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1、第三節(jié) 物質(zhì)的跨膜運輸思維激活1.我們從外界吸收的氧氣通過呼吸道進入肺泡,然后進入血液,通過血液循環(huán)運送到人體各個部位的組織細胞,被線粒體利用。整個過程共穿過的生物膜的層數(shù)是多少?其穿膜方式是什么?提示:共穿過的生物膜的層數(shù)是11層。穿膜方式是簡單擴散。2.我們吃的海帶細胞中含有大量的碘,而海水中碘的含量很低,那么海帶細胞是以什么方式吸收碘的?提示:主動運輸。3.人的紅細胞吸收葡萄糖時是順濃度梯度進行的,需要搬運葡萄糖的載體,但是不消耗能量。人的紅細胞吸收葡萄糖的方式是什么?提示:易化擴散。自主整理1.被動運輸(1)概念: 物質(zhì)順濃度梯度進出細胞,不需要消耗能量,這樣的擴散總稱為物質(zhì)的被動運輸
2、。 被動運輸可分為三類: 簡單擴散:相對分子質(zhì)量相對較小或脂溶性強的物質(zhì)如氧氣、乙醇、甘油等等,可以通過擴散進出細胞。 易化擴散:另一類擴散需要載體的參與,稱為易化擴散或協(xié)助擴散。例如,葡萄糖就是通過載體蛋白運輸進入紅細胞的。 滲透:水分子從濃集區(qū)域通過細胞膜進入水分子稀少的區(qū)域的擴散。2主動運輸(1)概念:從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè),需要載體蛋白的協(xié)助,同時還需要消耗細胞代謝產(chǎn)生的能量。植物根細胞對礦質(zhì)離子吸收以主動運輸為主,葡萄糖、氨基酸進入動物小腸絨毛上皮細胞都是通過主動運輸進行的。(2)功能:主動運輸能保證活細胞能夠按照生命活動的需要,主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì),排出代謝廢物和對細
3、胞有害的物質(zhì)。可見,主動運輸對于活細胞完成各項生命活動具有重要的意義。3.細胞膜的功能特性:選擇透過性(1)選擇透過性:即水分子自由通過,細胞要選擇吸收的離子和小分子物質(zhì)可以通過,其他的不被選擇的離子、小分子物質(zhì)和大分子物質(zhì)不能通過。(2)功能:細胞膜的選擇透過性是細胞具有活性的表現(xiàn)?;罴毎峭ㄟ^細胞膜的選擇透過性既保證細胞正常新陳代謝物質(zhì)的需要,同時阻止了有害物質(zhì)的進入,保證細胞內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。高手筆記1.物質(zhì)出入膜的方式有被動運輸和主動運輸兩種。被動運輸包括簡單擴散和易化擴散,它們的共性都是順濃度梯度運輸。主動運輸需要載體和能量,能量是運輸?shù)膭恿Α?.細胞膜的功能特點是選擇透過性,結(jié)構(gòu)特
4、點是具有一定的流動性。名師解惑1.如何理解細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能?剖析:細胞成分以磷脂雙分子層為基本支架,蛋白質(zhì)分子鑲嵌貫穿在磷脂雙分子層中,其外表存在糖被結(jié)構(gòu)特點具有一定的流動性功能特點具有選擇透過性主要功能與細胞的物質(zhì)交換、細胞的識別、分泌、排泄、免疫等有密切關(guān)系物質(zhì)進出細胞的方式(1)簡單擴散:高濃度低濃度(2)易化擴散:高濃度低濃度(3)主動運輸:低濃度高濃度 細胞膜是一種選擇透過性膜,選擇性是生命活動的體現(xiàn),因為只有活細胞才具有這個特性。這種膜可以讓水分子自由通過,細胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過,這一特性很重要,大分子物質(zhì)除特殊情況外不能通過細胞膜。如高等動物需要對食物進行消化后
5、才能吸收。被選擇吸收的物質(zhì)是怎樣通過細胞膜出入細胞的?主要是簡單擴散和主動運輸。(1)注意濃度差方向與耗能的關(guān)系。被選擇吸收的物質(zhì)從高濃度一側(cè)通過細胞膜進入低濃度一側(cè)遵循擴散原理,不消耗能量。反之,從低濃度到高濃度要消耗能量。(2)物質(zhì)交換方式與膜結(jié)構(gòu)的關(guān)系。構(gòu)成細胞膜的磷脂雙分子層排列緊密整齊,只允許H2O、CO2、O2、乙醇和脂質(zhì)小分子自由通過,而離子、氨基酸、核苷酸則難以通過,只能依靠載體運送。(3)要特別強調(diào)主動運輸?shù)囊饬x。只有主動運輸才能保證細胞生命活動的需要,攝取積累物質(zhì)以及不斷排出代謝廢物,從而保證細胞內(nèi)或細胞器組成成分的動態(tài)穩(wěn)定,保證生命活動的正常進行。(4)有時需要進行細胞膜
6、的胞吞作用,如人體巨噬細胞對細菌異物的內(nèi)吞作用。(5)細胞膜依靠糖被具有識別作用,此外細胞膜還有分泌、排泄、免疫作用。2.如何理解滲透和擴散?剖析:這是關(guān)于兩個相似概念的區(qū)分,注意要從兩個概念的內(nèi)涵和外延上去區(qū)分。滲透是指水分子或其他溶質(zhì)分子通過半透膜向溶質(zhì)濃度大的一方做分子運動,使膜兩邊溶質(zhì)濃度達到均衡的現(xiàn)象。擴散是指物質(zhì)從密度大的空間自然向密度小的空間運動的現(xiàn)象。 活細胞不停地與細胞周圍交換物質(zhì),把它從外界選擇吸收細胞所需要的營養(yǎng)物質(zhì)運進來,把細胞在新陳代謝過程中產(chǎn)生的廢物排出去,細胞被選擇吸收的物質(zhì)從高濃度的一邊通過細胞膜到達低濃度的一邊的擴散方式,叫簡單擴散。如水、氧氣、二氧化碳、甘油
7、等物質(zhì)通過半透膜的擴散方式都屬于簡單擴散。有些物質(zhì)不能通過半透膜,但在一種特殊蛋白質(zhì)載體的易化下,能將單純擴散不能通過的物質(zhì),從高濃度一邊運到低濃度一邊,這種方式叫易化擴散。如葡萄糖通過紅細胞膜進入紅細胞內(nèi)部的擴散方式屬于易化擴散。3.如何理解細胞膜的選擇透過性?剖析:細胞膜的選擇透過性是指細胞膜能讓水分子自由通過,細胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。細胞膜的選擇透過性可以從兩個方面來理解:一是磷脂分子層對某種物質(zhì)的不透性;二是運輸物質(zhì)的載體具有專一性。 細胞膜的選擇透過性能保證細胞按生命活動的需要,主動地選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì),排出新陳代謝產(chǎn)生的
8、廢物和對細胞有害的物質(zhì)。如輪藻細胞和人的紅細胞具有不斷積累K+和運出Na+的能力,海帶細胞具有不斷從海水中吸收碘的能力,植物吸收土壤溶液中的礦質(zhì)離子具有選擇性,小腸絨毛上皮細胞能夠從消化了的食物中吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽離子等,卻很難吸收相對分子質(zhì)量比葡萄糖小的木糖。以上這些生命活動均與主動運輸方式密切相關(guān),與細胞膜上存在轉(zhuǎn)運各種離子和物質(zhì)的載體種類和數(shù)量多少密切相關(guān)。講練互動【例題1】物質(zhì)進入細胞都要通過細胞膜,不同的物質(zhì)穿過細胞膜的方式不同,下圖表示細胞膜外物質(zhì)進入細胞的三種不同情況。研究表明,在一定濃度范圍內(nèi)癌細胞吸收賴氨酸的速率與其濃度成正比,由此可見癌細胞吸收賴氨酸的方式是( )A
9、. B. C. D.均有可能解析:癌細胞吸收賴氨酸的方式是主動運輸,需要搬運賴氨酸的載體和消耗能量。在能量充足的情況下,隨細胞外濃度的增大吸收速率增大。由于受載體數(shù)量的限制,吸收速率達一定值時,不再增加。答案:B綠色通道 物質(zhì)運輸?shù)姆绞接腥N:一是自由擴散,被選擇的物質(zhì)從高濃度到低濃度直接穿膜進出細胞,不需要載體和能量。二是協(xié)助擴散,被選擇的物質(zhì)從高濃度到低濃度,不消耗能量,但是需要載體的協(xié)助才能進出細胞。三是主動運輸,被選擇的物質(zhì)一般從低濃度到高濃度,需要載體和能量才能進出細胞。變式訓練1紅細胞和小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖的方式分別是( )A.易化擴散和主動運輸 B.主動運輸和易化擴散C.簡
10、單擴散和主動運輸 D.都是易化擴散解析:紅細胞吸收葡萄糖是易化擴散,需要搬運葡萄糖的載體,但是不消耗能量。小腸上皮細胞吸收葡萄糖是主動運輸,因為既需要搬運葡萄糖的載體,又需要消耗能量。答案:A【例題2】在馬鈴薯中用打孔器打出兩圓柱體塊P和Q,P在蒸餾水中放1 h,Q在與馬鈴薯細胞液等滲的鹽溶液中放1 h,測定處理的圓柱體是否與原來的孔剛好合適的結(jié)果是( )A.P不合適,Q合適 B.P不合適,Q也不合適C.P合適,Q也合適 D.P合適,Q不合適解析:P放在蒸餾水中1 h后,由于外界清水的濃度小于細胞液的濃度,P的細胞便因吸水而膨脹,從而不能正好放入原來的孔;Q放在與馬鈴薯等滲的鹽溶液中1 h后,
11、我們理解滲透是細胞液的濃度等于外界鹽溶液的濃度,外界的鹽溶液起了維持細胞的形態(tài)和功能的作用,從而Q能正好放入原來的孔。答案:A綠色通道 此題的易錯點不是在于知識的難度,而是在于對新題型的認識把握上。所以要求我們正確分析題目,理解知識點,正確地運用已有的知識解決問題。變式訓練2在馬鈴薯中用打孔器打出兩圓柱體塊P和Q,P在蒸餾水中放1 h,Q在與馬鈴薯細胞液等滲的鹽溶液中放1 h,將處理的圓柱體放回原來的孔,結(jié)果P不合適,但Q剛好合適,原因是( )A.P吸水膨脹,Q失水萎縮 B.P失水萎縮,Q吸水膨脹C.P吸水膨脹,Q水分平衡 D.P水分平衡,Q吸水膨脹答案:C【例題3】人體中,K很容易穿過細胞膜
12、,但許多細胞內(nèi)部的K比這些細胞外部的K濃度要高,如人的紅細胞中K的濃度比血漿中K的濃度高30倍。這種物質(zhì)進入細胞的方式屬于( )A.簡單擴散 B.易化擴散 C.被動運輸 D.主動運輸解析:包括人體各種細胞在內(nèi)的所有動物細胞,其細胞內(nèi)液和細胞外液中K濃度都有很大的不同。這是因為在各種細胞膜上普遍存在著一種特殊的蛋白質(zhì)載體,可被K、Na等激活,水解ATP以獲得能量,并逆著濃度梯度將膜外的K移入膜內(nèi),同時也將膜內(nèi)的Na移出膜外。所以這種方式屬于主動運輸。答案:D綠色通道 具體問題要具體分析。具體到特定的例子,要根據(jù)題干中的敘述加以認真分析,這樣你就能得心應(yīng)手,從容應(yīng)付各種各樣的問題。變式訓練3水生植
13、物麗藻的細胞液中K+濃度比它們生活的池水高1 065倍,但麗藻細胞仍不斷地從池水中吸收K+。K+進入麗藻細胞的方式屬于( )A.被動運輸 B.主動運輸 C.易化擴散 D.胞吞作用答案:B【例題4】將洋蔥表皮細胞分別放在0.3 gmL的蔗糖溶液、0.3 gmL的KNO3溶液和清水中,其細胞體積隨時間推移而變化的曲線(如下圖)分別是( )A.a、b、c B.b、c、a C.c、b、a D.b、a、c解析:將洋蔥表皮細胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中,細胞滲透失水,體積逐漸小,但由于細胞壁的伸縮性有限,體積不會無限收縮,將其放入清水中,情況與放入蔗糖溶液中正好相反;將洋蔥表皮細胞放在0.3 g/m
14、L的KNO3溶液中,細胞開始滲透失水,體積逐漸縮小,但由于K、經(jīng)主動運輸方式進入細胞液使其濃度增大,細胞又滲透吸水,液泡體積不斷增大,原生質(zhì)層逐漸恢復(fù)原狀,即質(zhì)壁分離復(fù)原。答案:C綠色通道 細胞膜對物質(zhì)的吸收具有選擇性。K、是被大量選擇的物質(zhì),可以通過細胞膜進入細胞。當細胞液濃度大于外界溶液濃度時,發(fā)生滲透吸水;反之,發(fā)生滲透失水。植物失水發(fā)生質(zhì)壁分離,吸水質(zhì)壁分離復(fù)原。變式訓練4下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是( )A.蔗糖在水中溶解后使水變甜 B.春天放在空氣的NaCl潮解C.小麥種子浸在水中逐漸脹大 D.新鮮菜葉放在水中變硬解析:解題的關(guān)鍵是理解滲透作用的兩個條件:有半透膜及半透膜兩側(cè)的溶液有濃
15、度差。蔗糖在水中溶解無半透膜控制,只是擴散現(xiàn)象,NaCl潮解是一個簡單吸收環(huán)境中水分子的化學過程,小麥種子脹大是依靠親水物質(zhì)形成的吸脹吸水的結(jié)果。新鮮菜葉是由成熟的植物細胞構(gòu)成的,原生質(zhì)層是選擇透過性膜,細胞液與清水有濃度差,因而滲透吸水變硬。答案:D體驗探究【問題】將新鮮的大蒜放在蔗糖與食醋配制的糖醋汁中,開始大蒜呈現(xiàn)萎縮,糖醋汁液面上升。兩天后,糖醋汁液面下降,大蒜細胞呈現(xiàn)膨硬現(xiàn)象,品嘗蒜瓣出現(xiàn)酸甜味道,說明腌制的糖醋蒜細胞內(nèi)既有蔗糖分子又有醋酸分子。 如何應(yīng)用所學過的知識來分析這一實例?導思:此題的背景材料是從我們熟悉的現(xiàn)實生活中提煉出來的,巧妙地將生物學知識與身邊的生命現(xiàn)象融合在一起,理論與實踐相結(jié)合也是生物學科考試命題的基本原則。探究此類問題的關(guān)鍵是從題干中挖掘準確的信息,例如此題中有三個重要提示:第一,涉及到的兩種物質(zhì)蔗糖與食醋有什么不同?第二,“開始大蒜呈現(xiàn)萎縮,糖醋汁液面上升”,這意味著什么?第三,“兩天后,糖醋汁液面下降,大蒜細胞呈現(xiàn)膨硬現(xiàn)象,品嘗蒜瓣出現(xiàn)酸甜味道”,這個現(xiàn)象說明了什么?探究此題可以使你的視野更加開闊,細胞膜的選擇透過性是
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