思维导图在高中生物中的应用4 细胞的物质输入和输出.docx

1、思维导图在高中生物中的应用4 细胞的物质输入和输出4.细胞的物质输入和输出4.1物质跨膜运输的实例1、渗透实验1扩散现象：分子不停地做无规则的运动布朗运动2渗透现象（1）漏斗实验（2）条件1 半透膜：小分子可以通过，大分子不能通过的多孔性薄膜；无活性，即无选择透过性，所有小分子可过1）如玻璃纸（赛璐玢），膀胱膜、肠衣、羊皮纹、胶棉薄膜、鸡蛋的卵壳膜等2）物质能否通过取决于物质分子的直径与半透膜空隙的大小：知识联想：滤膜法微生物计数3）半透膜的面积越大，渗透越快4）实验验证：换成纱布后，漏斗内液面不上升2 半透膜两侧的溶液存在浓度差1）差值越大，吸/失水多且快2）浓度指物质的量浓度（c=n/V=

2、m/MV），即渗透压3）备注a如质量分数为10%的葡萄糖、蔗糖溶液b质量分数为10%的葡萄糖（相对分子质量M小）溶液的渗透压大c水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动4）实验验证：a漏斗内为蔗糖、烧杯内为清水：漏斗液面上升b漏斗、烧杯为相同浓度的蔗糖：漏斗液面不变c漏斗内为清水、烧杯内为蔗糖：漏斗液面下降d漏斗内为蔗糖、烧杯内为清水，平衡后再加入蔗糖酶：漏斗液面先上升；加入酶、以及酶水解蔗糖为葡萄糖后，漏斗内浓度变大，继续上升一段；当葡萄糖透过膜，漏斗内浓度变小，液面下降；最后漏斗内保留酶，保持一定的高度（3）渗透作用1 水分子(或其它溶剂分子)透过半透膜2 从低浓度（物质的量浓度）溶液向高

3、浓度溶液；从相对含量多的地方向相对含量少的地方3 扩散的现象（4）结果1 微观：水分子通过半透膜，双向扩散2 宏观：水从低浓度向高浓度流动，至动态平衡3 平衡后：半透膜两侧存在液面差；两侧溶液浓度不相等，漏斗里的浓度更大；液面差的高低取决于半透膜两侧溶液起始浓度差的大小3异同（1）运动对象不同：扩散是溶质/物质运动；渗透是水/溶剂运动（2）运动方向不同：扩散是高浓度到低浓度；渗透是低到高（从相对含量高到低）（3）是否需要介质：扩散不需要膜；渗透需要半透膜（4）扩散是溶质从高浓度到低浓度运动，至动态平衡（5）渗透是特殊扩散：是溶剂从相对含量高到低的运动，即顺相对含量的梯度跨膜运输；至动态平衡4应

4、用：反渗透膜，制纯水，海水淡化2、探究实验1步骤：提出问题作出假设设计实验结果预测进行实验记录结果分析结果得出结论表达和交流进一步探究2变量（1）定义：也称因子，指实验过程中所被操作的特定因素或条件（2）分类：1 自变量：也称实验变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件2 因变量：也称反应变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果3 无关变量：也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件；描述语：等量且适量的X溶液，生长状况相似的生物，适宜的环境中（包括温度、光照、pH、营养物质等），处理相同时间4 额外变量：也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果（3）

5、实验关键：控制、减少无关变量，以减少误差；单一变量原则，是处理实验中的复杂关系的准则之一3、细胞的吸水和失水1动物细胞（1）取材：哺乳动物成熟红细胞，结构特殊易对比（2）方法：引流法（吸水纸）；高倍镜观察（3）半透膜：细胞膜（4）浓度差：细胞质和外界溶液具有浓度差，差值越大：渗透速度越快；渗透程度越大1 外界溶液浓度细胞质浓度：失水皱缩；细胞质量减少，体积变小，浓度增加；失水结束后，无浓度差2 外界溶液浓度细胞液浓度：失水皱缩，质壁分离（先从角隅处分离）；细胞壁与原生质层间为外界溶液。细胞质量减少，体积变小，浓度增加，一定范围内细胞的吸水能力逐渐增加，液泡颜色变深；质壁分离结束后，无浓度差2

6、外界溶液浓度细胞液浓度：吸水膨胀；质壁分离复原（细胞壁保护不会破）。细胞质量增加，体积变大（原生质层变薄），浓度减少，吸水能力逐渐减少，液泡颜色变浅；由于细胞壁的保护，吸水结束后，可能存在浓度差，且细胞液浓度大1）外界溶液浓度=细胞液浓度：动态平衡，正常状态（6）质壁分离1 观察：涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察。中央液泡大小；原生质层的位置2 现象1）第一次观察（未滴入蔗糖），紫色大液泡，较小的带绿色的细胞质基质区域2）第二次观察（已滴入蔗糖），首先在细胞角隅处分离，然后其他地方也分离3）第三次观察（已滴入清水），质壁复原4）同一植物的同一部位，因为各细胞的细胞液浓度不同

7、，并不是所有的细胞会出现质壁分离3 原因1）内因：原生质层相当于半透膜（渗透失水原因1），且伸缩性大于细胞壁（质壁分离原因1）2）外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度（渗透失水原因2，质壁分离原因2）4 表现1）宏观：植物由坚挺萎蔫2）微观：液泡由大变小，细胞液颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离5 对照1）第一次，自然状态与质壁分离状态对照2）第二次，复原后状态与质壁分离状态对照6 拓展1）若用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞（紫色），观察液泡的大小变化及颜色变化2）若用紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞（无色），可用带颜色的蔗糖溶液（染料是大分子，不被细胞吸收）进行实验，观察细胞壁与细胞膜间大小变化及颜色变化3）

8、若用绿色植物的叶肉细胞（绿色），观察细胞膜与液泡膜间的绿色（叶绿体）区域大小变化及颜色变化；且是活细胞进行实验，不可以统计叶绿体数目（叶绿体数目多，会重叠；活细胞有胞质环流现象）（7）考点1 细胞需要的小分子溶液：如硝酸钾、尿素、甘油溶液，既可使细胞发生质壁分离，又可以使它自动复原（离子被吸收）；复原后，由于溶质的进入，而细胞的体积几乎不变，细胞液浓度变大；离子通过主动运输进入，需要载体和能量2 强酸/碱、高温溶液：无质壁分离及复原现象；盐酸，醋酸，杀死细胞，使细胞成为全透性3 高浓度溶液：质壁分离明显，但细胞会失水死亡，无复原现象4 当细胞处于质壁分离状态时1）可能正在发生质壁分离，细胞液浓

9、度小于外界溶液浓度2）可能已经完成质壁分离，细胞液浓度等于外界溶液浓度3）可能正在质壁分离复原，细胞液浓度大于外界溶液浓度5 红细胞置于等渗浓度的NaCl、KCl溶液：在NaCl溶液中，红细胞保持正常形态。红细胞主动吸收K离子，红细胞膨胀甚至破裂（8）应用：1 判断细胞的死活2 测定细胞液的浓度：介于未质壁分离和刚质壁分离之间3 验证生物膜的选择透过性：溶质种类，即是否可通过膜，如硝酸钾和蔗糖溶液4 验证细胞膜与细胞壁的伸缩性不同5 比较细胞液浓度大小：不同细胞置于同种浓度的溶液中，质壁分离快且程度大的细胞液浓度小6 比较溶液浓度大小：同种细胞置于不同溶液中，质壁分离快且程度大的溶液浓度大7

10、鉴定不同种类的溶液：如硝酸钾、蔗糖溶液8 观察植物细胞膜（9）植物的吸水方式1 蒸腾作用1）概念：是水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸汽状态散失到大气中的过程2）影响：外界环境条件（主要是温度），植物本身的调节和控制3）过程：土壤中的水分根毛根内导管茎内导管叶内导管气孔大气4）作用：生态系统的水循环，植物中水及无机盐的运输，植物降温5）实例：新鲜蔬菜在空气中萎蔫2 渗透吸水：必须含液泡的植物成熟活细胞3 吸胀吸水：不含液泡的干种子，在亲水物质（蛋白质）的作用下吸水4 代谢吸水：利用细胞呼吸释放的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程；当通气良好引起细胞呼吸加剧时，细胞吸水便增强3本质：水分子

11、顺相对含量的梯度跨膜运输至动态平衡4、其他实例1不同物种对同种离子的吸收不同：取决于不同物种的细胞膜上该离子载体的数量2同种物种对不同离子的吸收不同：取决于膜上不同种类的离子载体的数量3同种物种不同时期对离子的吸收不同：不同时期细胞对离子的需求不同4某物种吸收某离子的量为0：说明该物种细胞膜上没有与之相应的离子载体5吸收后培养液中某些离子浓度比初始浓度大：不是细胞中排出，而是因为吸水的速率大于其吸收离子的速率；同理，浓度变小，说明该离子的吸收速率快于水的吸收6体现出对物质具有选择性：水与离子的进出细胞相对独立；不都是顺相对含量梯度进行5、总结：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜1活细胞的重要特

12、征：细胞膜上具有载体，且不同生物的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4.2生物膜的流动镶嵌模型1、对生物膜结构的探索历程1膜成分探究（1）提出问题：为什么生物膜能够控制物质进出？与生物膜的结构有什么关系？（2）实验观察：细胞膜对不同物质的通透性不同，脂溶性物质更容易通过（3）提出假设：细胞膜由脂质组成（4）实验验证：提取细胞膜：哺乳动物成熟红细胞；吸水胀破法；血影：溶血后的细胞膜外壳。化学分析：主要成分是脂质和蛋白质2膜结构探索（1）引出问题1 脂质如何构成细胞膜？事实：空气-水界面上，单分子层面积是细胞表面积的2倍；必须采用只有细胞膜的细胞，原核生物或哺乳

13、动物成熟的红细胞。结论：细胞膜中，脂质以双分子层的形式存在2 蛋白质如何构成细胞膜？推测：蛋白质均匀、固定的覆盖在脂质两侧。电镜观察：暗-亮-暗三层结构（2）建立模型：蛋白质-脂质-蛋白质的暗-亮-暗三层静态模型（蛋白质主要在两侧，脂质主要在中间）（3）完善模型：质疑：生物膜不可能是静态的实验研究：人细胞和鼠细胞融合实验实验结论：细胞膜具有流动性修改模型：流动镶嵌模型2、流动镶嵌模型的基本内容1细胞膜的结构（1）脂质1 成分1）磷脂：甘油；亲水的磷酸“头部”；疏水的脂肪酸“尾部”2）糖脂3）固醇：维持细胞膜的流动性，分布在磷脂双分子层内部。胆固醇，动物细胞，支原体细胞膜的成分，运输脂质物质。植

14、物固醇，豆固醇2 磷脂分子：由甘油、脂肪酸和磷酸等组成。亲水的磷酸“头部”排在外侧（细胞外的环境为液体，细胞内的基质为液体）；疏水的脂肪酸“尾部”排在内侧3 功能：磷脂双分子层是细胞膜的基本支架4 特点：流动的。磷脂分子的运动方式：旋转；摆动；侧向运动；翻转运动5 应用：搅动或处理后呈球形。双层，类似膜，内外都是“头”。单层，外“头”内“尾”。人工脂质体，水溶性药物存在于双层球形的内部；脂溶性药物存在于双层球形的环中，或单层球形（2）蛋白质1 位置：有的镶在表面，有的部分或全部嵌入，有的贯穿，分布的不对称性2 功能：膜功能的主要承担者（蛋白质的种类数量越多，膜的功能越复杂）；参与膜的构成；载体

15、的作用；跨膜运输3 特点：分布的不对称性；载体的专一性（决定了膜的选择透过性）；大多数运动的（协助扩散、主动运输的载体蛋白；蛋白质的运动也要求磷脂层运动）（3）糖类1 位置：细胞外侧判断细胞内外表面的重要指标2 功能：与其他物质结合1）糖被（糖蛋白）：识别，信息交流，保护，润滑，免疫2）糖脂2结构特点（1）有序性：磷脂的分布；蛋白质的分布（2）不对称性：内外两层脂类分子的种类和含量有很大差异；内外两层蛋白质分布的位置、数量、外侧的氨基酸残基种数有差异；外侧有糖脂和糖蛋白，内侧有ATP的能量供应（3）流动性1 原因：膜结构中的蛋白质分子可以运动和脂质分子可以流动；不同细胞膜上所含蛋白质和磷脂的比

16、例不同，这与膜的功能有关；细胞在不同时期，细胞膜的成分和含量会发生变化2 影响因素1）主要是温度，在适当的温度范围内，随外界温度的升高，膜的流动性增强；使细胞膜的相对面积增大，厚度减小；温度高出一定范围，导致膜破坏2）其次，如渗透压导致细胞吸水、失水细胞体积的变化3 实验验证：细胞融合（荧光标记法）4 实例：细胞生长，细胞分裂，分泌蛋白的合成加工，细胞融合，胞吐（大分子的输出），胞吞（吞噬细胞的吞噬作用），细菌进入血管内，溶酶体的自噬、自溶，质壁分离与复原，变形虫的捕食和运动，物质运输，细胞识别3功能特点：选择透过性（1）原因：遗传特性；载体的种类和数量；选择透过性（2）影响因素：内因，磷脂双

17、分子层、载体蛋白的种类和数量；外因，温度、氧气等影响呼吸作用的因素（3）实验验证：有颜色的细胞，放入无色溶液中，然后再用高温、强酸碱等处理，观察颜色变化（4）实例1 物质运输：形式，主动运输和协助扩散。植物根对矿质元素的选择性吸收，神经细胞对钾的吸收、对钠的排出，肾小管的重吸收和分泌，小肠的吸收2 信息传递：激素、递质、淋巴因子的识别作用4.3物质进出细胞方式1、离子和小分子物质：跨膜运输1被动运输（1）自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞1 原因：浓度差2 影响因素：溶质的浓度梯度，正比例图像3 实例：小分子：水、O2、CO2；脂溶性物质：甘油、乙醇、苯4 特征：方向，顺浓度梯度运输；载

18、体，不需要；能量，不需要消耗5 比方：顺流而下-不耗能；不借助船-不需要载体；木块-代表一类物质（2）协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散1 原因：浓度差；载体蛋白协助2 影响因素：溶质的浓度梯度；载体的种类和数量（饱和现象）3 实例：离子和一些较大的分子，如葡萄糖进入红细胞，神经纤维的静息电位（K+外流）、动作电位（Na+内流）的形成4 特征：方向，顺浓度梯度运输；载体，需要，包括载体蛋白和通道蛋白；能量，不需要消耗5 比方：顺流而下-不耗能；借助船的-需要载体；铁块-代表一类物质6 特点：在一定范围内，比自由扩散转运速率高；存在最大转运速率，在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。饱和

19、现象：如超过一定限度，浓度再增加，运输也不再增加；有特异性，即与特定溶质结合2主动运输：从低浓度一侧运输到高浓度一侧（即逆浓度梯度运输），需要载体蛋白的协助，需要的能量（ATP，由新陈代谢产生）进出细胞的物质运输（1）原因：载体蛋白协助；能量供应（新陈代谢产生ATP）（2）影响因素：能量（氧浓度：在一定范围内，增大氧气浓度，主动运输速率加快（但加快的幅度在减小）直到稳定；温度：影响酶的活性，进而影响呼吸所提供的能量）；载体的种类和数量（饱和现象）（3）实例：小肠吸收葡萄糖、氨基酸、核苷酸、无机盐；肾小管集合管吸收离子；细胞维持K内Na外的状态（4）特征：1 方向，逆浓度梯度运输，实现细胞膜两侧

20、的离子浓度差2 载体，需要，包括载体蛋白和离子泵；某些载体具有ATP酶活性，即水解ATP提供能量3 能量，需要，细胞膜内提供ATP（判断细胞膜的内外）4 特例：1）小肠上皮细胞吸收葡萄糖，可由电化学梯度（电势能）提供能量。过程：钠离子和葡萄糖通过同一个载体进入细胞；钠离子由高浓度经载体运输到细胞内，同时产生电势能（协助扩散）；而电势能又使葡萄糖通过同一载体进入细胞（主动运输）；即两种物质同时同向经同一载体进入细胞。2）离子泵：ATP或电化学或光能供能，经同一载体，3个钠离子出2个钾离子进；即两种物质同时反向经同一载体进出细胞5 浓度，在载体没有饱和、能量供应充足的情况下，增加被运输物质的浓度，

21、主动运输的速率加快（5）比方：逆流而上-耗能；人划动-供能；借助船的-需要载体；石块-代表一类物质（6）意义：1 主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中2 细胞膜的主动运输是活细胞的特性3 实现离子在细胞内外浓度不同（逆浓度运输，使浓度小的一侧变得更小）4 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养物质；主动排出代谢废物和对细胞有害的物质（7）注意1 同一物质，进出细胞方式可不同：葡萄糖进入红细胞/小肠细胞；肾小管管腔的氨基酸通过主动运输进入上皮细胞，通过协助扩散出上皮细胞；肾小管管腔的Na离子通过协助扩散进入上皮细胞，通过主动运输出上皮细胞2 有些物质，运输的方式不同：氨基

22、酸，可通过细胞膜上的载体进行主动运输；在细胞内，通过tRNA进行运输（8）病变1 囊性纤维病1）症状：肺部细胞外侧Na+的聚积形成黏液而易受细菌伤害2）病因：缺少跨膜蛋白影响Cl-的转运影响Na+的转运（电荷平衡）影响水分子转运形成黏液细菌繁殖肺功能受损2 胱氨酸尿症1）症状：尿液中含有大量的胱氨酸；尿液pH下降，胱氨酸沉淀成结石2）病因：细胞膜上相应的载体蛋白缺陷，造成转动功能降低3 肾性糖尿病1）症状：能吃能喝尿糖干瘦2）病因：细胞膜中转运糖类的载体蛋白缺失2、颗粒和大分子物质：膜泡运输1分类：胞吞；胞吐2条件：细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式；必形成囊泡，质膜的融合3原理：生物膜的流

23、动性4特征：方式，物质通过小泡转移；载体，不需要；能量，需要5影响因素：与细胞代谢有关的因素6方向（1）胞吞：细胞外内。大分子附着在细胞膜表面膜内陷形成小囊，包围大分子小囊从细胞膜上分离下来囊泡细胞内部（2）胞吐：细胞内外。细胞需要外排的分子先在细胞内形成囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合排出细胞7实例（1）胞吞：单细胞动物吞食；白细胞吞噬病菌（2）胞吐：大分子激素的分泌、消化酶的分泌、浆细胞分泌抗体、神经递质的释放3、判断运输方式1判断细胞膜内外：外有糖蛋白；内有ATP、细胞器等2载体（1）无载体，自由扩散 ，胞吞、胞吐（2）有载体1 载体蛋白：不需要能量，为协助扩散；需要能量，为主动运输2 通

24、道蛋白：协助扩散3 离子泵：主动运输3浓度（1）低高，一定为主动运输（2）高低，一定为被动运输；不需载体：自由扩散；高低，需要载体：协助扩散4能量（1）耗能，小分子或离子：主动运输；耗能，大分子：胞吞、胞吐（2）不耗能，被动运输；不耗能，需要载体：协助扩散；不耗能，不需载体：自由扩散5物质（1）水、脂溶性物质、气体，自由扩散（2）氨基酸、离子，主要是主动运输（3）颗粒、大分子，胞吞、胞吐6曲线（1）有饱和点，协助扩散或主动运输（2）与横坐标因素成正比，自由扩散（3）与呼吸作用、氧浓度有关，主动运输7物质进出方向（1）进细胞：高浓度到低浓度，自由/协助扩散；低浓度到高浓度，主动运输（2）出细胞：

25、高浓度到低浓度，自由/协助扩散；低浓度到高浓度，主动运输8柱形图：物质在细胞内外含量对比（1）细胞外的柱形高、内低：若物质进细胞，自由/协助扩散；出，主动运输（2）外低内高：进，主动运输；出，自由/协助扩散9是否“跨膜”（1）自由扩散、协助扩散、主动运输属于（2）胞吞、胞吐、核孔运输、囊泡运输，不属于“跨膜”，即跨0层膜10细胞核的运输：小分子，核膜运输，属于跨膜运输；大分子，核孔运输，需要载体能量，但不是跨膜运输，不是进出细胞的运输方式4、影响因素1物质浓度（1）自由扩散，运输速率与物质浓度呈正相关（2）协助扩散、主动运输，由于有载体蛋白的参与，有饱和点2氧气浓度（1）自由扩散和协助扩散不受氧气影响（2）主动运输受氧气影响且有饱和点；胞吞/吐受氧气影响3温度（1）影响生物膜的流动性和酶活性（2）一定范围内的温度升高，加快自由扩散（3）协助扩散、主动运输与温度呈倒U型5、实验设计1主动/被动运输（1）植株+培养液+呼吸抑制剂：1 对某物质吸收减弱或停止主动运输2 不影响物质吸收被动运输2自由/协助扩散（1）植株+培养液+蛋白抑制剂/蛋白酶1 对某物质吸收减弱或停止协助扩散2 不影响物质吸收自由扩散6、应用1人工膜技术（1）脂溶性药物在双层膜的中间；水溶性药物在双层膜的内部（2）外膜可携带特定的抗体等，起识别作用（3）抗体与靶细胞识别后，诱发膜融合或胞吞，进入细胞内