第四章细胞的物质输入和输出 知识清单 2023—2024学年高一上学期生物人教版必修1

第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 被动运输 1、 水进出细胞的原理 1. 渗透作用 1) 概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散 2) 渗透的方向：水分子（或其他溶剂分子）从水（或其他溶剂分子）相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透 3) 发生渗透作用的条件：①具有半透膜；②膜两侧溶液具有浓度差（物质的量浓度，而不是质量浓度） 2. 水进出动物细胞（以哺乳动物红细胞为例） 1) 原理：动物细胞膜相当于一层半透膜，细胞质浓度与外界溶液能形成一定的浓度差 2) 动物细胞吸水和失水的条件和结果 条件 结果 外界溶液的浓度＜细胞质的浓度 细胞吸水膨胀，甚至涨破 外界溶液的浓度＞细胞质的浓度 细胞失水皱缩 外界溶液的浓度=细胞质的浓度 细胞形态不变 3. 水进出植物细胞 1) 原生质层：是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质 2) 成熟的植物细胞内的液体环境主要是指液泡里的细胞液 3) 水进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡 4) 原理：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；细胞液有一定的浓度，与外界溶液能形成一定的浓度差，植物细胞通过渗透作用吸水和失水 5) 植物细胞吸水和失水的条件和结果 条件 结果 外界溶液的浓度＜细胞液的浓度 细胞吸水，中央液泡体积变大，细胞坚挺 外界溶液的浓度＞细胞液的浓度 细胞失水，中央液泡体积变小，发生质壁分离 外界溶液的浓度=细胞液的浓度 细胞形态不变 2、 探究植物细胞的吸水和失水 1. 质壁分离与复原现象的分析 项目 内因 外因 宏观表现 微观表现 质壁分离 原生质层具有选择透过性，其伸缩性比细胞壁伸缩性大 外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水 植物由坚挺变得萎蔫 液泡变小，细胞液颜色加深，原生质层与细胞壁分离 质壁分离复原 外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水 植物由萎蔫变得坚挺 液泡变大，细胞液颜色变浅，原生质层与细胞壁发生质壁分离的复原 2. 选材：必须是活细胞（原生质层具有选择透过性），否则不会出现相关的实验现象 3. 植物细胞所处的外界环境浓度不能太高，防止浓度差太大，使细胞失水过多而死亡；也不能太低，否则质壁分离不明显，观察不到质壁分离现象。 4.发生质壁分离自动复原的溶液：甘油、Na+、 Cl-、K+、NO3-与乙二醇。 三、质壁分离和复原实验的应用 1) 判断成熟植物细胞是否有生物活性 ①原理：只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，才能发生质壁分离和复原。 ②方法：待测细胞+一定浓度的蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离的有活性，不发生质壁分离的可能无生物活性 2) 测定细胞液的浓度范围 ①原理：当外界溶液浓度＞细胞液的浓度时，细胞失水发生质壁分离；当外界溶液浓度小于或等于细胞液的浓度时，细胞不发生质壁分离 ②方法：待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液 镜检 细胞液浓度介于未发生质壁分离的蔗糖溶液浓度和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间 3) 比较不同植物细胞的细胞液浓度 ①原理：不同植物细胞的细胞液浓度不同，在同一浓度蔗糖溶液中发生质壁分离的速率和程度不同 ②方法：不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离所需的时间越短，程度越大，细胞液浓度越小 4) 比较几种未知浓度溶液的浓度大小 ①原理：外界溶液的浓度越大，刚刚发生质壁分离所需的时间越短，质壁分离程度越大 ②方法：同一植物细胞+几种未知浓度的溶液 镜检 比较刚刚发生质壁分离所需的时间长短，时间越短，溶液的浓度越大；比较质壁分离的程度，程度越大，溶液的浓度越大 5) 鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液） ①原理：若外界溶液的溶质分子不能通过原生质层，则细胞只能发生质壁分离，不能自动复原；若外界溶液的溶质分子可被细胞吸收，则细胞置于适宜浓度的该溶液中后，可发生质壁分离且能自动复原 ②方法：成熟植物细胞+不同种类溶液 镜检 只发生质壁分离，不能自动复原，则是蔗糖溶液；质壁分离后自动复原，则是KNO3溶液 四、自由扩散和协助扩散 1. 被动运输：物质以扩散的方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式 2. 类型：自由扩散、协助扩散两类 3. 自由扩散和协助扩散的比较 比较项目 自由扩散（简单扩散） 协助扩散（易化扩散） 概念 物质以简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 运输方向 高浓度 低浓度（顺浓度梯度） 是否消耗能量 不消耗 是否需要转运蛋白 不需要 需要 影响因素 膜两侧物质的浓度差 膜两侧物质的浓度差；转运蛋白数量 举例