内容正文:
第二章 细胞的结构和生命活动(知识清单)
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知识主脉络:可视化思维导图,建立知识框架
核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、陷阱规避
第1节 细胞学说—现代生物学的“基石”(2个考点+1个易错辨析)
考点1细胞学说的建立与发展★★☆☆☆
考点2生物学研究的重要工具——显微镜★☆☆☆☆
第2节 细胞—生命活动的基本单位(3个考点+5个易错辨析)
考点1 细胞质膜将细胞与外界环境分开★★☆☆☆
考点2 植物细胞壁★★☆☆☆
考点3 细胞质:细胞质膜以内,细胞核以外的部分 ★★☆☆☆
考点4 结构与功能独特的细胞器★★★★☆
考点5 遗传信息主要储存在细胞核中★★★★☆
考点6 细胞各部分结构分工合作 ★★★★★
考点7 原核细胞和真核细胞的主要区别 ★★★★☆
第3节 物质进出细胞的运输方式(4个考点+2个易错辨析)
考点1 细胞质膜具有选择透过性 ★★★☆☆
考点2 被动运输不需要细胞供能★★★☆☆
考点3 主动运输需要细胞供能★★★★☆
考点4 细胞的胞吞和胞吐★★★★☆
素养加油站:跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测
方法储备库:高频考点,方法归纳
第1节 细胞学说—现代生物学的“基石”
考点1 细胞学说的建立与发展★★☆☆☆
1.建立者:主要是两位德国科学家施莱登和施旺。
2.内容:
(1)一切动物和植物都是由细胞组成的,细胞是一切动物和植物体的基本单位。
(2)细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的,细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。(魏尔肖对细胞学说的重要补充)
3.意义:细胞学说将动物和植物统一到细胞水平,对现代生物学的发展具有重要意义。细胞学说揭示了动物和植物的统一性,从而阐明了生物界的统一性。
4.发现并命名细胞------罗伯特·胡克(实则为死细胞的细胞壁)
考点2 生物学研究的重要工具——显微镜★☆☆☆☆
1、分类:
①光学显微镜----显微结构;
②电子显微镜-----亚显微结构;
有透射电子显微镜(观察细胞内部结构)和扫描显微镜(观察细胞等样品的表面形态和结构);
2、光学显微镜的使用
(1)光学显微镜的结构
(2)目镜和物镜的比较
项目
目镜长度
物镜长度
物镜与玻片的距离
细胞数目
细胞大小
视野范围
视野亮度
放大倍数低
长
短
远
多
小
大
亮
放大倍数高
短
长
近
少
大
小
暗
(3)当视野较暗时,换大光圈,或者换凹面镜;当视野较亮时,换小光圈或者换用平面镜。当观察的物像颜色较浅时,应该将亮度调暗。
(4)显微镜的使用(口诀:找--移--转--调):
①找:在低倍镜下找到物像;
②移:将物像移至视野中央(物像在哪个方向就往哪个方向移);
③转:转动转换器,换上高倍镜;
④调:调节光圈、反光镜,调节细准焦螺旋,使物像清晰;
(5)放大倍数=目镜放大倍数 × 物镜放大倍数(放大倍数是指长或宽或半径的放大) ;
①一行的细胞数目和放大倍数成反比;②圆形视野内的细胞数目和放大倍数的平方成反比。
【易错警示】
(1)必须先用低倍镜观察后,再转动转换器换成高倍镜观察。
(2)低倍镜观察时,粗、细准焦螺旋都可调节,高倍镜观察时,只能调节细准焦螺旋。
(3)由低倍镜换高倍镜,视野变暗,视野内细胞数目变少,每个细胞的体积变大。
(4)目镜的长度与其放大倍数呈反比;物镜的长度与其放大倍数呈正比。
(5)物像移动与装片移动的关系:由于显微镜下成像是倒立的像,若细胞在显微镜下的像偏右上方,实际在装片中细胞的位置则偏左下方。所以,物像移动的方向与载玻片移动的方向是相反的。
3.细胞的大小和形态
① 生物体的组成:除了病毒外,所有生物体都是由细胞构成的。
② 细胞的大小、形态与其生理功能是相适应的。
第2节 细胞—生命活动的基本单位
考点1 细胞质膜将细胞与外界环境分开★★☆☆☆
1.细胞膜成分的早期探索历程
时间(人物)
实验依据
结论或假说
1895年,欧文顿
对植物细胞进行通透性实验,发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜
细胞膜是由脂质组成的
部分科学家
对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析
细胞膜的脂质有磷脂和 胆固醇 ,其中磷脂含量最多
1925年,荷兰科学家戈特和格伦德尔
将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层。其面积是红细胞表面积的2倍
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
1935年,英国学者丹尼利和戴维森
细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力
细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质
1959年
电 镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构
罗伯特森认为所有的细胞膜都由 蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成
1970年
人、鼠细胞融合实验
细胞膜具有流动性
1972年
流动镶嵌模型
辛格和尼科尔森提出了生物膜的流动镶嵌模型
2.细胞膜的成分
① 脂质(50%): 磷脂最丰富,磷脂双分子构成基本骨架, 胆固醇构成动物细胞膜。
② 蛋白质(40%): 蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和 数量越多。
③ 糖类(10%-20%):与膜蛋白和膜脂结合形成糖蛋白和糖脂,分布于膜外侧。
3.流动镶嵌模型
(1)图中a是 磷脂双分子层 ,其构成了细胞膜(生物膜)的 基本支架 ,具有 流动性。
(2)图中b表示 蛋白质 分子,有的 镶在 磷脂双分子层表面,有的部分或全部 嵌入 磷脂双分子层中,有的 贯穿 于整个磷脂双分子层,在磷脂双分子层中的分布是 不对称 (对称/不对称)的。
(3)图中c表示 糖蛋白 ,是由细胞膜上的 蛋白质 与 糖类 结合形成,只分布于细胞膜的 外表 ,在细胞生命活动中具有重要的功能,如具有 细胞识别等功能。
(4)除糖蛋白外,细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的 糖脂 。
【易错警示】
①有糖蛋白的一侧为细胞质膜外侧;
②功能越复杂的细胞,细胞质膜上蛋白质种类和数量越多;
③细胞质膜是1层膜 = 2层磷脂分子 = 1层磷脂双分子层;
④细胞质膜的结构特点:具有一定的流动性;
原因:构成细胞质膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是运动的,不是静止的。
4.细胞膜的功能
(1)将细胞与 外界环境 分隔开,保障细胞内部环境的相对稳定。
(2)控制物质 进出细胞 。(相对)——细胞质膜的功能特点:选择透过性(与膜上的蛋白质有关)
(3)进行细胞间的 信息交流 。(主要与受体有关)
① 通过 信号分子 传递信息:内分泌细胞分泌的 激素 进入血液,随 血液 到达全身各处,与 靶细胞 的细胞膜表面的 受体 结合,从而将信息传递给 靶细胞 ,引起靶细胞的生理反应。
② 通过细胞膜 直接接触 传递信息:相邻两个细胞的 细胞膜 直接接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞,引起靶细胞的生理反应。
③ 通过细胞 通道 传递信息:相邻两个植物细胞之间形成 胞间连丝 ,使细胞质相互沟通,携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。
5.细胞膜的结构特点和功能特点异同
项目
结构特点—— 流动性
功能特性—— 选择透过性
基础
磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的
膜上具有蛋白质
意义
保证细胞的 物质需要、信息交流、分裂和融合 等生命活动的进行
控制物质进出
考点2 植物细胞壁★★☆☆☆
1.成分:纤维素和果胶
2.作用:①植物细胞壁具有维持细胞形态、 保护细胞内部结构等作用;(支持、保护作用)
②坚韧的细胞壁能使植株抵抗重力,并在空中挺立;
【易错警示】
①细菌细胞壁主要成分:肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质;
②真菌细胞壁的成分主要多糖、还有少量的蛋白质和脂质
(低等真菌以纤维素为主;酵母菌以葡聚糖为主;高等陆生真菌以几丁质为主);
3.细胞壁特性:全透性;
考点3 细胞质:细胞质膜以内,细胞核以外的部分★★☆☆☆
1.细胞质主要包括:细胞质基质、细胞器。
(1)细胞质基质成分:
①呈胶状,包含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶; 还有由蛋白质分子构成的细胞骨架;
②功能:是新陈代谢的主要场所;
(2)细胞器:线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、液泡、溶酶体、核糖体、中心体;
(3)细胞骨架:蛋白质分子构成的细胞骨架维持着细胞的特有形态和细胞内部结构的有序性, 还能影响细胞的分裂、分化、运动、物质运输、能量转化和信息传递。
考点4 结构与功能独特的细胞器★★★★☆
1.分离细胞器的方法: 差速离心法 。
2.各种细胞器的结构和功能
(1)双层膜细胞器(线粒体和叶绿体)
项目
线粒体
叶绿体
亚显微结构图
增大膜面积方式
内膜向内腔折叠形成嵴
由囊状结构的薄膜堆叠形成基粒
生理功能
有氧呼吸的主要场所
光合作用的场所
酶的种类和分布
与有氧呼吸有关的酶分布于内膜和基质中
与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜和基质中
相同点
①均具有双层膜;②都含有少量DNA,是半自主性细胞器;③与能量转换有关
(2)单层膜结构的细胞器(内质网、高尔基体、溶酶体、液泡)
图示
名称
功能
内质网
①形态结构: 单 层膜围成的膜性管道系统。
②分布:动植物 细胞中,与 细胞膜、核膜 相连。
③功能:
粗面内质网:蛋白质合成、加工、运输的车间
光面内质网: 脂质的合成车间。
高尔基体
①形态结构:扁平囊状结构, 单层膜。
②分布: 动植物 细胞中
③功能:
动物细胞:对来自内质网的蛋白质进行进一步的加工和运输。
植物细胞:与植物 细胞壁的形成有关
溶酶体
①形态结构: 单层膜包裹的小泡,来源于 高尔基体 。
②分布:主要存在动物细胞中
③功能:是“ 消化车间”,内部含多种水解酶 ,能清除细胞内多余的生物大分子和衰老的细胞器,清除侵入细胞的病原体 。
液泡
①形态结构: 单层膜,内有细胞液,是 体积 最大的细胞器。
②分布:主要存在于 植物 细胞中
③功能:储存营养物质(内含糖类、无机盐和蛋白质等);维持细胞形状;调节细胞内的 渗透压 。
(3)无膜结构的细胞器(中心体、核糖体)
图示
名称
功能
中心体
①结构:由两个互相垂直排列的 中心粒及周围物质组成
②成分: 蛋白质纤维
③分布: 动物 细胞和 低等植物细胞中
④功能:与细胞的分裂有关
核糖体
①形态结构: 无 膜椭球形粒状小体。
②分布:附着在 内质网上或游离在 细胞质 中。
③功能:细胞内合成 蛋白质 的场所,是“产生蛋白质的机器”
(4)归纳小结
①具双层膜的细胞器:线粒体、叶绿体;具单层膜的细胞器:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡;
无膜的细胞器:中心体、核糖体;
②含DNA的细胞器:线粒体、叶绿体;含RNA的细胞器:线粒体、叶绿体、核糖体;
③含色素的细胞器 :叶绿体、液泡;
④动植物细胞共有的细胞器:线粒体、内质网、高尔基体、核糖体;
高等植物细胞特有的细胞器:叶绿体、液泡;动物和低等植物细胞特有的细胞器:中心体;
⑤光学显微镜下可见的细胞器:线粒体、叶绿体、液泡;
光学显微镜下可见的细胞结构:线粒体、叶绿体、液泡、细胞壁、细胞质膜、细胞核;
⑥与能量转换有关的细胞器:线粒体、叶绿体;
⑦原核生物具有的细胞器:核糖体;
【易错警示】
(1)低等植物(如衣藻等)既含有叶绿体,也含有中心体,所以它们的细胞器种类最全,故不能认为含有 中心体 的一定是动物细胞。
(2)据分布位置不同,核糖体有两类:一类是附着在 内质网 上的核糖体,一类是游离的核糖体。
(3)动植物细胞中高尔基体的作用不同:植物细胞中与 细胞壁 的形成有关;动物细胞中与 分泌物 的形成有关。
(4)没有叶绿体的细胞 不一定 就是动物细胞,如植物根尖细胞也不含叶绿体。
(5)没有大液泡的细胞 不一定 就是动物细胞,如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
(6)有中心体的细胞 不一定 就是动物细胞,如某些低等植物细胞也含有中心体。
(7)同一生物不同细胞的细胞器种类和数量 不一定 相同,如洋葱根尖细胞无叶绿体。
3.【实验】用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
(1)观察叶绿体
①材料是 藓类叶 或 黑藻叶 或 菠菜叶稍带些叶肉的下表皮 ,不需要染色。
②叶绿体呈 绿色、扁平的椭球形或球形
(2)观察线粒体:
①材料是 人口腔上皮细胞 。
② 健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料,可使活细胞中的线粒体呈蓝绿色 。
4.动物细胞和植物细胞模式图
考点5 遗传信息主要储存在细胞核中★★★★☆
1.细胞核的分布
除了高等植物成熟的 筛管细胞 和哺乳动物 成熟的红细胞 等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。
2.细胞核的功能
细胞核控制着细胞的 代谢和遗传 ,是细胞的“控制中心”。
3.细胞核的结构
(1)核膜
① 双 层膜,把 核内物质 与 细胞质 分开。②核膜 不是 连续的,上有小孔—— 核孔 。
③核膜外膜与内质网膜 直接 相连。 ④核膜外膜上附着有 核糖体 。
⑤具有选择透过性: 小分子物质 通过核膜进出细胞核。
(2)核孔
①是 核质 之间的物质交换和信息交流的主要通道。
②具有选择性: 大分子 进出的通道(RNA、蛋白质可进出, DNA 不可以)。
③细胞代谢强度越旺盛,核孔的数量 越多 。
(3)核仁
①与核糖体 RNA 的合成、加工以及 核糖体 的形成有关。(真核细胞的核糖体)
②蛋白质合成旺盛的细胞中,核仁的体积相对 较大 。
(4)染色质的组成及特点
(1)主要组成: DNA 和蛋白质。是遗传物质的主要载体。
(2)形态及特点:极细的丝状物,易被 碱性染料 染成深色。
(3)染色质与染色体的关系:是同一物质在细胞不同时期的 两种存在状态 ,如下图所示:
(5)核基质:包括蛋白质成分为主的网架结构体系,以及网孔中充满的液体;核基质是细胞核的骨架,与DNA复制、基因表达及染色体的组装与构建存在密切关系。
4.物理模型:是以实物或者图画的形式直观的表达认识对象的特征。如:DNA双螺旋结构等。注意:照片不是任何模型。
5.DNA(主要分布于细胞核)+甲基绿 → 绿色;RNA(主要分布于细胞质)+派洛宁/吡罗红 → 红色;
【易错警示】
(1)物质进出细胞核并非都通过核孔。
①核孔是 蛋白质、RNA 等大分子进出细胞核的通道。
②小分子物质进出细胞核可以通过 核膜 以跨膜运输方式实现。
(2)核仁不是遗传物质的储存场所。核仁参与 某种RNA的合成及核糖体 的形成,细胞核中的遗传物质分布于 染色体(染色质) 上。
核孔的数量和核仁大小不是固定的。核孔的数量、核仁的大小与细胞 代谢强弱 有关。
(3)细胞代谢的主要场所是细胞质基质;细胞代谢的控制中心是细胞核;
考点6 细胞各部分结构分工合作★★★★★
1.生物膜系统:
在真核细胞中,细胞质膜、细胞器膜和核膜等膜结构,在组成成分和结构上基本相似,它们都称为生物膜,由这些生物膜共同组成了生物膜系统。
注意:原核生物唯一具膜结构是细胞质膜,所以原核生物无生物膜系统;
2.生物膜之间的联系
实例:分泌蛋白的合成与分泌 (方法:同位素标记法 )
(1)分泌蛋白形成过程
与分泌蛋白合成、分泌相关的细胞结构:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞质膜
(2)分泌蛋白的合成、加工、运输中各种膜面积的变化
图甲和图乙分别以直方图和曲线图形式表示在分泌蛋白加工、运输过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积相对增大。
3.生物膜系统的特点
(1)各种生物膜的组成成分和结构相似,在结构和功能上紧密联系,进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。
(2)内质网膜内连核膜,外连细胞膜,在结构上直接联系。
4.生物膜系统的功能
(1)使细胞具有一个相对稳定的内部环境,并使细胞能与外部环境进行物质运输、能量转换、信息传递。
(2)为酶提供大量的附着位点,为生化反应高效进行创造条件。
(3)将细胞分成一个个小的区室,使生化反应有序进行,互不干扰。
考点7 原核细胞和真核细胞的主要区别★★★★☆
1.原、真核细胞的分类依据:细胞内有无 以核膜为界限 的细胞核。
2.原核生物的种类和结构:
(1) 蓝细菌 颤蓝细菌,念珠蓝细菌,发菜等,是能进行光合作用的自养生物。
(2) 细菌—以大肠杆菌为例,细菌中的多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。细菌的细胞都有细胞壁、细胞膜和细胞质,都没有由核膜包被的细胞核,没有染色体,但有环状的DNA分子,位于细胞内特定的区域,这个区域叫作拟核。
(3) 肺炎支原体结构模式图——支原体是目前最小、最简单的细胞,没有细胞壁。
3.核细胞和真核细胞的比较
比较项目
原核细胞
真核细胞
大小
较小(1-10um)
较大(10-100um)
细胞壁
肽聚糖
植物细胞壁:纤维素和果胶
真菌细胞壁:几丁质
细胞器
仅具有核糖体一种细胞器
具有线粒体、内质网、高尔基体、核糖体等多种细胞器
细胞核
无成形的细胞核/无核膜包被的细胞核,为拟核;(拟核本质:裸露的DNA分子)
具有成形的细胞核,具有核膜,核仁,染色质等结构
相同点
都有细胞质膜、细胞质、核糖体,都以DNA作为遗传物质
【易错警示】
①乳酸(杆)菌和醋酸(杆)菌属于细菌;
②不是所有的带“菌”的都是原核生物,如酵母菌是真菌,属于真核生物;
③病毒无细胞结构,因此病毒既不属于真核生物,也不属于原核生物;
④蓝细菌无叶绿体但能进行光合作用,因为其具有与光合作用有关的色素(藻蓝素和叶绿素)和酶;
⑤原核生物无线粒体,但绝大部分原核生物都能进行有氧呼吸,因为其具有与有氧呼吸有关的酶;
第3节 物质进出细胞的运输方式
考点1 细胞质膜具有选择透过性★★★☆☆
1.将红细胞置于不同浓度的溶液中,现象是:
①在等渗溶液(溶液浓度等于细胞内液体浓度)中,水分进出平衡;
②在低渗溶液(溶液浓度低于细胞内液体浓度)中,细胞渗透吸水膨胀;
③在高渗溶液(溶液浓度高于细胞内液体浓度)中,细胞渗透失水皱缩;
2.渗透作用
(1)概念:是指水分子(或其他溶剂分子)通过 半透膜 的扩散。
(2)渗透作用发生的条件
(3)渗透作用的方向
水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
(4)分析渗透装置:
开始时漏斗内液面和烧杯内液面齐平, 起始溶液浓度S1>S2 ;
在未达到平衡时,从S2进入S1的水分子数大于从S1进入S2的水分子数;
达到渗透平衡时,从S1进入S2 的水分子数等于从S2进入S1的水分子数;
达到渗透平衡时,S1浓度>S 2浓度
【易错警示】
(1)水分子的移动方向是 双 向移动,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)渗透平衡≠浓度相等。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等。
(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度,是单位体积中微粒的多少,不是质量分数。
3.植物细胞的质壁分离和复原现象
(1)质壁分离的质指原生质层,包括细胞质膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质;
质壁分离的壁指的是细胞壁;
(2)质壁分离:
外因:外界溶液浓度大于细胞液浓度;
内因:原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性;
(3)实验:观察植物细胞的质壁分离与复原现象
①实验材料要求:活细胞,具有大液泡,具有细胞壁
最佳实验材料:紫色洋葱鳞片液外表皮细胞(因为有紫色大液泡,便于观察);黑藻也可以(原因:黑藻是高等植物细胞,含有大液泡和大而清晰的叶绿体,原生质层呈绿色,能观察到质壁分离及复原现象);紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞也可以(方法:外界溶液可以加胭脂红或红墨水)
②实验步骤:
③实验现象
外界溶液
中央液泡大小
原生质层的位置
细胞大小
液泡颜色
细胞液浓度
吸水能力
蔗糖溶液
变小
与细胞壁分离
基本不变
变深
变大
变强
清水
恢复原状
与细胞壁紧贴
基本不变
变浅
变小
变弱
【实验小结】
(1)引流法:引流时要重复几次,目的是使洋葱鳞片叶表皮细胞完全浸润在加入的液体中。
(2)对照原则:本次三次观察都在低倍显微镜下,遵循对照原则,1和2次观察是一组自身前后对照,2和3是一组自身前后对照;所以第一次观察千万不能省略,作用是作为对照;
(3)外部溶液浓度:0.3g/mL的蔗糖溶液
①如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液发生质壁分离,但不能质壁分离复原。(因为溶液浓度过高,细胞过度失水,导致死亡。)
注:质壁分离不能复原的原因:①外界溶液浓度过高,失水过多②质壁分离时间过长,失水过久
②如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等,植物细胞会吸水引起质壁分离自动复原。(原因:细胞吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大,细胞渗透吸水)
③若加入醋酸、盐酸、酒精溶液等:无质壁分离及复原现象,因为这些溶液能杀死细胞
(4)因为细胞壁具有全透性,所以质壁分离时,细胞壁与细胞质膜之间填充的是外界溶液(本实验是蔗糖溶液)。
4.植物细胞的质壁分离及复原实验应用:
①判断成熟植物细胞的死活; ②测定细胞液浓度范围; ③比较不同植物细胞的细胞液浓度
④比较未知浓度溶液的浓度大小; ⑤鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
考点2 被动运输不需要细胞供能★★★☆☆
1.概念:物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的跨膜运输方式。
2.形式:简单扩散(自由扩散)和协助扩散(易化扩散)。
形式
自由扩散
协助扩散
图示
方式甲
方式乙
运输方向
高浓度一侧→低浓度一侧(顺浓度梯度)
概念
物质通过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
条件
不需要转运蛋白,不消耗能量
需要转运蛋白,不消耗能量
举例
O2和CO2等气体;水(少数情况);苯、乙醇等
葡萄糖、氨基酸的顺浓度梯度跨膜运输;水通过水通道蛋白的运输
3.转运蛋白的种类
名称
转运对象
特点
载体蛋白
与自身结合部位相适应的分子或离子
每次转运时都会发生 自身构象 的改变需要和物质结合,有特异性
通道蛋白
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
转运分子 不需要 与通道蛋白结合构象不发生改变,有特异性
4.被动运输有关曲线M点之后影响因素:载体蛋白数量有限
考点3 主动运输需要细胞供能★★☆☆☆
1.物质运输方向:逆浓度梯度,即从低浓度一侧→高浓度一侧。
2.条件:需要细胞膜上相应载体蛋白的协助;消耗细胞内化学反应所释放的能量。
3.实例:K+、Ca2+、Na+等离子通过细胞膜;小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等分子。
(1)离子通道和钠钾泵
生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输(顺离子浓度梯度)和主动运输(逆离子浓度梯度)两种方式。被动运输的通道称离子通道,主动运输的离子载体称为离子泵。如图1所示。
图1 图2
(2)单向运输载体、同向运输载体和反向运输载体
图2中钠钾泵、SGLT1、GLUT2、GLUT5代表载体,其中GLUT5属于单向运输载体,SGLT1、GLUT2属于同向运输载体,钠钾泵属于反向运输载体。
4.意义:保证了活细胞和个体生命活动的需要,主动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。
5.注意:
6.与主动运输有关的曲线图:M点之后的影响因素:载体蛋白数量有限
考点4 细胞的胞吞和胞吐★★★★☆
1.胞吞和胞吐的过程(运输对象一般为大分子)
胞吐会使质膜表面积增大,而胞吞则会减少质膜表面积,质膜表面积的这种动态平衡过程对细胞质膜成分的更新和细胞的生存和生长非常必要。
运输方式
胞吞
胞吐
图示
a(选填“a”或“b”)
b(选填“a”或“b”)
过程
大分子与膜上的蛋白质结合引起这部分细胞膜内陷形成小囊,包围着大分子。然后其从细胞膜上分离下来,形成囊泡,进入细胞内部的现象
细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,然后移动到细胞膜处,并与之融合将大分子排出细胞的现象
实例
①变形虫摄取有机物;
②巨噬细胞吞噬抗原
①一些激素、消化酶的分泌;
②浆细胞分泌抗体;
原理
膜的流动性
2.胞吞包括吞噬和胞饮:
a、吞噬是细胞以大囊泡内吞较大固体颗粒的过程,固体颗粒主要是直径大于1um的复合物、微生物、细胞碎片。 变形虫通过吞噬过程摄取食物。
b、胞饮是指细胞通过小囊泡将细胞周围的微滴状液体摄入细胞的过程,液滴的直径一般小于 1um,其中常含有离子或小分子。
3.胞吐:
一般是指细胞将要外排的大分子形成囊泡,囊泡移动到细胞质膜处并与之结合,再将大分子排出细胞的过程。真核细胞的分泌物(如激素、黏液或消化酶)可储存在细胞中特定的囊泡内,当细胞受到相应信号刺激时,这些囊泡与细胞质膜融合并将内含物释放出去。 例如,当人哭泣时,泪腺细胞就通过胞吐排出泪液(含有无机盐、蛋白质等)。
4.胞吞、胞吐的意义
在物质运输的过程中,胞吞、胞吐是普遍存在的现象,它们需要消耗细胞呼吸所释放的能量。
5.物质出入细胞方式的比较
运输方式
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗能量
图示
举例
被
动
运
输
自由扩散
顺浓度梯度
不需要
不消耗
小部分水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等出入细胞
协助扩散
顺浓度梯度
道蛋白
不消耗
人的红细胞吸收葡萄糖,肾小管细胞吸收水
主动运输
逆浓度梯度
需要载体蛋白
消耗
小肠上皮细胞吸收氨基酸等
胞吞
细胞外
↓
细胞内
不需要
消耗
变形虫摄取食物
胞吐
细胞内
↓
细胞外
不需要
消耗
分泌蛋白的分泌
【易错警示】
1.水既可以自由扩散也可以协助扩散(主要方式,借助水通道蛋白)
2.葡萄糖既可以协助扩散(只有红细胞)也可以主动运输
3.钠离子钾离子既有协助扩散也有主动运输
吸钾排钠:主动运输(Na-K泵)
保钠排钾:协助扩散(离子通道蛋白)
胞吞胞吐穿过膜的层数是0层
和主动运输有关的细胞器:线粒体,核糖体
一、前沿科学动态
(1)微管动态组装的调控机制,及微管蛋白复合物异常与神经退行性疾病的关联(如异常表达对神经细胞信号传递、轴突运输的影响)。
(2)新型邻近细胞遗传学技术原理,及其在肿瘤血管内皮细胞迁移、癌症转移机制研究中的应用。
(3) 新型细胞死亡机制(如双硫死亡、铁死亡),重点分析葡萄糖饥饿下癌细胞肌动蛋白骨架紊乱的致死逻辑,及靶向治疗思路。
考点预测
1. 微管组装与神经细胞功能调控
2. 邻近细胞互作与肿瘤进展
3. 细胞骨架异常与新型死亡机制
4. 微管动态的调控作用
二、热点问题分析
(1)线粒体:嵴结构与有氧呼吸效率的关系,线粒体质量控制异常(如线粒体自噬缺陷)与能量代谢类疾病的关联。(2)内质网:应激反应通路激活机制,蛋白质折叠异常引发的神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)。
细胞膜:免疫受体的结构特征(如糖蛋白识别位点)与抗原结合机制;癌细胞膜标志物(如甲胎蛋白、癌胚抗原)的诊断原理。(3)细胞自噬:溶酶体介导的降解过程,及其在营养应激、病原体清除中的作用,与癌症(自噬抑制/激活的双向调控)的关联。
考点预测
1. 细胞器功能异常与疾病(如:内质网-线粒体接触位点功能紊乱的影响)
2. 细胞膜受体与免疫识别机制
3. 细胞自噬的调控网络及疾病关联
4. 线粒体动态(分裂/融合)与疾病
三、科学史实引荐
(1) 细胞学说:施莱登、施旺的核心观点,魏尔肖“细胞来自已存在细胞”的补充修正,及其对生物学“统一论”的推动意义。(2) 细胞器研究:线粒体、叶绿体的发现历程(如恩格尔曼的水绵实验),电子显微镜发明对亚显微结构研究的突破。
考点预测
1. 细胞学说的建立与发展修正
2. 细胞器发现的实验技术革新(如差速离心法的应用)
3. 显微镜发展对细胞研究的推动
四、跨学科知识整合
(1)化学关联:磷脂双分子层的亲水头部(磷酸基团)与疏水尾部(脂肪酸链)特性;蛋白质变性的化学本质(高温/酸碱破坏氢键、二硫键)。(2)物理关联:光学显微镜与电子显微镜的分辨率差异(受波长限制)及适用场景;气体跨膜运输的扩散原理,离子通道运输与电化学梯度的关系。(3) 生物与结构学:冷冻电镜成像原理(结合物理光学与蛋白质结构解析)。
考点预测
1. 磷脂特性与生物膜结构
2. 蛋白质变性的化学机制
3. 显微镜成像原理与应用差异
4. 跨膜运输与物理化学梯度
5. 冷冻电镜技术的跨学科原理
1.下图表示细胞膜的功能模式图。据图分析,下列说法不正确的是( )
A.功能①在生命起源过程中具有重要作用
B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利
C.胰岛素调控生命活动可用功能③表示
D.相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流
2.核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构,被称为核孔复合物,它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如图所示,该复合物由一个核心脚手架组成,其具有选择性的输送机制,由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成,称为中央运输蛋白。据此分析正确的是( )
A.人体成熟的红细胞中核孔数目较少,影响到物质的运输
B.核膜由两层磷脂分子组成,核孔复合物与核膜内外的信息交流有关
C.核孔复合物的存在,说明核孔也具有选择性
D.蛋白质在细胞核内合成后通过核孔运出细胞核
3.图甲表示分泌蛋白的形成过程,其中a、b、c分别代表不同的细胞器,图乙表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述,错误的是( )
A.图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体
B.在人体细胞中,组成蛋白质的氨基酸约有21种,图甲中b的产物没有生物活性
C.图甲、图乙中发生的变化都能体现生物膜的流动性
D.图甲、图乙说明分泌蛋白先后经过核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜等生物膜分泌到细胞外
4.下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是( )
A.肺泡上皮细胞吸收氧气——①④
B.人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③
C.甘油进出细胞——①③
D.肌肉细胞吸收水——②④
5.保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )
A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
6.图中曲线Ⅰ、Ⅱ表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系。下列分析正确的是( )
A.曲线Ⅰ只可表示自由扩散
B.曲线Ⅱ可表示人体红细胞吸收葡萄糖
C.曲线Ⅱ转运速率达到饱和与细胞膜上载体蛋白数量有关
D.温度只对曲线Ⅱ的转运速率有影响,对曲线Ⅰ没有影响
7.如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是( )
A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
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第二章 细胞的结构和生命活动(知识清单)
学习导航站
知识主脉络:可视化思维导图,建立知识框架
核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、陷阱规避
第1节 细胞学说—现代生物学的“基石”(2个考点+1个易错辨析)
考点1细胞学说的建立与发展★★☆☆☆
考点2生物学研究的重要工具——显微镜★☆☆☆☆
第2节 细胞—生命活动的基本单位(3个考点+5个易错辨析)
考点1 细胞质膜将细胞与外界环境分开★★☆☆☆
考点2 植物细胞壁★★☆☆☆
考点3 细胞质:细胞质膜以内,细胞核以外的部分 ★★☆☆☆
考点4 结构与功能独特的细胞器★★★★☆
考点5 遗传信息主要储存在细胞核中★★★★☆
考点6 细胞各部分结构分工合作 ★★★★★
考点7 原核细胞和真核细胞的主要区别 ★★★★☆
第3节 物质进出细胞的运输方式(4个考点+2个易错辨析)
考点1 细胞质膜具有选择透过性 ★★★☆☆
考点2 被动运输不需要细胞供能★★★☆☆
考点3 主动运输需要细胞供能★★★★☆
考点4 细胞的胞吞和胞吐★★★★☆
素养加油站:跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测
方法储备库:高频考点,方法归纳
第1节 细胞学说—现代生物学的“基石”
考点1 细胞学说的建立与发展★★☆☆☆
1.建立者:主要是两位德国科学家施莱登和施旺。
2.内容:
(1)一切动物和植物都是由细胞组成的,细胞是一切动物和植物体的基本单位。
(2)细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的,细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。(魏尔肖对细胞学说的重要补充)
3.意义:细胞学说将动物和植物统一到细胞水平,对现代生物学的发展具有重要意义。细胞学说揭示了动物和植物的统一性,从而阐明了生物界的统一性。
4.发现并命名细胞------罗伯特·胡克(实则为死细胞的细胞壁)
考点2 生物学研究的重要工具——显微镜★☆☆☆☆
1、分类:
①光学显微镜----显微结构;
②电子显微镜-----亚显微结构;
有透射电子显微镜(观察细胞内部结构)和扫描显微镜(观察细胞等样品的表面形态和结构);
2、光学显微镜的使用
(1)光学显微镜的结构
(2)目镜和物镜的比较
项目
目镜长度
物镜长度
物镜与玻片的距离
细胞数目
细胞大小
视野范围
视野亮度
放大倍数低
长
短
远
多
小
大
亮
放大倍数高
短
长
近
少
大
小
暗
(3)当视野较暗时,换大光圈,或者换凹面镜;当视野较亮时,换小光圈或者换用平面镜。当观察的物像颜色较浅时,应该将亮度调暗。
(4)显微镜的使用(口诀:找--移--转--调):
①找:在低倍镜下找到物像;
②移:将物像移至视野中央(物像在哪个方向就往哪个方向移);
③转:转动转换器,换上高倍镜;
④调:调节光圈、反光镜,调节细准焦螺旋,使物像清晰;
(5)放大倍数=目镜放大倍数 × 物镜放大倍数(放大倍数是指长或宽或半径的放大) ;
①一行的细胞数目和放大倍数成反比;②圆形视野内的细胞数目和放大倍数的平方成反比。
【易错警示】
(1)必须先用低倍镜观察后,再转动转换器换成高倍镜观察。
(2)低倍镜观察时,粗、细准焦螺旋都可调节,高倍镜观察时,只能调节细准焦螺旋。
(3)由低倍镜换高倍镜,视野变暗,视野内细胞数目变少,每个细胞的体积变大。
(4)目镜的长度与其放大倍数呈反比;物镜的长度与其放大倍数呈正比。
(5)物像移动与装片移动的关系:由于显微镜下成像是倒立的像,若细胞在显微镜下的像偏右上方,实际在装片中细胞的位置则偏左下方。所以,物像移动的方向与载玻片移动的方向是相反的。
3.细胞的大小和形态
① 生物体的组成:除了病毒外,所有生物体都是由细胞构成的。
② 细胞的大小、形态与其生理功能是相适应的。
第2节 细胞—生命活动的基本单位
考点1 细胞质膜将细胞与外界环境分开★★☆☆☆
1.细胞膜成分的早期探索历程
时间(人物)
实验依据
结论或假说
1895年,欧文顿
对植物细胞进行通透性实验,发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜
细胞膜是由脂质组成的
部分科学家
对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析
细胞膜的脂质有磷脂和 胆固醇 ,其中磷脂含量最多
1925年,荷兰科学家戈特和格伦德尔
将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层。其面积是红细胞表面积的2倍
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
1935年,英国学者丹尼利和戴维森
细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力
细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质
1959年
电 镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构
罗伯特森认为所有的细胞膜都由 蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成
1970年
人、鼠细胞融合实验
细胞膜具有流动性
1972年
流动镶嵌模型
辛格和尼科尔森提出了生物膜的流动镶嵌模型
2.细胞膜的成分
① 脂质(50%): 磷脂最丰富,磷脂双分子构成基本骨架, 胆固醇构成动物细胞膜。
② 蛋白质(40%): 蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和 数量越多。
③ 糖类(10%-20%):与膜蛋白和膜脂结合形成糖蛋白和糖脂,分布于膜外侧。
3.流动镶嵌模型
(1)图中a是 磷脂双分子层 ,其构成了细胞膜(生物膜)的 基本支架 ,具有 流动性。
(2)图中b表示 蛋白质 分子,有的 镶在 磷脂双分子层表面,有的部分或全部 嵌入 磷脂双分子层中,有的 贯穿 于整个磷脂双分子层,在磷脂双分子层中的分布是 不对称 (对称/不对称)的。
(3)图中c表示 糖蛋白 ,是由细胞膜上的 蛋白质 与 糖类 结合形成,只分布于细胞膜的 外表 ,在细胞生命活动中具有重要的功能,如具有 细胞识别等功能。
(4)除糖蛋白外,细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的 糖脂 。
【易错警示】
①有糖蛋白的一侧为细胞质膜外侧;
②功能越复杂的细胞,细胞质膜上蛋白质种类和数量越多;
③细胞质膜是1层膜 = 2层磷脂分子 = 1层磷脂双分子层;
④细胞质膜的结构特点:具有一定的流动性;
原因:构成细胞质膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是运动的,不是静止的。
4.细胞膜的功能
(1)将细胞与 外界环境 分隔开,保障细胞内部环境的相对稳定。
(2)控制物质 进出细胞 。(相对)——细胞质膜的功能特点:选择透过性(与膜上的蛋白质有关)
(3)进行细胞间的 信息交流 。(主要与受体有关)
① 通过 信号分子 传递信息:内分泌细胞分泌的 激素 进入血液,随 血液 到达全身各处,与 靶细胞 的细胞膜表面的 受体 结合,从而将信息传递给 靶细胞 ,引起靶细胞的生理反应。
② 通过细胞膜 直接接触 传递信息:相邻两个细胞的 细胞膜 直接接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞,引起靶细胞的生理反应。
③ 通过细胞 通道 传递信息:相邻两个植物细胞之间形成 胞间连丝 ,使细胞质相互沟通,携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。
5.细胞膜的结构特点和功能特点异同
项目
结构特点—— 流动性
功能特性—— 选择透过性
基础
磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的
膜上具有蛋白质
意义
保证细胞的 物质需要、信息交流、分裂和融合 等生命活动的进行
控制物质进出
考点2 植物细胞壁★★☆☆☆
1.成分:纤维素和果胶
2.作用:①植物细胞壁具有维持细胞形态、 保护细胞内部结构等作用;(支持、保护作用)
②坚韧的细胞壁能使植株抵抗重力,并在空中挺立;
【易错警示】
①细菌细胞壁主要成分:肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质;
②真菌细胞壁的成分主要多糖、还有少量的蛋白质和脂质
(低等真菌以纤维素为主;酵母菌以葡聚糖为主;高等陆生真菌以几丁质为主);
3.细胞壁特性:全透性;
考点3 细胞质:细胞质膜以内,细胞核以外的部分★★☆☆☆
1.细胞质主要包括:细胞质基质、细胞器。
(1)细胞质基质成分:
①呈胶状,包含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶; 还有由蛋白质分子构成的细胞骨架;
②功能:是新陈代谢的主要场所;
(2)细胞器:线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、液泡、溶酶体、核糖体、中心体;
(3)细胞骨架:蛋白质分子构成的细胞骨架维持着细胞的特有形态和细胞内部结构的有序性, 还能影响细胞的分裂、分化、运动、物质运输、能量转化和信息传递。
考点4 结构与功能独特的细胞器★★★★☆
1.分离细胞器的方法: 差速离心法 。
2.各种细胞器的结构和功能
(1)双层膜细胞器(线粒体和叶绿体)
项目
线粒体
叶绿体
亚显微结构图
增大膜面积方式
内膜向内腔折叠形成嵴
由囊状结构的薄膜堆叠形成基粒
生理功能
有氧呼吸的主要场所
光合作用的场所
酶的种类和分布
与有氧呼吸有关的酶分布于内膜和基质中
与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜和基质中
相同点
①均具有双层膜;②都含有少量DNA,是半自主性细胞器;③与能量转换有关
(2)单层膜结构的细胞器(内质网、高尔基体、溶酶体、液泡)
图示
名称
功能
内质网
①形态结构: 单 层膜围成的膜性管道系统。
②分布:动植物 细胞中,与 细胞膜、核膜 相连。
③功能:
粗面内质网:蛋白质合成、加工、运输的车间
光面内质网: 脂质的合成车间。
高尔基体
①形态结构:扁平囊状结构, 单层膜。
②分布: 动植物 细胞中
③功能:
动物细胞:对来自内质网的蛋白质进行进一步的加工和运输。
植物细胞:与植物 细胞壁的形成有关
溶酶体
①形态结构: 单层膜包裹的小泡,来源于 高尔基体 。
②分布:主要存在动物细胞中
③功能:是“ 消化车间”,内部含多种水解酶 ,能清除细胞内多余的生物大分子和衰老的细胞器,清除侵入细胞的病原体 。
液泡
①形态结构: 单层膜,内有细胞液,是 体积 最大的细胞器。
②分布:主要存在于 植物 细胞中
③功能:储存营养物质(内含糖类、无机盐和蛋白质等);维持细胞形状;调节细胞内的 渗透压 。
(3)无膜结构的细胞器(中心体、核糖体)
图示
名称
功能
中心体
①结构:由两个互相垂直排列的 中心粒及周围物质组成
②成分: 蛋白质纤维
③分布: 动物 细胞和 低等植物细胞中
④功能:与细胞的分裂有关
核糖体
①形态结构: 无 膜椭球形粒状小体。
②分布:附着在 内质网上或游离在 细胞质 中。
③功能:细胞内合成 蛋白质 的场所,是“产生蛋白质的机器”
(4)归纳小结
①具双层膜的细胞器:线粒体、叶绿体;具单层膜的细胞器:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡;
无膜的细胞器:中心体、核糖体;
②含DNA的细胞器:线粒体、叶绿体;含RNA的细胞器:线粒体、叶绿体、核糖体;
③含色素的细胞器 :叶绿体、液泡;
④动植物细胞共有的细胞器:线粒体、内质网、高尔基体、核糖体;
高等植物细胞特有的细胞器:叶绿体、液泡;动物和低等植物细胞特有的细胞器:中心体;
⑤光学显微镜下可见的细胞器:线粒体、叶绿体、液泡;
光学显微镜下可见的细胞结构:线粒体、叶绿体、液泡、细胞壁、细胞质膜、细胞核;
⑥与能量转换有关的细胞器:线粒体、叶绿体;
⑦原核生物具有的细胞器:核糖体;
【易错警示】
(1)低等植物(如衣藻等)既含有叶绿体,也含有中心体,所以它们的细胞器种类最全,故不能认为含有 中心体 的一定是动物细胞。
(2)据分布位置不同,核糖体有两类:一类是附着在 内质网 上的核糖体,一类是游离的核糖体。
(3)动植物细胞中高尔基体的作用不同:植物细胞中与 细胞壁 的形成有关;动物细胞中与 分泌物 的形成有关。
(4)没有叶绿体的细胞 不一定 就是动物细胞,如植物根尖细胞也不含叶绿体。
(5)没有大液泡的细胞 不一定 就是动物细胞,如植物根尖分生区细胞没有大液泡。
(6)有中心体的细胞 不一定 就是动物细胞,如某些低等植物细胞也含有中心体。
(7)同一生物不同细胞的细胞器种类和数量 不一定 相同,如洋葱根尖细胞无叶绿体。
3.【实验】用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
(1)观察叶绿体
①材料是 藓类叶 或 黑藻叶 或 菠菜叶稍带些叶肉的下表皮 ,不需要染色。
②叶绿体呈 绿色、扁平的椭球形或球形
(2)观察线粒体:
①材料是 人口腔上皮细胞 。
② 健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料,可使活细胞中的线粒体呈蓝绿色 。
4.动物细胞和植物细胞模式图
考点5 遗传信息主要储存在细胞核中★★★★☆
1.细胞核的分布
除了高等植物成熟的 筛管细胞 和哺乳动物 成熟的红细胞 等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。
2.细胞核的功能
细胞核控制着细胞的 代谢和遗传 ,是细胞的“控制中心”。
3.细胞核的结构
(1)核膜
① 双 层膜,把 核内物质 与 细胞质 分开。②核膜 不是 连续的,上有小孔—— 核孔 。
③核膜外膜与内质网膜 直接 相连。 ④核膜外膜上附着有 核糖体 。
⑤具有选择透过性: 小分子物质 通过核膜进出细胞核。
(2)核孔
①是 核质 之间的物质交换和信息交流的主要通道。
②具有选择性: 大分子 进出的通道(RNA、蛋白质可进出, DNA 不可以)。
③细胞代谢强度越旺盛,核孔的数量 越多 。
(3)核仁
①与核糖体 RNA 的合成、加工以及 核糖体 的形成有关。(真核细胞的核糖体)
②蛋白质合成旺盛的细胞中,核仁的体积相对 较大 。
(4)染色质的组成及特点
(1)主要组成: DNA 和蛋白质。是遗传物质的主要载体。
(2)形态及特点:极细的丝状物,易被 碱性染料 染成深色。
(3)染色质与染色体的关系:是同一物质在细胞不同时期的 两种存在状态 ,如下图所示:
(5)核基质:包括蛋白质成分为主的网架结构体系,以及网孔中充满的液体;核基质是细胞核的骨架,与DNA复制、基因表达及染色体的组装与构建存在密切关系。
4.物理模型:是以实物或者图画的形式直观的表达认识对象的特征。如:DNA双螺旋结构等。注意:照片不是任何模型。
5.DNA(主要分布于细胞核)+甲基绿 → 绿色;RNA(主要分布于细胞质)+派洛宁/吡罗红 → 红色;
【易错警示】
(1)物质进出细胞核并非都通过核孔。
①核孔是 蛋白质、RNA 等大分子进出细胞核的通道。
②小分子物质进出细胞核可以通过 核膜 以跨膜运输方式实现。
(2)核仁不是遗传物质的储存场所。核仁参与 某种RNA的合成及核糖体 的形成,细胞核中的遗传物质分布于 染色体(染色质) 上。
核孔的数量和核仁大小不是固定的。核孔的数量、核仁的大小与细胞 代谢强弱 有关。
(3)细胞代谢的主要场所是细胞质基质;细胞代谢的控制中心是细胞核;
考点6 细胞各部分结构分工合作★★★★★
1.生物膜系统:
在真核细胞中,细胞质膜、细胞器膜和核膜等膜结构,在组成成分和结构上基本相似,它们都称为生物膜,由这些生物膜共同组成了生物膜系统。
注意:原核生物唯一具膜结构是细胞质膜,所以原核生物无生物膜系统;
2.生物膜之间的联系
实例:分泌蛋白的合成与分泌 (方法:同位素标记法 )
(1)分泌蛋白形成过程
与分泌蛋白合成、分泌相关的细胞结构:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞质膜
(2)分泌蛋白的合成、加工、运输中各种膜面积的变化
图甲和图乙分别以直方图和曲线图形式表示在分泌蛋白加工、运输过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积基本不变,细胞膜面积相对增大。
3.生物膜系统的特点
(1)各种生物膜的组成成分和结构相似,在结构和功能上紧密联系,进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。
(2)内质网膜内连核膜,外连细胞膜,在结构上直接联系。
4.生物膜系统的功能
(1)使细胞具有一个相对稳定的内部环境,并使细胞能与外部环境进行物质运输、能量转换、信息传递。
(2)为酶提供大量的附着位点,为生化反应高效进行创造条件。
(3)将细胞分成一个个小的区室,使生化反应有序进行,互不干扰。
考点7 原核细胞和真核细胞的主要区别★★★★☆
1.原、真核细胞的分类依据:细胞内有无 以核膜为界限 的细胞核。
2.原核生物的种类和结构:
(1) 蓝细菌 颤蓝细菌,念珠蓝细菌,发菜等,是能进行光合作用的自养生物。
(2) 细菌—以大肠杆菌为例,细菌中的多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。细菌的细胞都有细胞壁、细胞膜和细胞质,都没有由核膜包被的细胞核,没有染色体,但有环状的DNA分子,位于细胞内特定的区域,这个区域叫作拟核。
(3) 肺炎支原体结构模式图——支原体是目前最小、最简单的细胞,没有细胞壁。
3.核细胞和真核细胞的比较
比较项目
原核细胞
真核细胞
大小
较小(1-10um)
较大(10-100um)
细胞壁
肽聚糖
植物细胞壁:纤维素和果胶
真菌细胞壁:几丁质
细胞器
仅具有核糖体一种细胞器
具有线粒体、内质网、高尔基体、核糖体等多种细胞器
细胞核
无成形的细胞核/无核膜包被的细胞核,为拟核;(拟核本质:裸露的DNA分子)
具有成形的细胞核,具有核膜,核仁,染色质等结构
相同点
都有细胞质膜、细胞质、核糖体,都以DNA作为遗传物质
【易错警示】
①乳酸(杆)菌和醋酸(杆)菌属于细菌;
②不是所有的带“菌”的都是原核生物,如酵母菌是真菌,属于真核生物;
③病毒无细胞结构,因此病毒既不属于真核生物,也不属于原核生物;
④蓝细菌无叶绿体但能进行光合作用,因为其具有与光合作用有关的色素(藻蓝素和叶绿素)和酶;
⑤原核生物无线粒体,但绝大部分原核生物都能进行有氧呼吸,因为其具有与有氧呼吸有关的酶;
第3节 物质进出细胞的运输方式
考点1 细胞质膜具有选择透过性★★★☆☆
1.将红细胞置于不同浓度的溶液中,现象是:
①在等渗溶液(溶液浓度等于细胞内液体浓度)中,水分进出平衡;
②在低渗溶液(溶液浓度低于细胞内液体浓度)中,细胞渗透吸水膨胀;
③在高渗溶液(溶液浓度高于细胞内液体浓度)中,细胞渗透失水皱缩;
2.渗透作用
(1)概念:是指水分子(或其他溶剂分子)通过 半透膜 的扩散。
(2)渗透作用发生的条件
(3)渗透作用的方向
水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
(4)分析渗透装置:
开始时漏斗内液面和烧杯内液面齐平, 起始溶液浓度S1>S2 ;
在未达到平衡时,从S2进入S1的水分子数大于从S1进入S2的水分子数;
达到渗透平衡时,从S1进入S2 的水分子数等于从S2进入S1的水分子数;
达到渗透平衡时,S1浓度>S 2浓度
【易错警示】
(1)水分子的移动方向是 双 向移动,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)渗透平衡≠浓度相等。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等。
(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度,是单位体积中微粒的多少,不是质量分数。
3.植物细胞的质壁分离和复原现象
(1)质壁分离的质指原生质层,包括细胞质膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质;
质壁分离的壁指的是细胞壁;
(2)质壁分离:
外因:外界溶液浓度大于细胞液浓度;
内因:原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性;
(3)实验:观察植物细胞的质壁分离与复原现象
①实验材料要求:活细胞,具有大液泡,具有细胞壁
最佳实验材料:紫色洋葱鳞片液外表皮细胞(因为有紫色大液泡,便于观察);黑藻也可以(原因:黑藻是高等植物细胞,含有大液泡和大而清晰的叶绿体,原生质层呈绿色,能观察到质壁分离及复原现象);紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞也可以(方法:外界溶液可以加胭脂红或红墨水)
②实验步骤:
③实验现象
外界溶液
中央液泡大小
原生质层的位置
细胞大小
液泡颜色
细胞液浓度
吸水能力
蔗糖溶液
变小
与细胞壁分离
基本不变
变深
变大
变强
清水
恢复原状
与细胞壁紧贴
基本不变
变浅
变小
变弱
【实验小结】
(1)引流法:引流时要重复几次,目的是使洋葱鳞片叶表皮细胞完全浸润在加入的液体中。
(2)对照原则:本次三次观察都在低倍显微镜下,遵循对照原则,1和2次观察是一组自身前后对照,2和3是一组自身前后对照;所以第一次观察千万不能省略,作用是作为对照;
(3)外部溶液浓度:0.3g/mL的蔗糖溶液
①如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液发生质壁分离,但不能质壁分离复原。(因为溶液浓度过高,细胞过度失水,导致死亡。)
注:质壁分离不能复原的原因:①外界溶液浓度过高,失水过多②质壁分离时间过长,失水过久
②如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等,植物细胞会吸水引起质壁分离自动复原。(原因:细胞吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大,细胞渗透吸水)
③若加入醋酸、盐酸、酒精溶液等:无质壁分离及复原现象,因为这些溶液能杀死细胞
(4)因为细胞壁具有全透性,所以质壁分离时,细胞壁与细胞质膜之间填充的是外界溶液(本实验是蔗糖溶液)。
4.植物细胞的质壁分离及复原实验应用:
①判断成熟植物细胞的死活; ②测定细胞液浓度范围; ③比较不同植物细胞的细胞液浓度
④比较未知浓度溶液的浓度大小; ⑤鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
考点2 被动运输不需要细胞供能★★★☆☆
1.概念:物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的跨膜运输方式。
2.形式:简单扩散(自由扩散)和协助扩散(易化扩散)。
形式
自由扩散
协助扩散
图示
方式甲
方式乙
运输方向
高浓度一侧→低浓度一侧(顺浓度梯度)
概念
物质通过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
条件
不需要转运蛋白,不消耗能量
需要转运蛋白,不消耗能量
举例
O2和CO2等气体;水(少数情况);苯、乙醇等
葡萄糖、氨基酸的顺浓度梯度跨膜运输;水通过水通道蛋白的运输
3.转运蛋白的种类
名称
转运对象
特点
载体蛋白
与自身结合部位相适应的分子或离子
每次转运时都会发生 自身构象 的改变需要和物质结合,有特异性
通道蛋白
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
转运分子 不需要 与通道蛋白结合构象不发生改变,有特异性
4.被动运输有关曲线M点之后影响因素:载体蛋白数量有限
考点3 主动运输需要细胞供能★★☆☆☆
1.物质运输方向:逆浓度梯度,即从低浓度一侧→高浓度一侧。
2.条件:需要细胞膜上相应载体蛋白的协助;消耗细胞内化学反应所释放的能量。
3.实例:K+、Ca2+、Na+等离子通过细胞膜;小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等分子。
(1)离子通道和钠钾泵
生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输(顺离子浓度梯度)和主动运输(逆离子浓度梯度)两种方式。被动运输的通道称离子通道,主动运输的离子载体称为离子泵。如图1所示。
图1 图2
(2)单向运输载体、同向运输载体和反向运输载体
图2中钠钾泵、SGLT1、GLUT2、GLUT5代表载体,其中GLUT5属于单向运输载体,SGLT1、GLUT2属于同向运输载体,钠钾泵属于反向运输载体。
4.意义:保证了活细胞和个体生命活动的需要,主动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。
5.注意:
6.与主动运输有关的曲线图:M点之后的影响因素:载体蛋白数量有限
考点4 细胞的胞吞和胞吐★★★★☆
1.胞吞和胞吐的过程(运输对象一般为大分子)
胞吐会使质膜表面积增大,而胞吞则会减少质膜表面积,质膜表面积的这种动态平衡过程对细胞质膜成分的更新和细胞的生存和生长非常必要。
运输方式
胞吞
胞吐
图示
a(选填“a”或“b”)
b(选填“a”或“b”)
过程
大分子与膜上的蛋白质结合引起这部分细胞膜内陷形成小囊,包围着大分子。然后其从细胞膜上分离下来,形成囊泡,进入细胞内部的现象
细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,然后移动到细胞膜处,并与之融合将大分子排出细胞的现象
实例
①变形虫摄取有机物;
②巨噬细胞吞噬抗原
①一些激素、消化酶的分泌;
②浆细胞分泌抗体;
原理
膜的流动性
2.胞吞包括吞噬和胞饮:
a、吞噬是细胞以大囊泡内吞较大固体颗粒的过程,固体颗粒主要是直径大于1um的复合物、微生物、细胞碎片。 变形虫通过吞噬过程摄取食物。
b、胞饮是指细胞通过小囊泡将细胞周围的微滴状液体摄入细胞的过程,液滴的直径一般小于 1um,其中常含有离子或小分子。
3.胞吐:
一般是指细胞将要外排的大分子形成囊泡,囊泡移动到细胞质膜处并与之结合,再将大分子排出细胞的过程。真核细胞的分泌物(如激素、黏液或消化酶)可储存在细胞中特定的囊泡内,当细胞受到相应信号刺激时,这些囊泡与细胞质膜融合并将内含物释放出去。 例如,当人哭泣时,泪腺细胞就通过胞吐排出泪液(含有无机盐、蛋白质等)。
4.胞吞、胞吐的意义
在物质运输的过程中,胞吞、胞吐是普遍存在的现象,它们需要消耗细胞呼吸所释放的能量。
5.物质出入细胞方式的比较
运输方式
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗能量
图示
举例
被
动
运
输
自由扩散
顺浓度梯度
不需要
不消耗
小部分水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等出入细胞
协助扩散
顺浓度梯度
道蛋白
不消耗
人的红细胞吸收葡萄糖,肾小管细胞吸收水
主动运输
逆浓度梯度
需要载体蛋白
消耗
小肠上皮细胞吸收氨基酸等
胞吞
细胞外
↓
细胞内
不需要
消耗
变形虫摄取食物
胞吐
细胞内
↓
细胞外
不需要
消耗
分泌蛋白的分泌
【易错警示】
1.水既可以自由扩散也可以协助扩散(主要方式,借助水通道蛋白)
2.葡萄糖既可以协助扩散(只有红细胞)也可以主动运输
3.钠离子钾离子既有协助扩散也有主动运输
吸钾排钠:主动运输(Na-K泵)
保钠排钾:协助扩散(离子通道蛋白)
胞吞胞吐穿过膜的层数是0层
和主动运输有关的细胞器:线粒体,核糖体
一、前沿科学动态
(1)微管动态组装的调控机制,及微管蛋白复合物异常与神经退行性疾病的关联(如异常表达对神经细胞信号传递、轴突运输的影响)。
(2)新型邻近细胞遗传学技术原理,及其在肿瘤血管内皮细胞迁移、癌症转移机制研究中的应用。
(3) 新型细胞死亡机制(如双硫死亡、铁死亡),重点分析葡萄糖饥饿下癌细胞肌动蛋白骨架紊乱的致死逻辑,及靶向治疗思路。
考点预测
1. 微管组装与神经细胞功能调控
2. 邻近细胞互作与肿瘤进展
3. 细胞骨架异常与新型死亡机制
4. 微管动态的调控作用
二、热点问题分析
(1)线粒体:嵴结构与有氧呼吸效率的关系,线粒体质量控制异常(如线粒体自噬缺陷)与能量代谢类疾病的关联。(2)内质网:应激反应通路激活机制,蛋白质折叠异常引发的神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)。
细胞膜:免疫受体的结构特征(如糖蛋白识别位点)与抗原结合机制;癌细胞膜标志物(如甲胎蛋白、癌胚抗原)的诊断原理。(3)细胞自噬:溶酶体介导的降解过程,及其在营养应激、病原体清除中的作用,与癌症(自噬抑制/激活的双向调控)的关联。
考点预测
1. 细胞器功能异常与疾病(如:内质网-线粒体接触位点功能紊乱的影响)
2. 细胞膜受体与免疫识别机制
3. 细胞自噬的调控网络及疾病关联
4. 线粒体动态(分裂/融合)与疾病
三、科学史实引荐
(1) 细胞学说:施莱登、施旺的核心观点,魏尔肖“细胞来自已存在细胞”的补充修正,及其对生物学“统一论”的推动意义。(2) 细胞器研究:线粒体、叶绿体的发现历程(如恩格尔曼的水绵实验),电子显微镜发明对亚显微结构研究的突破。
考点预测
1. 细胞学说的建立与发展修正
2. 细胞器发现的实验技术革新(如差速离心法的应用)
3. 显微镜发展对细胞研究的推动
四、跨学科知识整合
(1)化学关联:磷脂双分子层的亲水头部(磷酸基团)与疏水尾部(脂肪酸链)特性;蛋白质变性的化学本质(高温/酸碱破坏氢键、二硫键)。(2)物理关联:光学显微镜与电子显微镜的分辨率差异(受波长限制)及适用场景;气体跨膜运输的扩散原理,离子通道运输与电化学梯度的关系。(3) 生物与结构学:冷冻电镜成像原理(结合物理光学与蛋白质结构解析)。
考点预测
1. 磷脂特性与生物膜结构
2. 蛋白质变性的化学机制
3. 显微镜成像原理与应用差异
4. 跨膜运输与物理化学梯度
5. 冷冻电镜技术的跨学科原理
1.下图表示细胞膜的功能模式图。据图分析,下列说法不正确的是( )
A.功能①在生命起源过程中具有重要作用
B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利
C.胰岛素调控生命活动可用功能③表示
D.相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流
【答案】B
【解析】功能①表示细胞膜将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统,在生命起源过程中具有重要作用,A正确;功能②表示物质进出细胞,一般是吸收有利物质,但有些有害物质也能进入细胞,说明细胞膜控制物质进出细胞是相对的,B错误;功能③表示进行细胞间的信息交流,激素通过与靶细胞膜上相应受体识别来调控生命活动,C正确;相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流,D正确。
【解题方法归纳】
对细胞间信息交流的两个认知误区
(1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的,而不是细胞内的信息交流。
(2)细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白,如通过细胞通道的信息交流方式,而某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息的方式都依赖于细胞膜上的受体蛋白。
2.核孔是一组蛋白质以特定的方式排布形成的结构,被称为核孔复合物,它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。如图所示,该复合物由一个核心脚手架组成,其具有选择性的输送机制,由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成,称为中央运输蛋白。据此分析正确的是( )
A.人体成熟的红细胞中核孔数目较少,影响到物质的运输
B.核膜由两层磷脂分子组成,核孔复合物与核膜内外的信息交流有关
C.核孔复合物的存在,说明核孔也具有选择性
D.蛋白质在细胞核内合成后通过核孔运出细胞核
【答案】C
【解析】人体成熟的红细胞中无细胞核,因此无核孔,A错误;核膜是双层膜结构,由四层磷脂分子组成,B错误;核孔复合物具有选择性的输送机制,因此其存在说明核孔也具有选择性,C正确;蛋白质在细胞质的核糖体上合成,通过核孔运入细胞核,D错误。
【解题方法归纳】
关于细胞核的三个易误点
(1)物质进出细胞核并非都通过核孔
①核孔是蛋白质、RNA等大分子进出细胞核的通道。
②小分子物质进出细胞核是通过核膜以跨膜运输的方式实现的,而不通过核孔。
(2)核仁不是遗传物质的储存场所
核仁参与某种RNA的合成及核糖体的形成,细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。
(3)核孔的数量和核仁大小并不是固定的
核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢强弱有关,如蛋白质合成旺盛的细胞,核孔数量多,核仁较大。
3.图甲表示分泌蛋白的形成过程,其中a、b、c分别代表不同的细胞器,图乙表示该过程中部分结构的膜面积变化。下列相关叙述,错误的是( )
A.图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体
B.在人体细胞中,组成蛋白质的氨基酸约有21种,图甲中b的产物没有生物活性
C.图甲、图乙中发生的变化都能体现生物膜的流动性
D.图甲、图乙说明分泌蛋白先后经过核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜等生物膜分泌到细胞外
【答案】D
【解析】分泌蛋白的分泌过程需要经过核糖体上合成肽链、内质网上初加工、高尔基体上再加工的过程,因此,图甲中的a、b、c分别是核糖体、内质网和高尔基体,A正确;在人体细胞中,组成蛋白质的氨基酸约有21种,图甲中b内质网加工的蛋白质并没成熟,还需要高尔基体的进一步加工,故b的产物没有生物活性,B正确;图甲中的分泌蛋白的运输和转运过程中内质网、高尔基体和细胞膜之间的物质会通过囊泡进行运输;图乙表示内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积在分泌蛋白的合成和分泌前后的变化,故二者都能体现生物膜具有流动性,C正确;分泌蛋白先后经过内质网加工,高尔基体再加工,而后通过细胞膜胞吐至外界,但核糖体没有膜结构,D错误。
【解题方法归纳】 辨析与分泌蛋白形成“有关的结构”“有关的细胞器”和“有关的膜结构”
4.下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是( )
A.肺泡上皮细胞吸收氧气——①④
B.人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③
C.甘油进出细胞——①③
D.肌肉细胞吸收水——②④
【答案】C
【解析】①②表示两种跨膜运输方式,分别是自由扩散、协助扩散,③④表示两种影响因素曲线,分别对应自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧气是自由扩散,对应①③;人的成熟红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散,对应②④;甘油进出细胞属于自由扩散,对应①③;②表示物质通过载体蛋白跨膜运输,肌肉细胞通过通道蛋白吸收水时不能用②表示。
【解题方法归纳】
1.载体蛋白的特性
(1)专一性:一种载体蛋白在对细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。
(2)饱和性:细胞膜上的载体蛋白数量有限,在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时,运输的速度不再因其他条件而加快。
2.通道蛋白的特性
(1)具有极高的转运速率。
(2)没有饱和值。
(3)并非连续性开放。
5.保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )
A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
【答案】A
【解析】蔗糖分子属于二糖,不能进入保卫细胞,在清水中,保卫细胞因渗透吸水导致气孔开放,据题图可知,滴加蔗糖溶液①,保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态一样,推测蔗糖溶液①的浓度近乎等于保卫细胞细胞液浓度,滴加蔗糖溶液②,保卫细胞气孔关闭,推测蔗糖溶液②的浓度高于保卫细胞细胞液浓度,故质壁分离最可能出现在滴加蔗糖溶液②后观察的视野中,B正确;滴加蔗糖溶液③,保卫细胞气孔张开比初始状态更大,推测蔗糖溶液③的浓度低于保卫细胞的细胞液浓度,滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子进入保卫细胞,故蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度<蔗糖溶液①处理后的保卫细胞细胞液浓度,A错误,C正确;由以上分析可知,3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③,D正确。
【解题方法归纳】
质壁分离和复原实验的拓展应用
(1) 判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞
(2) 测定细胞液浓度范围
(3) 比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
6.图中曲线Ⅰ、Ⅱ表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系。下列分析正确的是( )
A.曲线Ⅰ只可表示自由扩散
B.曲线Ⅱ可表示人体红细胞吸收葡萄糖
C.曲线Ⅱ转运速率达到饱和与细胞膜上载体蛋白数量有关
D.温度只对曲线Ⅱ的转运速率有影响,对曲线Ⅰ没有影响
【答案】C
【解析】曲线Ⅰ说明物质跨膜运输与细胞呼吸无关,不消耗能量,所以曲线Ⅰ代表被动运输,可表示自由扩散或协助扩散,A错误;曲线Ⅱ说明物质跨膜运输与细胞呼吸有关,消耗能量,所以曲线Ⅱ代表主动运输,而人体红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散,B错误;由于主动运输需要载体、消耗能量,所以曲线Ⅱ转运速率达到饱和的原因是细胞膜上载体蛋白数量有限,C正确;由于细胞膜的流动性与温度有关,所以温度可影响生物膜的流动性从而对曲线Ⅰ、Ⅱ的转运速率均有影响,D错误。
【解题方法归纳】
物质出入细胞曲线题的解题关键
(1)要注意区分横坐标表示的意义,曲线横坐标不同,表示的物质运输方式不完全相同。
(2)要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系,主要从是否需要能量和转运蛋白两个方面考虑。
7.如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是( )
A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
【答案】A
【解析】葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输,运出小肠上皮细胞的方式为协助扩散,A正确;由图示可知,Na+主要以②主动运输的方式运出小肠上皮细胞,B错误;多肽以⑤胞吞的方式进入细胞,以胞吐方式离开细胞,C错误;维生素D属于固醇类衍生物,而固醇属于脂类物质,具有脂溶性,进入细胞的方式为④自由扩散,D错误。
【解题方法归纳】 有关物质跨膜运输的5个不一定
(1)需要载体蛋白协助的运输方式不一定是主动运输,还可能是协助扩散。
(2)消耗能量的运输方式不一定是主动运输,还可能是胞吞和胞吐。
(3)从高浓度到低浓度的运输方式不一定是自由扩散,还可能是协助扩散。
(4)生物大分子不一定都以胞吞、胞吐方式运输,如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
(5)同一种物质进入不同细胞的跨膜运输方式可能不同,如人体红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散,而小肠绒毛上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖。
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