全章复习与测试优质课一等奖教案

《细胞的物质输入与输出》全章复习与巩固

【学习目标】

1．理解生物膜系统的含义及特点，理解生物膜的流动镶嵌模型

2．掌握物质跨膜运输的方式

3. 理解细胞的吸水和失水的原理及条件，解决相关的生物学问题。

4. 理解物质跨膜运输的其他实例，分析跨膜运输的特点。

5. 探究植物细胞的吸水与失水，发展实验与探究能力（难点）。

6.（重点）了解对生物膜结构的探索过程，理解实验技术进步所起的作用。

7.（重点）理解物质进出细胞的方式。

【知识网络】

【要点梳理】

要点一、物质跨膜运输的实例

1、细胞吸水、失水的原理及实例

（1）细胞吸水、失水的原理——渗透作用(水分子通过半透膜的扩散现象叫渗透作用) 发生渗透作用必须具备两个条件：①半透膜；②半透膜两侧溶液具有浓度差。

（2）动物细胞的吸水与失水（以红细胞为例）

半透膜

细胞膜

（3）植物细胞的吸水与失水

半透膜

原生质层（细胞膜+液泡膜+二者之间的细胞质）

条件

外界溶液浓度<细胞液浓度

外界溶液浓度>细胞液浓度

外界溶液浓度=细胞液浓度

结果

细胞吸水、细胞膨胀

细胞失水、质壁分离

细胞吸水、失水平衡

条件

外界溶液浓度<细胞质浓度

外界溶液浓度>细胞质浓度

外界溶液浓度=细胞质浓度

结果

细胞吸水膨胀

细胞失水皱缩

细胞水分进出平衡

2、植物细胞的吸水与失水的实验探究

(1)探究实验的一般过程

提出问题→做出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→进一步探究

(2)实验原理

①成熟的植物细胞的原生质相当于一层半透膜

②细胞液具有一定的浓度，与外界溶液形成浓度差。

(3)实验过程

项目

实验过程及结果

制作临时用刀片在洋葱鳞片叶的外表面划一个小方块，用镊子撕取这一小块洋葱表皮，将它平展地放在载玻片中央的清水滴中，并盖上盖玻片。注意不要带叶肉部分

制作临时装装片

片与观察

先用低倍镜找到洋葱表皮细胞，并移到视野中央，然后移走低倍镜，换上高倍镜。这观察

时可看到洋葱表皮细胞中紫色的大液泡，还可以看到原生质层与细胞壁紧贴在一起

从载物台上取下装片，从盖玻片的一侧滴入0．3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一滴蔗糖溶侧用吸水纸吸引。这样重复几次，洋葱表皮细胞就浸润在蔗糖溶液中。注意重复3—4液

细胞的质壁次

分离

将装片放在载物台的中央，先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，可以看到细胞中的液观察

泡逐渐变小，原生质层开始在边角与细胞壁分离，最后完全分离

滴清水

观察

从载物台上取下装片，从盖玻片的一侧滴人清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，这样重复几次，洋葱表皮细胞又浸润在清水中

将装片放在载物台的中央，先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，可以看到中央液泡逐渐胀大，原生质层又逐渐贴着细胞壁

上述实验表明：细胞液和外界溶液通过原生质层确实发生了渗透作用。在细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞就失水，发生质壁分离；在细胞液的浓度高于外界溶液的浓度时，细胞就吸水，已出现质壁分离的细胞，发生质壁分离复原。细胞能否从外界吸收水分子取决于细胞液的浓度和外界溶液浓度的高低。当细胞液的浓度高于外界溶液的浓度时，细胞就吸水，否则就失水

质壁分离的复原

结论

(4)质壁分离的原因分析

内因：原生质层有半透性→细胞渗透失水→细胞壁伸缩性小，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

（5）实验结论

成熟植物细胞与外界溶液发生渗透作用

1 2 外界溶液浓度>细胞液浓度

外界溶液浓度<细胞液浓度

细胞失水

细胞吸水

3、物质跨膜运输的其他实例

(1)实例：

①细胞对无机盐吸收的实例：不同植物对不同离子的吸收表现出较大差异。

②人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显高于血液中碘的含量。

③不同微生物对不同矿物质的吸收表现出很大差异。

(2)物质跨膜运输的特点：

①物质跨膜运输并不都是顺浓度梯度的：

②细胞对物质的输入和输出具有选择性。

③细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜

要点二、生物膜的流动镶嵌模型

1、对生物膜结构的探索历程

年代

科学家

科学实验

结论

用500多种物质对植物细胞进行的通透性实验，发膜是由脂质组成的

现脂质更容易通过细胞膜

19世纪末

欧文顿

1925年

1959年

1970年

1972年

两位荷兰科学从细胞膜中提取的脂质铺成的单层分子面积是细胞细胞膜中脂质为连续两层

家

膜的2倍

罗伯特森

弗雷和埃迪登

在电镜下看到细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层生物膜为三层静态统一结结构构成

构

分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀

细胞膜具有流动性

提出流动镶嵌模型

桑格和尼克森

在新的观察和实验证据基础上

2、细胞膜的成分和功能

细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，还有少量糖类。

（1）脂质：构成细胞膜的主要成分是磷脂，磷脂双分子层构成摸得基本支架。另外，脂质、脂溶性物质更易通过膜。

（2）蛋白质：膜的功能主要由蛋白质承担，功能复杂的细胞膜，其蛋白质的含量越高，种类越多。

（3）糖类：有的与蛋白质结合成糖被，有的与脂质结合成糖脂。

3、生物膜的结构特性与功能特性

（1）生物膜的结构特性：镶嵌性、流动性、不对称性。

（2）生物膜的功能特性：选择透过性。

要点三、物质跨膜运输的方式

1、被动运输

分子从高浓度向低浓度运动的一种现象叫扩散

(1)自由扩散：物质通过简单的扩散进出细胞，例如：H2 O、O2、CO2、甘油、脂肪酸等脂溶性小分子

（2）协助扩散（易化扩散）：物质从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，需要载体蛋白协助的扩散

2、主动运输（主动转运）

物质从低浓度一侧向高浓度一侧转运，需要载体蛋白的协助，同时要消耗能量。是物质进出细胞的最重要方式，体现主动选择性

3、胞吞和胞吐

依赖于生物膜的流动性，需要消耗能量

4、几种跨膜方式的比较：

方式

跨膜运输

被动转运

自由扩散

协助扩散

主动转运

运转方向

顺浓度梯度

顺浓度梯度

逆浓度梯度

是否需要载体

不需要

需要

需要

是否耗能

不耗能

不耗能

耗能

膜泡运输

胞吞(内吞)

胞吐(外排)

耗能

耗能

【典型例题】

类型一：生物膜系统

例3、细胞膜是细胞的重要结构。关于细胞膜的叙述，错误的是（

）

A．细胞膜是一种选择透过性膜

B．乙醇通过细胞膜需要消耗ATP C．氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜

D．蛋白质分子可以嵌入磷脂双分子层中

【答案】B

【解析】活细胞的细胞膜对物质的进出具有选择性，A项正确；乙醇通过细胞膜的方式为自由扩散，不消耗ATP，B项错误；氨基酸通过细胞膜需要载体蛋白协助，C项正确：流动镶嵌模型认为蛋白质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，D项正确。

【点评】本题主要考查细胞膜结构和功能的相关知识。

【举一反三】：

【变式一】

内质网膜与核膜、细胞膜相连，这种结构特点表明内质网的重要功能之一是（

）

A．扩展细胞内膜，有利于酶的附着

B．提供细胞内物质运输的通道

C．提供核糖体附着的支架

D．参与细胞内某些代谢反应

【答案】B 【解析】内质网的功能是多方面的，它既与蛋白质、脂质和糖类的合成、加工、包装和运输有关，又与脂质、胆固醇代谢等有关。因此所有选项均是内质网的功能。但就题中所阐述的结构特点分析，表达的是其重要功能之一，即提供细胞内物质运输的通道。例如细胞内合成的血浆蛋白、免疫球蛋白、胰岛素、各种消化酶等各种分泌蛋白，就是通过这些膜构成的管道由内质网运输到高尔基体，经加工包装后再分泌到细胞外。所给的功能均为内质网的功能，但题中所给的信息为内质网与核膜、细胞膜相连。若没有分析题干中给出的信息(内质网膜与核膜、细胞膜相连)，就容易错选为其它选项。

类型二：物质的跨膜运输

例4．将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：

培养瓶中气体

空气

氮气

空气

温度（℃）

17 17 3 离子相对吸收量（%）

100 10 28 下列分析正确的是(

) A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收

B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关

C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收

【答案】A 【解析】通过表格可知,在相同温度环境中,空气组离子的吸收量比氮气组多,说明有氧条件有利于根对离子的吸收,A项正确.两组空气瓶中,温度高的一组离子吸收量大,说明温度会影响离子的吸收,B项错误.相同温度环境下,氮气组离子吸收量少,说明根细胞吸收离子需要消耗ATP,且吸收效率低于空气组,C和D错误. 【总结升华】本道题考查的是物质跨膜运输的内容。

举一反三：

【变式1】人的红细胞和血浆中的各种离子浓度（m mol/L）如下：

红细胞

K+

150 Na+

26 Ca2+

70.1 Cl-

74

血浆

5 144 3.2 111 （1）红细胞中各种离子含量和血浆中离子含量不成比例，这表明细胞膜对进出细胞的离子具有__________性。

（2）红细胞中K+和Ca2+的浓度明显高于血浆，血浆中K+和Ca2+的进入红细胞的方式是____________，这种方式的必要条件是__________和___________。

【答案】（1）选择透过

（2）主动运输；载体蛋白；能量；

【解析】生物膜是选择透过性膜，对各种离子可以有选择的吸收。尽管Na+、Cl-的细胞外浓度高于细胞内浓度，其吸收量仍然很少，而K+、Ca2+则由于细胞的主动吸收使其细胞内浓度远高于细胞外浓度。这种逆浓度的跨膜运输需要消耗能量，属于主动运输方式。

【变式2】红苋菜细胞的细胞液中含有呈紫红色的花青素，将红苋菜的叶切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加热，随着水温的升高，水的颜色逐渐变红。其原因是（

）

A．细胞壁在加热过程中受到破坏

B．水温增高，花青素的溶解度加大

C．加热使细胞膜失去了选择透过性

D．加热使原生质层失去了选择透过性

【答案】D 【解析】花青素在液泡中，成熟植物细胞的液泡膜、细胞质及细胞膜构成了原生质层，原生质层具有选择透过性，不允许花青素通过，所以将红苋菜放入清水中，水的颜色没有明显变化。随着水温升高，细胞渐渐死亡，原生质层失去了选择透过性，花青素透过原生质层进入水中，从而使水的颜色变红。