2.3.1细胞质膜具有选择透过性课件-2024-2025学年高一上学期生物苏教版必修1

第三节 　物质进出细胞的运输方式 第1课时　细胞质膜具有选择透过性 重点疑难·全突破 主题一 渗透作用与植物细胞吸水和失水 1.渗透作用: (1)渗透作用:_______(或其他溶剂分子)通过_______的扩散。 (2)渗透作用发生的条件: ①具有一层_______;②半透膜_______________。其中浓度差指的是单位体积溶液 中溶质分子数的差,即物质的量之差,而不是质量分数之差。 水分子 半透膜 半透膜 两侧存在浓度差 2.动物细胞的吸水和失水: (1)动物细胞发生渗透作用的条件:动物细胞的细胞质膜也相当于___________,当 细胞质与外界溶液形成_______时,通过渗透作用吸水过多会_____,失水过多时细 胞会_____。 (2)动物细胞的吸水和失水现象(以哺乳动物红细胞为例): 一层半透膜 浓度差 涨破 皱缩 3.植物细胞的吸水和失水: (1)植物细胞发生渗透的条件: (2)植物细胞的吸水和失水现象。 ①当外界溶液的浓度_____细胞液浓度时,细胞就通过_________失水,植物细胞就 发生_________现象。 ②将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液的浓度_____外界清水的 浓度,植物细胞就吸水,发生_________________。 大于 渗透作用 质壁分离 大于 质壁分离复原现象 小思考 　渗透作用与扩散作用有何区别? 提示:渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜),扩散作用则不一定需要;扩散作用适用于各种物质,渗透作用仅指溶剂分子。 点易错 1.水的运输特点:无论细胞吸水还是失水,水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的。 2.渗透平衡的实质:渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态,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等。 拓思维 烧苗 农民给庄稼一次性施肥过多造成“烧苗”,导致植物萎蔫现象的原因是土壤溶液浓度过高,甚至超过了根细胞的细胞液浓度,导致根细胞不易吸水,甚至失水。 主题二 植物细胞的质壁分离和复原现象 1.实验应注意的问题: (1)实验材料的选择: ①选择的材料必须是活细胞,因为只有活细胞的原生质层才具有_________性,否 则将不会发生质壁分离和复原现象。 ②要用含有大液泡的植物细胞,未形成中央大液泡的细胞靠_________吸水。例 如,风干的种子、分生组织细胞等。 ③细胞液最好有_____,易于观察,例如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。 选择透过 吸胀作用 颜色 (2)实验试剂——蔗糖溶液: ①若蔗糖浓度过___,可能不足以引起质壁分离现象的发生。 ②若蔗糖浓度过___,可能会造成植物细胞失水过多、过快而死亡。 ③滴入蔗糖溶液时,在盖玻片的另一侧用吸水纸引流,重复几次,目的是_________ ___________________。 低 高 使细胞充 分浸润在蔗糖溶液中 (3)实验操作过程注意事项: ①滴加蔗糖溶液或清水时,应在实验台上操作,滴加液体不要太多,避免污染物镜 镜头。 ②观察质壁分离的时间不宜过长,以免细胞因长时间处于失水状态而死亡,影响 对复原现象的观察。 ③实验中应遵循对照原则: 2.质壁分离及复原发生的条件: (1)从细胞角度分析:成熟植物的活细胞。 (2)从溶液角度分析: ①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中,只会发生_________,不能发生自动复 原。 ②在高浓度溶液中只会发生_________,不能发生自动复原。 ③在一定浓度(溶质能透过膜如甘油、KNO3等)的溶液中,可发生_____________ _______现象。 质壁分离 质壁分离 质壁分离后自 动复原 3.植物细胞质壁分离及复原的拓展应用: (1)判断成熟植物细胞的活性: (2)测定细胞液的浓度范围: (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度: (4)区分不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液): (5)判断细胞壁与原生质层伸缩性的大小。 (6)验证具有液泡的植物细胞能发生渗透作用,原生质层相当于一层半透膜。 小思考 　细胞中的原生质、原生质层、原生质体三种结构有何区别? 提示:(1)原生质是细胞内生命物质的总称,动物细胞本身就是原生质。 (2)原生质体是细胞壁以内各种结构的总称,将植物细胞去掉细胞壁所获得其余的细胞结构是原生质体。 (3)原生质层指成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。 点易错 并不是所有的植物细胞都通过渗透作用吸水和失水:如分生组织细胞未形成中央大液泡,靠吸胀作用吸水。吸胀作用是亲水胶体(蛋白质、淀粉、纤维素等物质)吸水并使其膨胀的现象。 拓思维 血液透析 　　血液透析是将血液与透析液分别置于一人工合成的半透膜两侧,利用各自不同的浓度和渗透压互相进行扩散和渗透的治疗方法。 血液透析可将患者体内多余的水及代谢废物排出体外,并从透析液中吸收机体缺乏的电解质及碱基,以达到调节水、电解质紊乱及酸碱失衡的目的。 情境应用·提素养 　　近年来,极端天气的变化导致全球各地出现旱灾,使人们前所未有地感受到淡水资源的危机。人们不禁把目光投向海水,如果海水能用来浇灌庄稼该有多好!实际上,海桑、红树、水椰等植物本身就生长在海边的潮间带中。 　探讨: (1)海桑、红树、水椰等植物能在高盐的环境中生长而且能从环境中不断吸水,它们的细胞结构有何特点? 提示:细胞液泡中的细胞液浓度较高且高于外界溶液。 (2)如何判断一种植物是否耐盐? 提示:将该植物用海水浇灌,如果该植物能正常生长,则该植物是耐盐植物;如果不能正常生长,则不是耐盐植物。 关于细胞质膜对物质的选择透过性，下列说法正确的是？ A. 所有物质都可以自由通过细胞质膜 B. 细胞质膜可以防止某些物质进出细胞，同时允许某些物质通过 C. 细胞质膜可以阻止所有物质进出细胞 D. 细胞质膜对物质的进出没有任何限制作用 【答案】B 【解析】细胞质膜具有选择透过性，即细胞质膜能够选择让某些物质通过而阻止另一些物质通过。它可以防止某些物质（如大分子、带电粒子等）自由进出细胞，同时允许某些物质（如水分子、二氧化碳等小分子）自由通过。这种选择透过性是由质膜的化学组成和结构特点决定的，对维持细胞内环境稳定、正常进行生命活动具有重要意义。选项A和D的说法与质膜选择透过性的定义相悖；选项C的说法过于绝对，并非所有物质都不能通过质膜。 下列关于"流动镶嵌模型"的叙述，不正确的是？ A. 该模型认为细胞质膜是一个动态变化的结构 B. 膜蛋白可以在磷脂双分子层内侧向运动 C. 脂质分子可以在磷脂双分子层内翻转 D. 膜上的脂质和蛋白质分子都是固定不动的 【答案】D 【解析】"流动镶嵌模型"是目前公认的细胞质膜结构模型，其核心内容是：细胞质膜由磷脂双分子层和镶嵌其中的蛋白质组成；膜上的脂质分子和蛋白质分子都能在膜平面上侧向运动，且运动是随机的；内外两层膜上的磷脂分子能够交换位置（即发生翻转），蛋白质分子也可在膜的两个表面间移动。因此，该模型强调细胞质膜是一个动态变化的结构。选项B和C都是流动镶嵌模型的重要观点；选项D的说法与该模型的基本内容完全相反，故为错误选项。 下列实验方法中，不能用来探究细胞质膜选择透过性的是？ A. 用高倍显微镜观察质膜的亚显微结构 B. 用不同溶液处理红细胞，观察红细胞的形态变化 C. 检测不同条件下质膜两侧物质浓度的变化 D. 用荧光标记法观察膜蛋白在质膜上的运动 【答案】A 【解析】细胞质膜的选择透过性主要是通过实验方法间接推测出来的。常见的实验方法包括：用不同渗透压的溶液处理红细胞，观察红细胞的形态变化，从而判断质膜对水和溶质的通透性；测定质膜内外物质浓度的变化，分析质膜对不同物质的透过性；用荧光标记特定膜蛋白，在荧光显微镜下观察其运动情况，证实质膜的流动性。而用高倍显微镜（如电子显微镜）观察质膜的亚显微结构，虽然可以了解质膜的微细结构特点，但无法直接反映其生理功能，不能用来探究质膜的选择透过性。 在细胞的生命活动中，细胞质膜选择透过性的重要意义是？ A. 控制细胞的生长发育 B. 防止细胞内的大分子物质丢失 C. 参与遗传信息的复制与表达 D. 为细胞的能量代谢提供原料 【答案】B 【解析】细胞质膜选择透过性的重要生理意义在于维持细胞内环境的相对稳定。具体而言，细胞质膜可以防止细胞内大分子物质（如蛋白质、核酸等）和一些无机盐等随意丢失，避免破坏细胞内正常的生理过程；同时，质膜还可以控制外界物质进入细胞，阻止有害物质自由进入。此外，质膜的选择透过性还有利于细胞有选择地吸收营养物质、排出代谢废物，是进行物质交换、能量转换等生命活动的前提。选项A和C分别是细胞核和遗传物质的主要功能，选项D是线粒体的主要功能，都不是质膜选择透过性的重要意义。 下列关于细胞质膜结构和功能的叙述，错误的是？ A. 质膜的基本骨架是由磷脂双分子层构成的 B. 质膜表面的糖蛋白和糖脂参与细胞间的识别 C. 质膜对物质的跨膜运输具有选择性 D. 所有物质进出细胞都需要消耗细胞的能量 【答案】D 【解析】细胞质膜是由磷脂双分子层和镶嵌其中的蛋白质组成的，其中磷脂双分子层是质膜的基本骨架，维持了质膜的基本结构。质膜表面的糖蛋白和糖脂（统称糖被）参与细胞间的特异性识别、粘附等过程，是细胞社会行为的物质基础。质膜对物质的跨膜运输具有选择性，可分为简单扩散、协助扩散和主动运输等方式，其中只有主动运输需要消耗细胞的能量（ATP），而简单扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因此，选项D的说法是错误的，并非所有物质进出细胞都需要消耗能量。 在显微镜下观察到某种细胞置于蒸馏水中时发生溶胀破裂，据此可以推测该细胞质膜？ A. 只能透过水，不能透过无机盐 B. 只能透过无机盐，不能透过水 C. 对水和无机盐都具有选择透过性 D. 对水和无机盐都没有选择透过性 【答案】A 【解析】根据质膜选择透过性的原理，当细胞置于低渗溶液（如蒸馏水）中时，细胞内外水势差增大，大量水分子会沿浓度梯度自由通过质膜进入细胞内，导致细胞吸水肿胀，甚至发生溶胀破裂。而无机盐等带电粒子通常不能自由通过质膜，需要借助质膜上的特定蛋白质（如离子泵、离子通道等）实现跨膜运输。因此，实验现象说明该细胞质膜只能透过水分子，而不能透过无机盐，对水和无机盐的通透性具有明显差异。选项B与实验现象矛盾，选项C和D没有根据实验现象作出合理推断。 若将一个完整的植物细胞置于高渗蔗糖溶液中，经过一段时间后可能会出现？ A. 细胞壁破裂 B. 细胞质壁分离 C. 液泡膜破裂 D. 细胞核固缩 【答案】B 【解析】根据质膜选择透过性的原理，当植物细胞置于高渗溶液（如蔗糖溶液）中时，细胞内外水势差增大，细胞内的水分会沿浓度梯度通过质膜渗出细胞外，导致细胞失水皱缩。由于植物细胞具有细胞壁的保护，细胞壁能够防止质膜过度收缩而破裂，使质膜与细胞壁分离，这种现象称为"质壁分离"。而动物细胞由于没有细胞壁，在高渗环境下容易发生原生质皱缩而破裂死亡。因此，选项B正确，其他选项均不符合植物细胞在高渗环境下的特点。 在探究温度对细胞质膜透性的影响时，可采用的实验方法是？ A. 比较不同温度下红细胞的形态变化 B. 测定不同温度下红细胞内外蛋白质含量的差异 C. 检测不同温度下红细胞内外葡萄糖浓度的变化 D. 在不同温度条件下观察质膜表面糖被的分布 【答案】C 【解析】温度是影响细胞质膜透性的重要因素之一。升高温度会增加质膜的流动性，使脂质分子和蛋白质分子的热运动加剧，导致质膜通透性增加；而降低温度则会使质膜通透性下降。为了探究温度对质膜透性的影响，可以设计以下实验：选择葡萄糖等可以透过质膜的小分子物质，分别在不同温度条件下，检测一定时间后红细胞内外葡萄糖浓度的变化情况。如果温度升高导致质膜通透性增加，则葡萄糖会沿浓度梯度加速进入红细胞内，使细胞内葡萄糖浓度上升；反之，温度降低会抑制葡萄糖跨膜运输，使细胞内外葡萄糖浓度差异减小。因此，选项C是探究温度对质膜透性影响的可行方法。选项A只能反映质膜对水分子的通透性；选项B和D与温度对质膜透性的影响关系不大。 若将一种膜蛋白标记上绿色荧光，再用荧光显微镜进行观察，可能会发现？ A. 膜蛋白在质膜上均匀分布，不能发生位移 B. 膜蛋白在质膜上的分布随机且不断变化 C. 膜蛋白只能在质膜的外表面运动 D. 膜蛋白只能在质膜的内表面运动 【答案】B 【解析】根据"流动镶嵌模型"，质膜上的蛋白质分子能在膜平面上自由漂移，且运动方向是随机的。这种运动是质膜流动性的重要体现，也是质膜发挥生理功能的结构基础。如果用特异性的荧光物质（如荧光素、量子点等）对特定膜蛋白进行标记，再用荧光显微镜进行动态观察，就会发现这些膜蛋白在质膜上的分布是不均匀、不稳定的，呈现出随机运动的特点。选项A的说法与膜蛋白的运动特性不符；选项C和D没有根据"流动镶嵌模型"作出合理推断，膜蛋白的运动不局限于质膜的某一侧表面。 在细胞内外离子浓度存在较大差异的情况下，Na+和K+跨膜运输的方式可能是？ A. 主动运输和简单扩散 B. 主动运输和协助扩散 C. 简单扩散和协助扩散 D. 简单扩散和胞吞作用 【答案】B 【解析】细胞内外Na+和K+浓度差异显著，Na+主要分布在细胞外，而K+主要分布在细胞内。这种跨膜离子浓度梯度的形成和维持有赖于质膜上特定的转运蛋白——Na+-K+泵的作用。Na+-K+泵以ATP为能量，将细胞内的Na+泵出胞外，同时将细胞外的K+泵入胞内，属于主动运输方式。而在静息状态下，K+可以通过质膜上的K+泄露通道，沿浓度梯度扩散到胞外，属于被动运输中的协助扩散。虽然静息状态下K+外流，但在Na+-K+泵的作用下，细胞内K+仍维持较高水平。因此，选项B是Na+和K+跨膜运输的主要方式。选项A和C的简单扩散不需要转运蛋白，而Na+和K+都需要特定的转运体系；选项D的胞吞作用主要与大分子物质的运输有关。 $$