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1、必修必修1 1 分子與細胞分子與細胞 第4章 細胞的物質輸入和輸出 考綱內容及能力要求 考向定位 1.物質跨膜運輸的實例2.生物膜的流動鑲嵌模型 3.物質跨膜運輸的方式 4.植物細胞的質壁分離和復原 1.細胞膜選擇透過性的實驗驗證與分析2.細胞吸水和失水原理應用及實驗探究設計與分析3.設計實驗探究影響細胞膜流動性的因素4.物質跨膜運輸方式的實驗探究5.生物膜的結構組成及結構特點和生理特性第第1節(jié)節(jié) 物質跨膜運輸的實例物質跨膜運輸的實例第第2節(jié)節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型基礎梳理 生命系統的結構層次生命系統的結構層次 基礎梳理1.植物吸水（1）吸水部位主要部位：根。最活躍部位：根

2、尖成熟區(qū)表皮細胞。根尖結構a.分區(qū)：根冠、分生區(qū)、伸長區(qū)、成熟區(qū)。b.分生區(qū)：未成熟植物細胞、不具中央大液泡。c.成熟區(qū)：成熟植物細胞、具中央大液泡。（2）吸水方式吸脹吸水a.舉例：未成熟植物細胞（如分生區(qū)細胞）、干種子細胞的主要吸水方式。b.原理：依靠細胞的親水性物質吸水（親水性蛋白質淀粉纖維素）。滲透吸水a.舉例：成熟的植物細胞（如成熟區(qū)細胞）的主要吸水方式。b.原理：滲透作用。2.動物細胞的吸水和失水吸水：細胞外液的濃度_細胞內液的濃度（膨脹甚至漲破）；失水：細胞外液的濃度_細胞內液的濃度（皺縮）；平衡：細胞外液的濃度_細胞內液的濃度。=3.成熟植物細胞（有大液泡）的吸水和失水細胞壁：_

3、。原生質層：_兩層膜之間的_。（具有選擇透過性，相當于半透膜）細胞液濃度外界溶液濃度失水，質壁分離原生質層吸水，質壁分離復原全透性全透性細胞膜細胞膜液泡膜液泡膜細胞質細胞質條件：成熟植物細胞中央具有_。驗證：當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞就通過原生質層失水，植物細胞就會發(fā)生質壁分離現象。將已發(fā)生質壁分離的植物細胞放入清水中，此時細胞液的濃度大于外界清水的濃度，植物細胞就吸水，發(fā)生質壁分離復原現象。大液泡大液泡 特別說明：特別說明：1.細胞的吸水和失水是水分子順相對含量的梯度跨膜運輸的過程。2.細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜，這種膜可以讓水分子自由通過，一些離子和小分子也可以通過，而其

4、他的離子、小分子和大分子則不能通過。3.溶液濃度指摩爾濃度而非質量濃度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的質量濃度相同，但摩爾濃度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動。易錯歸納細胞吸水時，水分子也有從細胞出來的，細胞失水時，水分也有進入細胞的。即無論細胞吸水還是失水，水分子通過原生質層的擴散都是雙向進行的。歸納整合一、原生質、原生質體、原生質層一、原生質、原生質體、原生質層原生質：細胞內的生命物質，分化為細胞質、細胞核、細胞膜。一個動物細胞即為一團原生質。原生質體：植物細胞工程中去掉細胞壁后剩余的植物細胞稱為原生質體，實際上就是植物細胞的原生質。原生質層：植物細胞中的特有名詞

5、，指的是細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。原生質層具有選擇透過性，當成熟的植物細胞與外界溶液接觸時，如果存在濃度差，細胞液就會和外界溶液發(fā)生滲透作用。二、擴散與滲透的區(qū)別二、擴散與滲透的區(qū)別滲透作用是水分子等溶劑分子通過半透膜的擴散。擴散是一種物質由高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的物理運動。滲透一定是擴散，但擴散不一定是滲透。滲透相對于擴散有兩個要點：要跨膜（擴散可以不跨膜）；是溶劑分子（擴散還可以是氣體分子）。擴散滲透不同點概念擴散是一種物質由高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的物理運動水分子或其他溶劑分子透過半透膜向溶質濃度大的一側運動條件濃度差半透膜半透膜兩側具有濃度差物質溶質、溶劑分子溶劑分子聯系滲透

6、是擴散的一種特殊形式三、植物細胞吸水和失水的探究實驗的用途三、植物細胞吸水和失水的探究實驗的用途1.鑒定植物細胞的死活（死細胞不會有質壁分離現象）。2.證明原生質層具有選擇透過性（例如在蔗糖溶液中，蔗糖不能進入細胞中）。3.觀察植物細胞的細胞膜（正常狀態(tài)下的細胞的細胞膜極薄，緊貼細胞壁不易被觀察，質壁分離時就可以觀察到）。4.測定細胞液的濃度大?。ㄅ渲凭邼舛忍荻鹊娜芤?，觀察位于不同濃度中細胞的質壁分離狀況，等滲溶液中細胞既不吸水也不失水）。5.證明細胞壁的伸縮性小于原生質層的伸縮性（因為兩者的伸縮性不同，所以才會發(fā)生質壁分離）。跟蹤訓練1. (2008年廣東卷)觀察在0.3 gmL蔗糖溶液中的

7、洋蔥表皮細胞，發(fā)現中央液泡逐漸變小，說明( )A.細胞壁相當于一層半透膜B.洋蔥表皮細胞是活的C.此時蔗糖溶液濃度小于細胞液濃度D.細胞壁收縮導致中央液泡失水 解析：解析：本題考查植物細胞質壁分離與復原的基礎知識。成熟植物細胞的細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質稱為原生質層，它可以看作是一層選擇透過性膜，液泡中的細胞液通過原生質層與外界溶液構成滲透系統。當外界溶液蔗糖溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水，中央液泡會逐漸變小，原生質體縮小，由于原生質層比細胞壁的伸縮性大，此時會發(fā)生質壁分離現象。能夠發(fā)生質壁分離與復原現象的細胞一定是活的有大液泡的植物細胞，體現了細胞膜的選擇透過性，死細胞是全透性

8、的。 答案：答案：B2. （2008年江蘇卷）某同學進行實驗，甲圖為實驗開始狀態(tài)，乙圖為實驗結束狀態(tài)。請在乙圖所示實驗結果的基礎上繼續(xù)實驗，探究蔗糖的水解產物能否通過半透膜。增添的實驗材料：蔗糖酶溶液、斐林試劑、試管、滴管、水浴鍋等。（1）設計出繼續(xù)實驗的簡要步驟：_；_。（2）預測實驗現象并作出結論：_。 解析：解析：本題考查實驗設計的有關知識。實驗目的是為探究蔗糖的水解產物是否能通過半透膜。由提供的實驗材料可推知實驗原理：蔗糖的水解產物如果能通過半透膜，則由于滲透作用，兩邊的液面差會縮小，用斐林試劑檢驗，水浴條件下會出現磚紅色沉淀；否則，兩邊的液面會因為蔗糖的水解使溶質分子數增加而液面差加

9、大，且檢驗時無磚紅色沉淀。實驗設計步驟時重點考查無關變量的控制，如兩側加入等量的蔗糖酶，水浴控制酶活性的最適溫度等。答案：答案：（1）向a、b兩管分別加入等量蔗糖酶溶液，水浴加熱（或隔水加熱）U型管至適宜溫度，觀察a、b兩管內液面的變化吸取a、b兩管內適量液體，分別加入A、B兩試管中，并加入斐林試劑，（6065 ）水浴加熱，觀察A、B試管內有無磚紅色沉淀（2）如果a、b兩管液面高度差縮小且A、B試管內均有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產物能通過半透膜；如果a、b兩管液面高度差增大且A試管內無磚紅色沉淀、B試管內有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產物不能通過半透膜生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型基礎梳

10、理1.細胞膜主要是由_和_組成的。2._構成膜的基本支架，具有流動性。3.蛋白質分子：有的鑲在磷脂分子層的_；有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，大多數蛋白質分子可以_。4.在結構上表現為_。5.在功能上表現為_。6 . 細 胞 膜 上 的 外 表 面 有 糖 類 與 蛋 白 質 結 合 形 成 的_和糖類與脂類結合的_。糖脂糖脂磷脂磷脂蛋白質蛋白質磷脂雙分子層磷脂雙分子層表面表面運動運動流動性流動性選擇透過性選擇透過性糖蛋白糖蛋白歸納整合 一、磷脂分子的結構圖一、磷脂分子的結構圖 二、細胞膜結構分析二、細胞膜結構分析1.磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側，疏水性的

11、尾部相對朝向內側。 2.蛋白質分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。這體現了膜結構內外的不對稱性。 3.在細胞膜的外側，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被與細胞識別、細胞間的信息交流有密切聯系。 4.磷脂分子是可以運動的，具有流動性。大多數的蛋白質也是可以運動的，也體現了膜的流動性。 三、生物膜結構和功能的關系三、生物膜結構和功能的關系跟蹤訓練1. （2009年浙江卷）對某動物細胞進行熒光標記實驗，如下示意圖所示，其基本過程：用某種熒光染料標記該動物細胞，細胞表面出現熒光斑點。用激光束照射該細胞表現出熒光的某一區(qū)域

12、，該區(qū)域熒光淬滅（消失）。停止激光束照射一段時間后，該區(qū)域的熒光逐漸恢復，即又出現了斑點。上述實驗不能說明的是( )A.細胞膜具有流動性B.熒光染料能與細胞膜組成成分結合C.根據熒光恢復的速率可推算出物質跨膜運輸的速率D.根據熒光恢復的速率可推算出膜中蛋白質或脂質的流動速率 解析：解析：本實驗是細胞膜具有一定流動性的經典實驗，反映了蛋白質或磷脂分子的流動，但是不能反映物質跨膜運輸的速率。 答案：答案：C2.（雙選） （2009年中山一模，改編）下圖表示細胞膜的亞顯微結構，其中a和b為兩種物質的運輸方式，下列對細胞膜結構和功能的敘述不正確的是( )A.不同物種的細胞中、和的種類均不同B.免疫抑制

13、藥物可作用于而使器官移植的成功率明顯提高C.b運輸方式能體現細胞膜的選擇透過性 D.如圖示為肝細胞膜，則a可代表尿素，b可代表葡萄糖 解析解析：A項，為糖蛋白、為磷脂、為蛋白質，不同物種的細胞中的種類應該是相同的，和的種類就不同。B項，為糖蛋白，具有識別能力。C項，b為主動運輸，其能體現細胞膜的選擇透過性。D項，如圖示為肝細胞膜，a不代表尿素，因為a物質在細胞外的濃度大于細胞內的濃度，所以a物質是要進入細胞內的。而尿素是肝細胞合成后要往細胞外運輸的。b就可代表葡萄糖，葡萄糖進入肝細胞后，合成肝糖原。 答案答案：AD熱點聚焦 生物膜的流動性和選擇透過性生物膜的流動性和選擇透過性 （2009年海南

14、卷）已知魚鰾是一種半透膜。若向魚鰾內注入適量的20蔗糖溶液、排出魚鰾內的空氣，扎緊開口，將其浸沒在盛有10蔗糖溶液的燒杯中，下列能正確表示燒杯內蔗糖溶液濃度隨時間變化趨勢的示意圖是( ) 解析：解析：魚鰾是一種半透膜，當魚鰾內蔗糖溶液濃度比外界溶液濃度高時，燒杯中的水分會進入魚鰾內，使燒杯中的液體濃度升高，當兩側濃度相同時，水分進出平衡，燒杯及魚鰾內液體濃度均維持不變。 答案：答案：B 名師點睛：名師點睛：細胞膜的流動性是細胞膜的選擇透過性的結構基礎。1.構成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子都可以運動，從而形成了細胞膜的流動性。磷脂分子的運動只限于單分子層內，很難從本分子層運動到另一分子層，由于膜

15、內磷脂分子的運動，使膜內的蛋白質分子產生了運動。溫度升高，細胞膜的運動速度加快。 2.細胞膜是一種選擇透過性膜，只有活細胞具有這種特性。細胞膜選擇透過性表現在如下幾點:除水以外，只有被細胞選擇的離子和小分子才能通過；大分子物質除特殊情況以外，不能通過細胞膜。細胞膜的選擇透過性是生命活動的一種體現，是判斷細胞死活的標準之一。 熱點訓練（2009年廣州一模）下列關于生物膜的敘述，不正確的是( )A.細胞膜、核膜及細胞器膜等結構共同構成生物膜系統B.與主動運輸相關的載體在生物膜上合成C.生物膜之間能夠相互融合可以證明生物膜具有一定的流動性D.功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多 解析解析：與主

16、動運輸相關的載體是蛋白質，其合成場所在核糖體上。 答案答案：B走進實驗室 基礎再現植物細胞的結構特點細胞壁：全透性；細胞膜：選擇透過性；細胞質：內有大液泡；大液泡：里面的液體稱細胞液；原生質層：相當于一層半透膜。 注 ：液泡形成以后，細胞主要靠滲透作用吸水。植物細胞是一個滲透系統。細胞液濃度外界溶液濃度，吸水。細胞液濃度外界溶液濃度，失水。實驗課題：植物細胞的質壁分離與復原實驗課題：植物細胞的質壁分離與復原 過程設計易錯歸納1.洋蔥鱗片葉紫色的外表皮細胞，是有大液泡的成熟細胞，細胞液中有紫色的花青素，在顯微鏡下，紫色大液泡十分明顯。質壁分離后，液泡明顯縮小，因而質壁分離現象清晰可見。根據這個道

17、理，也可選用水綿等其他植物的有色細胞。如果選用無色的細胞，也可使用活體染料將其染色，以上所指細胞都是活細胞，因為只有活細胞的原生質層才具有選擇透過性，否則將不會出現質壁分離或復原現象。2.使用的溶液的濃度不能過大。如果過大，會使細胞在短時間內過度失水而死亡。觀察到質壁分離現象后，要盡快滴加清水使其復原，否則，質壁分離的時間過長，也會造成細胞死亡。3.在觀察質壁分離現象時，要在顯微鏡下找到處于鱗片葉外表皮邊緣的細胞，因為這里的細胞最先接觸蔗糖溶液，因而也會先出現質壁分離。同理，觀察質壁復原時，也應如此。4.通過這個實驗，我們可以看到原來看不見的細胞膜。如果使用不同濃度梯度的溶液，分別做多個裝片的

18、細胞實驗，可以測定出細胞液的濃度。5.如果使用質量濃度為0.1 g/mL的硝酸鉀溶液做質壁分離實驗，也能成功。但是由于K+和NO3-都是植物能吸收的，低濃度下對細胞無毒害，但隨著K+和NO3-的吸收，細胞液濃度會變大，細胞又通過滲透作用吸水，從而會自動復原。6.實驗中使用的蔗糖溶液濃度較大，因此，觀察前要用吸水紙吸去多余的水，以免污染載物臺和物鏡，實驗結束后，要用干凈的擦鏡紙將目鏡、物鏡擦干凈，用干布將載物臺擦干凈。精題演習1.某同學在做“觀察植物細胞質壁分離和復原”實驗的過程中，進行了大膽的創(chuàng)新，分別采用0.3g/mL的蔗糖溶液、0.5g/mL的蔗糖溶液、1 mol/L的KNO3溶液和1mo

19、l/L醋酸溶液制作了四組臨時裝片，并用顯微鏡隨時觀察。發(fā)現前三組在23分鐘后發(fā)生了部分質壁分離，5分鐘后質壁分離現象明顯，而第四組無質壁分離現象發(fā)生。對前三組在觀察到明顯質壁分離現象后，再過5分鐘觀察，發(fā)觀第1、2組無變化，而第3組卻發(fā)生了自動復原現象。然后對前2組裝片滴加清水，用顯微鏡觀察，發(fā)現第1組45分鐘后復原，而第2組無變化，不能發(fā)生復原。請 分 析 各 組 裝 片 發(fā) 生 變 化 的 原 因 ：_。答案答案：（1）0.3 g/mL的蔗糖溶液由于濃度適中，可以發(fā)生質壁分離和復原。而0.5 g/mL的蔗糖溶液能夠使細胞發(fā)生質壁分離，但由于濃度太高，使細胞過度失水而死亡，死亡的細胞不能發(fā)生

20、滲透作用，所以不會再復原。（2）1 mol/L的KNO3溶液由于其濃度高于植物細胞液濃度，故會發(fā)生質壁分離，但由于細胞膜上有運輸K+和NO3-的載體，所以會通過主動運輸吸收K+和NO3-，導致細胞液濃度升高，引起復原現象。（3）1 mol/L醋酸溶液為酸性液體，破壞了原生質層的選擇透過性，導致細胞死亡，故細胞不會發(fā)生質壁分離 2.撕取紫色萬年青的葉表皮，剪成大小相等的小塊，分別浸入不同濃度的硝酸鉀溶液中。經過一段時間后，用顯微鏡觀察實驗的結果如下表：KNO3溶液（mol/L)ABCDEF0.110.12 0.125 0.130.140.50程度質壁分離-初始分離分離顯著分離顯著分離質壁分離及復

21、原狀況-自動復原自動復原誘發(fā)復原不能復原請回答：（1）萬年青葉表皮細胞的細胞液濃度約為_。（2）用硝酸鉀溶液誘發(fā)細胞質壁分離的基本條件是_。（3）C和D處理均發(fā)生質壁分離的自動復原，你對這種現象作出合理的解釋是_。（4）用高濃度硝酸鉀溶液誘發(fā)細胞質壁分離，不能再誘發(fā)其復原，其主要原因是_。 答案答案：（1）0.120.125 mol/L之間（2）硝酸鉀溶液濃度大于萬年青葉表皮細胞的細胞液濃度（3）K+和NO3-通過主動運輸方式逐步進入液泡，使細胞液濃度反而略大于外界溶液濃度（4）細胞因過度失水而死亡課時作業(yè) 1.（2009年韶關二模）通過質壁分離實驗不可以鑒定( )細胞的死活 原生質層與細胞壁

22、伸縮性大小的差異原生質層相當于半透膜 水分子進出細胞的方式細胞壁由纖維素構成 細胞膜是單層膜A BC D 解析：解析：質壁分離實驗可以鑒定細胞的死活、原生質層與細胞壁伸縮性大小的差異、測定細胞液的濃度大小等。 答案：答案：B3.下列各組細胞都主要依靠滲透作用吸水的是( )A干種子細胞、根毛細胞B分生區(qū)細胞、葉肉細胞C葉肉細胞、根毛細胞D干種子細胞、分生區(qū)細胞 解析：解析：半透膜兩側的溶液存在濃度差是滲透作用產生的條件之一，成熟植物細胞具有中央大液泡，細胞液與細胞外溶液能形成一定的濃度差，能產生滲透作用。葉肉細胞、根毛細胞屬于成熟植物細胞，而干種子細胞、分生區(qū)細胞、形成層細胞等沒有形成大的中央液

23、泡。 答案：答案：C 9.根據“水分進出哺乳動物紅細胞”實驗，請回答：(1)當外界溶液的濃度比細胞質的濃度 時，細胞吸水膨脹；當外界溶液的濃度比細胞質的濃度 時，細胞失水皺縮；當外界溶液的濃度與細胞質的濃度 時，水分進出細胞處于動態(tài)平衡。(2)活細胞吸水或失水的多少取決于 。(3)紅細胞內的血紅蛋白等有機物 (能；不能)透過細胞膜。(4)紅細胞的細胞膜相當于一層 。(5)當外界溶液的濃度低時，紅細胞將會發(fā)生 。(6)紅細胞內外溶液濃度的差值較大時， 或 較多。答案：答案：（1）低 高 相同 （2）細胞液和外界溶液之間的濃度差 （3）不能 （4）半透膜（5）因持續(xù)吸水而漲破 （6）吸水 失水祝祝您您