Buscando un resumen de los puntos de conocimiento en el primer capítulo del curso obligatorio 1, el quinto capítulo y el sexto capítulo del curso obligatorio 2 de biología de la escuela secundaria
Capítulo 4 Entrada y salida de material de las células
Sección 1 Ejemplos de transporte de material a través de membranas
1. Ósmosis
(1) Ósmosis: se refiere a la difusión de moléculas de agua (u otras moléculas de disolvente) a través de una membrana semipermeable.
(2) Condiciones para que se produzca la ósmosis:
Primero, hay una membrana semipermeable y, segundo, hay una diferencia de concentración en ambos lados de la membrana semipermeable. .
2. Absorción de agua y pérdida de agua de las células (principio: ósmosis)
(1) Absorción de agua y pérdida de agua de las células animales
Concentración de solución externa < citoplasma Cuando la concentración de la solución externa = la concentración del citoplasma, las células absorben agua y se hinchan
Cuando la concentración de la solución externa > la concentración del citoplasma, las células pierden agua y se encogen
Cuando la concentración de la solución externa = la concentración del citoplasma, el agua que entra y sale de la célula está en un equilibrio dinámico
(2) Absorción y pérdida de agua en las células vegetales
El ambiente líquido dentro de la célula se refiere principalmente al líquido celular dentro de la vacuola.
Capa de protoplasma: membrana celular, tonoplasto y citoplasma entre las dos membranas
Cuando la concentración de la solución externa > la concentración de la solución celular, la pared citoplasmática se separa
Solución externa Cuando la concentración Cuando la concentración de la solución externa = la concentración de la solución celular, el agua entra y sale de la célula está en equilibrio dinámico El tamaño de la vacuola central La posición de la capa de protoplasma El tamaño de la célula La la solución de sacarosa se hizo más pequeña se desprendió de la pared celular básicamente sin cambios Agua clara Vuelve gradualmente a su tamaño original Vuelve a su posición original Básicamente sin cambios 1. Produce plasmoides Las condiciones que deben tener las células separadas: (células vegetales vivas maduras) (1) Tener una vacuola central grande; (2) Tener una pared celular 2 Razones de la plasmólisis: Factores internos: La elasticidad de la la capa de protoplasma es mayor que la elasticidad de la pared celular Factores externos: concentración de solución externa > concentración de líquido celular 3. 1. Absorción de elementos minerales (1) Gradiente de contenido relativo inverso - transporte activo (2) Si se absorben sustancias y en qué cantidad, todo está determinado por la Tipo y cantidad de portadores en la membrana celular. 2. La membrana celular es una membrana selectivamente permeable. Las moléculas de agua pueden atravesarla libremente, y algunos iones y moléculas pequeñas también pueden atravesarla, mientras que otros iones, moléculas pequeñas y macromoléculas no pueden atravesarla. 4. Compara varios grupos de conceptos Difusión: El movimiento de una sustancia de alta concentración a baja concentración se llama difusión (la difusión no tiene nada que ver con si atraviesa la membrana o no) (Por ejemplo: el O2 se mueve de un lugar con alta concentración a un lugar con baja concentración) Ósmosis: la difusión de moléculas de agua u otras moléculas de solvente a través de una membrana semipermeable también se llama ósmosis (por ejemplo: para la absorción y pérdida de agua de las células, la capa de protoplasma equivale a una membrana semipermeable) la ósmosis es equivalente a la difusión de moléculas de disolvente Membrana semipermeable : el hecho de que las sustancias puedan pasar o no depende del tamaño del diámetro de los poros de la membrana semipermeable (Tales como: vejiga de animal, celofán, tripas, membranas de cáscara de huevo, etc.) Membrana selectivamente permeable: hay portadores en la membrana celular, y los tipos y cantidades de portadores en las membranas celulares de diferentes organismos. La diferencia constituye la selectividad de si se absorben diferentes sustancias y en qué medida. (Tales como: varias biopelículas como membranas celulares) Sección 2: Modelo de mosaico de flujo de biopelícula 1. Proceso de exploración (omitido, ver P65- 67) 2. Contenidos básicos del modelo de mosaico de flujo P68 1. La bicapa de fosfolípidos constituye el andamio básico de la membrana y las moléculas de fosfolípidos pueden moverse. 2. Algunas moléculas de proteínas están incrustadas en la superficie de la bicapa de fosfolípidos, algunas están parcial o completamente incrustadas en la bicapa de fosfolípidos y otras abarcan toda la bicapa de fosfolípidos. La mayoría de las moléculas de proteínas también pueden moverse. 3. Formada por la combinación de proteínas y azúcares de la membrana celular. 2. Glicoproteína (revestimiento de azúcar). Función: reconocimiento celular, respuesta inmune, identificación del tipo de sangre, protección y lubricación, etc. Sección 3 Cómo se transportan las sustancias a través de las membranas 1. Transporte pasivo: La difusión de sustancias dentro y fuera de las células a lo largo del gradiente de concentración se denomina pasiva. transporte. 1. Difusión libre: las sustancias entran y salen de la célula mediante difusión simple. 2. Difusión asistida: las sustancias que entran y salen de la célula se difunden a través de proteínas transportadoras. 2. Transporte activo: el transporte desde el lado de baja concentración al lado de alta concentración requiere la ayuda de proteínas transportadoras y también requiere el consumo de energía liberada por reacciones químicas dentro de la célula. Este método se llama transporte activo. Comparación de tres modos de transporte transmembrana Dirección Portador Energía Ejemplos Difusión libre Alta→Baja No requerida No requerida Agua, CO2, O2, N2, etanol, glicerol, benceno, ácidos grasos, etc. Difusión asistida Alta→Baja Requerido No requerido La glucosa ingresa a los glóbulos rojos Transporte activo Bajo→Alto Requerido Requerido Amino Los ácidos, el plasma K+, Na+, Ca+ y la glucosa entran en las células epiteliales del intestino delgado 3. La forma en que las sustancias macromoleculares (bacterias, virus, proteínas, etc.) entran y salen de las células: endocitosis, exocitosis. (Se requiere energía independientemente de la concentración) Capítulo 5 Suministro y utilización de energía celular Sección 1 Enzimas que reducen la energía de activación de reacción 1. Metabolismo celular y enzimas 1. El concepto de metabolismo celular: en las células ocurren muchas reacciones químicas en todo momento, llamadas colectivamente metabolismo celular. 2 Activación energía: La energía necesaria para que una molécula cambie de un estado normal a un estado activo propenso a reacciones químicas. 3. El concepto de enzimas: Las enzimas son sustancias orgánicas catalíticas producidas por células vivas. La mayoría son proteínas y algunas son ARN. 4. Características de la enzima: especificidad, alta eficiencia (energía de activación significativamente menor), condiciones de acción relativamente suaves (temperatura adecuada, pH) P85 Experimento de exploración 1. Compare la descomposición de la catalasa en diferentes condiciones (consulte el libro de texto P79 para conocer el proceso) Conclusión experimental: la enzima tiene un efecto catalítico y la eficiencia catalítica es mayor que la del catalizador inorgánico Fe3+. Múltiple Método de variables controladas: definición de variables, variables independientes, variables dependientes y variables irrelevantes. Experimento de control: Experimento en el que todos los factores excepto uno permanecen sin cambios. 2. Condiciones que afectan la actividad enzimática (es necesario utilizar el método de variable de control y diseñar experimentos usted mismo) Se recomienda utilizar amilasa para explorar el efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática. y catalasa para explorar el efecto del pH sobre la actividad enzimática. Sección 2 La "moneda" energética de las células: ATP 1. ¿Qué es el ATP? El nombre chino es trifosfato de adenosina, que es un compuesto de fosfato de alta energía presente en las células. 2. La fórmula estructural simplificada: A-P~P~P A representa adenosina y P representa un grupo fosfato ~ representa un enlace fosfato de alta energía 3. ADP p> ADP + Pi+ Enzima de síntesis de energía ATP Fuentes de energía necesarias: animales y humanos: respiración Plantas verdes: respiración, fotosíntesis ATP La energía hidrolasa ADP + Pi+ se utiliza en diversas actividades vitales de los organismos vivos. Sección 3 La principal fuente de ATP: la respiración celular 1. El concepto y tipos de respiración celular: La materia orgánica sufre una serie de descomposición oxidativa dentro de las células para generar dióxido de carbono u otros. productos, el proceso de liberación de energía y generación de ATP. La esencia es descomponer la materia orgánica y liberar energía. Incluyendo la respiración aeróbica y la respiración anaeróbica. 2. Respiración aeróbica: con la participación del oxígeno, las células oxidan y descomponen completamente la materia orgánica como la glucosa mediante la catálisis de varias enzimas para producir dióxido de carbono y agua, liberando una gran cantidad de energía para generar una gran cantidad de ATP. Fórmula de reacción total: C6H12O6 +6O2 +6H2O enzima 6CO2 + 12H2O + una gran cantidad de energía La primera etapa: matriz citoplasmática C6H12O6 enzima 2 piruvato + una pequeña cantidad de [H ] + una pequeña cantidad de energía La segunda etapa: Matriz mitocondrial 2 piruvato + 6H2O enzima 6CO2 + Una gran cantidad de [H] + Una pequeña cantidad de energía La tercera etapa : Membrana interna mitocondrial 24[H]+ 6O2 enzima 12H2O + Gran cantidad de energía 3. Respiración anaeróbica Productora de alcohol: C6H12O6 enzima 2C2H5OH + 2CO2 + Pequeña cantidad de energía Organismos productores: la mayoría de las plantas, levadura Producción de ácido láctico: enzima C6H12O6 2 ácido láctico + pequeña cantidad de energía Organismos productores: células musculares animales , bacterias ácido lácticas, tubérculos de patata, tubérculos de remolacha Nota: respiración anaeróbica de microorganismos También llamada fermentación, lo que produce ácido láctico se llama fermentación ácido láctica, y lo que produce alcohol se llama fermentación alcohólica El concepto de respiración anaeróbica: las células utilizan la acción catalítica de una variedad de enzimas para convertir la glucosa, etc. en condiciones anaeróbicas o hipóxicas. Un proceso en el que la materia orgánica se descompone en productos de oxidación incompletos, liberando una pequeña cantidad de energía y generando. una pequeña cantidad de ATP. Lugar de reacción de la respiración anaeróbica: matriz citoplasmática. Discusión: 1 Las vías energéticas de la respiración aeróbica y la respiración anaeróbica Respiración aeróbica: parte de la energía liberada se utiliza para generar ATP, la mayor parte Se pierde en forma de energía térmica, que es la completa oxidación y descomposición de la materia orgánica. Respiración anaeróbica: Una pequeña parte de la energía se utiliza para generar ATP, y la mayor parte se almacena en ácido láctico o alcohol, que es la descomposición oxidativa incompleta de la materia orgánica. 2 Pérdida de oxígeno durante la respiración aeróbica Ruta: El oxígeno se utiliza para formar agua con [H] Sección 4: Fuente de energía: luz y fotosíntesis 1. /p> Clorofila a (azul-verde) Clorofila (3/4) Clorofila b (amarillo-verde) Pigmento caroteno (amarillo anaranjado) en hojas verdes Carotenoides (1/4) Luteína (amarilla) La clorofila absorbe principalmente la luz roja y la luz azul-violeta, mientras que los carotenoides absorben principalmente la luz azul-violeta. . La fotosíntesis es más fuerte bajo luz blanca, seguida de luz roja y luz azul-violeta, y más débil bajo luz verde. 2. Experimento - Extracción y separación de pigmentos en hojas verdes 1 Principio experimental: Todos los pigmentos de las hojas verdes se pueden disolver en la solución de cromatografía y están en la cromatografía. solución Las solubilidades son diferentes. Los que tienen mayor solubilidad se difundirán más rápido a medida que el líquido de cromatografía se esparza sobre el papel de filtro. Los pigmentos de las hojas verdes se separarán a medida que el líquido de cromatografía se difunda sobre el papel de filtro. 2 Cuestiones que necesitan atención en los pasos del método: (Los pasos deben recordarse con precisión) (1) ¿Cuál es el papel de agregar sílice y carbonato de calcio durante la molienda? La sílice ayuda a triturar en profundidad y el carbonato de calcio evita que el pigmento se destruya durante la molienda. (2) ¿Por qué el experimento debe realizarse en condiciones de ventilación? ¿Por qué cubrir el vaso pequeño con una placa de Petri? ¿Tapar la boca del tubo de ensayo con un tapón de algodón? Porque la acetona de la solución de cromatografía es una sustancia tóxica volátil. (3) ¿Por qué la delgada línea de filtrado en el papel de filtro no puede tocar el líquido de cromatografía? Evita que los pigmentos de las líneas finas se disuelvan en la solución de cromatografía. (4) ¿Cuántas cintas de diferentes colores hay en la tira de papel de filtro? ¿Cómo se clasifica? ¿Qué tal el ancho? Hay cuatro bandas de colores, de arriba a abajo, caroteno amarillo anaranjado, luteína amarilla, clorofila a azul verdosa y clorofila b verde amarillo. El más ancho es la clorofila a y el más estrecho es el caroteno. 3. La estructura que capta la energía luminosa - cloroplasto Estructura: membrana externa, membrana interna, matriz, grana (compuesta por tilacoides) Enzimas relacionadas con la fotosíntesis se distribuye en los tilacoides y el estroma de la grana. Los pigmentos fotosintéticos se distribuyen en la membrana de los tilacoides. 4. El principio de la fotosíntesis 1. El proceso de exploración de la fotosíntesis: (omitido) 2. El proceso de la fotosíntesis: (Competente en el libro de texto P103). Imagen a continuación) La fórmula de reacción general: CO2 + H2O energía luminosa (CH2O) + O2 (CH2O) representa azúcar. Cloroplastos Según se necesite energía luminosa, se puede dividir en dos etapas: reacción luminosa y reacción oscura. (1) Etapa de fotorreacción: debe haber luz para proceder Lugar: En la membrana tilacoide del cloroplasto Cambios de material: Fotólisis del agua: 2H2O Energía luminosa O2 + 4[H] Formación de ATP: ADP+Pi+energía enzima ATP Cambio de energía: energía química activa en energía luminosa ATP ( 2) Etapa de reacción oscura: se puede realizar con o sin luz Lugar: matriz de cloroplasto Cambios de material: Fijación de CO2: CO2+C5 Enzima 2C3 Reducción de C3: 2C3 + [. H] + ATPasa (CH2O) + C5 + ADP + Pi Cambios de energía: Energía química estable en energía química activa (CH2O) en ATP Reacción luminosa y reacción oscura La conexión: la reacción luminosa proporciona ATP y [H] a la reacción oscura, y la reacción oscura proporciona ADP y Pi a la reacción luminosa. 5. Factores que afectan la fotosíntesis y su aplicación en la práctica productiva (1) El impacto de la luz en la fotosíntesis ①Longitud de onda de la luz p> ——Los pigmentos en los cloroplastos absorben principalmente la luz roja y la luz azul-violeta. ②Intensidad de la luz ——La intensidad de la fotosíntesis de las plantas aumenta con el aumento de la intensidad de la luz dentro de un cierto rango. Pero cuando la intensidad de la luz alcanza un cierto rango. , la intensidad de la fotosíntesis ya no aumenta al aumentar la intensidad de la luz. ③Tiempo de iluminación ——El tiempo prolongado de iluminación y el tiempo prolongado de fotosíntesis son beneficiosos para el crecimiento y desarrollo de las plantas. (2) Temperatura ——La temperatura es baja y la tasa de suma de luz es baja. A medida que aumenta la temperatura, la tasa fotosintética se acelera. Cuando la temperatura es demasiado alta, la actividad de la enzima se verá afectada y la tasa de síntesis de luz disminuirá. En producción, la temperatura aumenta durante el día para mejorar la fotosíntesis y la temperatura ambiente se reduce durante la noche para inhibir la respiración y acumular materia orgánica. (3) Concentración de CO2 ——Dentro de un cierto rango, la intensidad de la fotosíntesis de las plantas aumenta con el aumento de la concentración de CO2, pero después de alcanzar una cierta concentración, la intensidad de la fotosíntesis ya no aumenta. En términos de producción, los campos deben estar bien ventilados y provistos de suficiente CO2 (4) Suministro de agua - Cuando las hojas de las plantas carecen de agua, los estomas se cerrarán para reducir la pérdida de agua. , y al mismo tiempo afecta la entrada de CO2 en las hojas, dificulta la reacción oscura y disminuye la fotosíntesis. Se debe proporcionar riego oportuno durante la producción para asegurar el agua necesaria para el crecimiento de las plantas. (5) Iones de sal inorgánica: nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio y otros iones 6. Síntesis de energía química Concepto: algunos tipos de iones en la naturaleza Aunque las bacterias no tienen clorofila en sus células y no pueden realizar la fotosíntesis, pueden utilizar la energía liberada cuando ciertas sustancias inorgánicas en el ambiente externo se oxidan para producir sustancias orgánicas. Esta síntesis se llama quimiosíntesis. organismos. Ejemplo: Las bacterias nitrificantes no pueden utilizar la energía luminosa, pero pueden oxidar el NH3 del suelo a HNO2 y luego oxidar el HNO2 a HNO3. Las bacterias nitrificantes pueden utilizar la energía química liberada en estas dos reacciones químicas para sintetizar CO2 y agua en azúcares. Estos azúcares pueden ser utilizados por las bacterias nitrificantes para mantener sus propias actividades vitales. Autótrofos: organismos que pueden sintetizar sustancias inorgánicas como CO2 y H2O en sustancias orgánicas como azúcares y almacenar energía en sustancias orgánicas. Ejemplos: plantas verdes, cianobacterias, bacterias químicas, etc. Organismo heterótrofo: Organismo que no puede realizar la fotosíntesis por sí mismo y sólo puede utilizar materia orgánica fácilmente disponible en el medio ambiente para mantener sus propias actividades vitales. Ejemplos: humanos, animales, hongos y la mayoría de las bacterias.