年物质出入细胞的方式专题复习

分子与细胞专题复习3——物质出入细胞的方式2020年海淀区空中课堂高二年级生物学科1物质跨膜运输的实例2生物膜的流动镶嵌模型CONTENTS目录3物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的实例01渗透作用渗透作用：水分子或其他溶剂分子透过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方的扩散。扩散：分子、离子等从高浓度向低浓度运动，直到均匀分布的现象。渗透装置必备的条件：半透膜半透膜两侧的溶液存在浓度差渗透装置蔗糖溶液清水半透膜半透膜水分子蔗糖分子例1：如图为渗透作用实验装置。其中半透膜只允许水分子和单糖分子通过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图所示，则刚开始的短时间内和最终的液面高低分别为（）A.a高于b，a高于bB.a高于b，a低于bC.a低于b，a高于bD.a低于b，a低于bC蔗糖葡萄糖二糖单糖单位体积溶质分子数﹤→←渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。与单位体积溶液中（所有）溶质微粒的数目成正比原生质层细胞壁（全透性）细胞膜细胞质液泡膜细胞液（具有一定的浓度）原生质层原生质体（植物体细胞杂交）细胞渗透吸水与渗透失水的条件渗透装置渗透失水的结果渗透吸水的结果半透膜渗透压差动物细胞植物细胞细胞膜原生质层细胞质基质与外界溶液细胞液与外界溶液吸水膨胀或胀破失水皱缩吸水膨胀但不胀破，质壁分离的复原质壁分离外界溶液渗透压大于细胞内溶液外界溶液渗透压小于细胞内溶液植物细胞的质壁分离和复原实验实验原理实验材料活的植物细胞有中央液泡液泡中有色素无色则可调暗视野/无毒色素/无毒染剂①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；细胞液具有一定的浓度，植物细胞能渗透吸水和失水。②原生质层比细胞壁的伸缩性大。紫色的洋葱鳞片叶植物细胞的质壁分离和复原实验实验步骤在载物台上操作，观察同一细胞自身对照植物细胞的质壁分离和复原实验实验结果中央液泡大小中央液泡颜色深浅原生质层与细胞壁的位置细胞大小蔗糖溶液清水逐渐变小逐渐变大逐渐变深逐渐变浅逐渐分离逐渐贴近基本不变基本不变蔗糖溶液植物细胞的质壁分离和复原实验实验中常用0.3g/mL蔗糖溶液，若用0.5g/mL蔗糖溶液是否会发生质壁分离及复原现象？能发生质壁分离但不能发生质壁分离的复原如果将蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3、乙二醇、甘油等溶液，预测观察到怎样的实验结果？能发生质壁分离会发生质壁分离的自动复原质壁分离和复原实验的拓展应用1.判断植物细胞的死活是否发生质壁分离2.测定细胞液浓度范围一系列浓度梯度的蔗糖溶液刚好发生与刚好尚未发生质壁分离3.比较不同植物细胞的细胞液浓度同一浓度的蔗糖溶液发生质壁分离所需时间或发生质壁分离细胞的数量比例4.比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物细胞发生质壁分离所需时间或发生质壁分离细胞的数量比例5.鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）是否发生质壁分离的自动复原渗透作用原理在生活中的应用1.预防烧苗现象。2.食品的腌制和保存。3.临床上输液时使用质量分数为0.9%的生理盐水。生物膜的流动镶嵌模型02生物膜的流动镶嵌模型成分主要成分：磷脂和蛋白质基本骨架磷脂双分子层胆固醇结构特性一定的流动性功能特性选择透过性糖细胞细胞膜细胞器膜核膜生物膜物质跨膜运输的方式03细胞的物质输入和输出离子极性大分子极性小分子疏水小分子H+,Na+,K+,HCO3-氨基酸葡萄糖核苷酸O2，CO2H2O尿素单细胞生物蛋白质大分子颗粒物物质进出细胞的方式大分子或颗粒胞吞胞吐根据分子大小小分子或离子根据能量消耗消耗主动运输不消耗被动运输需要协助扩散不需要自由扩散根据转运蛋白运输方向是否需要蛋白质协助是否消耗能量举例影响因素被动运输自由扩散协助扩散主动运输自由扩散自由扩散高浓度→低浓度不需要转运蛋白不消耗能量O2、CO2、水、甘油、乙醇、苯等细胞内外浓度差O物质浓度运输速率被动运输示意图协助扩散协助扩散载体蛋白通道蛋白需要转运蛋白高浓度→低浓度不消耗能量水、人的红细胞吸收葡萄糖、离子（

Ca2+,Na+,K+等）细胞内外浓度差、转运蛋白的数量O物质浓度运输速率膜上转运蛋白数量有限转运蛋白被动运输示意图水通道蛋白1988年，阿格雷（P.Agre）成功分离并证实存在水分子更多的是借助水通道蛋白进出细胞调节细胞渗透压以及生理与病理作用离子通道不是连续性开放不同类型的离子通道离子通道动作电位的产生和膜电位改变协助扩散（离子通道）协助扩散（离子通道）主动运输离子通道神经肌肉接头协助扩散（离子通道）胞吐协助扩散（离子通道）葡萄糖转运蛋白通过构象改变完成葡萄糖的协助扩散转运方向取决于葡萄糖浓度梯度人源葡萄糖转运蛋白1的结构转运蛋白通道蛋白：与通道的直径和形状适配、大小和电荷适宜，无需结合载体蛋白：与自身结合部位相适应，结合，发生自身构象的改变通道

蛋白载体蛋白主动运输低浓度→高浓度需要载体蛋白消耗能量OO2浓度运输速率膜上载体蛋白数量有限小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等载体蛋白的种类和数量、能量（O2浓度等）主动运输主动运输Na+-K+

泵细胞膜电位主动运输Na+-K+

泵吸收营养主动运输主动运输协助扩散主动运输3种类型ATP直接供能（ATP驱动泵）间接提供能量（协同转运或偶联转运）光驱动泵主动运输ATP水解释放的磷酸基团使载体蛋白磷酸化泵入2K+结合3Na+磷酸化泵出3Na+结合2K+去磷酸化Na+-K+

泵主动运输ATP水解释放的磷酸基团使载体蛋白磷酸化Ca2+

泵工作示意图主动运输对细胞生活的意义在大肠杆菌中，大约20%的基因编码膜转运蛋白。细胞产生的能量中30%被用于主动运输。主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。物质进出细胞的方式大分子或颗粒胞吞胞吐体现了细胞膜的选择透过性根据分子大小小分子或离子根据能量消耗消耗主动运输不消耗被动运输需要协助扩散不需要自由扩散根据转运蛋白胞吞和胞吐细胞内→细胞外胞吐胞吞细胞外→细胞内不需要载体蛋白消耗能量变形虫摄取单细胞生物、吞噬细胞吞噬抗原等需要识别胞吞低密度脂蛋白（LDL）进入细胞家族性高胆固醇血症胞吞和胞吐细胞内→细胞外胞吐胞吞细胞外→细胞内不需要载体蛋白消耗能量变形虫摄取单细胞生物、吞噬细胞吞噬抗原等乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶需要识别物质进出细胞的方式大分子或颗粒胞吞胞吐体现了细胞膜的流动性体现了细胞膜的选择透过性根据分子大小小分子或离子根据能量消耗消耗主动运输不消耗被动运输需要协助扩散不需要自由扩散根据转运蛋白例2：气孔是由两个保卫细胞围成的空腔，主要分布在植物叶片表皮。脱落酸（ABA）可通过特定的信号转导途径调节气孔的开放程度，机制如下图。已知细胞质基质中Ca2+的浓度在20~200nmol/L之间，液泡中及细胞外Ca2+的浓度通常高达1mmol/L。（注：每个保卫细胞同时存在“ROS”途径和“IP3，cADPR”途径）

由图可知，ABA与ABA