率加快（圖略）。第2節(jié) 細胞的能量“通貨”──ATP答案與提示（一）問題探討，以便交尾、繁衍后代。，是其特有的發(fā)光物質(zhì)。螢火蟲腹部細胞內(nèi)一些有機物中儲存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成光能時，螢火蟲才能發(fā)光。（二）思考與討論，約是1分子ATP所含能量的94倍（指ATP轉(zhuǎn)化為ADP時釋放的能量）。糖類和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定，不能被細胞直接利用。這些穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成ATP分子中活躍的化學(xué)能，才能被細胞直接利用。（三）練習(xí)基礎(chǔ)題。：吸能反應(yīng)：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)，需要消耗能量，是吸能反應(yīng)。這一反應(yīng)所需要的能量是由ATP水解為ADP時釋放能量來提供的。放能反應(yīng)：如丙酮酸的氧化分解，能夠釋放能量，是放能反應(yīng)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng)，儲存在ATP中。：在儲存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下兩個特點：一是ATP分子中含有的化學(xué)能比較少，一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時釋放的化學(xué)能大約只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活躍的化學(xué)能，而葡萄糖分子中所含的是穩(wěn)定的化學(xué)能。葡萄糖分子中穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化為ATP分子中活躍的化學(xué)能，才能被細胞利用。拓展題提示：植物、動物、細菌和真菌等生物的細胞內(nèi)都具有能量“通貨”──ATP，這可以從一個側(cè)面說明生物界具有統(tǒng)一性，也反映種類繁多的生物有著共同的起源。第3節(jié) ATP的主要來源──細胞呼吸答案和提示（一）問題探討：都是物質(zhì)的氧化分解過程；都能產(chǎn)生二氧化碳等產(chǎn)物，并且都釋放出能量。否則，組成細胞的化合物會迅速而徹底地氧化分解，能量會迅速地全部釋放出來，細胞的基本結(jié)構(gòu)也就會遭到徹底的破壞。，細胞能夠通過無氧呼吸來釋放能量。但是，無氧呼吸比有氧呼吸釋放的能量要少許多。（二）探究提示：重鉻酸鉀可以檢測有無酒精存在。這一原理可以用來檢測汽車司機是否喝了酒。具體做法是：讓司機呼出的氣體直接接觸到載有用硫酸處理過的重鉻酸鉀或三氧化鉻的硅膠（兩者均為橙色），如果呼出的氣體中含有酒精，重鉻酸鉀或三氧化鉻就會變成灰綠色的硫酸鉻。（三）小字部分的問題有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換效率大約是40%。1025個ATP轉(zhuǎn)化為ADP。（四）旁欄思考題提示：一般來說，如果無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或酒精過多，會對細胞產(chǎn)生毒害。酵母菌在無氧以及其他條件適合的情況下，隨著發(fā)酵產(chǎn)物（如酒精）的增多，營養(yǎng)物質(zhì)的減少以及pH發(fā)生變化等的影響，它的繁殖速率逐漸下降，死亡率逐漸上升，酒精發(fā)酵最終就會停止。其他的例子如用乳酸桿菌使牛奶發(fā)酵形成酸牛奶，最終情況也是這樣。（五）資料分析：參見本節(jié)參考資料。：胖人通過適量的運動，細胞呼吸的速率會加快，細胞內(nèi)有機物的分解會增加，體重就會下降。應(yīng)當將蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷涼的地方儲藏，這樣能夠降低細胞呼吸的速率，減少細胞內(nèi)有機物的損耗。（六）練習(xí)基礎(chǔ)題。 。：有氧呼吸與無氧呼吸的第一個階段完全相同：都不需要氧；都與線粒體無關(guān)。聯(lián)想到地球的早期以及原核細胞的結(jié)構(gòu)，可以作出這樣的推測：在生物進化史上先出現(xiàn)無氧呼吸而后才出現(xiàn)有氧呼吸，即有氧呼吸是由無氧呼吸發(fā)展變化而形成的。先出現(xiàn)原核細胞而后出現(xiàn)真核細胞，即真核細胞是由原核細胞進化而來的。因為綠色植物在光合作用中也能形成ATP。拓展題提示：人與鳥類和哺乳類維持體溫的能量來源都是細胞呼吸。在這些生物的細胞呼吸過程中，葡萄糖等分子中穩(wěn)定的化學(xué)能釋放出來：除一部分儲存在ATP中外，其余的則轉(zhuǎn)化成熱能，可以直接用于提升體溫；ATP水解釋放出的能量，除了維持各項生命活動外，有一部分也能轉(zhuǎn)化成熱能，用于提升體溫。而維持體溫的相對穩(wěn)定，還需復(fù)雜的調(diào)節(jié)機制。第4節(jié) 能量之源──光與光合作用答案和提示（一）問題探討。因為葉綠素吸收最多的是光譜中的藍紫光和紅光。不同顏色的光照對植物的光合作用會有影響。，所以不使用綠色的塑料薄膜或補充綠色光源。（二）實驗，從上往下依次為：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a（藍綠色）、葉綠素b（黃綠色）。這說明綠葉中的色素有4種，它們在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散的快慢也不一樣。，細線上的色素就會溶解到層析液中，就不會在濾紙上擴散開來，實驗就會失敗。（三）資料分析：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。：實驗材料選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位；沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結(jié)果，等等。（四）旁欄思考題提示：持這種觀點的人，很可能是在無光條件下做的這個實驗。無光時，植物不進行光合作用，只進行細胞呼吸，所以沒有釋放氧氣，而是釋放二氧化碳，也就是使空氣變污濁了。（五）思考與討論1，產(chǎn)物是糖類和氧氣，場所是葉綠體，條件是要有光，還需要多種酶等。光合作用的反應(yīng)式是：CO2 + H2O (CH2O) + O2：從人類對光合作用的探究歷程來看，生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)的研究進展關(guān)系很密切。例如，直到1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳，這個事例說明生物學(xué)的發(fā)展與化學(xué)領(lǐng)域的研究進展密切相關(guān)。又如，魯賓和卡門利用同位素標記法證明光合作用釋放的氧氣來自水，而不是來自二氧化碳；卡爾文用同位素示蹤技術(shù)探明了二氧化碳中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑，都說明在科學(xué)發(fā)展的進程中，相關(guān)學(xué)科的互相促進，以及技術(shù)手段的進步對科學(xué)發(fā)展的推動作用。（六）思考與討論21. 光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段所需條件必須有光有光無光均可進行場所類囊體的薄膜上葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中物質(zhì)變化H2O分解成O2和［H］；形成ATP二氧化碳被固定；C3被［H］還原，最終形成糖類；ATP轉(zhuǎn)化成ADP和Pi能量轉(zhuǎn)換光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，儲存在ATP中ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中儲存的化學(xué)能：光反應(yīng)階段產(chǎn)生的［H］，在暗反應(yīng)階段用于還原C3；能量聯(lián)系：光反應(yīng)階段生成的ATP，在暗反應(yīng)階段中將其儲存的化學(xué)能釋放出來，幫助C3形成糖類，ATP中的化學(xué)能則轉(zhuǎn)化為儲存在糖類中的化學(xué)能。（七）第一小節(jié)練習(xí)基礎(chǔ)題1.（1）；（2）√。：葉綠體主要吸收紅光和藍光用于光合作用，放出氧氣。拓展題， 還存在于植物幼嫩的莖和果實等器官的一些含有光合色素的細胞中。：是的。不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水層對光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對藍、綠部分的吸收，即到達深水層的光線是相對富含短波長的光，所以吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。（八）第二小節(jié)練習(xí)基礎(chǔ)題1.（1）√；（2）。 。 。 。 。，暗反應(yīng)階段的能量來源是ATP。，葉綠體內(nèi)首先積累起來的物質(zhì)是五碳化合物。拓展題1.（1）根據(jù)圖中的曲線表明，7～10時光合作用強度不斷增強，這是因為在一定溫度和二氧化碳供應(yīng)充足的情況下，光合作用的強度是隨著光照加強而增強的。（2）在12時左右光合作用強度明顯減弱，是因為此時溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關(guān)