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【转载】分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出  

2013-10-21 10:34:23|  分类: 分子与细胞 |  标签: |举报 |字号 订阅

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分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外第一讲 物质跨膜运输的实例

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

要点归纳

互动探究 在实验中为什么选择紫色洋葱磷片叶作实验材料?

提示 紫色洋葱鳞片叶中有紫色的液泡,便于实验观察。

一、渗透系统的组成分析及应用

1.渗透系统的组成(如图)及特点分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

(1)半透膜,可以是生物性的选择透过性膜,如细胞膜,也可以是物理性的过滤膜,如玻璃纸。

(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。

2.渗透作用的发生

(1)S1溶液浓度大于S2,则单位时间内由S2S1的水分子数多于S1S2,外观上表现为S1液面上升;若S1溶液浓度小于S2,则情况相反,外观上表现为S1液面下降。

(2)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差Δh,则S1溶液浓度仍大于S2

3.渗透系统的应用

(1)比较不同溶液浓度大小

 

漏斗内

烧杯内

溶液

浓度

M

N

现象

及结论

①若漏斗内液面上升,则M>N

②若漏斗内液面不变,则MN

③若漏斗内液面下降,则M<N

(2)验证渗透作用发生的条件

①具有半透膜

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

②具有浓度差

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

二、细胞的吸水和失水

1.动物细胞的吸水和失水

(1)当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时,细胞吸水膨胀。

(2)当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时,细胞失水皱缩。

(3)当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时,水分子进出细胞和于动态平衡。

2.成熟的植物细胞的吸水和失水

(1)植物细胞的结构特点

①细胞壁:全透性。

②细胞膜:具有选择透过性。

③细胞质:内有大液泡。

④大液泡:里面的液体称细胞液,具有一定的浓度。

⑤原生质层:细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质称为原生质层。

(2)植物细胞吸水方式

①未形成液泡的细胞,靠吸胀作用吸水:这样的细胞主要靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分,叫做吸胀作用。干燥的种子和根尖分生区的细胞,主要靠吸胀作用吸收水分。

注意:蛋白质、淀粉和纤维素的亲水性依次减弱。

②液泡形成以后,细胞主要靠渗透作用吸水:细胞液浓度>外界溶液浓度-细胞吸水;细胞液浓度<外界溶液浓度-细胞失水。

(3)成熟的植物细胞是一个渗透系统:植物细胞的最外面是细胞壁,主要由纤维素分子组成,分子间空隙较大,一切溶剂和溶质都能够透过,细胞壁是全透性的。细胞膜和液泡膜是选择透过性膜。我们可以把细胞膜、液泡膜以及两膜之间的其他原生质当作一层选择透过性膜,“膜”内的细胞液有一定的浓度,与细胞外的溶液存在浓度差。这样 ,细胞也就通过这层选择透过性膜与外界环境中的溶液发生渗透作用。

三、植物细胞吸水和失水的实验探究过程及应用

1.探究性实验的一般过程:根据观察到的现象,提出问题→作出假设→预测结果→进行实验→分析结果得出结论→表达交流→进一步探究。

2.假设:原生质层相当于一层半透膜。

3.预期结果:由于原生质层相当于一层半透膜,水分子可以自由透过,而蔗糖分子不能透过,因此,在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变大,细胞膨胀。

4.实验流程

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

5.实验结论

成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用,当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离;当外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原。

6.质壁分离的原因分析

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

 

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

感悟拓展

1.渗透系统组成的条件

①渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。

②两溶液间的水分子进行双向运动,我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变。

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,故水由蔗糖向葡萄糖溶液移动。

2.细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用

(1)对农作物的合理藻溉,既满足了作物对水分的需要,同时也降低了土壤溶液的浓度,有利于水分的吸收。

(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象,都是因为土壤溶液浓度过高,甚至超过了根细胞液浓度,导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。

(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因,是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液,使微生物不能在其中生存和繁殖,所以能较长时间的保存。

(4)医用的生理盐水浓度为0.9%,其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当,可以使人体细胞保持正常的形态和功能。

3.植物细胞吸水和失水的实验探究

实验中注意事项

(1)选择有大的液泡且最好液泡带有颜色的细胞作实验材料。

(2)滴加蔗糖溶液和清水时,必须在实验桌上进行,不能在显微镜的载物台上进行。

(3)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液(此浓度下既明显出现质壁分离,又不致杀死细胞)。浓度过高,质壁分离速度虽快,但不久细胞会因失水过多而死亡,不能再进行质壁分离复原;浓度过低不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。此外,8%的食盐溶液,5%的硝酸钾溶液等也可使用。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于做质壁分离的溶液。

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

互动探究 半透膜和选择透过性膜有哪些异同点?

提示 ①相同点:某些物质可以通过,另一些物质不能通过。

②不同点:选择透过性膜一定是半透膜,半透膜不一定是选择透过性膜。

要点归纳

1.番茄和水稻吸收矿质离子的比较

科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2Mg2Si4的培养液中培养,结果及分析如下:

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

(1)不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机离子的吸收均有差异,说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。

(2)番茄吸收Ca2Mg2多,吸收Si4少;水稻吸收Si4多,而吸收Ca2Mg2少,从营养学角度讲番茄的补钙效果比水稻好。

 

(3)水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2Mg2的大,造成培养液中Ca2Mg2浓度上升;番茄吸收水的相对速度比吸收Si4的大,造成培养液中Si4浓度上升。

(4)植物细胞在同一时间吸收离子和吸水的量不同,即吸收离子和吸收水是两个不同的过程。

2.人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点

人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液高2025倍,说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞是从低浓度→高浓度,即逆浓度梯度。

3.微生物吸收矿物质的特点

不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。

(1)不同微生物的细胞膜结构有一定的差异。

(2)不同微生物对矿物质的吸收有选择性。

(3)不同微生物对各种矿物质的需要量不同。

4.实例分析结论

(1)细胞膜和其他生物膜一样都是选择透过性膜。

它具有的特点是:

①水分子可以自由通过。

②一些需要的离子和小分子也可以通过。

③其他的离子、小分子和大分子则不能通过。

(2)物质通过生物膜的跨膜运输,有的是顺相对含量梯度的,有的是逆相对含量梯度的。

(3)细胞对于物质输入和输出及选择性是通过细胞膜实现的。

感悟拓展

1.生物膜的结构特点——具有一定的流动性,原因是构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子都是可移动的。

2.生物膜的功能特性——具有选择透过性,原因是膜上载体的种类和数量不同。

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外第二讲 生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输的方式

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

互动探究 细胞膜保证生命活动顺利进行的结构和功能基础分别是什么?

提示 膜的流动性和选择透过性。

要点归纳

一、对生物膜的探索历程(见下表)

时间·人物

依据

结论或假说

19世纪末

欧文顿

凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜

细胞膜是由脂质组成的

20世纪初

分离并分析出哺乳动物红细胞膜的主要成分为脂质和蛋白质

1925年两位

荷兰科学家

把红细胞膜中的脂质提取出来,在空气水界面上铺展成单分子层,测得其面积恰是红细胞表面积的2

细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层

20世纪

40年代

有学者在荷兰科学家研究的基础上推测脂质两边各覆盖着蛋白质

“双分子层模型”:细胞膜是由双层脂质分子及内外表面附着的蛋白质构成的

1959年罗

伯特森

电镜下看到细胞膜清晰的暗暗的三层结构

所有生物膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成。特点:静态结构

1970

鼠细胞融合实验

细胞膜具有一定的流动性

1972年桑格

和尼克森

在前人研究的基础上提出细胞膜的“流动镶嵌模型”

二、生物膜的流动镶嵌模型

1.结构模型:生物膜的流动镶嵌模型认为,磷脂双分子层构成了膜的基本支架,这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体,具有流动性。蛋白质分子有的镶嵌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。

2.组成成分及其结构图示

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

糖被:在细胞膜的外表,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。

糖被的作用:(1)保护和润滑作用;(2)与细胞表面的识别、信息传递有关。

除糖蛋白外,细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。

感悟拓展

1.不同生物膜的化学成分不同,但都主要是由蛋白质分子和磷脂分子构成。对生物膜成分较全面的描述是脂质、蛋白质和糖类,其中脂质主要是磷脂,还有胆固醇等;糖类主要与蛋白质形成糖蛋白或与脂质结合成糖脂而存在;蛋白质的含量高低与种类多少反映膜功能的复杂程度。

2.提取细胞膜的实验

材料——哺乳动物成熟红细胞;

优点:无核膜和各种细胞器膜;

原理方法:放入清水中吸水涨破,离心分离提纯。

注意:不能用鸡的红细胞,必须用哺乳动物的成熟红细胞。

3.细胞膜选择透过性实验探究

(1)可利用细胞液有颜色的植物组织,将其放入无色溶液中,然后用高温、强酸或强碱处理,观察处理前后有无溶液颜色的变化。

(2)将种子切开,放入红墨水中,胚部分不被染红,而胚乳部分被染红。

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

互动探究 胞吞、胞吐是否属于跨膜运输?

提示 大分子物质以胞吞和胞吐方式进出细胞,这与细胞膜的流动性有关,但不属于跨膜运输。

要点归纳

1.细胞膜的结构特点、流动性

(1)原因:膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。

(2)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,但温度高出一定范围,则导致膜的破坏。

(3)实例

①质壁分离和复原实验;②变形虫捕食和运动时伪足的形成;③白细胞吞噬细菌;④胞吞与胞吐;⑤受精时细胞的融合过程;⑥动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程;⑦细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)

2.细胞膜的功能特点:选择透过性

(1)表现: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。

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

3.细胞膜的流动性与选择透过性的关系:流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述,但两者既有区别又有联系。

(1)区别:流动性是细胞膜及其他生物膜的结构方面的特性,原因是构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的,大多数蛋白质分子也是可以运动的。选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性,是指细胞膜对进出细胞的物质具有一定的选择性,主动运输能充分说明选择透过性。除细胞膜外,细胞中的其他膜结构——叶绿体膜、线粒体膜、液泡膜等也具有这一特性。(这些具膜的结构与细胞膜的成分类似,主要由磷脂和蛋白质组成)

(2)联系:细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性,细胞才能完成其各项生理功能,才能表现出选择透过性。相反,如果细胞膜失去了选择透过性,细胞可能已经死亡了。

总之,膜的组成、结构和功能可表示为下图:

分章节要点归纳※必修一※细胞的物质输入和输出 - 细胞内外 - 细胞内外

感悟拓展

1.膜的流动镶嵌模型充分体现了结构与功能相适应的特点,要理解膜的流动性和选择透过性的关系,应特别注意膜的流动性是磷脂分子和蛋白质分子以一定的方式进行运动的结果。

2.胞吞、胞吐:是大分子和颗粒物质进出细胞的方式,这两种方式虽然最终通过了生物膜,但实质上,这些物质并没有真正的穿过生物膜。例如,白细胞吞噬大肠杆菌、变形虫吞噬有机物颗粒、胰腺细胞分泌胰岛素等。

3.在细胞的生命活动过程中,主动运输起到了重要作用,它使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质,供生命活动利用。同样,细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。总之,细胞通过主动运输,摄取、积累物质以及不断排出代谢废物,从而维持细胞组成成分的动态稳定,保证生命活动的正常进行。

4.影响跨膜运输的因素

(1)影响自由扩散的因素

细胞膜内外的物质的浓度差。

(2)影响协助扩散的因素

①细胞膜内外物质的浓度差。

②细胞膜上运载物质的载体数量。

(3)影响主动运输的因素

①载体:是细胞膜上的一类蛋白质。

a.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。

b.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,细胞吸收该载体的物质的速度不再随物质的浓度的增大而增大。

②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。

方法点击

我们知道,细胞膜是本章学习的重点基础知识。考查的题型主要以结构图为基础,以生理功能为载体,考查学生的综合分析和思维判断能力。图像题是考查学生分析问题和识图能力的较好题型之一,是近年的热点题型。这类题解答有三个步骤:①识图是关键;②掌握细胞膜的结构特点和功能特性;③要掌握有关细胞膜的综合知识如物质特性、免疫等。

 

 

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