專題3物質(zhì)出入細(xì)胞的方式（講解部分）（完整版）

專題3物質(zhì)出入細(xì)胞的方式生物江蘇省專用考點(diǎn)1細(xì)胞的吸水與失水考點(diǎn)清單一、細(xì)胞吸水與失水的原理——滲透作用1.滲透作用的概念:水分子(或其他溶劑分子)通過(guò)半透膜的擴(kuò)散過(guò)程。2.滲透作用發(fā)生的條件

3.滲透系統(tǒng)(1)常見滲透裝置圖及分析

(2)結(jié)果與分析a.若S1溶液濃度大于S2,則單位時(shí)間內(nèi)由S2→S1的水分子數(shù)多于S1→S2,外觀

上表現(xiàn)為S1液面上升。b.若S1溶液濃度小于S2,則情況相反,外觀上表現(xiàn)為S1液面下降。c.在達(dá)到滲透平衡后,若存在如圖所示的液面差△h,則S1溶液濃度仍大于S2。因?yàn)橐好娓叩囊粋?cè)形成的壓強(qiáng),會(huì)阻止溶劑由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散。二、實(shí)例1.動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水(1)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜。(2)當(dāng)外界溶液的濃度③大于

細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)動(dòng)物細(xì)胞會(huì)失水皺縮;反之

動(dòng)物細(xì)胞會(huì)吸水膨脹,甚至破裂。2.植物細(xì)胞的吸水與失水(1)植物細(xì)胞可看作一個(gè)滲透系統(tǒng)

(2)現(xiàn)象a.當(dāng)外界溶液的濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí),植物細(xì)胞失水,會(huì)發(fā)生⑨質(zhì)壁分

離現(xiàn)象

。b.將已發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細(xì)胞放入清水中,此時(shí)細(xì)胞液濃度大于外界清

水,細(xì)胞吸水,而發(fā)生⑩質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象

。三、探究植物細(xì)胞的吸水與失水的實(shí)驗(yàn)(質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn))1.實(shí)驗(yàn)材料:常選用

紫色洋蔥鱗片葉外表皮

作為觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)材料。2.實(shí)驗(yàn)原理:成熟的植物細(xì)胞與外界溶液構(gòu)成滲透系統(tǒng)可發(fā)生滲透作用。3.實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論成熟植物細(xì)胞能與外界溶液構(gòu)成滲透系統(tǒng),發(fā)生滲透作用。當(dāng)外界溶液濃

度大于細(xì)胞液濃度時(shí),細(xì)胞失水;當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí),細(xì)胞

吸水。5.質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用(1)判斷成熟植物細(xì)胞是否有生物活性(3)比較不同成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度

(2)測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍考點(diǎn)2物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式一、小分子和離子的跨膜運(yùn)輸方式物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散圖例

運(yùn)輸方向高濃度→低濃度一般為低濃度→高濃度特點(diǎn)不需要載體不消耗能量需要載體不消耗能量需要載體消耗能量影響因素細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃

度差;膜載體種類和數(shù)量膜載體的種類和數(shù)量;能量(溫度、氧濃度)二、大分子和顆粒性物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式方式胞吞胞吐原理細(xì)胞膜的流動(dòng)性運(yùn)輸方向胞外→胞內(nèi)胞內(nèi)→胞外特點(diǎn)不需要載體,消耗能量,物質(zhì)通過(guò)囊泡運(yùn)輸舉例吞噬細(xì)胞吞噬抗原胰島素、消化酶、抗體的分泌影響因素細(xì)胞膜的流動(dòng)性、能量等三、影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)娜笠蛩?.物質(zhì)濃度(在一定的范圍內(nèi))

自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸2.氧氣濃度

自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸3.溫度知能拓展提升一物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞方式的判斷1.結(jié)合實(shí)例直接進(jìn)行判斷運(yùn)輸方式實(shí)例自由擴(kuò)散水、氣體(O2、CO2等)、脂溶性物質(zhì)(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)協(xié)助擴(kuò)散葡萄糖進(jìn)入哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞;無(wú)機(jī)鹽離子通過(guò)離子通道進(jìn)出細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸無(wú)機(jī)鹽離子(一般情況下)、氨基酸(順濃度梯度時(shí)可為協(xié)助擴(kuò)散)、核苷酸、葡萄糖(進(jìn)入哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞等除外)胞吞、胞吐蛋白質(zhì)的分泌、吞噬細(xì)胞吞噬抗原等2.三看法快速判定物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式(2)探究是自由擴(kuò)散還是協(xié)助擴(kuò)散

3.探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)探究是主動(dòng)運(yùn)輸還是被動(dòng)運(yùn)輸提升二物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)哪Ｐ头治雠c判斷1.物質(zhì)運(yùn)輸模型中的運(yùn)輸方式判斷

(1)根據(jù)膜上的“糖蛋白”確定細(xì)胞內(nèi)外,有糖蛋白的一側(cè)為細(xì)胞外側(cè)。(2)看“箭頭”,確定是進(jìn)入細(xì)胞還是出細(xì)胞。(3)看“濃度”,確定是順濃度還是逆濃度的。(4)看“載體”,不需要載體蛋白協(xié)助的為自由擴(kuò)散,需要載體蛋白的為協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸。(5)看“能量”,需要能量的為主動(dòng)運(yùn)輸。根據(jù)以上方法可快速判斷:甲為主動(dòng)運(yùn)輸;乙為自由擴(kuò)散;丙、丁為協(xié)助擴(kuò)散。2.物質(zhì)運(yùn)輸曲線中的運(yùn)輸方式判斷(在一定范圍內(nèi))

(1)物質(zhì)濃度影響曲線分析①有飽和點(diǎn)的曲線表示協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸,如圖乙。②與橫坐標(biāo)因素成正比關(guān)系的曲線表示自由擴(kuò)散,如圖甲。(2)氧濃度影響曲線分析①與氧濃度有關(guān)系的曲線可表示主動(dòng)運(yùn)輸,如圖丁。②與氧濃度無(wú)關(guān)系的曲線表示被動(dòng)運(yùn)輸,如圖丙。實(shí)踐探究應(yīng)用鹽堿地植物的抗鹽機(jī)理情境材料

生活在鹽堿地上的植物,其體內(nèi)必須保持一定的鹽分濃度,鹽分

濃度過(guò)低則不能從土壤中吸收水分,過(guò)高則對(duì)植物體本身有害。研究發(fā)現(xiàn),

鹽堿地植物細(xì)胞的液泡膜上有一種載體蛋白,能將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Na+逆

濃度梯度運(yùn)入液泡。問(wèn)題探究(1)Na+進(jìn)入液泡的方式為哪種?(2)鹽堿地植物液泡膜上的Na+載體蛋白有什么作用?(3)請(qǐng)解釋在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為什么要給作物松土?要點(diǎn)點(diǎn)撥(1)液泡膜上的Na+載體蛋白能將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Na+逆濃度梯

度運(yùn)入液泡,這說(shuō)明細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Na+逆濃度梯度進(jìn)入液泡的方式為主

動(dòng)運(yùn)輸。(2)液泡膜上的Na+載體蛋白可使細(xì)胞液濃度增大,細(xì)胞吸水能力增強(qiáng),從而

提高植物的耐鹽性。(3)松土可增加土壤中O2含量,促進(jìn)根細(xì)胞有氧呼吸,有利于植物主動(dòng)吸收

無(wú)機(jī)鹽離子。創(chuàng)新思維創(chuàng)新Na+-K+泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制例題Na+-K+泵又稱Na+-K+ATPase,位于動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜上,其結(jié)構(gòu)如圖A所示。其運(yùn)輸機(jī)制如圖B所示。動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)含有多種溶質(zhì),如果沒(méi)

有Na+-K+泵的工作將Na+泵出細(xì)胞,那么水分子將因滲透壓而順濃度梯度通

過(guò)水孔蛋白(水分子的通道蛋白)大量進(jìn)入細(xì)胞,引起細(xì)胞吸水膨脹。人的

紅細(xì)胞含有豐富的水孔蛋白,如果利用Na+-K+泵的抑制劑烏本苷處理,紅細(xì)

胞將吸收大量水分子。

圖A圖B(1)Na+-K+泵參與的運(yùn)輸方式屬于哪一種?(2)若用烏本苷處理人體紅細(xì)胞后,會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?(3)烏本苷為什么能作為Na+-K+泵的抑制劑?解析

(1)由Na+-K+泵轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制圖可以判斷,Na+-K+泵泵出3個(gè)Na+和泵入2個(gè)K+,伴隨著ATP的水解供能,而主動(dòng)運(yùn)輸是需要耗能的,因此,Na+-K+泵參

與的運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸。(2)水孔蛋白是一種水通道蛋白,其介導(dǎo)的水分子跨膜運(yùn)輸屬于協(xié)助擴(kuò)散,

即由水分子多(低濃度)一側(cè)向水分子少(高濃度)一側(cè)運(yùn)輸。烏本苷抑制Na+-K+泵的活性,會(huì)使胞外Na+濃度降低,則水分子會(huì)通過(guò)水通道蛋白等順濃

度梯度進(jìn)入紅細(xì)胞,紅細(xì)胞會(huì)因不斷吸水而發(fā)生膨脹,甚至破裂。(3)由圖A中Na+-K+泵結(jié)構(gòu)示意圖可以看出,K+和烏本苷的結(jié)合位點(diǎn)相同,烏

本苷會(huì)與K+競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn),從而抑制Na+-K+泵的活性。答案(1)主動(dòng)運(yùn)輸。(2)不斷吸水發(fā)生膨脹,甚至破裂。(3)烏本苷會(huì)與K+競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn),從而抑制Na+-K+泵的活性。命題評(píng)述由于水通道蛋白和離子通道蛋白的發(fā)現(xiàn),美國(guó)科學(xué)家阿格雷與

麥金農(nóng)曾獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。水通道蛋白是細(xì)胞的給水和排水系統(tǒng);Na+-

K+泵是一種載體蛋白,既具有ATP水解酶的活性,還具有載體的功能。高考

常以此為命題角度,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生物科技前沿的發(fā)展,提升社會(huì)責(zé)任感。創(chuàng)新點(diǎn)撥(1)動(dòng)物細(xì)胞胞外Na+濃度比胞內(nèi)高,而胞外K+濃度比胞內(nèi)低,一

般動(dòng)物細(xì)胞要消耗ATP供Na+-K+泵工作以維持細(xì)胞內(nèi)高K+低Na+的環(huán)境。(2)易混淆的載體蛋白、通道蛋白與受體蛋白a.位于細(xì)胞膜上、可以轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的蛋白質(zhì),叫載體蛋白,如主動(dòng)運(yùn)

輸和協(xié)助擴(kuò)散這兩種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式中的“載體”。載體蛋白只容許

與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過(guò),且每次轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)會(huì)改變自身構(gòu)象。b.通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相匹配、大小和電荷相適宜

的分子或離子通過(guò)。分子和離子通過(guò)通道蛋白時(shí),不需要與通道蛋白結(jié)

合。一般情況下,通道蛋白運(yùn)輸物質(zhì)的方式為協(xié)助擴(kuò)散。c.位于細(xì)胞膜外表面或細(xì)胞內(nèi),可以接受信號(hào)分子的