论文部分内容阅读
【摘 要】主动运输需要载体同时需要消耗能量，可以实现细胞内外物质的浓度差。光合作用实现将无机物二氧化碳和水合成有机物。
【关键词】主动运输;光合作用;ATP
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.08.179
一、问题一：主动运输所需能量是否均是由ATP 提供
（一）主动运输的概念
从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫主动运输。教科书上给我们展现了主动运输示意图，其中所需能量是由ATP 提供，所以很多学生也一直认为主动运输所需能来均是由 ATP 提供。
主动运输所需的能量还有其他形式吗？先展现 1 个例题
来分析。例 1.图 2 为物质进出细胞示意图，下列相关说法错误的是 （ C ）
A.载体③具有运输和催化的作用
B.载体①参与的运输方式属于协助扩散
C.载体②的作用是使细胞内的 Na+浓度高于细胞外
D.溶质分子甲进入细胞与细胞内外 Na+的浓度有关
本题载体②运输溶质分子甲为主动运输却并未有 ATP 的功能，其能量来自膜两则 Na+的浓度差。通过本例题我们就会发现主动运输所需能量除了 ATP 还有其他的形式。
（二）主动运输的分类[1]
根据主动运输过程所需能量来源的不同，可将主动运输归纳为：有ATP 直接提供能量（ATP 驱动泵）和间接提供能量（藕联转运蛋白）以及光能驱动 3 中基本类型。
（1） ATP 驱动泵
ATP 驅动泵是 ATP 酶，直接利用水解 ATP 提供的能量，
实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运动。这种主动运输是一种耦联的化学反应，离子或小分子逆电化学梯度“上山”运动（需要能量），与 ATP 水解（释放能量） 相耦联。由于这种主动运输直接利用水解 ATP 提供能量，所以又称初级主动运输。每秒转运的离子数为 100～103 不等。
（2）耦联转运蛋白
耦联转运蛋白介导各种离子和分子的跨膜运动。这类转运蛋白包括 2 种基本类型：同向转运蛋白和反向转运蛋白。这两类转运蛋白使一种离子或分子逆浓度的运动与一种或 多种不同离子顺浓度梯度的运动耦联起来。由于这两类转运蛋白能同时转运两种不同的溶质，所以又称为协同转运蛋 白。协同转运蛋白同时转运两种不同溶质，所利用的能量储存在其中一种溶质的电化学梯度中，因此协同转运蛋白介导的主动运输又称次级主动运输。
（3）光驱动泵
光驱动泵主要在细菌细胞中发现，对溶质的主动运输与光能的输入相耦联，如菌紫红质利用光能驱动H+的转运。
综上所述我们不难发现主动运输所需的能量除了ATP 还有其他的形式。
二、问题二：植物体光合作用是否会产生水
（一）光合作用的概念
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，并且释放出氧气的过程[2]
在生物必修一课本P103 用反应式 CO2+H2O
光能
→
叶绿体
（CH2O）+O2 来概括，所以很多学生也一直认为光合作用无水的产生。下面我们来看一个例题。
例 2 在下列生理过程中，能产生水的是（ D ）
①光合作用 ②无氧呼吸 ③需氧呼吸 ④氨基酸缩合成多肽 ⑤淀粉水解成葡萄糖。
A. ①③ B. ①②⑤ C. ②③④ D. ①③④ 解析：①光合作用的暗反应阶段的生成物有水;
②无氧呼吸过程不产生水;
③有氧呼吸的第三阶段的产物是水;
④氨基酸脱水缩合反应过程中一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基反应生成一分子水;
⑤淀粉水解成葡萄糖，水是反应物，不是生成物。通过此例题我们会发现光合作用也会产生水。
（二）光合作用产生的水来自源
光合作用划分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应包括水的光解和ATP 的合成整个过程无水产生，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳的还原，课本主要强调这两个过程因此也没有写出完整的暗反应过程所以就会让人觉得无水的生成。实际上暗反应是可以产生水的，这也是被证明的。例如[3]， 光合作用所释放的 O2，究竟是来自水，还是来自CO2，在 20世纪 40 年代才弄清楚。那时已经产生了 18O，可以用 18O 标记的 H2O 和 CO2 进行实验。结果发现，只有供给 H18O 时，光合作用释放的氧气才是 18O2 ，如下式所示：
18 光 18 18
6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2 O+6O2
6CO2+12H18O→光 C6H12O6+6H2O+618O2
所以光合作用的总方程式，如果以葡萄糖为产物，就应该每
6 分子 CO2 要和 12 分子水发生反应;则应为
6CO2+12H2O*→光 C6H12O6+6H2O+6O*2
据此反应是我们不难看出光合作用会产生水，并且水的产生来源于暗反应过程。
通过这两个问题的探讨给我的教学带来了很多的启发， 那就是在教学过程中我们要做有心人不拘泥于课本，同时要有严谨治学的态度，钻研教材同时要更深层次的去挖掘教 材，以求能帮学生更好的理解和掌握相应的知识。
参考文献
[1]翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学[M].北京：高等教育出版社，2003：108-109.
[2]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书：生物·必修 1·分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2007：101.
[3]吴相钰，陈守良，葛明德.普通生物学[M].北京：高等教育出版社，2014：70.
【关键词】主动运输;光合作用;ATP
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.08.179
一、问题一：主动运输所需能量是否均是由ATP 提供
（一）主动运输的概念
从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫主动运输。教科书上给我们展现了主动运输示意图，其中所需能量是由ATP 提供，所以很多学生也一直认为主动运输所需能来均是由 ATP 提供。
主动运输所需的能量还有其他形式吗？先展现 1 个例题
来分析。例 1.图 2 为物质进出细胞示意图，下列相关说法错误的是 （ C ）
A.载体③具有运输和催化的作用
B.载体①参与的运输方式属于协助扩散
C.载体②的作用是使细胞内的 Na+浓度高于细胞外
D.溶质分子甲进入细胞与细胞内外 Na+的浓度有关
本题载体②运输溶质分子甲为主动运输却并未有 ATP 的功能，其能量来自膜两则 Na+的浓度差。通过本例题我们就会发现主动运输所需能量除了 ATP 还有其他的形式。
（二）主动运输的分类[1]
根据主动运输过程所需能量来源的不同，可将主动运输归纳为：有ATP 直接提供能量（ATP 驱动泵）和间接提供能量（藕联转运蛋白）以及光能驱动 3 中基本类型。
（1） ATP 驱动泵
ATP 驅动泵是 ATP 酶，直接利用水解 ATP 提供的能量，
实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运动。这种主动运输是一种耦联的化学反应，离子或小分子逆电化学梯度“上山”运动（需要能量），与 ATP 水解（释放能量） 相耦联。由于这种主动运输直接利用水解 ATP 提供能量，所以又称初级主动运输。每秒转运的离子数为 100～103 不等。
（2）耦联转运蛋白
耦联转运蛋白介导各种离子和分子的跨膜运动。这类转运蛋白包括 2 种基本类型：同向转运蛋白和反向转运蛋白。这两类转运蛋白使一种离子或分子逆浓度的运动与一种或 多种不同离子顺浓度梯度的运动耦联起来。由于这两类转运蛋白能同时转运两种不同的溶质，所以又称为协同转运蛋 白。协同转运蛋白同时转运两种不同溶质，所利用的能量储存在其中一种溶质的电化学梯度中，因此协同转运蛋白介导的主动运输又称次级主动运输。
（3）光驱动泵
光驱动泵主要在细菌细胞中发现，对溶质的主动运输与光能的输入相耦联，如菌紫红质利用光能驱动H+的转运。
综上所述我们不难发现主动运输所需的能量除了ATP 还有其他的形式。
二、问题二：植物体光合作用是否会产生水
（一）光合作用的概念
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，并且释放出氧气的过程[2]
在生物必修一课本P103 用反应式 CO2+H2O
光能
→
叶绿体
（CH2O）+O2 来概括，所以很多学生也一直认为光合作用无水的产生。下面我们来看一个例题。
例 2 在下列生理过程中，能产生水的是（ D ）
①光合作用 ②无氧呼吸 ③需氧呼吸 ④氨基酸缩合成多肽 ⑤淀粉水解成葡萄糖。
A. ①③ B. ①②⑤ C. ②③④ D. ①③④ 解析：①光合作用的暗反应阶段的生成物有水;
②无氧呼吸过程不产生水;
③有氧呼吸的第三阶段的产物是水;
④氨基酸脱水缩合反应过程中一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基反应生成一分子水;
⑤淀粉水解成葡萄糖，水是反应物，不是生成物。通过此例题我们会发现光合作用也会产生水。
（二）光合作用产生的水来自源
光合作用划分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应包括水的光解和ATP 的合成整个过程无水产生，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳的还原，课本主要强调这两个过程因此也没有写出完整的暗反应过程所以就会让人觉得无水的生成。实际上暗反应是可以产生水的，这也是被证明的。例如[3]， 光合作用所释放的 O2，究竟是来自水，还是来自CO2，在 20世纪 40 年代才弄清楚。那时已经产生了 18O，可以用 18O 标记的 H2O 和 CO2 进行实验。结果发现，只有供给 H18O 时，光合作用释放的氧气才是 18O2 ，如下式所示：
18 光 18 18
6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2 O+6O2
6CO2+12H18O→光 C6H12O6+6H2O+618O2
所以光合作用的总方程式，如果以葡萄糖为产物，就应该每
6 分子 CO2 要和 12 分子水发生反应;则应为
6CO2+12H2O*→光 C6H12O6+6H2O+6O*2
据此反应是我们不难看出光合作用会产生水，并且水的产生来源于暗反应过程。
通过这两个问题的探讨给我的教学带来了很多的启发， 那就是在教学过程中我们要做有心人不拘泥于课本，同时要有严谨治学的态度，钻研教材同时要更深层次的去挖掘教 材，以求能帮学生更好的理解和掌握相应的知识。
参考文献
[1]翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学[M].北京：高等教育出版社，2003：108-109.
[2]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书：生物·必修 1·分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2007：101.
[3]吴相钰，陈守良，葛明德.普通生物学[M].北京：高等教育出版社，2014：70.