物質(zhì)進出細胞

適用學科生物適用年級高三

適用區(qū)域人教版課時時長（分鐘）120

生物膜的通透性

細胞吸水和失水的原理及應用

知識點

生物膜的結構與功能

物質(zhì)進出細胞的方式

1.使同學通過了解生物膜的通透性來解釋細胞質(zhì)壁分離和復原的原因

教學目標2.掌握生物膜的結構和功能

3.掌握運用物質(zhì)進出細胞的方式

1.理解生物膜具有選擇透過性（半透膜）

2.知道細胞質(zhì)壁分離和復原的原理

教學重點

3.說出生物膜的結構，從結構中理解其功能

4.學會分辨物質(zhì)進出細胞的方式及沒中方式的特點

1.生物膜的結構，對流動鑲嵌模型的分析，該模型中各部分的功能

教學難點

2.選擇透過性的原理

3.物質(zhì)進出細胞的每種方式的特點以及圖形的分辨，掌握每種方式典型的代表物質(zhì)。

教學過程

一、課堂導入

細胞之間進行物質(zhì)交換以及細胞個體的代謝是透過什么方式進行的呢？這些方式每一種都有著自己的特點和代表物質(zhì)，都是遵循規(guī)律

的。而這些方式也都是依托于細胞的膜結構，想要知道這些方式首先就要先了解細胞膜的結構和功能，本節(jié)課就來復習物質(zhì)進出細胞的

方式。

二、復習預習

某同學進行實驗，甲圖為實驗開始狀態(tài)，乙圖為實驗結束狀態(tài)。請在乙圖所示實驗結果的基礎上繼續(xù)實驗，探究蔗糖的水解產(chǎn)物能

否通過半透膜。探究半透膜的滲透作用。

甲

增添的實驗材料：蔗糖酶溶液、斐林試劑、試管、滴管、水浴鍋等。

(1)設計出繼續(xù)實驗的簡要步驟：

①向a、b兩管分別加入等量蔗糖酶溶液，水浴加熱(或隔水加熱)U型管至適宜溫度，觀察a、b兩管內(nèi)液面的變化；

②吸取a、b兩管內(nèi)適量液體，分別加入A、B兩試管中，并加入斐林試劑，水浴加熱(50℃?65℃),觀察A、B試管內(nèi)有無磚紅色沉淀。

(2)預測實驗結果并作出結論

如果a、b兩管液面高度差縮小且A、B試管內(nèi)均有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產(chǎn)物能通過半透膜；如果a、b兩管液面高度差增大

且A試管內(nèi)無磚紅色沉淀、B試管內(nèi)有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過半透膜

三、知識講解

考點1生物膜的通透性

生物膜的選擇透過性的分析

1.實例

不同植物對同一種無機鹽離子的吸收有差異，同一種植物對不同種無機鹽離子的吸收也有差異植物細胞膜對無機鹽離子的吸收具

有“選擇性”。

2.生物體內(nèi)化學元素的功能

細胞膜上載體蛋白的數(shù)量和種類不同

3.選擇性吸收的原因分析

(1)內(nèi)因——遺傳因素

①不同生物DNA不同導致載體中種類差異性和數(shù)量的飽和性從而進行選擇性吸收。

②植物吸收的離子種類和數(shù)量與溶液中離子的種類和數(shù)量不成比例。

③植物對同一種鹽的陰陽離子的吸收存在差異

(2)外因——影響呼吸的生態(tài)因素

①土壤中的氧氣含量導致呼吸作用從而導致ATP的生成，影響主動運輸

②溫度影響呼吸酶的活性導致呼吸作用從而導致ATP的生成，影響主動運輸

4.根對離子吸收的曲線模型

(1)氧分壓與根吸收的關系

①AB段表示在一定范圍內(nèi)，根吸收離子的速率隨氧分壓的升高而加快。

②BC段表示當氧分壓增大到一定值時，根吸收離子的速率不再隨氧分壓升高而加快，這是由于根吸收離子還與根細胞膜上載體的數(shù)量有

關。

(2)根吸收離子與溶液中離子濃度的關系

虬

收BC

速

廠

率

/、D

I/A.

°離子濃度

①曲線AB段表示在一定離子濃度范圍內(nèi)，根吸收離子的速率隨離子濃度的增大而加快。

②曲線BC段表示當離子濃度增大到一定數(shù)值時，根的吸收速率不再增加，這是由根細胞膜上載體的數(shù)量決定的。

③曲線CD段表示當離子濃度過高時，將會使根細胞失水，從而影響根細胞正常的代謝活動，使離子吸收速率下降。

易錯點分析:

①物質(zhì)的跨膜運輸并不都是順相對含量濃度梯度的，而細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出有選擇性。

②細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜，其結構基礎為膜上載體蛋白的種類和數(shù)量，有飽和性和競爭抑制現(xiàn)象。

③高濃度的鹽、醋、糖等溶液能使細胞脫水而死亡。殺菌也是這個道理。

考點2細胞吸水和失水的原理及應用

(-)細胞的吸水和失水

1.滲透作用

(1)概念：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散現(xiàn)象。

(2)發(fā)生條件：①有一層半透膜；②半透膜兩側的溶液具有濃度差

2.動物細胞的吸水和失水

(1)動物細胞的細胞膜相當于半透膜，兩側具有濃度差，構成滲透系統(tǒng)，故可發(fā)生滲透作用，但不能發(fā)生質(zhì)壁分離。

(2)當外界溶液濃度〈細胞質(zhì)濃度時，細胞吸水膨脹。

(3)當外界溶液濃度＞細胞質(zhì)濃度時，細胞失水皺縮。

(4)當外界溶液濃度=細胞質(zhì)濃度時，水分進出平衡

3.植物細胞的吸水和失水

(1)細胞壁為全透性

(2)細胞膜、細胞質(zhì)、液泡膜形成的原生質(zhì)層具有選擇透過性，相當于半透膜。

(3)外界溶液的濃度大于細胞液濃度時，植物細胞通過滲透作用失水，表現(xiàn)出質(zhì)壁分離；外界溶液的濃度小于細胞液的濃度時，植物細

胞就通過滲透作用吸水，逐漸表現(xiàn)出質(zhì)壁分離后復原的現(xiàn)象。

(-)滲透作用的原理分析及其應用

1.滲透系統(tǒng)的組成(如圖)及條件

AIf

Si溶液

S2溶液

半透膜

(1)半透膜，可以是生物性的選擇透過性膜，如細胞膜；也可以是物理性的過濾膜，如玻璃紙。

(2)半透膜兩側的溶液具有濃度差。

濃度差的實質(zhì)是單位體積溶液中溶質(zhì)分子數(shù)的差，即物質(zhì)的量濃度之差。

2.滲透作用的發(fā)生(溶質(zhì)分子不能通過半透膜)

(1)當S,濃度〉&濃度時，由&-S,的水分子數(shù)多于由$一8的水分子數(shù)，漏斗(SJ液面上升。

(2)當&濃度濃度時，由Si-Sz水分子數(shù)多于由Sz-Si的水分子數(shù)，漏斗(SJ液面下降。

3.滲透系統(tǒng)必備條件的實驗驗證

4.滲透系統(tǒng)的應用

(1)比較不同溶液濃度大小

漏斗內(nèi)燒杯內(nèi)

溶液濃度MN

①若漏斗內(nèi)液面上升，則粉川

現(xiàn)象及結論②若漏斗內(nèi)液面不變，貝卜44

③若漏斗內(nèi)液面下降，則林:N

(2)探究物質(zhì)能否通過半透膜(以碘和淀粉為例)

燒杯內(nèi)盛淀粉溶液漏斗內(nèi)盛碘液結論

變藍不變藍碘能通過半透膜，而淀粉不能

不變藍變藍淀粉能通過半透膜，而碘不能

變藍變藍淀粉和碘都能通過半透膜

不變藍不變藍淀粉和碘都不能通過半透膜

易錯點分析：

①若溶質(zhì)分子能通過半透膜，則先是濃度高的一側液面升高，隨后另一側液面上升，最后達到滲透平衡。

②上圖中，在達到滲透平衡后，只要存在液面差則,溶液的濃度仍大于S2溶液的濃度。

考點3生物膜的結構與功能

(一)生物膜的流動鑲嵌模型

磷脂雙

分子層

(基本支架)

(1)細胞膜是由蛋白質(zhì)和磷脂組成的。

(2)磷脂雙分子層構成基本支架，具有流動性。

(3)蛋白質(zhì)分子：有的鑲嵌在磷脂雙分子層的，表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層；大多數(shù)蛋白質(zhì)分

子可以運動。

(4)在結構上表現(xiàn)為流動性；功能上表現(xiàn)為選擇透過性。

(5)細胞膜上的外表面有

①糖類與蛋白質(zhì)結合形成的糖被，有保護、潤滑、識別作用。

②糖類與脂質(zhì)結合成的糖脂。

(-)生物膜的組成、結構及功能間的關系

(1)組成、結構、功能關系圖解

組一成如成4分八—組二成一一*結任班構----決---定---一功向能臺匕

II」

磷脂(雙分子層)一基本支架垃幻闞擊如

++1控制物質(zhì)進山h

蛋白質(zhì))——?鑲在表面率嵌入其中J

糖工糠缶白一流虹黑L進行細胞間信息交流

硝矢J糖寶tl胞膜外表面

(2)生物膜的結構特點——具有?定的流動性

①結構基礎：構成膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是運動的。

②實驗驗證——人鼠細胞融合實驗

③實例證明：質(zhì)壁分離與復原、變形蟲運動、胞吞和胞吐、白細胞吞噬細菌等。

(3)生物膜的流動性與選擇透過性的關系

①區(qū)別：流動性是生物膜的結構特點，選擇透過性是生物膜的功能特性。

②聯(lián)系：流動性是選擇透過性的基礎，膜只有具有流動性，才能實現(xiàn)選擇透過性。

易錯點分析：

①只有活細胞才具有膜的流動性和選擇透過性。

②膜的流動性受溫度影響，在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高，膜的流動性增強。

考點4物質(zhì)進出細胞的方式

(一)物質(zhì)的跨膜運輸方式——膜的選擇透過性

被動運輸

物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞街鲃舆\輸

自由擴散協(xié)助擴散

物質(zhì)運輸方向高濃度f低濃度高濃度f低濃度低濃度f高濃度

是否需要載體不需要需要需要

是否消耗能量不消耗不消耗消耗ATP

被動運輸

物質(zhì)跨膜運輸

主動運輸

的方式

自由擴散協(xié)助擴散

細胞膜1內(nèi)外細胞膜內(nèi)外細胞膜內(nèi)

*。金體?>

體?

圖例

,?c.?ErM：

14;也4?

運

輸

速

度

O2、CO?、HvO、

小腸吸收葡萄糖、氨基酸、

舉例甘油、乙醇、苯等紅細胞吸收葡萄糖

無機鹽等

（-）物質(zhì)非跨膜運輸方式——膜的流動性

胞吞（內(nèi)吞）胞吐（外排）

條件細胞攝取或排出大分子和顆粒物質(zhì)的方式

原理生物膜的流動性

特點物質(zhì)通過小泡轉(zhuǎn)移，需要消耗能量不需要載體

方向細胞外f內(nèi)細胞內(nèi)f外

實例變形蟲吞食食物顆粒，白細胞吞噬病菌等胰島B細胞分泌胰島素

（三）影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?/p>

（1）物質(zhì)濃度（在一定的濃度范圍內(nèi)）

（P點之后運輸速率

不變的原因是膜上

運

運

輸

輸載體蛋白數(shù)量有限）

速

速--------

率

率

物質(zhì)濃度物質(zhì)濃度

自由擴散協(xié)助擴散或主動運輸

（2）氧氣濃度

運

運（P點之后運輸速率不變的原因

輸

輸是膜上載體蛋白數(shù)量有限）

速

速

率

率

Q

（Q點由無氧呼吸提供能量）

濃度

02濃度02

自山擴散或協(xié)助擴散主動運輸

（3）溫度

生物膜的流動性

\^物質(zhì)運輸

速率

酶活性一呼吸速率

易錯點分析:

對物質(zhì)進出細胞的圖解曲線辨析不清

①需要載體協(xié)助的運輸方式除主動運輸外不要漏掉協(xié)助擴散。

②消耗能量的運輸方式除主動運輸外不要漏掉胞吞和胞吐。

③從高濃度到低濃度運輸方式除自由擴散外不要漏掉協(xié)助擴散。

④影響協(xié)助擴散運輸速度的因素除載體數(shù)量外不要漏掉濃度差。

⑤與主動運輸有關的細胞器除供能的線粒體外不要漏掉載體蛋白的合成場所核糖體。

⑥運輸速度與濃度無關的運輸方式除自由擴散外不要漏掉協(xié)助擴散。

四、例題精析

【例題1】

【題干】將番茄和水稻分別培養(yǎng)在含Ca?+、Mg?f、Si”的培養(yǎng)液中。?段時間后，測定培養(yǎng)液中3種離子的濃度，結果如圖所示。該實驗

A.不同植物對同種離子的吸收量是不同的

B.同一種植物對不同離子的吸收量是不同的

C.與番茄相比，水稻對Si"需要量大，對Ca?+需要量小

I).植物對各種離子的吸收速率與溶液中離子的濃度呈正相關

【答案】D

【解析】圖中的關鍵信息是初始濃度，一定要看清楚，縱坐標的濃度是與初始濃度比較獲得的，各種離子的吸收靠的都是主動運輸，其

吸收速率與溶液中離子的濃度不成正相關。

[例題2]

【題干】下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是（）

A.蔗糖在水中溶解后使水變甜

B.春天放在空氣中的食鹽潮解

C.小腸上皮細胞吸收葡萄糖

D.新鮮菜葉放在水中變硬

【答案】D

【解析】解題的關鍵是理解滲透作用的兩個條件：半透膜及半透膜兩側的溶液濃度差。蔗糖在水中的溶解無半透膜控制，只是擴散現(xiàn)象;

食鹽潮解是一個簡單吸收環(huán)境水分子的化學過程；滲透作用是水等溶劑分子透過半透膜的擴散，小腸上皮細胞吸收葡萄糖為主動運輸。

新鮮菜葉是成熟的植物細胞構成的，原生質(zhì)層是選擇透過性膜，細胞液與清水有濃度差，因而滲透吸水變硬。

【例題3】

【題干】關于選擇透過性膜與半透膜的關系，正確的說法是（）

①具有半透性必然具有選擇透過性

②具有選擇透過性必然具有半透性

③活的生物膜才具有選擇透過性

④只有活的生物膜才具有半透性

A.①③B.①④C.②③D.②④

【答案】C

【解析】半透膜是指小分子物質(zhì)能通過，而大分子物質(zhì)不能通過的膜。半透膜不一定是活的生物膜。如玻璃紙即為沒有活性的半透膜。

活的生物膜不僅具有半透性，還具有選擇性，只有被細胞選擇吸收的小分子物質(zhì)才能通過。因此，具有選擇透過性就必然具有半透性,

而且只有活的生物膜才具有選擇透過性。

【例題4】

【題干】如圖是細胞膜的亞顯微結構模式圖，①?③表示構成細胞膜的物質(zhì)。下列有關說法錯誤的是（）

nnHO

曬麗Klnnnnn。前n①UUU

JU加u皿uu皿uuuuu

A.③構成細胞膜的基本骨架

B.細胞膜的結構特點是具有選擇透過性

C.細胞識別與物質(zhì)①有關

D.由②參加的物質(zhì)運輸不?定為主動運輸

【答案】B

【解析】磷脂雙分子層是構成細胞膜的基本骨架。細胞膜的結構特點是有一定的流動性。細胞識別與糖蛋白①有關。協(xié)助擴散也需要載

體蛋白的參與。

【例題5】

【題干】物質(zhì)進入細胞都要穿過細胞膜，如圖表示在一定范，圍內(nèi)細胞膜外物質(zhì)進入細胞膜內(nèi)的三種不同情況，消耗代謝能量的方式通常

需要細胞呼吸提供能量。請據(jù)圖回答下列問題。

運運運

輸輸輸

速速速

度度度

細胞外濃度

°細胞外濃度°細胞外濃度°

時間

ABC

(1)圖中能表示出自由擴散的是,能表示出主動運輸?shù)氖?/p>

(2)哪一種加入呼吸抑制劑后曲線會發(fā)生變化？

o為什么？

(3)0)2、乙醇、氨基酸進入細胞的方式分別是一

【答案】(DAC

(2)C因為主動運輸需消耗能量

(3)自由擴散自由擴散主動運輸

【解析】A圖表示物質(zhì)進入細胞速率與細胞外液濃度成正比。B圖表示當濃度差達到一定范圍后，運輸速度不再加快，應聯(lián)想到這是受膜

上載體數(shù)量限定的緣故，但沒有表示可以逆