2012届高考一轮复习生物《物质的跨膜运输》课件(必修1人教版)

红细胞使之膨胀甚至破裂，但红细胞对低渗溶液具有一 定的抵抗力，其抵抗力大小与红细胞膜渗透性有关。通常用 不同浓度的NaCl溶液来测定红细胞膜的渗透性，红细胞膜渗 透性大的，则对低渗NaCl溶液的抵抗力小，NaCl溶液的渗透 压稍有降低，此类红细胞便发生破裂而溶血。反之，渗透性 小的则对NaCl溶液的抵抗力大，NaCl溶液的渗透压降到很低 时才使这些红细胞破裂溶血。刚能引起一部分红细胞溶解的 低渗NaCl的浓度可以代表最小抵抗值；使全部红细胞溶解的 NaCl浓度为最大抵抗值。通常就以抵抗值表示红细胞的渗透 性。刚成熟的红细胞，其膜的渗透性较小，而衰老的红细胞 膜的渗透性较大。
镜检
质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液 如KNO
3
只发生质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液如蔗糖
[说明] (1)观察植物细胞膜(光镜下)：由于植物细胞 的细胞膜与细胞壁紧贴在一起，用普通的光学显微镜不能 观察到细胞膜，但发生质壁分离的细胞，其细胞膜与细胞 壁之间发生不同程度的分离，此时用光学显微镜依然观察 不到细胞膜，因为细胞膜太薄。 (2)动物细胞能发生渗透作用，但因无细胞壁，故动 物细胞不会发生质壁分离现象。
► 要点二 探究植物细胞的吸水和失水的实验(植物细 胞的质壁分离和复原) 1．实验原理：(1)成熟植物细胞的原生质层相当于一层半 透膜。(2)细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。 (3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。 2．实验材料：紫色的洋葱鳞片叶，质量浓度为0.3 g/L的蔗 糖溶液。 (1)注意材料的选择：选择材料必须是活细胞，因为只有活 细胞的原生质层才具有选择透过性，否则将不会出现质壁 分离及其复原现象。除此之外还要用含有大型液泡的植物 细胞。其中洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观 察，是最佳的实验材料。
液泡大→小 表现 微观上：质壁分离细胞液颜色浅→深 原生质层与细胞壁分离
宏观上：植物由坚挺→萎蔫
5．实验结论： 成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶 液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度小 于细胞液浓度时，细胞吸水。 6．植物细胞质壁分离与复原实验的应用： (1)判断细胞的死活
(要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具 体制作不作要求)
(1)实验思路：
(2)设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入 该表中。
(1)实验思路：①用1.5%的NaCl溶液和蒸馏水，配制 出NaCl质量分数0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的溶液； ②取6片载玻片，标记为1～6，分别滴加适量且等量的红 细胞稀释液，再分别滴加等量的蒸馏水、0.3%、0.6%、 0.9%、1.2%、1.5%的NaCl溶液；③制成临时装片持续观察 红细胞的形态变化，并做好记录。 (2) 不同浓度NaCl溶液下兔红细胞的形态变化表
注意比较选择透过性膜与半透膜的异同： a．相同点：都可以让水分子自由通过，都不允许大分子 物质通过。 b．不同点：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过；而 对选择透过性膜来说，即便是小分子，只要不是细胞所要 选择吸收的，就不能通过。 c．特别提醒：选择透过性膜是生理学概念，选择透过性 膜具有生物活性。半透膜是物理学概念，物质的透过与不 透过，取决于半透膜孔隙的直径大小。 ②细胞液(特指液泡内的液体)具有一定的浓度
组别/指 标
1 2
细胞形态 胀破 膨胀后恢复
原因 在蒸馏水中吸水过多胀破 细胞液浓度大于外界浓度，细胞吸水膨胀， 但是离子会进入细胞，一段时间后细胞内外浓 度相等，细胞恢复形态 细胞液浓度大于外界浓度，细胞吸水膨胀， 但是离子会进入细胞，一段时间后细胞内外浓 度相等，细胞恢复形态 细胞液浓度等于外界浓度，细胞水分平衡
液泡膜 以及两层膜之间的细胞质。
②外界溶液浓度＜细胞液浓度
③外界溶液浓度＝细胞液浓度
来形态
(3)成熟植物细胞发生质壁分离的条件 ①细胞液浓度 小于外界溶液浓度。 ② 原生质层 的伸缩性比 细胞壁 的伸缩性大。
二、物质跨膜运输的其他实例
1.无机盐的跨膜运输 (1)同种植物对不同离子吸收存在 差异 。 (2)不同植物对 同种离子 吸收存在差异。 (3)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以 逆浓度梯度 从血液中 吸收碘。 (4)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。
⇓
1972年：桑格和尼克森提出了生物膜的 流动镶嵌模型
四、流动镶嵌模型的基本内容 1.结构模型
2.组成成分及其分布 (1) 磷脂双分子层 构成膜的基本支架。 (2)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 横跨整个磷脂双分子层 。 (3)细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成 糖蛋白 ，也可 以和脂质结合形成 糖脂 。
2.物质跨膜运输的特点 (1) 水分子 可以自由通过，一些需要的 离子、 小分子 也 可 以通过，其他的 离子 、小分子和 大分子 则不能通过。
(2)对物质的吸收具有选择性，原因在于细胞膜和其他生 物膜都是 选择透过性膜 。
三、对生物膜结构的探索历程
19世纪末：欧文顿发现脂溶性物质易通过细胞膜→膜是由 脂质 组成的
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膨胀后恢复 正常 皱缩后恢复 皱缩后 不恢复
细胞液浓度小于外界浓度，细胞失水皱缩， 但是离子会进入细胞，一段时间后细胞内外浓 度相等，细胞恢复形态
细胞液浓度小于外界浓度，细胞失水皱缩， 但是细胞失水过多死亡，不再恢复
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第6讲 │ 要点探究
[点评] 梯度法在测量某些液体的浓度或反应时间时， 往往配制一定浓度梯度的标准液或间隔一定时间，利用特定 的生物特性，进行正确判断。如测量细胞液浓度；酶促反应 时间；血钙的含量等。许多探究实验要定量研究某一因素的 影响，就需要对实验变量设置一系列变化梯度的数值，这样 就可以观察自变量在不同变化梯度下实验结果的差异，还能 确定反应所需的最佳自变量的数值。几个实验组所采用的都 是相互对照，较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验 结果具有说服力。正常情况下，动物红细胞内的渗透压与血 浆的渗透压相等，哺乳动物约相当于0.9%NaCl溶液的渗透压， 将红细胞置于等渗溶液中，其形态和容积可保持不变。若将 红细胞悬浮于低渗的NaCl溶液中，则水分进入
[解析] 实验目的为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶 液中的形态变化，所以需要设置不同梯度浓度的NaCl溶液， 实验原理是动物细胞的细胞溶液浓度为0.9%，在浓度低于 0.9%的NaCl溶液中动物细胞会吸水膨胀，在浓度高于0.9% 的NaCl溶液中动物细胞会失水皱缩，且浓度差越大，现象 越明显，在清水中，动物细胞会吸水过多而破裂，但是一 段时间后，形态又会恢复到原来形态，因为离子可以透过 细胞膜。
红细胞的细胞膜相当于半透膜，允许水分子自由通过，而 细胞内的血红蛋白等分子不能通过。水分进出哺乳动物红 ①成熟植物细胞的结构特点
细胞膜 选择透过性膜相当 原生质层 细胞质 于一层半透膜 液泡膜
细胞壁：全透性
(2)胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成 囊泡 ，
然后移到 细胞膜 处，与之融合，将大分子移出细胞。
要点深度理解
►要点一 通过模拟实验探究膜透性的实验
1．细胞的吸水和失水 (1)原理：渗透作用。 发生渗透作用必须具备两个条件：①具有半透膜；②膜两 侧溶液具有浓度差。 这里的浓度是指物质的量浓度(摩尔浓度)，如果是其他浓 度要换算成物质的量浓度后才能比较浓度的大小，从而判断 细胞是吸水还是失水。 (2)动物细胞的吸水和失水
a．当外界溶液的浓度＜细胞液的浓度时→细胞吸水→细胞 呈膨胀状态；b．当外界溶液的浓度＞细胞液的浓度时→细胞 失水→质壁分离；c．当外界溶液的浓度＝细胞液的浓度时→ 水分进出细胞处于动态平衡。 (4)渗透作用的结果：从微观水平分析，水分子可以通过半透 膜进行双向扩散；从宏观水平观察，水分子是从低浓度溶液流 向高浓度溶液，直至达到动态平衡。
考点知识回顾
一、细胞的吸水和失水
1.动物细胞的吸水和失水
(1)外界溶液浓度＞细胞质溶液浓度→细胞 失水皱缩 (2)外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度→细胞 吸水膨胀 (3)外界溶液浓度＝细胞质溶液浓度→水分进出平衡
2.植物细胞的吸水和失水 (1)原生质层： 细胞膜 和 (2)吸水和失水 ①外界溶液浓度＞细胞液浓度 质壁分离 质壁分离复原 细胞维持原
发生质壁分离和复原→活细胞 待测细胞＋蔗糖溶液― ― → 不发生质壁分离→死细胞
镜检
实验单一变量：待测细胞的生活状态。 (2)测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液 ― ― → 细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。 实验单一变量：不同浓度的蔗糖溶液。 (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
细胞的物质输入和输出
高考复习目标
知识内容
要求
(1)物质出入细胞的方式
(2)通过模拟实验探究膜的透性
B
B
(3)观察植物细胞的质壁分离和复原
B
【热点考向】
1.物质跨膜运输方式的判断及实验探究 2.生物膜的结构、功能特点及实验验证 3.举例说出物质跨膜运输的三种方式 4.细胞吸水和失水的原理及实验设计与分析
2.主动运输 可从 低浓度 一侧运输到 高浓度 一侧，需要 同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的 载体蛋白 的协助， ， 能量
如Na＋、K＋等离子的运输。
3.胞吞与胞吐 (1)胞吞：细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在 细胞膜表 面，从而使细胞膜内陷形成 分离下来进入细胞内部。 小囊 包围着大分子，从膜上
3.结构特点 具有 一定流动性 ，其原因是组成膜的 数蛋白质分子，大都是可以运动的。 和大多 磷脂分子
五、物质出入细胞的方式 1.被动运输 (1) 自由扩散 ：不需要载体和能量，如 水 、CO2、 O2 、 甘油、 乙醇 、苯等。 (2)协助扩散：需要 载体 ，但不需要 能量 ，如红细胞
吸收葡萄糖。
⇓ 20世纪初：化学分析表明膜的主要成分是 脂质和蛋白质 ⇓ 1925年：从红细胞中提取的脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍 → 膜中的脂质分子排列为 连续的2层 ⇓ 1959年：电镜下细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗三层结构→生物膜是由 蛋白质－脂质－蛋白质 三层结构构成 ⇓ 1970年：人鼠细胞杂交实验→细胞膜具有 一定流动性
镜检 分别镜检
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液― ― →刚发生质壁分离时所需时间比较― →判断质 壁分离速度(或细胞液浓度)。
实验单一变量：不同植物细胞。 (4)比较未知浓度溶液的浓度大小 同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液― ― →刚刚发生质壁分离所需时间― →比较所用 时间长短― →判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。 实验单一变量：未知浓度的溶液。
[说明] 物质分子是否通过取决于物质分子与小孔的相对大小， 但所有的半透膜的小孔都大于水分子的直径，即水分子都能通 过。生物膜相当于半透膜，可以作为半透膜使用，但生物膜中 的核膜不能作为半透膜，因为核膜上有核孔。
1.回答下题：为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的 形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验 思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应 内容。 材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶 液、蒸馏水、试管、显微镜等。
(2)使用蔗糖溶液的浓度要适宜：浓度过小，质壁分离现象 不明显，影响观察；浓度过大，会使细胞在短时间内因失水过 多而死亡，无法观察质壁分离复原。 3．实验流程图示：
4．质壁分离的原因分析：
细胞壁伸缩性小 内因： 原生质层 → 细胞渗 → 具半透性 透失水 原生质层伸缩性大 原因 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
镜检
(5)验证原生质层和细胞壁伸缩性大小 成熟植物细胞 ＋ 蔗糖溶液― ― →
镜检
质层伸缩性 不发生质壁分离―→细胞壁伸缩性大于或等于 原生质层的伸缩性
发生质壁分离现象― →细胞壁伸缩性小于原生
实验单一变量：植物细胞结构特性。 (6)鉴别不同种类的溶液(如 KNO3 和蔗糖溶液) 成熟植物细胞＋不同种类溶液― ― →