第四章第1-3節(jié)細(xì)胞跨膜運輸?shù)膶嵗?、生物膜的流動鑲嵌模型、物質(zhì)的跨膜運輸方式

1、第四章第1節(jié) 細(xì)胞跨膜運輸?shù)膶嵗c1：水分子跨膜運輸?shù)膶嵗?一、滲透作用原理 1.滲透的概念：指水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴(kuò)散（注：擴(kuò)散是指物體相互接觸時，彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。這種進(jìn)入是相互的，而不是單向的）。因此，滲透是有半透膜的擴(kuò)散，是擴(kuò)散的一種特殊形式（半透膜是一種小分子能通過，大分子不能通過的膜）。 2.滲透的條件： 具有半透膜；膜兩側(cè)溶液存在濃度差。 3.滲透的實質(zhì)（結(jié)合課本P60的問題探討）：單位時間內(nèi)由清水進(jìn)入蔗糖溶液中的水分子多于蔗糖溶液進(jìn)入清水中的水分子，導(dǎo)致蔗糖溶液液面上升。（注：a. 水分子的運動是雙向的，有進(jìn)有出，高濃度向低濃度一側(cè)進(jìn)的多，而低濃度向高濃度一側(cè)進(jìn)

2、的少，并非只從高濃度向低濃度運動）；b. 玻璃紙是半透膜，紗布是全透性的；c. 蔗糖、染料、紅墨水屬較大分子，不能進(jìn)出半透膜。） 4.易錯提示 發(fā)生滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)水分子移動達(dá)到平衡狀態(tài)，既不可看作沒有水分子移動也不可看作兩側(cè)溶液濃度相等。 溶液濃度指物質(zhì)的量濃度而非質(zhì)量濃度。 二、動物細(xì)胞的吸水和失水：通過滲透作用完成 1.具有半透膜：細(xì)胞膜（是一種選擇透過性膜，注意與半透膜的比較。前者具有生物活性，對物質(zhì)的進(jìn)出有選擇性。） 2.存在濃度差：細(xì)胞外界溶液濃度與細(xì)胞質(zhì)濃度（因動物細(xì)胞無液泡，故不是指細(xì)胞液濃度）之間。若細(xì)胞外界溶液濃度大于細(xì)胞質(zhì)濃度，則細(xì)胞失水；反之，則吸水。 注：a

3、. 半透膜與選擇性透過膜的比較【相同點：小分子能通過，大分子、高分子不能通過；不同點：后者具有生物活性，對小分子的進(jìn)出有選擇性（含載體蛋白緣故），前者則無?！?b. 大分子、高分子指多糖、蛋白質(zhì)、核酸等。 三、植物細(xì)胞的吸水和失水 1.成熟植物細(xì)胞的吸水和失水（1）成熟植物細(xì)胞結(jié)構(gòu) （2）通過滲透作用完成 具有半透膜：原生質(zhì)層（由細(xì)胞膜、液泡膜、細(xì)胞質(zhì)共同構(gòu)成） 存在濃度差：細(xì)胞外界溶液濃度與細(xì)胞液濃度（液泡中的濃度）注：原生質(zhì)體是由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核共同構(gòu)成，不含細(xì)胞壁。與原生質(zhì)層不同。 （3）原理和現(xiàn)象 外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。 外界溶液濃度小于細(xì)胞液

4、濃度時，細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。強(qiáng)調(diào)：質(zhì)壁分離與復(fù)原現(xiàn)象的原因、條件和應(yīng)用 （1）原因 外因：失水（質(zhì)壁分離）、吸水（復(fù)原） 內(nèi)因：細(xì)胞壁的伸縮性與原生質(zhì)層的伸縮性不同（后者大）。 （2）條件 活的細(xì)胞（死細(xì)胞不存在質(zhì)壁分離，因細(xì)胞膜變?yōu)槿感裕?存在濃度差； 存在細(xì)胞壁； 存在大液泡（最好細(xì)胞液帶有顏色，便于觀察） 分離時，液泡顏色變化：由淺到深；液泡大小變化：由大變小。 （3）應(yīng)用：用于測定細(xì)胞液濃度、判斷細(xì)胞的死活、觀察植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、驗證成熟的植物細(xì)胞是一個滲透系統(tǒng)（會出現(xiàn)質(zhì)壁分離與復(fù)原現(xiàn)象）。 （4）復(fù)原 誘發(fā)復(fù)原：外界溶液溶質(zhì)不能進(jìn)入液泡，需降低外界濃度。如：鹽堿地種植

5、， 需用水灌溉。 自動復(fù)原：外界溶液溶質(zhì)能進(jìn)入液泡，不必降低濃度。注：已發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞，若因失水過多死亡（外界溶液濃度過高），也不能發(fā)生復(fù)原。 （5）回答課本P62實驗表格2.不成熟植物細(xì)胞的吸水和失水（如：干燥種子、根尖分生區(qū)細(xì)胞、莖形成層細(xì)胞）通過吸脹作用完成：靠細(xì)胞內(nèi)的親水性物質(zhì)吸水（如：蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、纖維素）。 吸水能力大?。旱鞍踪|(zhì) > 淀粉 > 脂肪（纖維素）要點2：觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原（課本實驗） 1.實驗原理 （1）成熟的植物細(xì)胞構(gòu)成滲透系統(tǒng)可發(fā)生滲透作用。 （2）當(dāng)細(xì)胞液濃度 < 外界溶液濃度時，細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；當(dāng)細(xì)胞液濃度 >

6、 外界溶液濃度時，細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。 2.實驗流程 3.注意事項 （1）用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實驗材料的原因 紫色洋蔥外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液中有花青素，使液泡中的細(xì)胞液呈紫色，有利于觀察。 （2）本實驗選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，若濃度過高或過低對實驗造成的影響是：選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現(xiàn)質(zhì)壁分離，又不會殺死細(xì)胞。若濃度過高，質(zhì)壁分離速度快，細(xì)胞會因失水過多而死亡，不能再進(jìn)行質(zhì)壁分離復(fù)原；若濃度過低，不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。 （3）發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥表皮細(xì)胞的原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間的物質(zhì)分析 因為細(xì)胞壁是全透性的，所以洋蔥表皮細(xì)胞原生質(zhì)層與

7、細(xì)胞壁之間是蔗糖溶液。 （4）從細(xì)胞角度分析能否發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原 死細(xì)胞、動物細(xì)胞及未成熟的植物細(xì)胞(如根尖分生區(qū)細(xì)胞)不能發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。 具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。 （5）從溶液的角度分析： 在一定濃度(溶質(zhì)不能透膜)的溶液中只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能自動復(fù)原。 在一定濃度(溶質(zhì)可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復(fù)原現(xiàn)象。在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但不會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。 4.易錯警示關(guān)于質(zhì)壁分離和復(fù)原的4個注意點：將發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細(xì)胞置于低濃度的溶液或蒸餾水中植物細(xì)胞會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，但如果所用溶液為葡萄糖、

8、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，發(fā)生質(zhì)壁分離后因細(xì)胞主動或被動吸收溶質(zhì)而使細(xì)胞液濃度增大，植物細(xì)胞會吸水引起質(zhì)壁分離后的自動復(fù)原。質(zhì)壁分離過程中，外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度，質(zhì)壁分離程度越大，植物細(xì)胞吸水能力越強(qiáng)；質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度。質(zhì)壁分離與復(fù)原過程中水分子的移動是雙向的，總結(jié)果是單向的。本實驗用顯微鏡觀察了三次，第一次與第二次形成對照，第三次與第二次形成對照，該對照方法為自身對照。要點3：離子跨膜運輸?shù)膶嵗?1.實例分析：見課本P63 - 64 （1） 植物細(xì)胞（番茄、水稻）對離子的吸收：有差異性、有選擇性 （2）動物細(xì)胞（人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞）對碘的吸收

9、：逆濃度梯度 （3）微生物對礦物質(zhì)的吸收：有差異性、有選擇性差異性體現(xiàn)在：同一生物細(xì)胞對不同離子的吸收有差異，不同生物細(xì)胞對同一離子的吸收有差異。選擇性：與細(xì)胞膜上的載體種類和數(shù)量有關(guān)。2. 特點 離子跨膜運輸具有選擇性，有些順濃度梯度，有些逆濃度梯度（多數(shù)為逆濃度梯度）。 3.植物細(xì)胞吸收水和吸收離子是兩個不同的過程（并非在吸收水的同時吸收離子） 注：吸收水 自由擴(kuò)散 吸收離子 主動運輸課堂練習(xí)： 1.如圖表示一中間隔以半透膜(只允許水分子通過)的水槽，兩側(cè)分別加入等物質(zhì)的量濃度 的葡萄糖溶液和麥芽糖溶液。然后在半透膜兩側(cè)加入等質(zhì)量的麥芽糖酶，在加入麥芽糖酶前 后a、b兩側(cè)液面的變化是()A

10、加酶前a側(cè)液面上升，加酶后b側(cè)液面上升并高于a側(cè)液面B加酶前a側(cè)液面上升，加酶后b側(cè)液面上升并等于a側(cè)液面C加酶前后a、b兩側(cè)液面不變D加酶前a、b兩側(cè)液面不變，加酶后b側(cè)液面上升并高于a側(cè)液面答案D解析溶液滲透壓的大小取決于單位體積溶液中溶質(zhì)微粒的數(shù)目。相同物質(zhì)的量濃度的葡萄糖溶液和麥芽糖溶液滲透壓相等，但加入麥芽糖酶后，麥芽糖分解，使得b側(cè)溶液的滲透壓增大，水分由a側(cè)向b側(cè)轉(zhuǎn)移。 2.(2013·江蘇卷，27)如圖為研究滲透作用的實驗裝置，請回答下列問題： (1)漏斗內(nèi)溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液，漏斗內(nèi)外起始液面一致。滲透平衡時的液面差為h，此時S1

11、和S2濃度大小關(guān)系為_。(2) 圖中半透膜模擬的是成熟植物細(xì)胞中的_，兩者在物質(zhì)透過功能上的差異是_。(3)為進(jìn)一步探究兩種膜的特性，某興趣小組做了以下實驗。實驗材料：紫色洋蔥。實驗器具：如圖所示的滲透裝置(不含溶液)，光學(xué)顯微鏡，載玻片，蓋玻片，鑷子，刀片，吸水紙，擦鏡紙，滴管，記號筆等。實驗試劑：蒸餾水，0.3 g/mL的蔗糖溶液和與其等滲的KNO3溶液。部分實驗步驟和結(jié)果如下：選兩套滲透裝置，標(biāo)上代號X和Y。在兩個燒杯里均加入一定量的蒸餾水，分別在裝置X和Y的漏斗內(nèi)加入適量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均調(diào)節(jié)漏斗內(nèi)外液面高度一致。滲透平衡時出現(xiàn)液面差的裝置有_(填代號)。選兩片潔凈的載玻片，

12、_，在載玻片中央分別滴加_，制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片并分別觀察裝片中細(xì)胞的初始狀態(tài)。觀察臨時裝片中浸潤在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞發(fā)生的變化，兩者都能出現(xiàn)的現(xiàn)象是_。(4)上述實驗中最能體現(xiàn)兩種膜功能差異的實驗現(xiàn)象是_。答案(1)S1>S2(2)原生質(zhì)層原生質(zhì)層能主動運輸(轉(zhuǎn)運)有關(guān)物質(zhì)而半透膜不能(3)X標(biāo)號蒸餾水質(zhì)壁分離(4)KNO3溶液中的細(xì)胞質(zhì)壁分離后會自動復(fù)原解析：(1)由于滲透平衡后漏斗內(nèi)液面高，再結(jié)合液體壓強(qiáng)原理，說明此時S1的濃度高；(2)成熟植物細(xì)胞的原生質(zhì)層具有選擇透過性，相當(dāng)于一層半透膜；但原生質(zhì)層具有選擇透過性，可主動轉(zhuǎn)運細(xì)胞需要吸

13、收或排出的物質(zhì)，而半透膜不具有生物活性；(3)蔗糖不能透過半透膜，而KNO3可透過半透膜，故兩者達(dá)到動態(tài)平衡時，裝蔗糖溶液的實驗組的漏斗內(nèi)外出現(xiàn)液面差。實驗分組應(yīng)注意編號并標(biāo)注，制作植物細(xì)胞臨時裝片時在載玻片上先滴一滴蒸餾水，可保持細(xì)胞的活性，并有利于材料展開。成熟的植物細(xì)胞處于不同種類的高濃度的外界溶液中時都會因滲透失水而發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。由于KNO3可被植物細(xì)胞吸收，而蔗糖不會被細(xì)胞吸收，因此一段時間后，KNO3實驗組的細(xì)胞液因濃度升高而吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離自動復(fù)原現(xiàn)象。特別提醒：“U”型管中水分子移動方向的分析（1）膜兩側(cè)溶液中濃度高的一側(cè)滲透壓高，濃度低的一側(cè)滲透壓低，水分子由低濃度一側(cè)

14、向高濃度一側(cè)擴(kuò)散。（2）兩側(cè)溶液中的溶質(zhì)是否能通過半透膜，若不能，則只是高濃度一側(cè)液面升高；若能，則先是高濃度一側(cè)液面升高，隨后另一側(cè)液面升高，最后兩側(cè)液面持平。（3）如果溶質(zhì)分子不能透過半透膜，在達(dá)到滲透平衡時，一般兩側(cè)溶液的濃度并不相等，因為液面高的一側(cè)形成的靜水壓，會阻止溶劑由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散。 第2節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型要點1：生物膜的基本結(jié)構(gòu) 一、提出者：1972年桑格和尼克森 二、結(jié)構(gòu)組成（結(jié)合課本封面圖觀察） 1.磷脂分子（基本骨架）：雙分子層，親水的“頭部”排在外側(cè)，疏水的“尾部”排在內(nèi)側(cè)。若展開，則磷脂單分子層的面積是膜表面積的2倍，且“頭部”朝下與水接觸，“尾部

15、”朝上與空氣接觸。 2.蛋白質(zhì)分子（1）位置：表層、嵌插、貫穿（2）種類 與糖結(jié)合形成糖蛋白（也稱“糖被”，只分布在膜的外表面，主要起識別作用） 表層位置 載體蛋白：具有專一性，決定膜的選擇透過性 貫穿位置 （3）糖類：少量，形成糖蛋白（糖被），具有識別、保護(hù)、潤滑、免疫等作用。 三、結(jié)構(gòu)特點：流動性（磷脂分子是流體，能運動；大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也能運動） 四、功能特點：選擇透過性（與膜上的載體蛋白數(shù)量和種類有關(guān)） 五、特別提醒 1.細(xì)胞膜在電鏡下的靜態(tài)結(jié)構(gòu)：暗（蛋白質(zhì)）亮（磷脂）暗（蛋白質(zhì)）（即由蛋白質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成） 觀點遭質(zhì)疑 2.磷脂分子 + 蛋白質(zhì)分子 細(xì)胞膜（結(jié)構(gòu)） 功 能 具

16、有 具有 具有 運動性 流動性 物質(zhì)交換 選擇透過性 導(dǎo)致 保證 進(jìn)行 體現(xiàn)第3節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞揭c1：大顆?；虼蠓肿拥倪\輸（如：蛋白質(zhì)、多糖、核酸、蔗糖、紅墨水等） 1.依據(jù)：膜的流動性 2.方式 胞吐（物質(zhì)由細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞外，如：分泌蛋白，需消耗能量） 胞吞（物質(zhì)由外界進(jìn)入細(xì)胞，如：白細(xì)胞吞噬病原體，需消耗能量） 注：胞吐、胞吞通過膜的層數(shù)為零，mRNA通過細(xì)胞核的層數(shù)也為零（從核孔出來）要點2：離子、小分子的運輸 1.依據(jù)：膜的選擇透過性 自由擴(kuò)散 2.方式 被動運輸（均不消耗能量） 協(xié)助擴(kuò)散 主動運輸（需消耗能量） 3.運輸方式的比較 （1）根據(jù)圖解確定物質(zhì)跨膜運輸方式 （2）物質(zhì)運輸方式的異同點物質(zhì)種類運輸方式方向載體蛋白能量實例小分子物質(zhì)被動運輸自由擴(kuò)散 由高濃度 低濃度不需要不需要水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、固醇等協(xié)助擴(kuò)散 由高濃度 低濃度需要不需要葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞（紅細(xì)胞吸收葡萄糖）主動運輸 由低濃度 高濃度 或：由高濃度 低濃度需要需要小腸吸收葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽離子等大分子物質(zhì)胞吐胞吞由膜內(nèi)到膜外不需要需要分泌蛋白等由膜外到膜內(nèi)不需要需要變形蟲吞食綠膿桿菌（3）根據(jù)影響跨膜運輸因素的曲線確定運輸方式物質(zhì)濃度氧氣濃度 （4）易錯警示有關(guān)物質(zhì)出入細(xì)胞的8個“不要漏掉”： 需要載體蛋白協(xié)助的運輸方式除主動運輸外不要漏掉協(xié)助擴(kuò)散； 消耗能量的運輸方