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1、物质进出细胞适用学科生物适用年级高三适用区域人教版课时时长（分钟）120知识点生物膜的通透性细胞吸水和失水的原理及应用生物膜的结构与功能物质进出细胞的方式教学目标1.使同学通过了解生物膜的通透性来解释细胞质壁分离和复原的原因2.掌握生物膜的结构和功能3.掌握运用物质进出细胞的方式教学重点1.理解生物膜具有选择透过性（半透膜）2.知道细胞质壁分离和复原的原理3.说出生物膜的结构，从结构中理解其功能4.学会分辨物质进出细胞的方式及没中方式的特点教学难点1.生物膜的结构，对流动镶嵌模型的分析，该模型中各部分的功能2.选择透过性的原理3.物质进出细胞的每种方式的特点以及图形的分辨，掌握每种方式典型的代
2、表物质。教学过程一、课堂导入细胞之间进行物质交换以及细胞个体的代谢是透过什么方式进行的呢？这些方式每一种都有着自己的特点和代表物质，都是遵循规律的。而这些方式也都是依托于细胞的膜结构，想要知道这些方式首先就要先了解细胞膜的结构和功能，本节课就来复习物质进出细胞的方式。二、复习预习某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。探究半透膜的渗透作用。甲增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)设计出继续实验的简要步骤：向 a、b 两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温
3、度，观察a、b 两管内液面的变化；吸取a、b 两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，水浴加热(5065),观察A、B试管内有无砖红色沉淀。(2)预测实验结果并作出结论如 果 a、b 两管液面高度差缩小且A、B 试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如 果 a、b 两管液面高度差增大且 A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜三、知识讲解考点1生物膜的通透性生物膜的选择透过性的分析1 .实例不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异，同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异有“选择性”。2.生物体内化学元素的功能细胞膜上载体蛋白的数
4、量和种类不同3 .选择性吸收的原因分析(1)内因遗传因素不同生物D N A不同导致载体中种类差异性和数量的饱和性从而进行选择性吸收。植物吸收的离子种类和数量与溶液中离子的种类和数量不成比例。植物对同一种盐的阴阳离子的吸收存在差异(2)外因影响呼吸的生态因素植物细胞膜对无机盐离子的吸收具土壤中的氧气含量导致呼吸作用从而导致A T P的生成，影响主动运输温度影响呼吸酶的活性导致呼吸作用从而导致A T P的生成，影响主动运输4.根对离子吸收的曲线模型(1)氧分压与根吸收的关系A B 段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。B C 段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随
5、氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。(2)根吸收离子与溶液中离子浓度的关系BC厂虬收速率/、DI/A.离子浓度曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。易错点分析:物质的跨膜运输并不都是顺相对含量浓度梯度的，而细胞对于物质的输入和输出有选择性。细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，其结构基础为膜上载体蛋白的种类和数量，有饱和性和竞争抑制现
6、象。高浓度的盐、醋、糖等溶液能使细胞脱水而死亡。杀菌也是这个道理。考点2细胞吸水和失水的原理及应用(-)细胞的吸水和失水1.渗透作用(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散现象。(2)发生条件：有一层半透膜；半透膜两侧的溶液具有浓度差2.动物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜，两侧具有浓度差，构成渗透系统，故可发生渗透作用，但不能发生质壁分离。(2)当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。(3)当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞失水皱缩。(4)当外界溶液浓度=细胞质浓度时，水分进出平衡3.植物细胞的吸水和失水(1)细胞壁为全透性(2)细胞膜
7、、细胞质、液泡膜形成的原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。(3)外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞通过渗透作用失水，表现出质壁分离；外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时，植物细胞就通过渗透作用吸水，逐渐表现出质壁分离后复原的现象。(-)渗透作用的原理分析及其应用1.渗透系统的组成(如图)及条件A If半透膜Si溶液S2溶液(1)半透膜，可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜；也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差。2.渗透作用的发生(溶质分子不能通过半透膜)(1)当 S,浓度&浓度时，由&-S,的水分
8、子数多于由$一 8 的水分子数，漏斗(SJ液面上升。(2)当&浓 度 浓 度 时，由 Si-Sz水分子数多于由Sz-Si的水分子数，漏斗(SJ液面下降。3.渗透系统必备条件的实验验证4.渗透系统的应用(1)比较不同溶液浓度大小漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论若漏斗内液面上升，则粉川若漏斗内液面不变，贝 卜4 4若漏斗内液面下降，则林:N(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结 论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜易错点分析：若溶质分子能通过半透膜，则先是
9、浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。上图中，在达到渗透平衡后，只 要 存 在 液 面 差 则,溶液的浓度仍大于S2溶液的浓度。考 点3生物膜的结构与功能(一)生物膜的流动镶嵌模型磷 脂 双分子层(基本支架)(1)细胞膜是由蛋白质和磷脂组成的。(2)磷脂双分子层构成基本支架，具有流动性。(3)蛋白质分子：有的镶嵌在磷脂双分子层的，表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层；大多数蛋白质分子可以运动。(4)在结构上表现为流动性；功能上表现为选择透过性。(5)细胞膜上的外表面有糖类与蛋白质结合形成的糖被，有保护、润滑、识别作用。糖类与脂质结合成的糖脂。(
10、-)生物膜的组成、结构及功能间的关系(1)组成、结构、功能关系图解一如4八 组 成 一任班 决 定 一 向 台 匕组成成分 二 一*结构-功能II磷脂+(双分子层)一基本+支 架 1 垃控幻制阚物击质进如山h蛋白质)镶在表面率嵌入其中J糖工 糠 缶 白 一流 虹 黑 L进行细胞间信息交流硝 矢J糖宝tl 胞膜外表面(2)生物膜的结构特点具有定的流动性结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。实验验证人鼠细胞融合实验实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细菌等。(3)生物膜的流动性与选择透过性的关系区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。联
11、系：流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。易错点分析：只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性增强。考点4物质进出细胞的方式(一)物质的跨膜运输方式膜的选择透过性物质跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散物质运输方向高浓度f低浓度高浓度f低浓度低浓度f高浓度是否需要载体不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗ATP物质跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例细胞膜1内14;外 细 胞 膜 内体,c.也4 外 细 胞 膜 内*。金 体 E r M：举例运输速度O2、CO?、HvO、甘油、乙
12、醇、苯等红细胞吸收葡萄糖小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等（-）物质非跨膜运输方式膜的流动性胞吞（内吞）胞吐（外排）条件细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式原理生物膜的流动性特点物质通过小泡转移，需要消耗能量不需要载体方向细胞外f内细胞内f外实例变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等胰岛B细胞分泌胰岛素（三）影响物质跨膜运输的因素（1）物质浓度（在一定的浓度范围内）运输速率运输速率（P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白数量有限）-（2）氧气浓度自由扩散物质浓度物质浓度协助扩散或主动运输（3）温度运输速率运输速率Q（P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白数量有限）（Q点由无氧呼吸提供能量）自山
13、扩散或协助扩散02浓度02浓度主动运输生物膜的流动性酶活性一呼吸速率 物 质 运 输速率易错点分析:对物质进出细胞的图解曲线辨析不清需要载体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。从高浓度到低浓度运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。影响协助扩散运输速度的因素除载体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。运输速度与浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。四、例题精析【例 题1】【题干】将番茄和水稻分别培养在含C a?+、Mg?f、S i”的培养液中。段时间后，测定培养液中3种离子
14、的浓度，结果如图所示。该实验A.不同植物对同种离子的吸收量是不同的B.同一种植物对不同离子的吸收量是不同的C.与番茄相比，水稻对S i 需要量大，对C a?+需要量小I).植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关【答案】D【解析】图中的关键信息是初始浓度，一定要看清楚，纵坐标的浓度是与初始浓度比较获得的，各种离子的吸收靠的都是主动运输，其吸收速率与溶液中离子的浓度不成正相关。例题2【题干】下列现象属于渗透作用的是（）A.蔗糖在水中溶解后使水变甜B.春天放在空气中的食盐潮解C.小肠上皮细胞吸收葡萄糖D.新鲜菜叶放在水中变硬【答案】D【解析】解题的关键是理解渗透作用的两个条件：半透膜及半
15、透膜两侧的溶液浓度差。蔗糖在水中的溶解无半透膜控制，只是扩散现象;食盐潮解是一个简单吸收环境水分子的化学过程；渗透作用是水等溶剂分子透过半透膜的扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖为主动运输。新鲜菜叶是成熟的植物细胞构成的，原生质层是选择透过性膜，细胞液与清水有浓度差，因而渗透吸水变硬。【例 题 3】【题干】关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是（）具有半透性必然具有选择透过性具有选择透过性必然具有半透性活的生物膜才具有选择透过性只有活的生物膜才具有半透性A.B.C.D.【答案】C【解析】半透膜是指小分子物质能通过，而大分子物质不能通过的膜。半透膜不一定是活的生物膜。如玻璃纸即为没有活性的半透膜
16、。活的生物膜不仅具有半透性，还具有选择性，只有被细胞选择吸收的小分子物质才能通过。因此，具有选择透过性就必然具有半透性,而且只有活的生物膜才具有选择透过性。【例题4】【题干】如图是细胞膜的亚显微结构模式图，表示构成细胞膜的物质。下列有关说法错误的是（）晒丽K lnnnnn。前nJ U加u 皿u u皿u u u u uOH UnUnUA.构成细胞膜的基本骨架B.细胞膜的结构特点是具有选择透过性C.细胞识别与物质有关D.由参加的物质运输不定为主动运输【答案】B【解析】磷脂双分子层是构成细胞膜的基本骨架。细胞膜的结构特点是有一定的流动性。细胞识别与糖蛋白有关。协助扩散也需要载体蛋白的参与。【例 题5
17、】【题干】物质进入细胞都要穿过细胞膜，如图表示在一定范，围内细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况，消耗代谢能量的方式通常需要细胞呼吸提供能量。请据图回答下列问题。运输速度运输速度运输速度细胞外浓度 细胞外浓度 细胞外浓度 A B时间C(1)图中能表示出自由扩散的是,能表示出主动运输的是(2)哪一种加入呼吸抑制剂后曲线会发生变化？(3)0)2、乙醇、氨基酸进入细胞的方式分别是一【答案】(DA C(2)C因为主动运输需消耗能量(3)自由扩散 自由扩散 主动运输o为什么？【解析】A图表示物质进入细胞速率与细胞外液浓度成正比。B图表示当浓度差达到一定范围后，运输速度不再加快，应联想到这是受膜上载体数
18、量限定的缘故，但没有表示可以逆浓度梯度运输这一主动运输的显著特点，所以既不能表示自由扩散，又不能表示主动运输，属于协助扩散。c图用一根虚线表示细胞外液浓度，一段时间后，细胞内溶液浓度超过细胞外溶液浓度，物质仍可进入细胞内，提示该物质可逆浓度梯度进行运输，故应为主动运输。气体分子、脂溶性溶剂分子通过自由扩散进出细胞。【例题6】【题干】如图表示某生物膜结构，图中A、B、C、1）、E、F分别表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输的方式。W 包包17H8名 及 柒 国 区 苫 苫 箸 包 苫 翠 洪 蜷0吕官育2靠 O。E F下列相关叙述中，错误的是（）A.该生物膜很可能是细胞膜，因为有糖蛋白D
19、B.ad中，属于被动运输的是b和cC.若该生物膜是肝细胞膜，进食6小时后，C代表的胰岛素量会增加1）.因为组成生物膜的分子都是运动的，所以生物膜具有流动性的结构特点【答案】C【解析】物质A、B、C、D分别是蛋白质、磷脂、细胞分泌物及糖蛋白，其中蛋白质和磷脂是构成生物膜的主要成分。因为具有糖蛋白，所以图中的生物膜很可能是细胞膜。a和d需要载体和A T P,所以这两种运输方式属于主动运输，b和c属于被动运输。进食6小时后，血糖浓度会相对降低，此时胰高血糖素分泌量会增加，而不是胰岛素分泌量增加。组成生物膜的分子是运动的，所以生物膜具有流动性的结构特点。课程小结方 式渗 透 誉 象 渗 透 作 用 啦 理）:细 胞 吸 入 与 失 水 T 植 物 细 胞 质 整 分 离 与 莫 原）胞 吞胞 吐