《南方新课堂·高考总复习》生物 配套课件-必修1 第4章 第3节 物质跨膜运输的实例和方式、生物膜的流动镶嵌模型

1、第 4 章 细胞的物质输入和输出考纲内容能力要求高考风向标物质出入细胞的方式实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性(2)观察植物细胞的质壁分离和复原创设新情境以实验探究、图表、图示、曲线等形式命制非选择题综合考查物质运输、代谢等相关内容第1、2、3节物质跨膜运输的实例和方式、生物膜的流动镶嵌模型一、细胞的吸水和失水1动物细胞(1)外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。(2)外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞失水皱缩。(3)外界溶液浓度_细胞质浓度时,细胞水分进出平衡，形态不变。2植物细胞细胞膜液泡膜(1)原生质层：_和_以及两层膜之间的_，相当于一层半透膜。细胞质渗透作用(2)外界溶液的浓度细

2、胞液浓度时,细胞就通过_失水，植物细胞发生_现象。质壁分离(3)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度_外界清水，植物细胞就吸水，发生_现象。质壁分离复原3细胞膜和其他生物膜具有选择透过性(1)可以让_自由通过。水分子离子和小分子(2)一些_也可以通过。离子、小分子和大分子(3)其他的_则不能通过。半透膜与选择透过性膜有哪些异同点？答案：半透膜是没有活性的有孔的膜，而选择透过性膜有生物活性，两者都能控制物质进出。二、生物膜的流动镶嵌模型1对细胞膜结构的探索历程选择性观察现象：生物膜对物质进出细胞具有_。提出问题：为什么生物膜能控制物质的进出？这与膜的结构有何关系？脂质脂质蛋白质

3、流动性建立模型：1972 年，桑格和尼克森在前人研究基础上 流动镶嵌模型。提出膜是由_组成的；膜的基本支架是_，该支架是轻油般的流体，具有 _； _有的镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入其中，有的贯穿整个磷脂双分子层，大多数 _是可以2生物膜的流动镶嵌模型(1)基本内容蛋白质和脂质磷脂流动性运动的。蛋白质分子蛋白质分子双分子层212223(2)膜的外表面糖蛋白1)糖类与蛋白质结合形成 _，具有保护润滑、识别的作用。糖脂2)糖类和脂质结合形成 _。(3)生物膜的特点1)结构上表现为 _。流动性2)功能上表现为 _。选择透过性24252627为什么脂溶性物质容易透过细胞膜，而不溶于脂质的物质通过却十分

4、困难？答案：因为组成细胞膜的主要成分之一是磷脂，且细胞膜以磷脂双分子层为基本支架，据相似相溶原理，脂溶性物质容易透过细胞膜。1物质跨膜运输的方式高浓度低浓度(1)自由扩散：物质分子从 _一侧运输到 _一侧，不需要能量和载体，如水、CO2、甘油、乙醇等。三、物质进出细胞的方式2829(2)协助扩散：物质分子从 _一侧运输到 _一侧，需要 _的协助，但不需要 _，如葡萄糖进入红细胞。高浓度低浓度载体蛋白消耗能量(3)主动运输：物质分子从 _一侧运输到 _一侧，需要 _的协助，也需要消耗 _，如 K、Na、Ca2、氨基酸等。低浓度高浓度载体蛋白能量30313233343536372大分子进出细胞的方

5、式(1) _：如白细胞吞噬大肠杆菌，变形虫吞食有机颗粒等。胞吞(2) _：胰腺细胞分泌胰岛素等。胞吐胞吞和胞吐不属于跨膜运输方式，但与细胞膜的流动性有关，且需要消耗能量。()3839考点渗透系统及其应用1渗透系统的组成(1)具有半透膜：可以是生物性的选择透过性膜，也可以是物理性的过滤膜。(2)具有浓度差：半透膜两侧为溶液体系(S1 、S2)，且两侧的溶液具有浓度差。条件结果分析溶液浓度 S1S2单位时间内由 S2S1 的水分子数多于 S1S2，外观上表现为 S1 液面上升溶液浓度 S1N若漏斗内液面不变，则 MN若漏斗内液面下降，则 MN4渗透系统的应用比较不同溶液浓度的大小渗透系统适用于比较

6、溶质不能透过半透膜(或原生质层)的溶液浓度的大小。如果溶质能主动运输进入植物细胞内，会出现质壁分离后自动复原现象。半透膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质是否能通过取决于分子的大小。选择透过性膜是有生命的生物膜，由于膜上具有载体存在，决定了其对不同物质具有选择性吸收。细胞死亡后，其选择透过性丧失。U 型管形成的渗透装置的分析技巧如下图所示的渗透装置图，半透膜允许溶液中的一些小分子通过，而溶液中的大分子则不能通过。判断两侧液面高度的变化：主要根据 U 型管两侧的溶液的摩尔浓度来判断，摩尔浓度高的一侧(或溶质分子多的一侧)从摩尔浓度低的一侧(或溶质分子少的一侧)吸水，导致液

7、面升高。【典例 1】把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如下图所示)，一段时间后液面的情况是()A.甲高于乙C.先甲高于乙,后乙高于甲B.乙高于甲D.先甲低于乙，后乙低于甲解题思路在体积与质量百分比浓度相同的情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分整体表现为由乙向甲流动，导致甲侧液面越来越高；而甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又从甲侧流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。答案C【典例 2】下图表示渗透作用装

8、置图(半透膜为膀胱膜)，蔗糖溶液 A、B、a、b 浓度分别用 M(A)、M(B)、M(a)、M(b)表示，且 M(A)M(B)、M(a)M(b) M(A)，则一段时间后()Ah1h2，M(a) M(b)Ch1h2，M(a) M(b)Bh1h2，M(a) M(b)Dh1h2，M(a) M(b)解题思路浓度差越大，吸水能力越大，液面上升的高度越高，反之亦然。已知蔗糖溶液浓度M(A)M(B)，M(a)M(b)M(A)，推知 a 与A 浓度差小，a 从A 中吸水少，b 与B 浓度差大，b 从 B 中吸水多，所以 h1h2。a 与b 开始浓度相等，a吸水少，b 吸水多，所以后来浓度 M(a)M(b)。答

9、案B 考点对应练1下图为渗透作用实验，开始时如图甲所示，A 代表清水，B、C 代表蔗糖溶液，过一段时间后结果如图乙所示，漏斗管内液面不再发生变化，H1、H2 表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是()A图甲中 B 的浓度大于 C 的浓度B图乙中 B 的浓度等于 C 的浓度C图甲中 A 中水分子扩散到 B 的速率大于 A 中水分子扩散到 C 的速率D图乙中 A 中水分子扩散到 B 的速率等于 B 中水分子扩散到 A 的速率解析：H1 比 H2 高，说明图甲中 B 的浓度大于 C 的浓度，图乙装置已达到平衡状态，A 中水分子扩散到 B 的速率等于 B中水分子扩散到 A 的速率。答案：B2

10、 ( 易错) 取一洋葱细胞放入大于该细胞细胞液浓度的KNO3 溶液中，一段时间后在显微镜下观察发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞()B是死细胞 大量吸水 是根尖分生区细胞大量失水质壁分离后又自动复原ACBD解析：根尖分生区细胞没有大液泡，不发生质壁分离。考点生物膜的流动镶嵌模型及生物膜的结构特点和功能特性1生物膜的流动镶嵌模型及其组成成分在膜中的分布(1)膜的基本结构：以磷脂双分子层为基本骨架，镶嵌着蛋白质。(2)膜两侧的分子性质和结构不相同。糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，在细胞膜的内表面没有分布；内外膜的蛋白质种类和数量也不同；各种膜所含的蛋白质与脂质的比例和膜的功能有关，活动相对

11、旺盛的细胞，其膜上的蛋白质含量较多。一定的流动性(结构特点)选择透过性(功能特性)原因膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的遗传物质决定载体种类、数量从而决定其吸收的选择性实例质壁分离和复原；变形虫捕食和运动时伪足的形成；白细胞吞噬细菌；胞吞与胞吐；受精时细胞的融合过程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)植物根对矿质元素的选择性吸收；神经细胞对 K的吸收和对Na的排出；肾小管的重吸收和分泌；小肠的吸收等2生物膜的结构特点与功能特性一定的流动性(结构特点)选择透过性(功能特性)影响因素主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高

12、出一定范围，则导致膜的破坏内因：细胞膜上载体蛋白的种类和数量外因：温度、pH、O2 等二者关系流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础续表概念的区别原生质层、原生质体和植物细胞扩散与渗透半透膜与选择透过性膜【典例 3】(2011 年浙江联考)下图表示生物膜的亚显微结构，其中 a 和 b 为物质的两种运输方式，下列叙述不正确的是()A.为蛋白质,其种类和数量决定了生物膜功能的复杂程度B.神经细胞膜上识别递质的结构是C.为生物膜的内侧，b 为细胞分泌蛋白的分泌D.为磷脂双分子层，具有一定的流动性解题思路先理解图形，此图为生物膜模式

13、图，由于侧有糖蛋白，则为膜外侧，为内侧；糖蛋白与识别作用有关，分布于细胞膜外侧，一般细胞器膜上没有糖蛋白的分布；为磷脂双分子层。a 从浓度低到高吸收物质，为主动运输；b 从浓度高到低排出物质，为自由扩散；细胞分泌蛋白的分泌不属于跨膜运输，其分泌方式为胞吐。答案C 考点对应练3下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述不正确的是()A具有的一侧为细胞膜的外侧B细胞膜表面的含量通常较细胞器膜的要多C是磷脂分子，其亲水端朝内侧D细胞膜的选择透过性与的种类和数量有关解析：磷脂分子的亲水端朝外侧。答案：C离子和小分子物质大分子和颗粒物质自由扩散 协助扩散主动运输胞吞(内吞) 胞吐(外排)运输方向高浓

14、度低浓度高浓度低浓度低浓度高浓度细胞外细胞内细胞内细胞外运输动力浓度差浓度差能量(ATP) 能量(ATP)能量(ATP)考点物质出入细胞的方式及影响物质出入细胞的因素1自由扩散、协助扩散、主动运输及胞吞、胞吐的比较离子和小分子物质大分子和颗粒物质自由扩散 协助扩散主动运输胞吞(内吞) 胞吐(外排)载体不需要需要需要不需要不需要实例水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯红细胞吸收葡萄糖K+ 、Ca2+ 、小肠吸收氨基酸和葡萄糖等白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒胰腺细胞分泌胰岛素、递质的释放续表2.影响跨膜运输的因素(1)影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。(2)影响协助扩散的因素细胞膜内外物

15、质的浓度差。细胞膜上运载物质的载体数量。(3)影响主动运输的因素载体：载体具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数目也不同；载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该载体运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。各种因素的影响如下图所示：物质出入细胞的方式葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，但小肠绒毛吸收葡萄糖的方式是主动运输。逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输，但主动运输也可顺浓度梯度吸收物质。需要消耗能量的运输方式有主动运输和胞吞、胞吐。胞吞、胞吐体现膜具有一定的流

16、动性，主动运输体现膜的选择透过性。判断物质的运输方式【典例 4】(2011 年东莞统考)某物质跨膜运输的方式如甲图所示，则与该过程相符的数学模型是()ACBD解题思路先分析图中表示的运输方式：从浓度低到高、消耗能量、需要载体，可判断为主动运输。然后分析选项：当氧气为零时，无氧呼吸产生少量能量，运输速率低，随氧气浓度升高，有氧呼吸增强，能量供给充足，物质的运输速率加快，由于载体蛋白的数量是有限的，当氧气浓度提高到一定程度，受载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。所以 D 图能正确表示主动运输与氧气之间的关系。答案D 考点对应练4下图为植物根细胞在一定时间内吸收 K与某些条件之间的关系(纵坐标表示

17、吸收的速率，横坐标表示某个条件，假定其他条件均为理想状态)。则 a、b、c 三幅图的横坐标表示的条件正确的一组是()解析：吸收K+的方式是主动运输，需要消耗能量和载体的A载体数量、温度变化、氧气浓度B氧气浓度、温度变化、载体数量C载体数量、氧气浓度、温度变化D温度变化、载体数量、氧气浓度协助；a 图的起点没有氧气，但通过无氧呼吸产生能量，从而促进对物质的吸收，当达到一定浓度时，物质的运输速率不随氧气浓度的升高而升高。答案：B5(易错)下列实例不能体现细胞膜结构特点的是()DA白细胞吞噬绿脓杆菌B精子与卵细胞结合C小肠细胞分泌消化酶D效应 T 细胞与靶细胞紧密接触解析：细胞膜的结构特点是流动性，

18、而效应 T 细胞与靶细胞紧密接触只是相互识别。一、探究植物细胞吸水和失水的实验1原理：成熟的植物细胞(有明显液泡)能够与外界溶液组成一个渗透系统，通过渗透作用的方式吸水或失水。2方法步骤3质壁分离实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有活性方法： 待测的成熟植物细胞 一定浓度的蔗糖溶液a.若发生质壁分离，则有生物活性分析：镜 检b.若不发生质壁分离，则无生物活性(2)测定细胞液浓度范围方法： 待测细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度范围之间分别 镜检分析：(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度方法： 不同植物细胞 同一浓度的蔗糖溶液刚发

19、生质壁分离所需的时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大镜 检分析：(4)鉴别不同种类的溶液(如 KNO3 溶液和蔗糖溶液)方法： 成熟植物细胞 不同种类溶液a.质壁分离溶质不能通过半透膜的溶液(如蔗糖溶液)b.质壁分离后又自动复原溶质能通过半透膜的溶液(如KNO3 溶液)镜 检分析：【典例 1】(2011 年全国)将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用浓度为 的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。在该实验中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系，以及实验过程中

20、水分进出细胞的方式为()A甲乙，主动运输B甲乙，被动运输D甲乙，主动运输解题思路考查渗透作用相关知识。水分子的跨膜运输是自由扩散，属于被动运输。甲浓度是植物正常生长时的细胞液浓度，放在蒸馏水中还可以吸水，而乙浓度是植物不再吸收蒸馏水的浓度，根据渗透作用的原理可推出：甲浓度大于乙浓度。答案B细胞是否发生质壁分离、复原以及相关液体浓度的比较死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离现象。在一定浓度，且溶质不能通过半透膜的溶液中，可发生质壁分离现象(如蔗糖溶液)。在一定浓度，且溶质可通过半透膜的溶液中，可发生质壁分离后自动复原现象(如 KNO3、

21、尿素、甘油等)。植物细胞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(如 50%蔗糖溶液)，原因是细胞失水过多死亡。在低浓度溶液中细胞会过度吸水，但由于植物细胞外有细胞壁而不致细胞破裂；而动物细胞由于没有细胞壁，会因过度吸水破裂。发生质壁分离时，充满在细胞膜与细胞壁之间的溶液浓度稍比外界溶液浓度低。发生质壁分离时，植物细胞原生质体体积变小，吸水能力逐渐增强，细胞液浓度逐渐增大。质壁分离复原后，细胞液浓度还是大于外界溶液浓度。二、通过模拟实验探究膜的透性1实验目的(1)说明生物膜具有选择透过性。(2)尝试模拟实验的方法。2实验原理利用人工膜来模拟生物膜，探索膜的透性；某些半透膜(

22、如动物的膀胱膜、肠衣等)，可以让某些物质透过，而另一些物质不能透过，例如水分子可以透过玻璃纸，而蔗糖分子因为比较大，不能透过；用半透膜将不同浓度的溶液分隔开，然后通过观察溶液液面高低的变化，来观察半透膜的选择透过性，进而类比分析得出生物膜的透性。3方法步骤(1)取一个长颈漏斗，分别在漏斗口处封上一层玻璃纸。(2)在漏斗中注入蔗糖溶液。(3)将漏斗浸入盛有蒸馏水的烧杯中，使漏斗管的液面与烧杯的液面高度一致。(4)静置一段时间后，观察长颈漏斗的液面变化，并将观察到的结果进行记录。【典例 2】请根据给出的实验材料和用具将“验证活细胞膜是选择透过性膜”的实验补充完整。(1)原理：正常情况下新鲜的牛蛙皮

23、肤的选择透过性是由外表面到内表面的。(2)材料用具：新鲜牛蛙皮肤 4 块、1%的亚甲基蓝生理盐水溶液(蓝色的活体染色剂)，50%的酒精、生理盐水、小漏斗 4 只(编号 A、B、C、D)、烧杯 4 只、橡皮筋等。(3)方法步骤牛蛙皮肤分别处理，将两块新鲜牛蛙皮肤浸入 50%的酒精中 4 h，另两块不做处理。将四块牛蛙皮肤用橡皮筋固定在小漏斗颈上，并分别放入盛有生理盐水的烧杯中，同时向 4 只漏斗中分别注入 1%亚甲基蓝生理盐水溶液(实验装置图如下)，一定时间后观察烧杯中溶液颜色的变化。(4)问题讨论分析 A、B、C、D 四个装置中牛蛙皮肤细胞的选择透过性：_。结果预测及原因分析A 烧杯：现象_。原因_。B 烧杯：现象_。原因_。C 烧杯：现象_。原因_。D 烧杯：现象_。原因_。选择透过性的变化是肉眼无法直接感知的，而是通过烧杯内溶液颜色变化来体现的。解题思路解答此题时，要特别注意以下两点：牛蛙皮肤经处理后选择透过性会发生变化。答案(4)A、B 装置中牛蛙皮肤具有选择透过性；C、D装置中牛蛙皮肤不具有选择透过性溶液变蓝 牛蛙皮肤具有由外表面向内表面的选择透过性溶液仍为无色 虽为新鲜的牛蛙皮肤，但不具有由内表面向外表面的选择透过性溶液变蓝 经酒精处理过的牛蛙皮肤细胞已死亡，细胞膜不具有选择透过性溶液变蓝 经酒精处理过的牛蛙