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1、第四章第1节 细胞跨膜运输的实例要点1：水分子跨膜运输的实例 一、渗透作用原理 1.渗透的概念：指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散（注：扩散是指物体相互接触时，彼此进入对方的现象。这种进入是相互的，而不是单向的）。因此，渗透是有半透膜的扩散，是扩散的一种特殊形式（半透膜是一种小分子能通过，大分子不能通过的膜）。 2.渗透的条件： 具有半透膜；膜两侧溶液存在浓度差。 3.渗透的实质（结合课本P60的问题探讨）：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面上升。（注：a. 水分子的运动是双向的，有进有出，高浓度向低浓度一侧进的多，而低浓度向高浓度一侧进
2、的少，并非只从高浓度向低浓度运动）；b. 玻璃纸是半透膜，纱布是全透性的；c. 蔗糖、染料、红墨水属较大分子，不能进出半透膜。） 4.易错提示 发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。 二、动物细胞的吸水和失水：通过渗透作用完成 1.具有半透膜：细胞膜（是一种选择透过性膜，注意与半透膜的比较。前者具有生物活性，对物质的进出有选择性。） 2.存在浓度差：细胞外界溶液浓度与细胞质浓度（因动物细胞无液泡，故不是指细胞液浓度）之间。若细胞外界溶液浓度大于细胞质浓度，则细胞失水；反之，则吸水。 注：a
3、. 半透膜与选择性透过膜的比较【相同点：小分子能通过，大分子、高分子不能通过；不同点：后者具有生物活性，对小分子的进出有选择性（含载体蛋白缘故），前者则无。】 b. 大分子、高分子指多糖、蛋白质、核酸等。 三、植物细胞的吸水和失水 1.成熟植物细胞的吸水和失水（1）成熟植物细胞结构 （2）通过渗透作用完成 具有半透膜：原生质层（由细胞膜、液泡膜、细胞质共同构成） 存在浓度差：细胞外界溶液浓度与细胞液浓度（液泡中的浓度）注：原生质体是由细胞膜、细胞质、细胞核共同构成，不含细胞壁。与原生质层不同。 （3）原理和现象 外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 外界溶液浓度小于细胞液
4、浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。强调：质壁分离与复原现象的原因、条件和应用 （1）原因 外因：失水（质壁分离）、吸水（复原） 内因：细胞壁的伸缩性与原生质层的伸缩性不同（后者大）。 （2）条件 活的细胞（死细胞不存在质壁分离，因细胞膜变为全透性）； 存在浓度差； 存在细胞壁； 存在大液泡（最好细胞液带有颜色，便于观察） 分离时，液泡颜色变化：由浅到深；液泡大小变化：由大变小。 （3）应用：用于测定细胞液浓度、判断细胞的死活、观察植物细胞的细胞膜、验证成熟的植物细胞是一个渗透系统（会出现质壁分离与复原现象）。 （4）复原 诱发复原：外界溶液溶质不能进入液泡，需降低外界浓度。如：盐碱地种植
5、， 需用水灌溉。 自动复原：外界溶液溶质能进入液泡，不必降低浓度。注：已发生质壁分离的细胞，若因失水过多死亡（外界溶液浓度过高），也不能发生复原。 （5）回答课本P62实验表格2.不成熟植物细胞的吸水和失水（如：干燥种子、根尖分生区细胞、茎形成层细胞）通过吸胀作用完成：靠细胞内的亲水性物质吸水（如：蛋白质、淀粉、脂肪、纤维素）。 吸水能力大小：蛋白质 淀粉 脂肪（纤维素）要点2：观察植物细胞的质壁分离和复原（课本实验） 1.实验原理 （1）成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。 （2）当细胞液浓度 外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 2.实验流程 3.注意事项 （1）用紫色洋葱鳞
6、片叶外表皮作为实验材料的原因 紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。 （2）本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验造成的影响是：选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 （3）发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的物质分析 因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。 （4）从细胞角度分析能否发生质壁分离及复原 死细胞、动物细胞及未成熟的
7、植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离及复原现象。 具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 （5）从溶液的角度分析： 在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原。 在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。 4.易错警示关于质壁分离和复原的4个注意点：将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中植物细胞会发生质壁分离复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，
8、植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，总结果是单向的。本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。要点3：离子跨膜运输的实例 1.实例分析：见课本P63 - 64 （1） 植物细胞（番茄、水稻）对离子的吸收：有差异性、有选择性 （2）动物细胞（人体甲状腺滤泡上皮细胞）对碘的吸收：逆浓度梯度 （3）微生物对矿物质的吸收：有差异性、有选择性差异性体现在：同一生物细胞对不同离
9、子的吸收有差异，不同生物细胞对同一离子的吸收有差异。选择性：与细胞膜上的载体种类和数量有关。2. 特点 离子跨膜运输具有选择性，有些顺浓度梯度，有些逆浓度梯度（多数为逆浓度梯度）。 3.植物细胞吸收水和吸收离子是两个不同的过程（并非在吸收水的同时吸收离子） 注：吸收水 自由扩散 吸收离子 主动运输课堂练习： 1.如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度 的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前 后a、b两侧液面的变化是()A加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面B加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并
10、等于a侧液面C加酶前后a、b两侧液面不变D加酶前a、b两侧液面不变，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面答案D解析溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等，但加入麦芽糖酶后，麦芽糖分解，使得b侧溶液的渗透压增大，水分由a侧向b侧转移。 2.(2013江苏卷，27)如图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题： (1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为h，此时S1和S2浓度大小关系为_。(2) 图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的_，两者在物质透过功能上的差异是_。(3
11、)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。实验材料：紫色洋葱。实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。实验试剂：蒸馏水，0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。部分实验步骤和结果如下：选两套渗透装置，标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有_(填代号)。选两片洁净的载玻片，_，在载玻片中央分别滴加_，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。观察临时装片中浸润
12、在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是_。(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是_。答案(1)S1S2(2)原生质层原生质层能主动运输(转运)有关物质而半透膜不能(3)X标号蒸馏水质壁分离(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原解析：(1)由于渗透平衡后漏斗内液面高，再结合液体压强原理，说明此时S1的浓度高；(2)成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜；但原生质层具有选择透过性，可主动转运细胞需要吸收或排出的物质，而半透膜不具有生物活性；(3)蔗糖不能透过半透膜，而KNO3可透过半透膜，故两者达到动态平衡时，装
13、蔗糖溶液的实验组的漏斗内外出现液面差。实验分组应注意编号并标注，制作植物细胞临时装片时在载玻片上先滴一滴蒸馏水，可保持细胞的活性，并有利于材料展开。成熟的植物细胞处于不同种类的高浓度的外界溶液中时都会因渗透失水而发生质壁分离现象。由于KNO3可被植物细胞吸收，而蔗糖不会被细胞吸收，因此一段时间后，KNO3实验组的细胞液因浓度升高而吸水，发生质壁分离自动复原现象。特别提醒：“U”型管中水分子移动方向的分析（1）膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，浓度低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。（2）两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧
14、液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。（3）如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。 第2节 生物膜的流动镶嵌模型要点1：生物膜的基本结构 一、提出者：1972年桑格和尼克森 二、结构组成（结合课本封面图观察） 1.磷脂分子（基本骨架）：双分子层，亲水的“头部”排在外侧，疏水的“尾部”排在内侧。若展开，则磷脂单分子层的面积是膜表面积的2倍，且“头部”朝下与水接触，“尾部”朝上与空气接触。 2.蛋白质分子（1）位置：表层、嵌插、贯穿（2）种类 与糖结合形成糖蛋白（也称“糖被”，只分布
15、在膜的外表面，主要起识别作用） 表层位置 载体蛋白：具有专一性，决定膜的选择透过性 贯穿位置 （3）糖类：少量，形成糖蛋白（糖被），具有识别、保护、润滑、免疫等作用。 三、结构特点：流动性（磷脂分子是流体，能运动；大多数蛋白质分子也能运动） 四、功能特点：选择透过性（与膜上的载体蛋白数量和种类有关） 五、特别提醒 1.细胞膜在电镜下的静态结构：暗（蛋白质）亮（磷脂）暗（蛋白质）（即由蛋白质磷脂蛋白质三层结构构成） 观点遭质疑 2.磷脂分子 + 蛋白质分子 细胞膜（结构） 功 能 具有 具有 具有 运动性 流动性 物质交换 选择透过性 导致 保证 进行 体现第3节 物质跨膜运输的方式要点1：大颗
16、粒或大分子的运输（如：蛋白质、多糖、核酸、蔗糖、红墨水等） 1.依据：膜的流动性 2.方式 胞吐（物质由细胞内到细胞外，如：分泌蛋白，需消耗能量） 胞吞（物质由外界进入细胞，如：白细胞吞噬病原体，需消耗能量） 注：胞吐、胞吞通过膜的层数为零，mRNA通过细胞核的层数也为零（从核孔出来）要点2：离子、小分子的运输 1.依据：膜的选择透过性 自由扩散 2.方式 被动运输（均不消耗能量） 协助扩散 主动运输（需消耗能量） 3.运输方式的比较 （1）根据图解确定物质跨膜运输方式 （2）物质运输方式的异同点物质种类运输方式方向载体蛋白能量实例小分子物质被动运输自由扩散 由高浓度 低浓度不需要不需要水、O
17、2、CO2、甘油、乙醇、苯、固醇等协助扩散 由高浓度 低浓度需要不需要葡萄糖进入红细胞（红细胞吸收葡萄糖）主动运输 由低浓度 高浓度 或：由高浓度 低浓度需要需要小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等大分子物质胞吐胞吞由膜内到膜外不需要需要分泌蛋白等由膜外到膜内不需要需要变形虫吞食绿脓杆菌（3）根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式物质浓度氧气浓度 （4）易错警示有关物质出入细胞的8个“不要漏掉”： 需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散； 消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐； 从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输； 影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差； 与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所核糖体； 运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散； 胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的； RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。 （5）“三步法”判断物质进出细胞方式