必修1第4章第1、2节.ppt
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1、第1、2节 物质跨膜运输的实例生物膜的流动镶嵌模型一、细胞的吸水和失水一、细胞的吸水和失水1.1.渗透作用原理渗透作用原理(1)(1)渗透作用:水分子渗透作用:水分子(或者其他溶剂分子或者其他溶剂分子)通过通过_,从,从_一侧向一侧向_一侧一侧_的现象。的现象。(2)(2)构成条件:构成条件:有一层有一层_;半透膜两侧的溶液具有半透膜两侧的溶液具有_。半透膜半透膜低浓度低浓度高浓度高浓度扩散扩散半透膜半透膜浓度差浓度差2.2.动物细胞的吸水和失水动物细胞的吸水和失水(1)(1)人成熟红细胞中发生渗透作用的条件:人成熟红细胞中发生渗透作用的条件:_相当于半透膜;相当于半透膜;_之间存在浓度差。之
2、间存在浓度差。(2)(2)引起细胞失水与吸水的条件:外界溶液与细胞质之间存在引起细胞失水与吸水的条件:外界溶液与细胞质之间存在浓度差。浓度差。细胞膜细胞膜细胞质与外界溶液细胞质与外界溶液3.3.植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水(1)(1)植物细胞吸水、失水的原理:植物细胞吸水、失水的原理:结构结构 全透性的全透性的_半透性的原生质层半透性的原生质层具有具有_二者之间的二者之间的_细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜液泡膜液泡膜细胞质细胞质大液泡大液泡(2)(2)植物细胞质壁分离的现象与原因:植物细胞质壁分离的现象与原因:现象:现象:_与与_分离。分离。外因:外因:_浓度细胞液浓度,导致细胞浓度细胞
3、液浓度,导致细胞_。内因:内因:_。条件条件 外界溶液浓度外界溶液浓度_细胞液浓度时,细胞失水细胞液浓度时,细胞失水外界溶液浓度外界溶液浓度_细胞液浓度时,细胞细胞液浓度时,细胞_外界溶液浓度外界溶液浓度_细胞液浓度时,细胞细胞液浓度时,细胞_ _ _大于大于小于小于吸水吸水等于等于不吸水不吸水也不失水也不失水细胞壁细胞壁原生质层原生质层外界溶液外界溶液失水失水细胞壁的伸缩性小于原生质层细胞壁的伸缩性小于原生质层二、物质跨膜运输的其他实例二、物质跨膜运输的其他实例1.1.番茄和水稻吸收无机盐离子的比较番茄和水稻吸收无机盐离子的比较科学家将番茄和水稻分别放在含有科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca
4、Ca2+2+、MgMg2+2+和和SiOSiO4 44-4-的培养液的培养液中培养,结果及分析如下:中培养,结果及分析如下:(1)(1)不同植物对不同植物对_的吸收有差异,同一种植物的吸收有差异,同一种植物对对_的吸收也有差异,说明植物细胞膜对无的吸收也有差异,说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有机盐离子的吸收具有_。(2)(2)水稻吸收水的相对速率比吸收水稻吸收水的相对速率比吸收CaCa2+2+、MgMg2+2+的的_,造成培养,造成培养液中液中CaCa2+2+、MgMg2+2+浓度浓度_;番茄吸收水的相对速率比吸收;番茄吸收水的相对速率比吸收SiOSiO4 44-4-的的_,造成培养液中,
5、造成培养液中SiOSiO4 44-4-浓度浓度_。2.2.微生物吸收无机盐离子的特点微生物吸收无机盐离子的特点(1)(1)不同微生物对无机盐离子的吸收有不同微生物对无机盐离子的吸收有_。(2)(2)不同微生物对各种无机盐离子的不同微生物对各种无机盐离子的_不同。不同。同一种无机盐离子同一种无机盐离子不同种无机盐离子不同种无机盐离子选择性选择性大大上升上升大大上升上升选择性选择性需要量需要量三、流动镶嵌模型的基本内容三、流动镶嵌模型的基本内容1.1.填写细胞膜的组成物质或结构填写细胞膜的组成物质或结构a._ b._ c._a._ b._ c._糖蛋白糖蛋白磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质蛋白质2.
6、2.图中图中c c的分布形式的分布形式(1)(1)镶在镶在b b_的表面。的表面。(2)(2)部分或全部部分或全部_b_b中。中。(3)_(3)_于整个于整个b b。3.3.补充模型中有关结构或功能特点补充模型中有关结构或功能特点(1)(1)基本支架:基本支架:b b_。(2)(2)结构特点:结构特点:_。(3)(3)生理特性:生理特性:_。(4)a(4)a分布于细胞膜的分布于细胞膜的_,具有保护、,具有保护、_和和_作用。作用。磷脂双分子层磷脂双分子层嵌入嵌入贯穿贯穿磷脂双分子层磷脂双分子层具有一定的流动性具有一定的流动性选择透过性选择透过性外侧外侧润滑润滑识别识别1.(20101.(201
7、0天津天津T4C)T4C)质壁分离过程中,水分子外流导致细胞内渗质壁分离过程中,水分子外流导致细胞内渗透压升高。透压升高。()()【分析分析】质壁分离过程中,水分子外流导致细胞内溶质相对增质壁分离过程中,水分子外流导致细胞内溶质相对增多,渗透压升高。多,渗透压升高。2.(20092.(2009北京北京T2B)T2B)细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性。细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性。()()【分析分析】细胞膜具有选择透过性,对进出细胞膜的物质具有选细胞膜具有选择透过性,对进出细胞膜的物质具有选择性。择性。3.3.小分子物质和大分子物质都能通过细胞膜。小分子物质和大分子物质都能通过细胞膜。(
8、)()【分析分析】细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜,水分子、一细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜,水分子、一些离子和小分子可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则些离子和小分子可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。不能通过。4.4.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。()()【分析分析】植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。的细胞质组成。5.5.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞一定会发生质当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞一定会发生质壁分离。壁分离。()(
9、)【分析分析】具有大液泡的植物细胞才能发生质壁分离。具有大液泡的植物细胞才能发生质壁分离。6.6.组成膜的磷脂分子是可以运动的,但蛋白质分子是不能运动组成膜的磷脂分子是可以运动的,但蛋白质分子是不能运动的。的。()()【分析分析】组成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。组成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。7.7.无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。()()【分析分析】生命活动所必需的无机盐离子既可顺浓度梯度跨膜运生命活动所必需的无机盐离子既可顺浓度梯度跨膜运输,也可逆浓度梯度进行跨膜运输。输,也可逆浓度梯度进行跨膜运输。8.8.脂溶性物质
10、易于通过细胞膜。脂溶性物质易于通过细胞膜。()()【分析分析】细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质,因此脂溶性物质细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质,因此脂溶性物质易于通过细胞膜,不溶于脂质的物质难通过细胞膜。易于通过细胞膜,不溶于脂质的物质难通过细胞膜。考点考点 一一 细胞的失水和吸水细胞的失水和吸水1.1.渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统比渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统比较较2.2.细胞吸水或失水原理细胞吸水或失水原理【高考警示高考警示】(1)(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指渗透压,如
11、是指渗透压,如10%10%葡萄糖溶液和葡萄糖溶液和10%10%蔗糖溶液的质量浓度相等,蔗糖溶液的质量浓度相等,但但10%10%蔗糖溶液的渗透压小,故水可通过半透膜由蔗糖向葡萄蔗糖溶液的渗透压小,故水可通过半透膜由蔗糖向葡萄糖溶液移动。糖溶液移动。(2)(2)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。等。(3)(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生渗透失水和吸水,从只有活的、成熟的植物细胞才能发生渗透失水和吸水,从而发生质壁分离
12、和复原。而发生质壁分离和复原。【典例典例1 1】(2013(2013六安模拟六安模拟)把数条把数条5 cm5 cm长的马铃薯条分别浸长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中,每隔一段时间测量马铃薯在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中,每隔一段时间测量马铃薯条的长度。下图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百条的长度。下图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是分率。下列相关叙述错误的是()()A.A.马铃薯条通过渗透吸马铃薯条通过渗透吸(失失)水改变其长度水改变其长度B.B.在在0.10 M0.10 M蔗糖溶液中马铃薯细胞质壁分离蔗糖溶液中马铃薯细胞质壁分离C.C
13、.马铃薯细胞液浓度相当于马铃薯细胞液浓度相当于0.30 M0.30 M的蔗糖溶液的蔗糖溶液D.D.在在0.40 M0.40 M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩【解析解析】选选B B。据图分析,马铃薯条浸在。据图分析,马铃薯条浸在0.30 M0.30 M的蔗糖溶液中的蔗糖溶液中其长度基本不变,说明马铃薯细胞液浓度相当于其长度基本不变,说明马铃薯细胞液浓度相当于0.30 M0.30 M的蔗糖的蔗糖溶液。浸在浓度低于溶液。浸在浓度低于0.30 M0.30 M的蔗糖溶液中,马铃薯细胞通过渗的蔗糖溶液中,马铃薯细胞通过渗透作用吸水膨胀,其长度增加;浸在浓度高于透作用吸水膨胀,其长
14、度增加;浸在浓度高于0.30 M0.30 M的蔗糖溶的蔗糖溶液中,马铃薯细胞通过渗透作用失水皱缩,质壁分离,其长度液中,马铃薯细胞通过渗透作用失水皱缩,质壁分离,其长度缩短。缩短。【互动探究互动探究】(1)(1)蔗糖分子能够透过植物细胞的原生质层吗?蔗糖分子能够透过植物细胞的原生质层吗?提示:提示:不能。植物细胞膜具有选择透过性,蔗糖分子不能自由不能。植物细胞膜具有选择透过性,蔗糖分子不能自由通过。通过。(2)(2)能否将实验中的蔗糖溶液换为能否将实验中的蔗糖溶液换为KNOKNO3 3溶液?溶液?提示:提示:不能。不能。K K+和和NONO3 3-是植物细胞所需的离子,即使外界溶液是植物细胞所
15、需的离子,即使外界溶液浓度很低,这两种离子也会以主动运输方式进入细胞,从而影浓度很低,这两种离子也会以主动运输方式进入细胞,从而影响实验结果。响实验结果。【变式训练变式训练】将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中,形态不再变化后的细胞图像如下。则有关各细一蔗糖溶液中,形态不再变化后的细胞图像如下。则有关各细胞液的浓度判断正确的是胞液的浓度判断正确的是()()实验前实验前B BA AC C 实验前实验前B BA AC C实验后实验后BABAC C 实验后实验后B BA AC CA.B.C.D.A.B.C.D.【解析解析】选选B B。在相同
16、的蔗糖溶液中,。在相同的蔗糖溶液中,C C细胞发生质壁分离的细胞发生质壁分离的程度最大,程度最大,A A次之,次之,B B没有发生,说明没有发生,说明C C细胞失水最多,因此与细胞失水最多,因此与蔗糖溶液的浓度差最大,也就是实验前蔗糖溶液的浓度差最大,也就是实验前C C细胞液浓度最小,细胞液浓度最小,A A次之,次之,B B最大,所以是最大,所以是B BA AC C。实验后,当质壁分离不再进。实验后,当质壁分离不再进行时,原生质层两侧的溶液浓度相等,所以行时,原生质层两侧的溶液浓度相等,所以A A细胞和细胞和C C细胞的细胞的细胞液浓度相等,而细胞液浓度相等,而B B细胞没有明显的质壁分离现象
17、,说明细胞没有明显的质壁分离现象,说明B B细胞液浓度可能大于蔗糖溶液或等于蔗糖溶液,所以实验后细胞液浓度可能大于蔗糖溶液或等于蔗糖溶液,所以实验后是是BA=CBA=C。考点考点 二二 植物对无机盐离子的选择性吸收植物对无机盐离子的选择性吸收1.1.实例实例同一植物吸收不同离子同一植物吸收不同离子不同植物吸收同种离子不同植物吸收同种离子 有差异有差异 植物细胞膜对无机盐植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性离子的吸收具有选择性2.2.结构基础结构基础细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同。细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同。3.3.原因分析原因分析(1)(1)内因内因遗传因素:遗传因素:表现表现同种植
18、物对不同离子的吸收能力不同同种植物对不同离子的吸收能力不同不同植物对同一离子的吸收能力不同不同植物对同一离子的吸收能力不同(2)(2)外因外因主要是呼吸作用影响:主要是呼吸作用影响:影响因素:影响因素:实例分析:实例分析:土壤中土壤中O O2 2含量与无机盐吸收速率的关系含量与无机盐吸收速率的关系a.ABa.AB段表示在一定范围内,根吸收离子的速率随氧分压的升高段表示在一定范围内,根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。而加快。b.BCb.BC段表示当氧分压增大到一定值时,根吸收离子的速率不再段表示当氧分压增大到一定值时,根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快,这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载
19、随氧分压升高而加快,这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体蛋白的数量有关。体蛋白的数量有关。4.4.实验验证实验验证【高考警示高考警示】(1)(1)植物对水分和无机盐离子的吸收是两个相对独立的过程,植物对水分和无机盐离子的吸收是两个相对独立的过程,植物吸收水分的方式是自由扩散,而对无机盐离子则以主动运植物吸收水分的方式是自由扩散,而对无机盐离子则以主动运输方式吸收。输方式吸收。(2)(2)栽培作物时,不同作物及同一作物的不同生长发育期对无栽培作物时,不同作物及同一作物的不同生长发育期对无机盐离子的需求不同,因此要合理施肥。机盐离子的需求不同,因此要合理施肥。【典例典例2 2】用同一种完全培养液在
20、两个相同的容器内分别培养用同一种完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻幼苗和番茄幼苗,假设两植物的吸水速率相同,一段时间水稻幼苗和番茄幼苗,假设两植物的吸水速率相同,一段时间后,测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如后,测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如下图所示,该实验的结果不能说明下图所示,该实验的结果不能说明()()A.A.不同植物对各种离子的需要量是不同的不同植物对各种离子的需要量是不同的B.B.与番茄相比,水稻对与番茄相比,水稻对SiOSiO4 44-4-需要量大,对需要量大,对CaCa2+2+需要量小需要量小C.C.不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数
21、量是不同的不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的D.D.植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关【解析解析】选选D D。由图例分析可知,不同植物对同种离子的需要。由图例分析可知,不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同。水稻吸收的量及同一植物对不同离子的需要量不同。水稻吸收的SiOSiO4 44-4-多,多,对对CaCa2+2+、MgMg2+2+吸收量少,而番茄吸收的吸收量少,而番茄吸收的CaCa2+2+和和MgMg2+2+较多,对较多,对SiOSiO4 44-4-吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性
22、,其吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性,其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同原因在于不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的。图中并不能看出植物对各种离子的吸收速率与溶液中的离的。图中并不能看出植物对各种离子的吸收速率与溶液中的离子浓度有关。子浓度有关。【互动探究互动探究】(1)(1)从上图可以看出,水稻实验结果培养液中从上图可以看出,水稻实验结果培养液中CaCa2+2+、MgMg2+2+的浓度的浓度与实验前之比大于与实验前之比大于100%100%,能不能判断水稻不吸收,能不能判断水稻不吸收CaCa2+2+、MgMg2+2+,为,为什么?什么?提示:
23、提示:不能。因为水稻吸收了水,影响了培养液的离子浓度变不能。因为水稻吸收了水,影响了培养液的离子浓度变化。化。(2)(2)有人说番茄的补钙效果比水稻的好,对吗?试结合上图分有人说番茄的补钙效果比水稻的好,对吗?试结合上图分析原因。析原因。提示:提示:对。从上图可以看出,番茄对对。从上图可以看出,番茄对CaCa2+2+的吸收量、需求量大的吸收量、需求量大于水稻。于水稻。考点考点 三三 生物膜的组成、结构及功能间的关系生物膜的组成、结构及功能间的关系1.1.生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型(1)(1)细胞膜中的脂质除磷脂外,还有一些糖脂和胆固醇。细胞膜中的脂质除磷脂外,还有一些糖脂和胆固醇
24、。(2)(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。(3)(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的,而是呈不对称性分脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的,而是呈不对称性分布。布。2.2.细胞膜的结构特点细胞膜的结构特点具有一定的流动性具有一定的流动性(1)(1)原因:膜结构中的蛋白质分子和磷脂分子是可以运动的。原因:膜结构中的蛋白质分子和磷脂分子是可以运动的。(2)(2)影响因素:主要受温度影响,适当温度范围内,随外界温影响因素:主要受温度影响,适当温度范围内,随外界温度升高,膜的流动性增强,但温度高出一定范围,则导致膜的度升高,膜的流动性增强,但温度高出一定范围,
25、则导致膜的破坏。破坏。(3)(3)实验验证实验验证人鼠细胞融合实验:人鼠细胞融合实验:(4)(4)生物膜的流动性与选择透过性的关系:生物膜的流动性与选择透过性的关系:区别:流动性是生物膜的结构特点,选择透过性是生物膜的区别:流动性是生物膜的结构特点,选择透过性是生物膜的功能特性。功能特性。联系:流动性是选择透过性的基础,膜只有具有流动性,才联系:流动性是选择透过性的基础,膜只有具有流动性,才能实现选择透过性。膜的流动性和选择透过性都是活细胞的特能实现选择透过性。膜的流动性和选择透过性都是活细胞的特性,死细胞将失去流动性和膜的选择透过性。性,死细胞将失去流动性和膜的选择透过性。3.3.生物膜的组
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