全章复习与测试课堂实录【3】

第4章

细胞的物质输入和输出

一、知识要点：

◆自我校对：

（1）失水（2）平衡（3）吸水（4）液泡（5）细胞质（6）相对独立（7）选择（8）脂质

（9）蛋白质（10）连续（11）流动（12）基本支架（13）流动（14）镶（15）嵌入（16）横跨

二、释疑解难

Ⅰ、物质跨膜运输的实例

1．渗透系统模型

（1）渗透系统条件：①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。

（2）渗透模型：◆试分析不同状况下各系统的水分流动方向

①

②

③

④

⑤

（3）相关概念辨析

①半透膜和选择透过性膜

半透膜：是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。往往只能让小分子物质透过，而大分子物质则不能透过，不具有主动的选择性，不是生物膜。

选择透过性膜：是指水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜。例如细胞膜、液泡膜都属于选择透过性膜。这些膜具有选择透过性的根本原因在于这些膜上具有运载不同物质的载体。不同的植物对同种离子的吸收量不同，同种植物对不同离子的吸收量不同，都证明细胞膜具有选择透过性。当细胞死亡后，膜的选择透过性消失，从而说明了选择透过性膜是具有生物活性的。可以说，选择透过性膜是功能完善的一类半透膜。

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。

不同点：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过半透膜；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。

②渗透和扩散

1）概念的内涵和外延不同

扩散：凡物质从相对含量高的部位向相对含量低的部位的自由运动都可称为扩散（或物质从密度大的空间自然向密度小的空间运动的现象），一般指自由扩散。如水、氧气、二氧化碳、甘油、胆固醇及溶质分子在溶剂中的运动等。

渗透：是指水分子或其他溶剂分子透过半透膜向溶质浓度大的一方做分子运动，使膜两边溶质浓度达到均衡的现象。例如，具有液泡的成熟植物细胞，当细胞液的浓度大于细胞外界溶液浓度时，细胞就通过渗透作用吸水；当细胞液的浓度小于细胞外界溶液浓度时，细胞就通过渗透作用失水。

▲特别注意：渗透是指溶剂分子的扩散，因而H20的扩散过程可称为渗透，而CO2、O2等物质的扩散则不能称为渗透。故扩散包含渗透。渗透与扩散的不同还在于渗透必须有半透膜。

2）渗透现象的判断

分析某一现象是否发生渗透现象，主要分析其是否满足构成渗透装置的条件：①有一个起分隔作用的半透膜或选择透过性膜结构，②被膜分开的两侧均为溶液且存在浓度差。

◆实例：将鲜白菜放在盐水中，白菜将失水变软，这一过程发生了渗透现象；而将鲜白菜放在空气中或将煮熟的白菜放在盐水中，白菜均将变软，但不属于渗透现象。

3）图示辨析

右图中甲、乙两个容器内都盛有清水，若把蔗糖(溶质分子)从甲图的A侧放入，过一段时间后，整个溶液成为一定浓度的蔗糖水溶液，这就是蔗糖在水中的 。乙装置中，在C处加一半透膜，再从A处放入蔗糖，因半透膜不容许蔗糖分子通过，使AC侧溶液的浓度高，CB侧溶液的浓度低，产生渗透压。由于水是溶剂分子，可自由通过半透膜，这样水分子从CB侧向AC侧扩散得多，故一段时间后，AC侧的液面上升(丙图)，CB侧液面下降。

③原生质、原生质层、原生质体

原生质：是细胞内生命物质的总称，原生质分化产生细胞膜、细胞质和细胞核。一个动物细胞就是一团原生质。植物细胞由原生质和细胞壁组成。

原生质层：在成熟的植物细胞内相当于半透膜。包括细胞膜、液泡膜以及二膜之间的细胞质，不包括细胞核和液泡内的细胞液两部分，且仅存在于成熟的植物细胞中。

原生质体：是去除了植物细胞壁后剩下的植物细胞结构。可以认为原生质体包括原生质层、细胞液和细胞核三部分。

2．原生质层性质的探究——植物细胞的吸水与失水——植物细胞的质壁分离及其复原实验

（1）探究问题

①提出问题： 。

②作出假设： 。

③设计实验。

（2）原理

①成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，细胞壁和原生质层具有一定的伸缩性，但原生质

层的伸缩性大于细胞壁。

②细胞液浓度<外界溶液浓度：细胞液中水分经原生质层进入外界溶液→→质壁分离。

③质壁分离细胞的细胞液浓度>外溶液浓度：外界溶液中的水分经原生质层进入细胞液→→

质壁分离复原。

（3）新鲜材料选择

①选择材料的细胞必须是 ，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。

②必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察现象。最常用的实验材料是 ，该种细胞的液泡较大，细胞液中有紫色的花青素，在显微镜下紫色大液泡十分明显，能方便地观察到质壁分离及其复原的过程。

③不选动物细胞做实验材料是因为 。

（4）试剂选择

①使细胞发生质壁分离的试剂不只一种，只要不伤害细胞即可。常用的试剂有质量分数为5％的食盐溶液和质量分数为O．3 g／mL的蔗糖溶液。用质量分数为O．3 g／mL的蔗糖溶液做分离试剂，细胞发生质壁分离和复原的速度较缓慢，但便于观察变化过程。

②使用质量分数为7％的尿素溶液或甘油或质量浓度为0．1 g／mL的硝酸钾溶液做细胞质壁分离，之后会自动复原。原因是这些物质中的溶质也能通过细胞膜，仅仅是比水的速度慢。

③试剂浓度影响细胞发生质壁分离的速度，试剂浓度越高，发生质壁分离的速度越快。但试剂浓度过高，细胞因过度失水而死亡，无法复原。用蔗糖溶液做质壁分离试剂，随着浓度从O．05 g／mL到O．3 g／mL递增，质壁分离所需时间逐渐缩短，但当浓度达到O．6 g／mL以上，一般不能发生质壁分离复原（原因 ）。

（5）实验流程：

▲注意：在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。

（6）实验拓展应用

①观察植物细胞的细胞膜：植物细胞发生质壁分离时能清楚地看到与细胞壁分离开来的原生质层最外面的细胞膜。

②验证植物细胞壁和原生质层的伸缩性大小

③判断植物细胞的死活：细胞死后，原生质层便失去选择透过性，渗透作用的条件之一半透膜就不具备了。故可通过质壁分离和复原实验检验细胞的死活，只有活的植物细胞才能有质壁分离及复原现象。

④测定植物细胞的细胞液浓度（或外界溶液浓度）：我们可以用具有浓度梯度的不同浓度的某种溶液处理植物细胞，根据发生质壁分离和质壁复原现象判断细胞液的浓度（应介于能

使植物细胞发生质壁分离与不能使植物细胞发生质壁分离的两相邻浓度之间）。

⑤比较或鉴别未知溶液的浓度大小

（7）渗透作用在生活及农业生产实践中的应用

①食品防腐处理：糖渍、盐溃食品不易变质，其原因是形成了高浓度的溶液，使微生（如细菌）通过渗透作用失水，不能在上面生存、繁殖而较长时间保存。同时高浓度的盐、糖、醋等溶液能够使细胞脱水死亡，细胞膜、液泡膜通透性改变，盐、糖、醋进入细胞液，从而既保存了食品，又能腌制各种味道。这也是烹调师随食品种类不同，把握放置盐、糖、醋等的时间，确保食品鲜脆味美的基本原理。

②田间水肥管理：对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液浓度，促进水分的吸收。施肥的时机和用量要根据作物种类的不同、作物不同的生长时期，以及土壤的状况进行综合考虑。如施肥过多会使植物细胞过度失水。植株萎蔫，甚至死亡。若农作物发生萎蔫，必须适时采取措施，防止农作物死亡。

③盐碱地中植物更易缺水或不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象（故要合理施肥）。这是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过根细胞液浓度，根就不易吸水或因失水而造成“烧苗”现象。

☆例1：下列属于渗透作用的是：

（ ） A．蚕豆泡在水中膨胀

B．把煮熟的马铃薯块茎放在清水中 C．面粉吸水 D．生萝卜放在盐水中变软

☆例2：一U形管中装有两种不同的溶液R和S，并为一半透性膜(X)隔开。与S相比，R溶液浓度较低。图1中阴影的深浅即代表浓度高低。当U形管内达到平衡时，溶液表面与浓度的关系是(答题时参看图2) ( )

A．右侧较高，两溶液浓度相等 B．右侧较高，且右侧浓度较高

C．左侧较高，且右侧浓度较低 D．两侧高度相等，浓度相等

☆例3：如图所示是某同学用洋葱紫色鳞片叶的外表皮做“植物细胞的质壁分离及复原”的实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是 ( ) A．图中1、2、6组成了细胞的原生质层

B．图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度一定大于7处的浓度

C．图中1是细胞壁，6中充满了蔗糖溶液

D．图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅

Ⅱ、生物膜的流动镶嵌模型——生物膜及其结构、功能特点

1．生物膜的组成成分及结构模型

◆对生物膜结构的探究历程：

◆生物膜的流动镶嵌模型的基本内容：

（1）生物膜的基本支架 。

（2）蛋白质分子与磷脂双分子层结合的方式： 。

（3） ，体现了膜的

流动性（结构特点）。

2．结构特点——具有一定的流动性

（1）具体实例：变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。

（2）原因：构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动（移动）的。

3．功能特点——选择透过性

（1）生物膜的选择透过性的表现：① ；② ；

③ 。

（2）原因：膜上载体的种类和数量不同（遗传性→→载体的种类、数量→→选择性）

++（3）具体实例：植物根对矿质元素的选择性吸收；神经细胞对K的吸收和对Na的排出；

肾小管的重吸收，小肠的吸收等。

4．细胞膜（生物膜）的流动性与选择透过性的关系

流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述，但两者既有区别又有联系。

(1)区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性，主动运输能充分说明选择透过性。

(2)联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。