高中生物必修知识清单1-3细胞的物质输入和输出

高中生物必修知识清单1-3必修I·分子与细胞·细胞的物质输入和输出-26-第四章细胞的物质输入和输出一、本章知识结构细胞的吸水和失水物质跨膜运输的实例物质跨膜运动的其他实例选择透过性膜对生物膜结构的探索历程流动镶嵌模型的基本内容小分子物质或者离子跨膜运输方式大分子物质或颗粒状物质进出细胞的方式二、新课程标准1、观察植物细胞的质壁分离和复原2、简述细胞膜系统的结构和功能3、说出物质进出细胞的方式三、预测新课标高考热点1、细胞吸水和失水的原理2、植物细胞的质壁分离与复原3、物质跨膜运输的其他实例4、分析科学家探索生物膜结构的曲折历程5、简述生物膜的结构及膜的流动镶嵌模型的基本结构6、说明离子和分子物质的跨膜运输的方式7、进行图表数据的解读生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式细胞的物质输入和输出高中生物必修知识清单1-3必修I·分子与细胞·细胞的物质输入和输出-27-清单一零物质跨膜运输的实例一、知识结构吸水：外界溶液浓度小于细胞质的浓度，细胞呈膨胀状态失水：外界溶液浓度大于细胞质的浓度，细胞呈收缩状态外界溶液浓度等于细胞质的浓度时，水分进出细胞处于动态平衡吸水：外界溶液浓度小于细胞质的浓度，细胞呈略微膨胀状态失水：外界溶液浓度大于细胞质的浓度原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质构成，相当于半透膜探究实验：观察现象→提出假说→设计实验→验证假说→进一步探究→完善实验洋葱表皮细胞的质壁分离与复原实验不同生物对无机盐的吸收量不同不同生物对无机盐的吸收种类不同生物对无机盐的吸收不是顺浓度梯度进行的水分子自由通过一些离子和小分子则不能自由通过而其他离子、小分子或大分子则不能通过这是生物膜的功能特性，是活细胞的一个重要特征二、要点精析【要点一】细胞的吸水和失水条件1、动物细胞的吸水和失水当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时→细胞吸水→膨胀；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时→细胞失水→皱缩；当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时→水分进出细胞处于动态平衡2、成熟植物细胞的吸水和失水细胞质：内有大液泡细胞壁：全透性原生质层：选择透过性细胞液：具有一定的浓度吸水：细胞液浓度外界溶液浓度失水：细胞液浓度外界溶液浓度验证：质壁分离和质壁分离复原实验【画龙点睛】动物细胞与植物细胞吸水和失水的原理虽相同，但“浓度”的比较有区别．前者是外界浓度与细胞质浓度的比较，后者则是外界溶液浓度与细胞液浓度的比较。细胞液与细胞质是两个不同的概念，细胞液是指液泡中的液体．含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质。哺乳动物的红细胞成熟的植物细胞选择透过性膜物质跨膜运动的其他实例物质跨膜运输的实例细胞的结构特点原理渗透吸水高中生物必修知识清单1-3必修I·分子与细胞·细胞的物质输入和输出-28-【要点二】探究实验：植物细胞的吸水和失水成功的关键、意义及用途1、本实验成功的关键是：(1)注意材料的选择：必须选用活的，用含有大型液泡的植物细胞．洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察，是最佳的实验材料。(2)使用蔗糖溶液的浓度要适宜；浓度过小．质壁分离现象不明显，影响观察；浓度过太，会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离复原。2实验的意义及用途是：通过本实验可以：(1)判断细胞的死活(死细胞不发生质壁分离)(2)证明成熟的植物细胞是一个渗透系统。3、测定细胞液的浓度：方法：将同一部位的组织制成若干个临时装片．分别置于不同浓度的蔗糖溶液中．细胞液的浓度介于刚刚分离和未分离的两种蔗糖溶液的浓度之间。【画龙点睛】：(1)选择实验材料时．如无紫色洋葱，可用葫芦藓或其他藓类植物的叶片代替。藓类植物的叶片仅一层细胞，每个叶细胞内含多数叶绿体，当浸浴在30％的蔗糖溶液中时，叶绿体随细胞原生质层的收缩而聚拢．观察质壁分离极为方便。(2)选择材料必须都是活细胞．因为只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，否则将不会出现质壁分离及其复原现象。【要点三】半透膜与选择透过性膜的比较半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否通过半透膜往往取决于分子的大小。而选择透过性膜是指细胞膜等生物膜，由于膜上具有载体等结构，且不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同，因而对物质吸收与否和吸收多少具有选择性。当细胞死亡时，细胞膜便失去选择透过性，变为全透性。它们的相同点是：都可以让水分子自由通过，都不允许大分子物质通过。它们的不同点是：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过半透膜；而对选择透过性膜来说，即便是小分子，只要不是细胞所要选择吸收的，也不能通过。【画龙点睛】选择透过性膜是生理学上的概念，它具有生物活性；半透膜是物理学上的概念，物质的透过与不透过，取决于半透膜孔隙的直径大小。高中生物必修知识清单1-3必修I·分子与细胞·细胞的物质输入和输出-29-清单一一生物膜的流动镶嵌模型一、知识结构脂溶性物质易通过→膜是由脂质组成↓膜化学分析→膜的主要成分是脂质和蛋白质↓提取脂质，铺展实验→膜脂双层排列↓电镜下观察→提出三层静态模型↓质质疑三层静态模型↓人鼠细胞融合实验→细胞膜具有流动性→提出流动镶嵌模型磷脂双分子层是基本骨架，具流动性；蛋白质分子镶嵌、嵌入或横跨磷脂双分子层，大多数蛋白质分子也可运动二、要点精析【要点一】生物膜的流动镶嵌模型l、基本内容流动镶嵌模型认为，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。蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌人磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。2、生物膜的结构特点；(1)镶嵌性：膜的基本结构是由磷脂双分子层镶嵌蛋白质构成的。(2)流动性：膜结构中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的移动。膜整体结构也具有流动性。【画龙点睛】流动性具有重要生理意义：物质运输、细胞识别、细胞整合、细胞、表面受体功能调节等均与之相关。(3)不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同。(4)蛋白质极性：多肽链的极性区突向膜表面．非极性部分埋在脂双层内部。故蛋白质分子与水溶性和脂溶性分子都具有亲和性。对生物膜结构的探索经历流动镶嵌模型的基本内容生物膜的流动镶嵌模型高中生物必修知识清单1-3必修I·分子与细胞·细胞的物质输入和输出-30-【要点二】生物膜的成分、结构、功能之间的联系磷脂分子＋蛋白质＋糖类↓组成生物膜（具有流动性）↓保证物质交换正常进行（如自由扩散。主动运输）↓体现了生物膜的选择透过性状态：双分子层排列构成膜的基本骨架；1、磷脂分子：作用：脂质、脂溶性物质容易通过膜实验：在水―空气界面上展开后的表面积是细胞膜表面积的两倍。2、蛋白质(1)位置：表层；嵌插；贯穿。有的参与膜的构成有的还起载体作用，参与主动运输过程(3)载体具有专一性，在一定程度上决定了膜的选择透过性。3、糖类(1)与某些蛋白质构成糖被．(2)糖被有识别、保护、免疫等作用。4、生物膜的流动性与选择透过性流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述，但两者既有区别又有联系。(1)区别：流动性具有生物膜结构方面的特性，选择透过性体现了生物膜功能方面的特性，主动运输能充分说明选择透过性。(2)联系：生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。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，才能表现出选样透过性。相反．如果生物膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。【画龙点睛】在细胞中，各种细胞器膜和细胞膜'、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。这些生物膜的组成成分和结构都很相似。5、生物膜的成分、结构，功能及运动性、流动性、选择透过性之间的关系可总结如右：【要点三】对生物膜结构的探索历程年代科学家科学实验结论19世纪末欧文顿用500多种物质对植物细胞进行的通透性实验-发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜膜是由脂质组成的1925年两位荷兰科从细胞膜中提取的脂质铺成的单层分子面积是细胞膜中脂质为连续(2)蛋白质分子：高中生物必修知识清单1-3必修I·分子与细胞·细胞的物质输入和输出-31-学家细胞膜的2倍两层1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构生物膜为三层静态的统一结构1970年弗雷和埃迪登分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞胞融合．发现荧光均匀细胞膜具有流动性1972年桑格和尼克森在新的观察和实验证据基础上提出流动镶嵌模型【画龙点睛】科学家研究生物膜结构的历程，是从物质跨膜运输的现象开始的。分析成分是了解结构的基础，现象和功能又提供了探究结构的线索。人们在实验观察的基础上提出假说，又通过进步的实验来修正假说，其中方法和技术的进步起到了关键的作用。这也说明科学是一个动态发展的过程，这一过程是无止境的。高中生物必修知识清单1-3必修I·分子与细胞·细胞的物质输入和输出-32-清单一二物质跨膜运输的方式一、知识结构运输方向：从高浓度到低浓度自由扩散条件：不需要载体，不需要能量例如：CO2、水、O2、甘油、乙醇等运输方向：从高浓度到低浓度协助扩散条件：需要载体，不需要能量例如：葡萄糖进出红细胞运输方向：从低浓度到高浓度主动运输条件：需要载体，需要能量例如：各种离子、葡萄糖，氨基酸等胞吞：吞噬胞吐：分泌二、要点精析【要点一】自由扩散、协助扩散和主动运输的比较物质出入细胞的方式细胞膜内外物质浓度的高低是否需要载体是否消耗能量图例举例自由扩散高浓度→低浓度不需要不消耗H2O、O2、CO2、苯、乙醇、甘油协助扩散高浓度→低浓度需要不消耗红细胞吸收葡萄糖主动运输低浓度→高浓度需要消耗ATP小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐；肾小管集合管吸收各种离子等【画龙点睛】①细胞膜以磷脂双分子层为基本骨架．确保了脂溶性物质能以自由扩散的方式通过细胞膜。②载体是位于细胞膜中的一类蛋白质．其作用是协助一些不能直接通过细胞膜的物质通过细胞膜，好像一条渡船，能不停地把它的“乘客”(被运输的物质)安全渡过“河”(细胞膜)去，再回来运载其他的“乘客”。但需要说明的是：载体具有特异性．如运载K+的载体就不能运载其他的物质。③主动运输能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出代谢所产生的废物和对细胞有害的物质，主动运输对于完成各项生命活动有重要的作用，因此他是最重要的一种方式被动运输小分子物质或者离子跨膜运输方式大分子物质或颗粒状物质进出细胞的方式：物质跨膜运输的方式