必修1-细胞的物质输入和输出知识点详解(1)

1第四章细胞的物质输入和输出一、物质跨膜运输的实例1、渗透作用1)概念：水分从低浓度溶液通过半透膜向高浓度溶液扩散的现象2)原理：动物：细胞膜相当于半透膜植物：原生质层相当于半透膜。3)条件：⑴、具有半透膜⑵、膜两侧有浓度差4)选择透过性膜（半透膜）可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过的一类膜的总称。5)生物膜是一种选择透过性膜，是严格的半透膜。2、.细胞的失水和吸水1)动物细胞的吸水和失水（哺乳动物成熟红细胞吸水失水）外界溶液浓度＞细胞内溶液浓度→细胞失水而褶皱外界溶液浓度＜细胞内溶液浓度→细胞吸水，吸水过多细胞涨破。外界溶液浓度=细胞内溶液浓度→细胞既不吸水也不失水。2)植物细胞吸水和失水①未形成大液泡的细胞，靠吸涨作用吸水；这样的细胞主要靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分，叫做吸涨作用。干燥的种子和根尖分生区的细胞，主要靠吸涨作用吸收水分。（注意：蛋白质、淀粉和纤维素的亲水性依次减弱）②大液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水；细胞液浓度外界溶液浓度→细胞吸水；细胞液浓度外界溶液浓度→细胞失水。③成熟的植物细胞是一个渗透系统：植物的最外层是细胞壁，主要由纤维素分子组成，分子间空隙较大，一切溶剂和溶质都能够透过，细胞壁是全透过性的。细胞膜和液泡膜是选择透过性膜。我们可以把细胞膜、液泡膜、以及两膜之间的其他物质即“原生质”当做一层选择透过性膜，“膜”内的细胞液有一定的浓度，与细胞的溶液存在浓度差。这样，细胞也就通过这层选择透过性膜与外界环境中的溶液发生渗透作用。④质壁分离与质壁分离复原2a.外界溶液浓度＞细胞溶液浓度→渗透失水→质壁分离b.外界溶液浓度＜细胞溶液浓度→渗透吸水→质壁分离复原（1）发生的条件：活细胞、具有大液泡、浓度差（2）质壁分离产生的原因：内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性，外因：外界溶液浓度细胞液浓度质壁分离与复原实验可拓展应用于：（指的是原生质层与细胞壁）①证明成熟植物细胞发生渗透作用；②证明细胞是否是活的；③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法；④初步测定细胞液浓度的大小；物质跨膜运输的其他实例：1、对矿质元素的吸收（1）逆浓度梯度——主动运输（2）对物质是否吸收以及吸收多少，都是由细胞膜上载体的种类和数量决定。2、细胞膜：（1）结构特点：具有流动性（2）功能特点：选择透过性二、比较几组概念扩散：物质从高浓度到低浓度的运动叫做扩散（扩散与过膜与否无关）（如：O2从浓度高的地方向浓度低的地方运动）渗透：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散又称为渗透（如：细胞的吸水和失水，原生质层相当于半透膜）半透膜：物质的透过与否取决于半透膜孔隙直径的大小（如：动物膀胱、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的卵壳膜等）选择透过性膜：不同生物细胞膜上载体种类和数量不同，构成了对不同物质吸收与否和吸收多少的选择性。（如：细胞膜等各种生物膜）第二节生物膜的流动镶嵌模型一．生物膜结构的探索历程1.生物膜静态模型的提出：⑴19世纪末，欧尔顿发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：凡是可以溶于脂质的物质，更容易通过细胞膜进入细胞。于是，他提出：膜是由脂质组成的。⑵1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水面上铺展层单分子层，面积为红细胞表面积的2倍，由此得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的2层。⑶20世纪初，科学家通过对红细胞膜成分进行化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质。（4）1959年，罗伯特森在电镜下观察到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，提出生物膜的模型：蛋白质-脂质-蛋白质模型，他指出电镜下中间的亮层是磷脂分子，两边暗层是蛋白质分子，他把生物膜描述静态的统一结构。2.流动镶嵌模型的提出：⑴20世纪60年代以后，很多科学家对罗伯特森的模型提出质疑：如果这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都不好解释。⑵1970年，科学家用绿色荧光燃料标记鼠细胞表面的蛋白质分子，红色荧光燃料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。在37℃40min，两种颜色的荧光均匀分布。此实验表明：细胞膜具有流动性。⑶1972年桑格和尼克森提出了流动镶嵌模型，并为大多数人所接受。3二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容：磷脂分子+蛋白质分子结构功能（物质交换）具有运动性流动性物质交换正常选择透过性▲磷脂双分子层构成了膜的基本支架▲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，有的贯穿整个磷脂双分子层▲磷脂双分子层和大多数蛋白质分子可以运动4.在细胞膜的外表，有一层细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。它有重要的功能（细胞识别、免疫反应、血型鉴定、保护润滑等）例如：消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用；糖被与细胞表面的细胞识别有密切关系。除糖蛋白外，细胞表面还有糖脂。（癌细胞细胞表面糖蛋白减少，粘着性下降易扩散转移。）第三节物质跨膜运输的方式一、被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散，称为被动运输。(1)自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞(2)协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散二、主动运输：从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。比较小分子跨膜运输过程（重点）：方向载体能量举例被动运输自由扩散高→低不需要不需要水、CO2、O2、N2、乙醇、甘油、苯、脂肪酸、维生素D、胆固醇、性激素等协助扩散高→低需要不需要葡萄糖进入红细胞主动运输低→高需要需要氨基酸、K+、Na+、Ca2+等离子、葡萄糖进入小肠上皮细胞（肾小管上皮细胞）植物根细胞吸收无机盐离子。导致保证体现41，自由扩散2主动运输3协助扩散A磷脂双分子层面B蛋白质⑴影响自由扩散的因素：浓度差⑵影响协助扩散的因素：浓度差和载体蛋白⑶影响主动运输的因素：载体蛋白和能量（主动运输不受浓度限制）2、影响物质跨膜运输速率的相关曲线：主动运输自由扩散协助扩散或主动运输氧气浓度ATP、能量、细胞呼吸（（（运输速率被动运输（自由，协助扩散）氧气浓度主动运输运输速率浓度差（或细胞外物质浓度）浓度差（或细胞外物质浓度）A载体蛋白B磷脂双分子层D糖蛋白d、a主动运输b、c自由扩散载体蛋白数自由扩散或协助扩散运输速率载体蛋白数主动运输氧气、ATP、能量、细胞呼吸主动运输53、大分子或颗粒进出细胞胞吞(内吞)胞吐(外排)条件细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式原理生物膜的流动性特点物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体方向细胞外→内细胞内→外实例变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等胰岛B细胞分泌胰岛素、抗体分泌、神经递质释放1、体现细胞膜流动性的实例：①质壁分离和复原实验；②变形虫捕食和运动时伪足的形成；③白细胞吞噬细菌；④胞吞与胞吐；⑤载体对相应物质的转运；⑥受精时细胞的融合过程；⑦动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；⑧细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)；⑨神经递质释放。