全章复习与测试设计意图

《分子与细胞》第4章

细胞的物质输入和输出复习要点

§4.1物质跨膜运输的实例

一、知识结构

原理：蛋白质、淀粉、纤维素等亲水性物质吸收水分

举例：干种子细胞、根尖分生区细胞等

细

胞

①细胞与外界进行物质交换必须经过细胞膜

②渗透作用：是指水或其他溶剂分子通过半透膜的扩散

的吸③典型的渗透系统必须具备两个条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。

水④渗透作用的强弱取决于膜两侧溶液的浓度差，差值越大，渗透作用越强

和渗⑤红细胞的细胞膜相当于半透膜

失透a.植物细胞的细胞壁是全透性的，不影响物质的进出; 水吸⑥成熟的植物细胞就是b.细胞膜、液泡膜及这两层之间的细胞质，这三层结构称为原生质水层，相当于半透膜

一个典型的渗透系统

c.液泡中的水溶液叫细胞液，与外界溶液之间具备浓度差

实验证明：质壁分离及其复原实验

原理：水分顺着相对含量梯度跨膜运输

物质跨膜运输的其他实例：Ca2+、Mg2+等可逆着相对含量梯度跨膜运输——说明生物膜是选择透过性膜

二、要点精析

吸胀吸水

【要点一】对渗透作用中水分子扩散方向的理解

1．从微观水平上分析：水分子可以通过半透膜，双向扩散。

2．从宏观水平上分析：水从低浓度的溶液流向高浓度的溶液，直到达到一个动态平衡。

3．水分子扩散的方向：

①从水分子数目角度分析：多→少。

②从溶液浓度角度分析：低浓度溶液→高浓度溶液，二者并不矛盾。

【要点二】动植物细胞吸水与失水的比较

条件

现象

动物细胞

植物细胞

原理

结论

细胞失水

外界溶液溶液浓度高于细胞液（或细胞质）的浓度时

皱缩

质壁分离

渗透作用

细胞的吸水和失水是水分顺相对含量梯度跨膜运输的过程

细胞吸水

外界溶液溶液浓度低于细胞液（或细胞质）的浓度时

涨破

膨胀或质壁分离复原

【要点三】质壁分离及复原的原因

1．

内因：构成植物细胞的细胞壁和原生质层都具有伸缩性，但原生质层的伸缩性较细胞壁的伸缩性大。

2．外因：与外界溶液浓度有关。当外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞渗透失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞渗透吸水。

【要点四】质壁分离及复原实验的应用

1．测定细胞液的浓度（介于不发生和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液浓度之间），比较外界溶液浓度大小。

2．判断细胞的生活情况：只有活的植物细胞才能发生质壁分离。

3．防腐杀菌：在高浓度的溶液中，细菌等微生物将因失水过多而死亡，从而有效防止了食品腐烂变质。

4．判断细胞的年龄：成熟植物细胞的质壁分离现象明显。

5．验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小

6．细胞膜具有选择透过性，而细胞壁是全透性的

【要点五】质壁分离及复原实验的注意事项

1．实验材料：成熟的活的植物细胞。（最好带有颜色，便于观察，如紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞）

成熟的植物细胞具有中央大液泡，质壁分离及复原现象明显。当然，无中央液泡的活的植物细胞，细菌细胞

也能发生质壁分离，但现象不明显。动物细胞由于没有细胞壁，故不发生质壁分离。

2．实验试剂：质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液。

①若使用质量浓度为0.5g/ml的蔗糖溶液，则细胞能发生质壁分离现象明显，但不能复原。因为溶液浓度过高，细胞过度失水，导致死亡。

+-②若使用质量浓度为1mol/LKNO3溶液，则细胞能发生质壁分离，并能自动复原。因为K和NO3可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。

③若使用质量浓度为1mol/L醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。

3．实验操作过程：实验观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响复原现象的观察。

质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低了外界溶液，因为细胞壁是全透性的

§4.2生物膜的流动镶嵌模型

一、知识结构

①19世纪末，欧文顿（E.Overton）发现，凡是可以溶于脂质的物质，更容易通过细胞膜。从而认为：膜是由脂质构成的

②20世纪初，红细胞的细胞膜被分离出来，并分析表明膜的成分是脂质和蛋白质。

对生③1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取出脂质，并得出细胞膜中的脂质分子必然排列物为连续的两层

膜

的

④20世纪50年代，电子显微镜诞生，罗伯特森（J.D.Robertsen）看到了暗—亮—暗的三层结构，提探出了生物膜的静态模型：蛋白质—脂质—蛋白质

索

历

⑤20世纪60年代以后，通过人—鼠细胞融合实验以及相关的其他实验数据表明细胞膜具有流动性。程并在此基础上，于1972年，桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）提出了为大多数人所接受的流动镶嵌模型

流动镶嵌模型基本内容：

①磷脂双分子层构成了膜的基本支架，具有流动性；

②蛋白质分子有的镶嵌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，大多数蛋白质分子也是可以运动的

二、要点精析

【要点一】对的理解

磷脂是一种兼性分子，一是由磷酸构成的极性“头部”，具有亲水性；

非极性尾部二是由两条脂肪酸长链构成的非极性“尾部”，具有疏水性。

磷脂分子结构模式图【要点二】对单位膜模型的理解

1．单位膜模型的结构：磷脂分子呈双层排列，疏水性的尾部向内、亲水性的头部向外，与蛋白质分子结合，呈现三层结构，这种具有三层结构的膜称为单位膜。

2．单位膜模型的缺点：把生物膜描绘成一种静态的结构，并且认为所有膜都具有一样的成分。

【要点三】对细胞膜不对称性的理解

1．膜的不对称性主要指磷脂分子和蛋白质分子分布的不对称性。磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同。

2．糖类在细胞膜中分布很少，并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂，分布在膜的外表面，也呈现不对称性。因此，根据糖蛋白的分布，可以判断细胞膜的内外侧。

【要点四】区别生物膜的结构特点与功能特点

1．生物膜的结构特点是具有一定的流动性。原因是构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子都是可以运动的。可以用细胞的变形（如白细胞吞噬病菌等）、细胞的融合、不同生物膜转化实验来证实。

2．生物膜的功能特点是选择透过性。原因是生物膜上的蛋白质常作为跨膜运输物质的载体，生物膜不同，蛋白质的种类不同，也就是说，这是由于蛋白质的特异性造成的。可以用同种植物对不同矿质离子的吸收、渗透作用的发生等实验来证明。

§4.3物质跨膜运输的方式

一、知识结构

概念：物质通过简单的渗透作用进出细胞，叫自由扩散

⒈被动运输：

自由扩散

物质：如O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等

（物质进出细 胞时顺浓度梯度扩散的统称）

极性头部

概念：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散叫协助扩散

协助扩散

物质：如离子和一些较大的分子等

物质

跨概念：从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时需要消耗细胞膜运内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输

⒉主动运输：

输物质：如Na+、K+、Ca2+等离子

的（物质进出细方意义：主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营胞时逆浓度梯式养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。主动运输对于各项生命活动有度扩散的统称）

非常重要的作用，因此它是细胞最重要的一种物质运输方式。

⒊胞吞和胞吐：

大分子物质或颗粒性物质不能进行跨膜运输，这类物质在进出细胞时，进行的是膜泡+

运输，进细胞叫做胞吞（或内吞、胞饮）,出细胞叫做胞吐（或外排、分泌）

二、要点精析

【要点一】影响被动运输的因素

1．在被动运输中，物质运输的速率取决于浓度差外，还与该物质分子的大小，以及脂溶性有关。一般而言，分子越小、脂溶性越大，运输速率越快。

运自由扩散输2．对于协助扩散，还与载体种类和数量有关。自由扩散随物质浓度

速升高，运输速率可持续升高；而协助扩散需要载体蛋白的协助，当

率协助扩散超过一定限度时，随着物质浓度升高，运输速率不再加快，这是由于

细胞膜上载体蛋白的数量有限，即具有载体饱和效应。（如右图）

0物质浓度运输方式

跨膜方向

载体协助

消耗能量

自由扩散

高浓度→低浓度

不需要

不消耗

协助扩散

高浓度→低浓度

需要

不消耗

主动运输

低浓度→高浓度

需要

消耗

+气体分子：

O2、CO2 物质举例

水分子

脂溶性物质：乙醇、甘油

氨基酸、葡萄糖、以及K

、Ca2+、Mg2+等葡萄糖进入红细胞等

各种被选择的离子

图例

坐标图

【要点二】物质出入细胞的运输方式的比较