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1、分 子 與 細 胞分 子 與 細 胞第第 6 6 講講物質的輸入和輸出物質的輸入和輸出必修1（湘（湘RJRJ）1物質出入細胞的方式。2通過模擬實驗探究膜的透性。3觀察植物細胞的質壁分離和復原。1.(2010廣東)下圖是植物從土壤中吸收某礦物質離子示意圖。據(jù)圖判斷，該離子跨膜進入根毛細胞的方式為()A自由擴散 B協(xié)助擴散 C主動運輸 D被動運輸C 由圖可知，該植物根從土壤中吸收某礦質離子，既需要細胞膜上載體蛋白的協(xié)助，又需要消耗ATP，符合主動運輸?shù)奶攸c。（湘（湘RJRJ）2.(2010山東)右圖中曲線a、b表示物質跨(穿)膜運輸?shù)膬煞N方式，下列表述正確的是()A.脂溶性小分子物質不能通過方式a
2、運輸B.與方式a有關的載體蛋白覆蓋于細胞膜表面C.方式b的最大轉運速率與載體蛋白數(shù)量有關D.抑制細胞呼吸對方式a和b的轉運速率均有影響C 本題考查物質跨膜運輸?shù)姆绞降姆治雠c坐標曲線的綜合。分析坐標曲線可以看出，a為自由擴散，b為協(xié)助擴散(或主動運輸)。脂溶性小分子物質通過自由擴散(即方式a)運輸，A錯誤；方式a與載體無關，只與濃度有關，B錯誤；方式b的最大的轉運速率與載體的種類和數(shù)量有關，C正確；抑制細胞呼吸，能量供應不足，導致主動運輸受阻，而自由擴散(協(xié)助擴散)不受影響，D錯誤。（湘（湘RJRJ）3(2009寧夏)下列關于物質跨膜運輸?shù)臄⑹?，錯誤的是()A植物細胞積累K需消耗能量B細胞對離子
3、的吸收具有選擇性C海水中的海藻細胞通過積累溶質防止質壁分離D液泡中積累大量離子，故液泡膜不具有選擇透過性D 植物細胞吸收K的方式是主動運輸，需要載體并消耗能量；細胞通過主動運輸選擇性地吸收離子；海水中的海藻細胞可通過積累溶質增加細胞液濃度，使細胞液濃度高于海水濃度，保持吸水狀態(tài)；液泡膜是具有生物活性的生物膜，所以具有選擇透過性。（湘（湘RJRJ）一、物質跨膜運輸?shù)膶嵗?物質跨物質跨膜運輸膜運輸?shù)膶嵗膶嵗凉B透現(xiàn)象實驗滲透現(xiàn)象實驗實實 例例結論結論（湘（湘RJRJ）裝置：現(xiàn)象：漏斗中的液面上升解釋：由于單位時間內(nèi)透過半透膜進入長頸漏斗的水分子數(shù)量 從長頸漏斗滲出的水分子數(shù)量，使得管內(nèi)液面升高結論
4、滲透作用發(fā)生的條件：具 (溶劑分子能通過，溶質不能)膜內(nèi)外兩側溶液具滲透滲透現(xiàn)象現(xiàn)象實驗實驗半透膜半透膜濃度差濃度差多于多于（湘（湘RJRJ）材料：哺乳動物的紅細胞分析：相當于半透膜，細胞質相當于內(nèi)部溶液，且與外界溶液存在濃度差外界溶液 細胞質濃度，紅細胞吸水膨脹外界溶液 細胞質濃度，紅細胞失水皺縮外界溶液 細胞質濃度，水分進出動態(tài)平衡實實例例水的跨水的跨膜運輸膜運輸動物動物植物植物細胞膜細胞膜=其他物質的跨膜運輸：離子的吸收具有其他物質的跨膜運輸：離子的吸收具有選擇性選擇性（湘（湘RJRJ）結論：水分子順相對含量的梯度跨膜運輸植物植物分析：原生質層分析：原生質層(細胞膜和液泡膜及兩者細胞膜和
5、液泡膜及兩者間的細胞質構成間的細胞質構成)相當于相當于 ；內(nèi)部溶；內(nèi)部溶液主要是指細胞液，與外界溶液存在濃液主要是指細胞液，與外界溶液存在濃度差度差【探究探究】植物細胞的吸水和失水植物細胞的吸水和失水外界溶液外界溶液 細胞內(nèi)濃度，細胞失水，質壁細胞內(nèi)濃度，細胞失水，質壁分離分離外界溶液外界溶液質壁分離復原質壁分離復原特性：細胞膜和其他生物膜都是 膜內(nèi)容：自由通過，一些 也可以通過，其他離子、小分子和大分子不能通過意義：與細胞的生命活動密切相關，是活細胞的一個重要特征結論結論選擇透過性選擇透過性水分子水分子離子和小分子離子和小分子（湘（湘RJRJ）二、生物膜的流動鑲嵌模型1.對生物膜結構的探索歷
6、程時間時間科學家科學家科學實驗科學實驗假說假說19世世紀末紀末歐文頓歐文頓用用500多種物質對植物細多種物質對植物細胞進行上萬次的通透性實胞進行上萬次的通透性實驗，發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質的驗，發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質的物質更容易通過細胞膜物質更容易通過細胞膜膜是由膜是由組成的組成的1925年年兩位荷兩位荷蘭科學蘭科學家家從細胞膜中提取脂質，鋪從細胞膜中提取脂質，鋪成單層分子，面積是細胞成單層分子，面積是細胞膜表面積的膜表面積的2倍倍細胞膜中細胞膜中脂質分子脂質分子為連續(xù)的為連續(xù)的脂質脂質兩層兩層（湘（湘RJRJ）時間時間科學家科學家科學實驗科學實驗假說假說1959年年羅伯特羅伯特森森在電鏡下看到細胞膜在電鏡
7、下看到細胞膜由由“暗暗亮亮暗暗”的的三層結構構成三層結構構成生物膜為三生物膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一層靜態(tài)統(tǒng)一結構結構1970年年弗雷和弗雷和埃迪登埃迪登分別用綠色和紅色熒分別用綠色和紅色熒光染料標記兩種細胞光染料標記兩種細胞的蛋白質，并將兩種的蛋白質，并將兩種細胞融合，一段時間細胞融合，一段時間后發(fā)現(xiàn)后發(fā)現(xiàn) 分布分布細胞膜具細胞膜具有流動性有流動性1972年年桑格和桑格和尼克森尼克森在新的觀察和實驗證在新的觀察和實驗證據(jù)基礎上據(jù)基礎上提出流動提出流動鑲嵌模型鑲嵌模型熒光均勻熒光均勻（湘（湘RJ）2.生物膜的流動鑲嵌模型流動流動鑲嵌鑲嵌模型模型中間層：磷脂雙分子層中間層：磷脂雙分子層基本骨架，具流動性基
8、本骨架，具流動性內(nèi)外側內(nèi)外側蛋白質蛋白質有的有的 磷脂雙分子層表面磷脂雙分子層表面有的部分或全部嵌入磷脂雙分有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層子層有的橫跨整個磷脂雙分子層有的橫跨整個磷脂雙分子層糖被糖被(糖蛋白糖蛋白)：位于外表，有保：位于外表，有保護、潤滑、護、潤滑、等作用等作用 ：糖類、脂質分子結合而成：糖類、脂質分子結合而成鑲嵌于鑲嵌于識別識別糖脂糖脂三、物質跨膜運輸?shù)姆绞?.被動運輸和主動運輸物質出入細物質出入細胞的方式胞的方式被動運輸被動運輸主動運輸主動運輸自由擴散自由擴散協(xié)助擴散協(xié)助擴散運輸方向運輸方向高濃度高濃度低濃低濃度度高濃度高濃度低濃度低濃度低濃度低濃度高濃高濃度度是否需載體是
9、否需載體是否耗能是否耗能舉例舉例水、水、O2、CO2、甘油、乙醇、甘油、乙醇、苯等苯等葡萄糖進葡萄糖進 入入 小腸吸收葡小腸吸收葡萄糖、氨基萄糖、氨基酸、無機鹽等酸、無機鹽等不需要不需要需要需要需要需要否否否否是是紅細胞紅細胞（湘（湘RJRJ）2.胞吞和胞吐：(1)對象：大分子和顆粒性物質。(2)過程：（湘（湘RJRJ）1.滲透裝置的組成分析及應用(1)滲透系統(tǒng)的組成(如圖)及特點半透膜，可以是生物性的選擇透過性膜，如細胞膜；也可以是物理性的過濾膜，如玻璃紙。半透膜兩側的溶液具有濃度差。(2)滲透作用的發(fā)生若S1溶液濃度大于S2，則單位時間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)多于S1S2，外觀上表現(xiàn)為S1液
10、面上升；若S1溶液濃度小于S2，則情況相反，外觀上表現(xiàn)為S1液面下降。在達到滲透平衡后，若存在如圖所示的液面差h，則S1溶液濃度仍大于S2。(3)滲透系統(tǒng)的應用比較不同溶液濃度大小漏斗內(nèi)漏斗內(nèi)燒杯內(nèi)燒杯內(nèi)溶液溶液濃度濃度MN現(xiàn)象現(xiàn)象及結及結論論若漏斗內(nèi)液面上升，則若漏斗內(nèi)液面上升，則MN若漏斗內(nèi)液面不變，則若漏斗內(nèi)液面不變，則M=N若漏斗內(nèi)液面下降，則若漏斗內(nèi)液面下降，則MN驗證滲透作用發(fā)生的條件：驗證滲透作用發(fā)生的條件：a.具有半透膜；具有半透膜；b.半透膜兩側的溶液具有濃度差。半透膜兩側的溶液具有濃度差。滲透系統(tǒng)適用于比較溶質不能透過半透膜的溶液濃度的大小。兩溶液間的水分子進行雙向運動，我
11、們只是觀測出由水分子雙向運動的差所導致的液面改變。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，故水由蔗糖向葡萄糖溶液移動的多一些。（湘（湘RJRJ）2.將洋蔥表皮細胞與紅細胞分別置于30%蔗糖溶液與清水中，各會發(fā)生什么現(xiàn)象？將洋蔥表皮細胞與紅細胞分別置于30%蔗糖溶液與清水中，發(fā)生的現(xiàn)象如下表：洋蔥表皮細胞洋蔥表皮細胞紅細胞紅細胞30%蔗蔗糖溶液糖溶液顯微鏡下觀察發(fā)生質顯微鏡下觀察發(fā)生質壁分離現(xiàn)象壁分離現(xiàn)象顯微鏡下觀察發(fā)顯微鏡下觀察發(fā)生失水皺縮現(xiàn)象生失水皺縮現(xiàn)象清水清水細胞吸水膨脹。若是細胞吸水膨脹。若是將發(fā)生了質壁分離的將發(fā)生了
12、質壁分離的細胞放入清水則發(fā)生細胞放入清水則發(fā)生質壁分離復原現(xiàn)象質壁分離復原現(xiàn)象顯微鏡下觀察發(fā)顯微鏡下觀察發(fā)生吸水膨脹，直生吸水膨脹，直至漲破至漲破（湘（湘RJRJ）物質跨膜運輸?shù)膶嵗?某同學用普通光學顯微鏡觀察植物葉肉細胞，若要進一步確認這些細胞是否為活細胞，請你為該同學介紹一種判斷方法。簡述該方法的操作過程和出現(xiàn)的現(xiàn)象，并說明該方法能判斷這些細胞是活細胞的理由。（湘（湘RJRJ）判斷一個植物細胞的死活，在實驗操作中往往利用其生理作用，通過觀察實驗現(xiàn)象來加以判斷。此類實驗利用的原理和設計實驗過程的方法有很多，如利用活細胞具有呼吸作用這一生理特征來設計實驗；也可利用植物葉肉細胞能完成光合作用這一
13、生理特征來設計實驗加以判斷；當然，也可利用活細胞的細胞膜具有選擇透過性的原理，通過觀察成熟植物細胞是否發(fā)生質壁分離現(xiàn)象來設計實驗加以判斷。現(xiàn)以利用質壁分離的方法加以判斷。（湘（湘RJRJ）(1)運用質壁分離的方法。(2)先觀察細胞的形態(tài)；然后使葉肉細胞處于較高濃度的蔗糖溶液中；觀察植物細胞是否出現(xiàn)質壁分離現(xiàn)象。如果出現(xiàn)質壁分離現(xiàn)象，則可斷定此細胞是活細胞。(3)因為活細胞能發(fā)生滲透作用，死細胞不能，所以可以用質壁分離的方法進行判斷。(其他方法合理可酌情給分)（湘（湘RJRJ）只有活的、成熟的植物細胞才能發(fā)生質壁分離和復原，動物細胞、沒有液泡的植物細胞則不能發(fā)生質壁分離。死的植物細胞中的細胞膜由
14、于失去了選擇透過性，所以不能發(fā)生質壁分離。已發(fā)生質壁分離的細胞，如果由于失水過度死亡，也不能發(fā)生質壁分離復原。質壁分離不僅可用于驗證細胞死活，還可用于觀察植物細胞的細胞膜。已知魚鰾是一種半透膜。向魚鰾內(nèi)注入適量的20%蔗糖溶液、排出魚鰾內(nèi)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(nèi)蔗糖溶液濃度隨時間變化趨勢的示意圖是()B 觀察細胞質壁分離及復原現(xiàn)象時，需要細胞具有生理活性，不需要加熱處理。由于有細胞壁限制和保護作用，細胞吸水膨脹但不會漲破。用蔗糖溶液處理細胞時，如果濃度過大，細胞會因過度失水而死亡，也就不會發(fā)生質壁分離復原現(xiàn)象。如果濃度過小，就不會發(fā)生質壁分離
15、，更不存在質壁分離復原。（湘（湘RJRJ）生物膜的流動鑲嵌模型 下列四項是神經(jīng)細胞的細胞膜結構模式圖，正確的是()A（湘（湘RJRJ）磷脂雙分子層構成細胞膜的基本支架，其排列方式為：親水性頭部排在外側，疏水性尾部排在內(nèi)側。（湘（湘RJRJ）將細胞膜中的磷脂分子抽提出來放到盛水的燒杯中，則磷脂分子的分布狀態(tài)是()因磷脂分子的頭部具有親水性，尾部具有疏水性，所以選B。B（湘（湘RJRJ）物質跨膜運輸?shù)姆绞?甲、乙兩種物質分別依賴自由擴散(簡單擴散)和協(xié)助擴散進入細胞，如果以人工合成的無蛋白磷脂雙分子膜代替細胞膜，并維持其他條件不變，則()A甲運輸被促進 B乙運輸被促進 C甲運輸被抑制 D乙運輸被抑
16、制D（湘（湘RJRJ）自由擴散方式是被選擇吸收的物質，從濃度高的一側通過細胞膜向濃度低的一側運輸，例如O2、CO2、甘油等物質，可以從濃度高的一側轉運到濃度低的一側。自由擴散不需要載體，也不消耗細胞內(nèi)新陳代謝所釋放的能量，是一種簡單的運輸方式。協(xié)助擴散是物質通過細胞膜進出細胞的另一種方式。物質必須在載體蛋白的協(xié)助下，才能從高濃度一側通過細胞膜向低濃度一側運輸，但此種方式不消耗代謝能量。協(xié)助擴散和自由擴散都是物質順濃度梯度的運輸過程，主要動力是細胞膜兩側的濃度差。但是，協(xié)助擴散是在細胞膜上載體蛋白的協(xié)助下進行的。（湘（湘RJRJ）(2009廣東)某物質從低濃度向高濃度跨膜運輸，該過程()A沒有載體參與 B為自由擴散 C為協(xié)助擴散 D為主動運輸D（湘（湘RJRJ）
高三生物第6講 物質的輸入和輸出 新人教版必修1
