第4章 细胞的物质输入和输出-2024-2025学年高一生物单元必背知识清单（人教版2019必修1）

第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 一、渗透作用 1.概念：水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散 2.问题探讨： (1) 液面上升到一定高度之后，管中水柱产生的压力加快漏斗水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面不再上升。 (2)漏斗管内液面不再上升时，水分子进出达到动态平衡（渗透平衡），但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。 3.方向：水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的，但从水的相对含量高（低浓度溶液）的一侧向相对含量低（高浓度溶液）的一侧渗透。 4.渗透作用发生的条件 (1)具有半透膜。 (2)膜两侧溶液具有浓度差。 注意：溶液浓度指的是物质的量浓度(单位体积中微粒的多少)，不是质量分数。 2、 水进出细胞的原理 1. 原理：①植物细胞的原生质层相当于半透膜 原生质层指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质（不包括细胞核、细胞液、细胞壁）。 ②成熟的植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。发生渗透作用需要比较细胞液和外界溶液之间的浓度差。 ③当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，由于原生质层伸缩性大于细胞壁，发生质壁分离（指原生质层和细胞壁的分离）。 ④发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离的复原。 2.探究植物细胞的吸水和失水 (1)实验材料的选择 ①具有中央大液泡的成熟植物细胞 死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不能发生质壁分离。 ②细胞液应有颜色，如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞有紫色的中央大液泡，好观察。 ③无色成熟的植物细胞，也可进行该实验（如：洋葱鳞片叶内表皮细胞），但需外界溶液带有颜色（比如 红墨水）。 ④还可以选用叶肉细胞（如：黑藻），通过观察叶绿体分布情况判断细胞是否发生质壁分离。 (2)本实验只在低倍镜下进行观察（不换高倍镜），构成自身前后对照。 (3)质壁分离和复原实验需注意的几个问题： ①若溶质分子（蔗糖）不能穿膜，在一定浓度的该种溶液中细胞只发生质壁分离，不能自动复原。 ②若溶质分子能穿膜，在一定浓度的该种溶液中，细胞先发生质壁分离，后自动复原，如一定浓度的KNO3、NaCl、乙二醇、尿素、甘油等溶液。 ③本实验选用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高（如0.5 g/mL的蔗糖溶液），质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原。 ④细胞液浓度越高，吸水能力越强。 (4)当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。 三、质壁分离和复原实验的应用 (1)判断成熟植物细胞的死活镜检 发生质壁分离的是活细胞 不发生质壁分离的是死细胞 同一植物的相同成熟细胞 一定浓度的蔗糖溶液 (2)测定细胞液浓度范围一系列浓度梯度的蔗糖溶液 同一植物的相同成熟细胞 镜检 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间 (3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度镜检 发生质壁分离所需时间越短，细胞液的浓度越小 反之则细胞液的浓度越大 同一浓度的蔗糖溶液 不同的成熟植物细胞 (4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 镜检 只发生质壁分离的是蔗糖溶液 质壁分离后自动复原的是KNO3溶液 不同种类的溶液 同一植物的相同成熟细胞 成熟细胞 物质进出细胞的方式（1.2节知识合并） 方式 运输方向 特点 举例 被动运输 自由扩散 （简单扩散） 顺浓度梯度 不需要转运蛋白 不消耗能量 氧、二氧化碳 甘油，乙醇，苯，尿素，性激素等脂溶性的小分子 协助扩散 （易化扩散） 顺浓度梯度 需要转运蛋白 不消耗能量 ①葡萄糖进入红细胞 ②K+通过通道蛋白出神经细胞 ③Na+通过通道蛋白进神经细胞。 主动运输 逆浓度梯度 需要载体蛋白 消耗能量 ①K＋、Na＋和Ca2＋等离子和其他物质 如：红细胞吸收K+ ②葡萄糖、氨基酸等进入小肠绒毛上皮细胞 胞吞 胞吐 大分子有机物，颗粒物进出细胞的方式 不需要转运蛋白 需要膜蛋白 消耗能量 ①变形虫摄取水中的有机物颗粒 ②白细胞吞噬病菌 ③分泌蛋白排出细胞 注意 ①胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用。 ②被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。 1.物质进出细胞方式的曲线图比较P点后运输速率不变，受膜上转运蛋白（载体蛋白）数量的限制 膜内外物质浓度梯度 自由扩散 膜内外物质浓度梯度 协助扩散或主动运输 运输速率 运输速率 P 运输速率 O2浓度 自由扩散或协助扩散 运输速率 P点后运输速率不变，受膜上转运蛋白数量的限制 P O2浓度 主动运输 2.转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两类 ①通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 ②载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。 3.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类分子结合，体现载体蛋白的专一性 4.主动运输的意义：通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 5.核糖体合成的蛋白质：①游离于细胞质基质：供细胞自身利用 ②附着在内质网：分泌到细胞外发挥作用 6.细胞膜具有选择透过性的结构基础：一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对物质的跨膜运输起着决定作用。 7.同一种物质进出不同细胞的方式不一定相同。如水进出细胞的方式可能是自由扩散也可能是协助扩散。 8.温度通过影响生物膜的流动性影响被动运输的速率；通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸的能量供应、生物膜的流动性影响主动运输的速率。 9.探究物质跨膜运输方式的实验设计思路 (1)探究是主动运输还是被动运输对某种离子的吸收减弱或停止---主动运输 不影响离子的吸收---被动运输 植株培养液+呼吸抑制剂 (2)探究是自由扩散还是协助扩散 对某种离子的吸收减弱或停止---协助扩散 不影响离子的吸收---自由扩散 植株培养液+蛋白质抑制剂 （或蛋白酶） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！5 学科网（北京）股份有限公司 $$