專題3物質出入細胞的方式生物江蘇省專用考點1細胞的吸水與失水考點清單一、細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)通過半透膜的擴散過程。2.滲透作用發(fā)生的條件

3.滲透系統(1)常見滲透裝置圖及分析

(2)結果與分析a.若S1溶液濃度大于S2,則單位時間內由S2→S1的水分子數多于S1→S2,外觀

上表現為S1液面上升。b.若S1溶液濃度小于S2,則情況相反,外觀上表現為S1液面下降。c.在達到滲透平衡后,若存在如圖所示的液面差△h,則S1溶液濃度仍大于S2。因為液面高的一側形成的壓強,會阻止溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散。二、實例1.動物細胞的吸水與失水(1)動物細胞的細胞膜相當于半透膜。(2)當外界溶液的濃度③大于

細胞質濃度時動物細胞會失水皺縮;反之

動物細胞會吸水膨脹,甚至破裂。2.植物細胞的吸水與失水(1)植物細胞可看作一個滲透系統

(2)現象a.當外界溶液的濃度大于細胞液濃度時,植物細胞失水,會發(fā)生⑨質壁分

離現象

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

水,細胞吸水,而發(fā)生⑩質壁分離復原現象

。三、探究植物細胞的吸水與失水的實驗(質壁分離與復原實驗)1.實驗材料:常選用

紫色洋蔥鱗片葉外表皮

作為觀察質壁分離和復原的實驗材料。2.實驗原理:成熟的植物細胞與外界溶液構成滲透系統可發(fā)生滲透作用。3.實驗步驟及實驗現象

4.實驗結論成熟植物細胞能與外界溶液構成滲透系統,發(fā)生滲透作用。當外界溶液濃

度大于細胞液濃度時,細胞失水;當外界溶液濃度小于細胞液濃度時,細胞

吸水。5.質壁分離及復原實驗的拓展應用(1)判斷成熟植物細胞是否有生物活性(3)比較不同成熟植物細胞的細胞液濃度

(2)測定細胞液濃度范圍考點2物質進出細胞的方式一、小分子和離子的跨膜運輸方式物質進出細胞的方式被動運輸主動運輸自由擴散協助擴散圖例

運輸方向高濃度→低濃度一般為低濃度→高濃度特點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胞膜內外物質的濃度差細胞膜內外物質的濃

度差;膜載體種類和數量膜載體的種類和數量;能量(溫度、氧濃度)二、大分子和顆粒性物質進出細胞的方式方式胞吞胞吐原理細胞膜的流動性運輸方向胞外→胞內胞內→胞外特點不需要載體,消耗能量,物質通過囊泡運輸舉例吞噬細胞吞噬抗原胰島素、消化酶、抗體的分泌影響因素細胞膜的流動性、能量等三、影響物質跨膜運輸的三大因素1.物質濃度(在一定的范圍內)

自由擴散協助擴散或主動運輸2.氧氣濃度

自由擴散或協助擴散主動運輸3.溫度知能拓展提升一物質進出細胞方式的判斷1.結合實例直接進行判斷運輸方式實例自由擴散水、氣體(O2、CO2等)、脂溶性物質(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)協助擴散葡萄糖進入哺乳動物成熟的紅細胞;無機鹽離子通過離子通道進出細胞主動運輸無機鹽離子(一般情況下)、氨基酸(順濃度梯度時可為協助擴散)、核苷酸、葡萄糖(進入哺乳動物成熟的紅細胞等除外)胞吞、胞吐蛋白質的分泌、吞噬細胞吞噬抗原等2.三看法快速判定物質進出細胞的方式(2)探究是自由擴散還是協助擴散

3.探究物質跨膜運輸方式的實驗設計(1)探究是主動運輸還是被動運輸提升二物質跨膜運輸的模型分析與判斷1.物質運輸模型中的運輸方式判斷

(1)根據膜上的“糖蛋白”確定細胞內外,有糖蛋白的一側為細胞外側。(2)看“箭頭”,確定是進入細胞還是出細胞。(3)看“濃度”,確定是順濃度還是逆濃度的。(4)看“載體”,不需要載體蛋白協助的為自由擴散,需要載體蛋白的為協助擴散或主動運輸。(5)看“能量”,需要能量的為主動運輸。根據以上方法可快速判斷:甲為主動運輸;乙為自由擴散;丙、丁為協助擴散。2.物質運輸曲線中的運輸方式判斷(在一定范圍內)

(1)物質濃度影響曲線分析①有飽和點的曲線表示協助擴散或主動運輸,如圖乙。②與橫坐標因素成正比關系的曲線表示自由擴散,如圖甲。(2)氧濃度影響曲線分析①與氧濃度有關系的曲線可表示主動運輸,如圖丁。②與氧濃度無關系的曲線表示被動運輸,如圖丙。實踐探究應用鹽堿地植物的抗鹽機理情境材料

生活在鹽堿地上的植物,其體內必須保持一定的鹽分濃度,鹽分

濃度過低則不能從土壤中吸收水分,過高則對植物體本身有害。研究發(fā)現,

鹽堿地植物細胞的液泡膜上有一種載體蛋白,能將細胞質基質中的Na+逆

濃度梯度運入液泡。問題探究(1)Na+進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)請解釋在農業(yè)生產中為什么要給作物松土?要點點撥(1)液泡膜上的Na+載體蛋白能將細胞質基質中的Na+逆濃度梯

度運入液泡,這說明細胞質基質中的Na+逆濃度梯度進入液泡的方式為主

動運輸。(2)液泡膜上的Na+載體蛋白可使細胞液濃度增大,細胞吸水能力增強,從而

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

無機鹽離子。創(chuàng)新思維創(chuàng)新Na+-K+泵的結構特點及其運輸轉運機制例題Na+-K+泵又稱Na+-K+ATPase,位于動物細胞的細胞膜上,其結構如圖A所示。其運輸機制如圖B所示。動物細胞內含有多種溶質,如果沒

有Na+-K+泵的工作將Na+泵出細胞,那么水分子將因滲透壓而順濃度梯度通

過水孔蛋白(水分子的通道蛋白)大量進入細胞,引起細胞吸水膨脹。人的

紅細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

胞將吸收大量水分子。

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

(1)由Na+-K+泵轉運機制圖可以判斷,Na+-K+泵泵出3個Na+和泵入2個K+,伴隨著ATP的水解供能,而主動運輸是需要耗能的,因此,Na+-K+泵參

與的運輸方式是主動運輸。(2)水孔蛋白是一種水通道蛋白,其介導的水分子跨膜運輸屬于協助擴散,

即由水分子多(低濃度)一側向水分子少(高濃度)一側運輸。烏本苷抑制Na+-K+泵的活性,會使胞外Na+濃度降低,則水分子會通過水通道蛋白等順濃

度梯度進入紅細胞,紅細胞會因不斷吸水而發(fā)生膨脹,甚至破裂。(3)由圖A中Na+-K+泵結構示意圖可以看出,K+和烏本苷的結合位點相同,烏

本苷會與K+競爭結合位點,從而抑制Na+-K+泵的活性。答案(1)主動運輸。(2)不斷吸水發(fā)生膨脹,甚至破裂。(3)烏本苷會與K+競爭結合位點,從而抑制Na+-K+泵的活性。命題評述由于水通道蛋白和離子通道蛋白的發(fā)現,美國科學家阿格雷與

麥金農曾獲得諾貝爾化學獎。水通道蛋白是細胞的給水和排水系統;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,引導學生關注生物科技前沿的發(fā)展,提升社會責任感。創(chuàng)新點撥(1)動物細胞胞外Na+濃度比胞內高,而胞外K+濃度比胞內低,一

般動物細胞要消耗ATP供Na+-K+泵工作以維持細胞內高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.位于細胞膜上、可以轉運物質進出細胞的蛋白質,叫載體蛋白,如主動運

輸和協助擴散這兩種物質跨膜運輸方式中的“載體”。載體蛋白只容許

與自身結合部位相適應的分子或離子通過,且每次轉運時會改變自身構象。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。分子和離子通過通道蛋白時,不需要與通道蛋白結

合。一般情況下,通道蛋白運輸物質的方式為協助擴散。c.位于細胞膜外表面或細胞內,可以接受信號分子的