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1、必修必修1 1 分子与细胞分子与细胞 第4章 细胞的物质输入和输出 考纲内容及能力要求 考向定位 1.物质跨膜运输的实例2.生物膜的流动镶嵌模型 3.物质跨膜运输的方式 4.植物细胞的质壁分离和复原 1.细胞膜选择透过性的实验验证与分析2.细胞吸水和失水原理应用及实验探究设计与分析3.设计实验探究影响细胞膜流动性的因素4.物质跨膜运输方式的实验探究5.生物膜的结构组成及结构特点和生理特性第第1节节 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例第第2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型基础梳理 生命系统的结构层次生命系统的结构层次 基础梳理1.植物吸水（1）吸水部位主要部位：根。最活跃部位：根
2、尖成熟区表皮细胞。根尖结构a.分区：根冠、分生区、伸长区、成熟区。b.分生区：未成熟植物细胞、不具中央大液泡。c.成熟区：成熟植物细胞、具中央大液泡。（2）吸水方式吸胀吸水a.举例：未成熟植物细胞（如分生区细胞）、干种子细胞的主要吸水方式。b.原理：依靠细胞的亲水性物质吸水（亲水性蛋白质淀粉纤维素）。渗透吸水a.举例：成熟的植物细胞（如成熟区细胞）的主要吸水方式。b.原理：渗透作用。2.动物细胞的吸水和失水吸水：细胞外液的浓度_细胞内液的浓度（膨胀甚至涨破）；失水：细胞外液的浓度_细胞内液的浓度（皱缩）；平衡：细胞外液的浓度_细胞内液的浓度。=3.成熟植物细胞（有大液泡）的吸水和失水细胞壁：_
3、。原生质层：_两层膜之间的_。（具有选择透过性，相当于半透膜）细胞液浓度外界溶液浓度失水，质壁分离原生质层吸水，质壁分离复原全透性全透性细胞膜细胞膜液泡膜液泡膜细胞质细胞质条件：成熟植物细胞中央具有_。验证：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过原生质层失水，植物细胞就会发生质壁分离现象。将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界清水的浓度，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。大液泡大液泡 特别说明：特别说明：1.细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。2.细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其
4、他的离子、小分子和大分子则不能通过。3.溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。易错归纳细胞吸水时，水分子也有从细胞出来的，细胞失水时，水分也有进入细胞的。即无论细胞吸水还是失水，水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。归纳整合一、原生质、原生质体、原生质层一、原生质、原生质体、原生质层原生质：细胞内的生命物质，分化为细胞质、细胞核、细胞膜。一个动物细胞即为一团原生质。原生质体：植物细胞工程中去掉细胞壁后剩余的植物细胞称为原生质体，实际上就是植物细胞的原生质。原生质层：植物细胞中的特有名词
5、，指的是细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。原生质层具有选择透过性，当成熟的植物细胞与外界溶液接触时，如果存在浓度差，细胞液就会和外界溶液发生渗透作用。二、扩散与渗透的区别二、扩散与渗透的区别渗透作用是水分子等溶剂分子通过半透膜的扩散。扩散是一种物质由高浓度区域向低浓度区域的物理运动。渗透一定是扩散，但扩散不一定是渗透。渗透相对于扩散有两个要点：要跨膜（扩散可以不跨膜）；是溶剂分子（扩散还可以是气体分子）。扩散渗透不同点概念扩散是一种物质由高浓度区域向低浓度区域的物理运动水分子或其他溶剂分子透过半透膜向溶质浓度大的一侧运动条件浓度差半透膜半透膜两侧具有浓度差物质溶质、溶剂分子溶剂分子联系渗透
6、是扩散的一种特殊形式三、植物细胞吸水和失水的探究实验的用途三、植物细胞吸水和失水的探究实验的用途1.鉴定植物细胞的死活（死细胞不会有质壁分离现象）。2.证明原生质层具有选择透过性（例如在蔗糖溶液中，蔗糖不能进入细胞中）。3.观察植物细胞的细胞膜（正常状态下的细胞的细胞膜极薄，紧贴细胞壁不易被观察，质壁分离时就可以观察到）。4.测定细胞液的浓度大小（配制具浓度梯度的溶液，观察位于不同浓度中细胞的质壁分离状况，等渗溶液中细胞既不吸水也不失水）。5.证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性（因为两者的伸缩性不同，所以才会发生质壁分离）。跟踪训练1.(2008年广东卷)观察在0.3 gmL蔗糖溶液中的洋
7、葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明()A.细胞壁相当于一层半透膜B.洋葱表皮细胞是活的C.此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度D.细胞壁收缩导致中央液泡失水 解析：解析：本题考查植物细胞质壁分离与复原的基础知识。成熟植物细胞的细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，它可以看作是一层选择透过性膜，液泡中的细胞液通过原生质层与外界溶液构成渗透系统。当外界溶液蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，中央液泡会逐渐变小，原生质体缩小，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，此时会发生质壁分离现象。能够发生质壁分离与复原现象的细胞一定是活的有大液泡的植物细胞，体现了细胞膜的选择透过性，死细胞是全透性的。
8、答案：答案：B2.（2008年江苏卷）某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。（1）设计出继续实验的简要步骤：_；_。（2）预测实验现象并作出结论：_。解析：解析：本题考查实验设计的有关知识。实验目的是为探究蔗糖的水解产物是否能通过半透膜。由提供的实验材料可推知实验原理：蔗糖的水解产物如果能通过半透膜，则由于渗透作用，两边的液面差会缩小，用斐林试剂检验，水浴条件下会出现砖红色沉淀；否则，两边的液面会因为蔗糖的水解使溶质分子数增加而液面差加大，且检验
9、时无砖红色沉淀。实验设计步骤时重点考查无关变量的控制，如两侧加入等量的蔗糖酶，水浴控制酶活性的最适温度等。答案：答案：（1）向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（6065）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀（2）如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型基础梳理1.细胞膜
10、主要是由_和_组成的。2._构成膜的基本支架，具有流动性。3.蛋白质分子：有的镶在磷脂分子层的_；有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，大多数蛋白质分子可以_。4.在结构上表现为_。5.在功能上表现为_。6.细 胞 膜 上 的 外 表 面 有 糖 类 与 蛋 白 质 结 合 形 成 的_和糖类与脂类结合的_。糖脂糖脂磷脂磷脂蛋白质蛋白质磷脂双分子层磷脂双分子层表面表面运动运动流动性流动性选择透过性选择透过性糖蛋白糖蛋白归纳整合 一、磷脂分子的结构图一、磷脂分子的结构图 二、细胞膜结构分析二、细胞膜结构分析1.磷脂双分子层是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧
11、。2.蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。这体现了膜结构内外的不对称性。3.在细胞膜的外侧，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。4.磷脂分子是可以运动的，具有流动性。大多数的蛋白质也是可以运动的，也体现了膜的流动性。三、生物膜结构和功能的关系三、生物膜结构和功能的关系跟踪训练1.（2009年浙江卷）对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细胞表现出荧光的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。
12、停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。上述实验不能说明的是()A.细胞膜具有流动性B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合C.根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率D.根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率 解析：解析：本实验是细胞膜具有一定流动性的经典实验，反映了蛋白质或磷脂分子的流动，但是不能反映物质跨膜运输的速率。答案：答案：C2.（双选）（2009年中山一模，改编）下图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为两种物质的运输方式，下列对细胞膜结构和功能的叙述不正确的是()A.不同物种的细胞中、和的种类均不同B.免疫抑制药物可作用于而使器官移植的成功率明
13、显提高C.b运输方式能体现细胞膜的选择透过性 D.如图示为肝细胞膜，则a可代表尿素，b可代表葡萄糖 解析解析：A项，为糖蛋白、为磷脂、为蛋白质，不同物种的细胞中的种类应该是相同的，和的种类就不同。B项，为糖蛋白，具有识别能力。C项，b为主动运输，其能体现细胞膜的选择透过性。D项，如图示为肝细胞膜，a不代表尿素，因为a物质在细胞外的浓度大于细胞内的浓度，所以a物质是要进入细胞内的。而尿素是肝细胞合成后要往细胞外运输的。b就可代表葡萄糖，葡萄糖进入肝细胞后，合成肝糖原。答案答案：AD热点聚焦 生物膜的流动性和选择透过性生物膜的流动性和选择透过性 （2009年海南卷）已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内
14、注入适量的20蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是()解析：解析：鱼鳔是一种半透膜，当鱼鳔内蔗糖溶液浓度比外界溶液浓度高时，烧杯中的水分会进入鱼鳔内，使烧杯中的液体浓度升高，当两侧浓度相同时，水分进出平衡，烧杯及鱼鳔内液体浓度均维持不变。答案：答案：B 名师点睛：名师点睛：细胞膜的流动性是细胞膜的选择透过性的结构基础。1.构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都可以运动，从而形成了细胞膜的流动性。磷脂分子的运动只限于单分子层内，很难从本分子层运动到另一分子层，由于膜内磷脂分子的运动，使膜内的蛋白质分子产生了
15、运动。温度升高，细胞膜的运动速度加快。2.细胞膜是一种选择透过性膜，只有活细胞具有这种特性。细胞膜选择透过性表现在如下几点:除水以外，只有被细胞选择的离子和小分子才能通过；大分子物质除特殊情况以外，不能通过细胞膜。细胞膜的选择透过性是生命活动的一种体现，是判断细胞死活的标准之一。热点训练（2009年广州一模）下列关于生物膜的叙述，不正确的是()A.细胞膜、核膜及细胞器膜等结构共同构成生物膜系统B.与主动运输相关的载体在生物膜上合成C.生物膜之间能够相互融合可以证明生物膜具有一定的流动性D.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 解析解析：与主动运输相关的载体是蛋白质，其合成场所在核糖体上。
16、答案答案：B走进实验室 基础再现植物细胞的结构特点细胞壁：全透性；细胞膜：选择透过性；细胞质：内有大液泡；大液泡：里面的液体称细胞液；原生质层：相当于一层半透膜。注：液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水。植物细胞是一个渗透系统。细胞液浓度外界溶液浓度，吸水。细胞液浓度外界溶液浓度，失水。实验课题：植物细胞的质壁分离与复原实验课题：植物细胞的质壁分离与复原 过程设计易错归纳1.洋葱鳞片叶紫色的外表皮细胞，是有大液泡的成熟细胞，细胞液中有紫色的花青素，在显微镜下，紫色大液泡十分明显。质壁分离后，液泡明显缩小，因而质壁分离现象清晰可见。根据这个道理，也可选用水绵等其他植物的有色细胞。如果选用无色的细
17、胞，也可使用活体染料将其染色，以上所指细胞都是活细胞，因为只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，否则将不会出现质壁分离或复原现象。2.使用的溶液的浓度不能过大。如果过大，会使细胞在短时间内过度失水而死亡。观察到质壁分离现象后，要尽快滴加清水使其复原，否则，质壁分离的时间过长，也会造成细胞死亡。3.在观察质壁分离现象时，要在显微镜下找到处于鳞片叶外表皮边缘的细胞，因为这里的细胞最先接触蔗糖溶液，因而也会先出现质壁分离。同理，观察质壁复原时，也应如此。4.通过这个实验，我们可以看到原来看不见的细胞膜。如果使用不同浓度梯度的溶液，分别做多个装片的细胞实验，可以测定出细胞液的浓度。5.如果使用质量浓度
18、为0.1 g/mL的硝酸钾溶液做质壁分离实验，也能成功。但是由于K+和NO3-都是植物能吸收的，低浓度下对细胞无毒害，但随着K+和NO3-的吸收，细胞液浓度会变大，细胞又通过渗透作用吸水，从而会自动复原。6.实验中使用的蔗糖溶液浓度较大，因此，观察前要用吸水纸吸去多余的水，以免污染载物台和物镜，实验结束后，要用干净的擦镜纸将目镜、物镜擦干净，用干布将载物台擦干净。精题演习1.某同学在做“观察植物细胞质壁分离和复原”实验的过程中，进行了大胆的创新，分别采用0.3g/mL的蔗糖溶液、0.5g/mL的蔗糖溶液、1 mol/L的KNO3溶液和1mol/L醋酸溶液制作了四组临时装片，并用显微镜随时观察。
19、发现前三组在23分钟后发生了部分质壁分离，5分钟后质壁分离现象明显，而第四组无质壁分离现象发生。对前三组在观察到明显质壁分离现象后，再过5分钟观察，发观第1、2组无变化，而第3组却发生了自动复原现象。然后对前2组装片滴加清水，用显微镜观察，发现第1组45分钟后复原，而第2组无变化，不能发生复原。请 分 析 各 组 装 片 发 生 变 化 的 原 因：_。答案答案：（1）0.3 g/mL的蔗糖溶液由于浓度适中，可以发生质壁分离和复原。而0.5 g/mL的蔗糖溶液能够使细胞发生质壁分离，但由于浓度太高，使细胞过度失水而死亡，死亡的细胞不能发生渗透作用，所以不会再复原。（2）1 mol/L的KNO3
20、溶液由于其浓度高于植物细胞液浓度，故会发生质壁分离，但由于细胞膜上有运输K+和NO3-的载体，所以会通过主动运输吸收K+和NO3-，导致细胞液浓度升高，引起复原现象。（3）1 mol/L醋酸溶液为酸性液体，破坏了原生质层的选择透过性，导致细胞死亡，故细胞不会发生质壁分离 2.撕取紫色万年青的叶表皮，剪成大小相等的小块，分别浸入不同浓度的硝酸钾溶液中。经过一段时间后，用显微镜观察实验的结果如下表：KNO3溶液（mol/L)ABCDEF0.110.12 0.125 0.130.140.50程度质壁分离-初始分离分离显著分离显著分离质壁分离及复原状况-自动复原自动复原诱发复原不能复原请回答：（1）万
21、年青叶表皮细胞的细胞液浓度约为_。（2）用硝酸钾溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是_。（3）C和D处理均发生质壁分离的自动复原，你对这种现象作出合理的解释是_。（4）用高浓度硝酸钾溶液诱发细胞质壁分离，不能再诱发其复原，其主要原因是_。答案答案：（1）0.120.125 mol/L之间（2）硝酸钾溶液浓度大于万年青叶表皮细胞的细胞液浓度（3）K+和NO3-通过主动运输方式逐步进入液泡，使细胞液浓度反而略大于外界溶液浓度（4）细胞因过度失水而死亡课时作业 1.（2009年韶关二模）通过质壁分离实验不可以鉴定()细胞的死活 原生质层与细胞壁伸缩性大小的差异原生质层相当于半透膜 水分子进出细胞的方式细
22、胞壁由纤维素构成 细胞膜是单层膜A BC D 解析：解析：质壁分离实验可以鉴定细胞的死活、原生质层与细胞壁伸缩性大小的差异、测定细胞液的浓度大小等。答案：答案：B3.下列各组细胞都主要依靠渗透作用吸水的是()A干种子细胞、根毛细胞B分生区细胞、叶肉细胞C叶肉细胞、根毛细胞D干种子细胞、分生区细胞 解析：解析：半透膜两侧的溶液存在浓度差是渗透作用产生的条件之一，成熟植物细胞具有中央大液泡，细胞液与细胞外溶液能形成一定的浓度差，能产生渗透作用。叶肉细胞、根毛细胞属于成熟植物细胞，而干种子细胞、分生区细胞、形成层细胞等没有形成大的中央液泡。答案：答案：C 9.根据“水分进出哺乳动物红细胞”实验，请回答：(1)当外界溶液的浓度比细胞质的浓度 时，细胞吸水膨胀；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度 时，细胞失水皱缩；当外界溶液的浓度与细胞质的浓度 时，水分进出细胞处于动态平衡。(2)活细胞吸水或失水的多少取决于 。(3)红细胞内的血红蛋白等有机物 (能；不能)透过细胞膜。(4)红细胞的细胞膜相当于一层 。(5)当外界溶液的浓度低时，红细胞将会发生 。(6)红细胞内外溶液浓度的差值较大时，或 较多。答案：答案：（1）低 高 相同 （2）细胞液和外界溶液之间的浓度差 （3）不能（4）半透膜（5）因持续吸水而涨破 （6）吸水 失水祝祝您您
人教版教学课件生物高考一轮复习课件：必修1第4章第12节细胞的物质输入和输出
