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第6讲物质的输入与输出,一、细胞的吸水和失水1原理：发生了渗透作用。该作用必须具备两个条件：(1)具有_。(2)膜两侧溶液具有_。2动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例：红细胞膜相当于一层半透膜)(1)当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞_。(2)当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞_。(3)当外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分子进出达到动态平衡。,半透膜,浓度差,吸水膨胀,失水皱缩,3植物细胞的吸水和失水(1)结构：细胞壁是全透性的，原生质层包括_，具有_；细胞液具有_。(2)条件：成熟植物细胞中央具有_。(3)验证：当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生_现象；将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生_现象。,细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质,选择透过性,一定浓度,中央大液泡,质壁分离,质壁分离复原,二、物质跨膜运输的其他实例1对无机盐的吸收实例(1)水稻和番茄对同一离子的吸收量_。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以从血液中_吸收碘。(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。2生物膜的特性细胞膜和其他生物膜可以让水分子自由通过，一些_也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过，因此它们都是_膜。,不同,主动,离子和小分子,选择透过性,三、对生物膜的探索历程119世纪末，欧文顿根据脂溶性物质更容易通过细胞膜，提出膜是由脂质组成的。220世纪初，化学分析表明，膜的主要成分是_。31925年，荷兰科学家得出结论：细胞膜中的脂质分子排列为连续的_。420世纪40年代，科学家推测脂质两边各覆盖着_。,脂质和蛋白质,两层,蛋白质,51959年，罗伯特森认为生物膜由_三层静态结构构成。61970年，人鼠细胞杂交实验表明，细胞膜具有_。71972年，桑格和尼克森提出的生物膜的_模型为大多数人所接受。,流动镶嵌,流动性,蛋白质脂质蛋白质,一、生物膜的流动镶嵌模型1流动镶嵌模型(1)组成成分及其结构图示,(2)基本内容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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。,2结构特点具有一定的流动性(1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。(2)实验验证人鼠细胞融合实验,(3)实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细菌等。3功能特点：选择透过性表现：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，小肠绒毛上皮细胞对营养物质的吸收等。原因：遗传性载体种类、数量选择性,4.流动性和选择透过性的关系(1)区别,(2)联系：流动性是选择透过性的基础，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，细胞膜失去了选择透过性，也就意味着细胞已经死亡。特别提醒：只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性增强。,5生物膜的组成、结构和功能的关系,二、物质跨膜运输的方式及其影响因素1离子、小分子的跨膜运输比较,特别提醒：载体是细胞膜上的一类蛋白质，它具有特异性，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量也不同。载体具有饱和现象，当细胞膜上的某物质的载体达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。,2影响自由扩散、协助扩散、主动运输的因素(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：细胞膜内外物质的浓度差；细胞膜上载体的种类和数量。(3)影响主动运输的因素：载体蛋白；能量(ATP)。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。,3大分子的囊泡运输,特别提醒：胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性。胞吞和胞吐与主动运输一样也需要能量供应，如果分泌细胞中的ATP合成受阻，则胞吞、胞吐作用不能继续进行。,4判断物质运输方式的方法,知识点1：物质跨膜运输的实例【例1】(2010济宁模拟)利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离和复原。下列有关该实验的叙述正确的是()A该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验B在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强C将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象D不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加蒸馏水后都能复原,B,【思路点拨】该实验中多组实验(不同浓度的蔗糖溶液)之间已形成了相互对照，且每组实验前、后又形成了对照，故有对照实验。在发生质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，故细胞的吸水能力逐渐增强。该实验不需加热，否则细胞会受热死亡，观察不到质壁分离及复原。若蔗糖溶液浓度过大，细胞将失水过多死亡，滴加蒸馏水后将不能复原。,【举一反三】用洋葱鳞片叶表皮细胞制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是()A将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象B在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂C用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离及复原现象D当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能,B,【思路点拨】观察细胞质壁分离及复原现象时，需要细胞具有生理活性，不需要加热处理。由于有细胞壁限制和保护作用，细胞吸水膨胀但不会涨破。用蔗糖溶液处理细胞时，如果浓度过大，细胞会因过度失水而死亡，也就不会发生质壁分离复原现象。如果浓度过小，就不会发生质壁分离，更不存在质壁分离复原现象。,知识点2：生物膜的流动镶嵌模型【例2】下列四项是神经细胞的细胞膜结构模式图，正确的是(),【思路点拨】磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，其排列方式为：亲水性头部排在外侧，疏水性尾部排在内侧。,【举一反三】下图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式，下列叙述正确的()A细胞膜功能的复杂程度主要由决定B神经细胞膜上识别递质的是Cb可表示肌细胞从组织液中吸收氧气D细胞膜的选择透过性与有关，与无关,B,【思路点拨】细胞膜功能的复杂程度主要由膜上的蛋白质决定。b过程表示细胞内的物质自由扩散到细胞外，而氧气是从细胞外扩散到细胞内的。细胞膜的选择透过性与膜上的磷脂和蛋白质都有关。神经细胞膜上识别递质的是膜上的糖蛋白。,知识点3：物质跨膜运输的方式【例3】下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是()A植物细胞积累K需消耗能量B细胞对离子的吸收具有选择性C海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离D液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性【思路点拨】无机盐离子进出细胞的方式主要是主动运输，主动运输需要载体和能量。海藻细胞可以通过积累溶质提高细胞内浓度，不至于造成质壁分离。,D,【举一反三】将一植物细胞放入KNO3溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是()A此细胞是活细胞B原生质层具有选择透过性C发生质壁分离的细胞一段时间后可自动发生质壁分离复原D原生质层两侧溶液存在浓度差，KNO3溶液浓度低于细胞液浓度,D,【思路点拨】通过质壁分离的实验可以说明细胞是活细胞、原生质层具有选择透过性，细胞外面溶液的浓度比细胞液浓度高。由于细胞放入KNO3溶液中，K、可以通过主动运输进入细胞内，使细胞液浓度升高，所以发生质壁分离的细胞一段时间后可自动发生质壁分离复原。,一、观察植物细胞的质壁分离及复原1原理：成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。,2流程,特别提醒：该实验为自身对照，低倍镜下观察到的正常状态的洋葱鳞片叶表皮细胞为对照组。,3实验应注意的几个问题(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。必须选择有大液泡并最好有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察现象。(2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作；观察时，用低倍物镜即可。,(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，如50%的蔗糖溶液，则易造成植物细胞失水过多过快而死亡。原生质层的选择透过性是发生质壁分离和复原的内在前提，死亡的细胞既不会发生质壁分离，也不会发生质壁分离复原。(4)发生质壁分离复原需要将已质壁分离的植物细胞再置于低浓度的溶液或清水中，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。,(5)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因细胞壁是全透性且有水分通过原生质层渗出来。(6)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。,二、细胞膜选择透过性实验探究1判断成熟植物细胞的死活待测成熟植物细胞适宜浓度的蔗糖溶液2测定细胞液浓度范围待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度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之间。,3比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液刚刚发生质壁分离时所需时间的比较判断细胞液浓度(即时间越短，细胞液浓度越小)。4鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)相同成熟植物细胞不同种类溶液,5比较一系列溶液的浓度大小同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液记录刚刚发生质壁分离所需时间比较所用时间长短判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)6验证原生质层和细胞壁伸缩性大小成熟植物细胞分离剂,【例】(2010临沂模拟)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞的质壁分离现象，下列叙述错误的是()A在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小B滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短C发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性D用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离,D,【思路点拨】本题主要考查对质壁分离及其复原现象的理解。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞发生渗透失水，液泡体积变小，原生质层与细胞壁分离，A项正确；质壁分离的速率与外界溶液浓度大小有关，外界溶液浓度越大，质壁分离所需时间越短，B项正确；质壁分离与复原是活细胞所具有的现象，细胞死亡后，原生质层失去选择透过性，不再发生质壁分离及复原现象，C项正确；高浓度的NaCl溶液浓度大于细胞液浓度，可发生质壁分离现象，若细胞失水过度可导致细胞死亡，不再发生复原现象，D项错误。,【变式训练】(2010潍坊模拟)某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在实验教师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：,对上表的推断或解释不正确的是()Ax为质壁分离，因为细胞膜伸缩性强于细胞壁By为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡Cz为细胞稍变大，细胞液颜色逐渐变浅D组无变化是因为细胞吸水量等于失水量,D,【思路点拨】洋葱表皮细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中会发生质壁分离现象，而在0.5g/mL蔗糖溶液中会因质壁分离失水过多而死亡。在1mol/L的KNO3溶液中，由于K和能通过主动运输进入液泡内，故发生质壁分离后自动复原现象，由于K和进入细胞内，细胞液浓度增大，因此滴加清水后，体积稍增大。1mol/L的醋酸会杀死细胞。,
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