1、专题3物质出入细胞的方式生物生物 江苏省专用江苏省专用考点考点1 1细胞的吸水与失水细胞的吸水与失水考点清单考点清单一、细胞吸水与失水的原理渗透作用1.渗透作用的概念:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。2.渗透作用发生的条件3.渗透系统(1)常见渗透装置图及分析(2)结果与分析a.若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。b.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。c.在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差h,则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。二
2、、实例1.动物细胞的吸水与失水(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。(2)当外界溶液的浓度大于细胞质浓度时动物细胞会失水皱缩;反之动物细胞会吸水膨胀,甚至破裂。2.植物细胞的吸水与失水(1)植物细胞可看作一个渗透系统(2)现象a.当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,植物细胞失水,会发生质壁分离现象。b.将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液浓度大于外界清水,细胞吸水,而发生质壁分离复原现象。三、探究植物细胞的吸水与失水的实验(质壁分离与复原实验)1.实验材料:常选用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为观察质壁分离和复原的实验材料。2.实验原理:成熟的植物细胞与外界溶液构成渗透系统可发生渗透作用。3.
3、实验步骤及实验现象4.实验结论成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统,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;当外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水。5.质壁分离及复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度(2)测定细胞液浓度范围考点考点2 2物质进出细胞的方式物质进出细胞的方式一、小分子和离子的跨膜运输方式物质进出细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例运输方向高浓度低浓度一般为低浓度高浓度特点不需要载体不消耗能量 需要载体不消耗能量需要载体消耗能量影响因素细胞膜内外物质的浓度差细胞膜内外物质的浓度差;膜载体种类和数量膜
4、载体的种类和数量;能量(温度、氧浓度)二、大分子和颗粒性物质进出细胞的方式方式胞吞胞吐原理细胞膜的流动性运输方向胞外胞内胞内胞外特点不需要载体,消耗能量,物质通过囊泡运输举例吞噬细胞吞噬抗原胰岛素、消化酶、抗体的分泌影响因素细胞膜的流动性、能量等三、影响物质跨膜运输的三大因素1.物质浓度(在一定的范围内)自由扩散协助扩散或主动运输2.氧气浓度 自由扩散或协助扩散主动运输自由扩散或协助扩散主动运输3.温度知能拓展知能拓展提升一物质进出细胞方式的判断提升一物质进出细胞方式的判断1.结合实例直接进行判断运输方式实例自由扩散水、气体(O2、CO2等)、脂溶性物质(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯
5、等)协助扩散葡萄糖进入哺乳动物成熟的红细胞;无机盐离子通过离子通道进出细胞主动运输无机盐离子(一般情况下)、氨基酸(顺浓度梯度时可为协助扩散)、核苷酸、葡萄糖(进入哺乳动物成熟的红细胞等除外)胞吞、胞吐蛋白质的分泌、吞噬细胞吞噬抗原等2.三看法快速判定物质进出细胞的方式(2)探究是自由扩散还是协助扩散3.探究物质跨膜运输方式的实验设计(1)探究是主动运输还是被动运输提升二物质跨膜运输的模型分析与判断提升二物质跨膜运输的模型分析与判断1.物质运输模型中的运输方式判断(1)根据膜上的“糖蛋白”确定细胞内外,有糖蛋白的一侧为细胞外侧。(2)看“箭头”,确定是进入细胞还是出细胞。(3)看“浓度”,确定
6、是顺浓度还是逆浓度的。(4)看“载体”,不需要载体蛋白协助的为自由扩散,需要载体蛋白的为协助扩散或主动运输。(5)看“能量”,需要能量的为主动运输。根据以上方法可快速判断:甲为主动运输;乙为自由扩散;丙、丁为协助扩散。2.物质运输曲线中的运输方式判断(在一定范围内)(1)物质浓度影响曲线分析有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输,如图乙。与横坐标因素成正比关系的曲线表示自由扩散,如图甲。(2)氧浓度影响曲线分析与氧浓度有关系的曲线可表示主动运输,如图丁。与氧浓度无关系的曲线表示被动运输,如图丙。实践探究实践探究应用盐碱地植物的抗盐机理应用盐碱地植物的抗盐机理情境材料生活在盐碱地上的植物,其体内必
7、须保持一定的盐分浓度,盐分浓度过低则不能从土壤中吸收水分,过高则对植物体本身有害。研究发现,盐碱地植物细胞的液泡膜上有一种载体蛋白,能将细胞质基质中的Na+逆浓度梯度运入液泡。问题探究(1)Na+进入液泡的方式为哪种?(2)盐碱地植物液泡膜上的Na+载体蛋白有什么作用?(3)请解释在农业生产中为什么要给作物松土?要点点拨(1)液泡膜上的Na+载体蛋白能将细胞质基质中的Na+逆浓度梯度运入液泡,这说明细胞质基质中的Na+逆浓度梯度进入液泡的方式为主动运输。(2)液泡膜上的Na+载体蛋白可使细胞液浓度增大,细胞吸水能力增强,从而提高植物的耐盐性。(3)松土可增加土壤中O2含量,促进根细胞有氧呼吸,
8、有利于植物主动吸收无机盐离子。创新思维创新思维创新创新NaNa+-K-K+泵的结构特点及其运输转运机制泵的结构特点及其运输转运机制例题Na+-K+泵又称Na+-K+ATPase,位于动物细胞的细胞膜上,其结构如图A所示。其运输机制如图B所示。动物细胞内含有多种溶质,如果没有Na+-K+泵的工作将Na+泵出细胞,那么水分子将因渗透压而顺浓度梯度通过水孔蛋白(水分子的通道蛋白)大量进入细胞,引起细胞吸水膨胀。人的红细胞含有丰富的水孔蛋白,如果利用Na+-K+泵的抑制剂乌本苷处理,红细胞将吸收大量水分子。图A图B(1)Na+-K+泵参与的运输方式属于哪一种?(2)若用乌本苷处理人体红细胞后,会出现什
9、么现象?(3)乌本苷为什么能作为Na+-K+泵的抑制剂?解析(1)由Na+-K+泵转运机制图可以判断,Na+-K+泵泵出3个Na+和泵入2个K+,伴随着ATP的水解供能,而主动运输是需要耗能的,因此,Na+-K+泵参与的运输方式是主动运输。(2)水孔蛋白是一种水通道蛋白,其介导的水分子跨膜运输属于协助扩散,即由水分子多(低浓度)一侧向水分子少(高浓度)一侧运输。乌本苷抑制Na+-K+泵的活性,会使胞外Na+浓度降低,则水分子会通过水通道蛋白等顺浓度梯度进入红细胞,红细胞会因不断吸水而发生膨胀,甚至破裂。(3)由图A中Na+-K+泵结构示意图可以看出,K+和乌本苷的结合位点相同,乌本苷会与K+竞
10、争结合位点,从而抑制Na+-K+泵的活性。答案(1)主动运输。(2)不断吸水发生膨胀,甚至破裂。(3)乌本苷会与K+竞争结合位点,从而抑制Na+-K+泵的活性。命题评述由于水通道蛋白和离子通道蛋白的发现,美国科学家阿格雷与麦金农曾获得诺贝尔化学奖。水通道蛋白是细胞的给水和排水系统;Na+-K+泵是一种载体蛋白,既具有ATP水解酶的活性,还具有载体的功能。高考常以此为命题角度,引导学生关注生物科技前沿的发展,提升社会责任感。创新点拨(1)动物细胞胞外Na+浓度比胞内高,而胞外K+浓度比胞内低,一般动物细胞要消耗ATP供Na+-K+泵工作以维持细胞内高K+低Na+的环境。(2)易混淆的载体蛋白、通
11、道蛋白与受体蛋白a.位于细胞膜上、可以转运物质进出细胞的蛋白质,叫载体蛋白,如主动运输和协助扩散这两种物质跨膜运输方式中的“载体”。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,且每次转运时会改变自身构象。b.通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子和离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。一般情况下,通道蛋白运输物质的方式为协助扩散。c.位于细胞膜外表面或细胞内,可以接受信号分子的蛋白质,叫受体蛋白,如激素、神经递质的受体蛋白。(3)同种物质的跨膜运输方式不一定相同某物质进出细胞的方式并非固定一种。如葡萄糖进入红细胞是协助扩散,而葡萄糖通过小肠上皮细胞细胞膜的方式为主动运输,要视具体情况而定。再如静息电位形成时K+外流与动作电位形成时Na+内流均为协助扩散;但K+、Na+在其他细胞中的跨膜运输方式一般为主动运输。
