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学习目标

1、了解细胞吸水和失水的原理和条件，解决相关的生物学问题。

2、了解物质跨膜转运的其他例子，分析跨膜转运的特点。

3、探索植物细胞的吸水和失水，培养实验探索能力（难度）。

4、 （重点）了解生物膜结构的探索过程，了解实验技术进步所起的作用。

5、 （重点）了解物质进出细胞的方式。

6、简述ATP的化学成分和特性及其在能量代谢中的作用。

重点梳理

要点1.物质跨膜转运的例子

1、细胞吸水失水原理及实例

（1）细胞内吸水失水的原理——渗透作用（水分子通过半透膜的扩散称为渗透作用）

渗透发生必须满足两个条件：①半透膜； ②半透膜两侧溶液存在浓度差。

（2）动物细胞的吸水失水（以红细胞为例）

(3)植物细胞的吸水和失水

2、植物细胞吸水失水的实验研究

(1)研究实验的一般流程

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

(2)实验原理

①成熟植物细胞的原生质相当于一张半透膜

②细胞液具有一定的浓度，与外溶液形成浓度差。

(3)实验过程

(4)质壁分离原因分析

原因：

内因：原生质层是半透性的→细胞因渗透而失水→细胞壁柔韧性较差，原生质层较柔韧

外部因素：外部溶液的浓度大于细胞液的浓度

(5)实验结论

3、跨膜材料传输的其他示例

(1) 示例：

①细胞对无机盐的吸收举例：不同植物对不同离子的吸收有很大差异。

②人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘含量明显高于血液。

③不同微生物对不同矿物质的吸收有很大差异。

（2）物质跨膜转运的特点：

①物质跨膜运输并不总是沿着浓度梯度；

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是选择性渗透膜。

要点2.生物膜的流动镶嵌模型

1、生物膜结构的探索过程

<表格> 年

科学家

科学实验

结论

19 世纪末

欧文顿

500多种物质的植物细胞通透性实验发现脂质更容易通过细胞膜

膜由脂质组成

1925

两位荷兰科学家

从细胞膜中提取的单层脂质的面积是细胞膜的两倍

细胞膜中的脂质是两个连续的层

1959

罗伯逊

电镜下可见细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构组成

生物膜是三层静态统一结构

1970

弗雷和埃迪顿

分别用绿色和红色荧光染料标记两个细胞的蛋白质，将两个细胞融合，发现荧光均匀

细胞膜是液体

1972

桑格和尼克森

基于新的观察和实验证据

提出的流动马赛克模型

2、细胞膜的组成与功能

细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，还有少量的碳水化合物。

(1)脂质：细胞膜的主要成分是磷脂，磷脂双分子层构成基本支架。此外，脂质和脂溶性物质更容易通过膜。

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

(3) 碳水化合物：有的与蛋白质结合形成糖被，有的与脂质结合形成糖脂。

3、生物膜的结构和功能特性

(1) 生物膜的结构特性：镶嵌性、流动性和不对称性。

(2) 生物膜的功能特性：选择性渗透。

第三点，物质跨膜运输的方式

1、被动运输

分子从高浓度向低浓度移动的现象称为扩散

(1)自由扩散：物质通过简单的扩散进入和离开细胞，如：H2O、O2、CO2、甘油、脂肪酸等脂溶性小分子

（2）辅助扩散（faciliated diffusion）：物质从高浓度一侧向低浓度一侧转运，需要载体蛋白辅助扩散

2、主动运输（主动运输）

物质从低浓度侧向高浓度侧运输，需要载体蛋白的辅助，消耗能量。是物质进出细胞的最重要途径，体现了主动选择性

3、内吞和外吞

根据生物膜的流动性，消耗能量

4、几种跨膜方法的比较：

第 4 点。能量和细胞代谢

1、 ATP的结构

(1) ATP A-P~P~P的结构式

①代表含义：A代表腺苷，T代表3，P代表磷酸基团，~代表高能磷酸键，-代表普通化学键

②能量储存：ATP分子中的大量能量储存在高能磷酸键中

(2) ATP的分子组成

要点：腺苷是腺嘌呤和核糖的组合，所以一磷酸腺苷是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的组成单位之一。

2、 ATP与ADP的相互转化

（1）过程：

(2) ATP和ADP之间的相互转化是一个不可逆的过程

3、生成ATP的主要方式

(1)植物细胞中ATP形成的途径；光合作用、呼吸作用

(2)运动细胞中ATP形成的途径；呼吸作用

4、 ATP的生理作用

(1)保证细胞内相对稳定的能量供应池

（2）生命活动的直接能源材料（能源货币）

典型示例

类型1：细胞的水分流失和吸收

示例1.取某种植物生理状态相同的新鲜叶子，去掉主脉，切成大小相同的小块，随机分成三等份，然后放入三个浓度的蔗糖溶液（A、B、C），经过一定时间后，A的浓度变小，B的浓度不变，C的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，下列关于本实验结果的说法正确的是（ ）

A.实验前C浓度>B浓度>A浓度

B. B的浓度不变，因为细胞内的蔗糖浓度等于B的浓度

C.实验中细胞与蔗糖溶液之间的水分运动属于辅助扩散

D. A和C的浓度变化是由细胞与蔗糖溶液之间的水分运动引起的

【答案】D

【分析】根据题干信息，可以推断出一定时间后A的浓度下降是由于叶片失水所致。 “B浓度保持不变”是指B浓度等于叶细胞胞浆浓度。 “大”是因为细胞吸水，所以推断实验前C浓度

【点评】本题主要考查渗透知识。

【一例推论】：

【变化一】

将人体红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是（ ）

A.红细胞是水溶性的 B. 红细胞的空泡体积增加

C.蒸馏水大量进入红细胞 D. 低温下红细胞膜流动性增加

【答案】C

【分析】红细胞没有细胞核，也没有细胞器。它们被放置在蒸馏水中。由于外部浓度低于细胞内浓度，吸水率就会爆发。

【Summary sublimation】本题考查的是细胞的失水和吸水。当外部溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸收水分并最终破裂。>

类型2：生物膜的特性

示例2.以下关于生物膜结构和功能的描述不正确（ ）

A.植物原生质体的融合取决于细胞膜的流动性

B.合成类固醇激素的分泌细胞的内质网普遍发育不全

C.分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体完成

D.通过携带膜的囊泡转移生物膜间的膜成分更新

【答案】B

【解析】植物原生质体的融合依赖于细胞膜的一定流动性；分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体完成；内质网与蛋白质、脂质和碳水化合物的合成有关。因此，合成类固醇激素的内质网也得到了发展。

【Summary Sublimation】本题考察细胞膜的结构和功能。重点是让学生把之前学过的细胞器知识联系起来，这个题目比较全面。

【一例推论】：

【变化一】

研究发现胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质更容易优先通过细胞膜，这是因为()

A.细胞膜具有一定的流动性

B.细胞膜是选择性渗透膜

C.细胞膜的结构是以磷脂双分子层为基本支架

D.各种蛋白质分子嵌入细胞膜

【答案】C

类型 3：物质跨膜运输的方式

实施例3.将某植物的三组生理状态相同的幼根置于装有相同培养基的密闭培养瓶中培养，一段时间后测量了根。培养条件及实验结果见下表：

<表格> 烧瓶中的气体

温度（℃）

离子相对吸收率 (%)

空气

17

100

氮气

17

10

空气

3

28

以下分析正确的是()

A.有氧条件有利于植物幼根吸收该离子

B.植物幼根对这种离子的吸收与温度的变化无关

C.植物的根细胞在氮环境中吸收该离子而不消耗ATP

D.与空气相比，氮环境更有利于植物幼根吸收该离子

【答案】一个

【分析】从培养条件为空气和氮气，温度为17℃的两组实验可以看出，好氧条件有利于幼根对矿质元素离子的吸收。 ，而氮气环境不利于吸收。 A项正确，D项错误；从培养条件分别为17℃和3℃，培养瓶内气体为空气​​的两组实验可以看出，幼根对矿质元素离子的吸收与温度有关， B项错误；根细胞需要处于氮环境中。无氧呼吸产生的ATP被消耗以吸收矿物元素离子，C项是错误的。

【点评】本题考察物质进出细胞的方式。

【一例推论】：

【变化一】

新生儿肠上皮细胞通过消耗ATP可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质被吸收到血液中的方式是( )

A.主动运输，主动运输 B.内吞作用，主动转运

C.主动转运、内吞 D. 被动转运、主动转运

【答案】B

【分析】水分子、脂质分子、不带电小分子、带电小分子和离子都可以通过跨膜转运进入细胞。只有大分子或颗粒物质不能跨膜运输。可以通过内吞作用进入细胞。母乳中的免疫球蛋白是必须通过内吞作用吸收的大分子。半乳糖是单糖，其运输方式也是主动运输，需要消耗能量。

【变体2】

红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是( )

A.可以从低浓度侧到高浓度侧

B.需要供应ATP

C.两者都需要运营商协助

D.既需要载体辅助，又需要能量消耗

【答案】C

类型 4：ATP 的结构和性质

例4.高等植物产生ATP的生理过程为( )

A.呼吸作用和渗透作用 B.呼吸、蒸腾

C.光合作用、主动运输 D. 光合作用、呼吸作用

【答案】D

【分析】在高等植物中，光合作用的光反应阶段和呼吸作用都能产生ATP。

【Summary Sublimation】本题考查ATP的形成途径。

【一例推论】：

【变化一】

下列关于人体细胞中ATP的说法正确的是（ ）

A. ATP虽然在人体细胞中无处不在，但含量并不多

B. ATP在人体细胞中普遍存在且含量高

C.它含有三个高能磷酸键

D.过度还原时，可直接由ADP生成，不依赖其他物质

【答案】一个

【分析】ATP在化学上是不稳定的。虽然它在人体细胞中普遍存在，但很容易转化为 ADP。当 ADP 形成 ATP 时，它必须与游离的磷酸基团结合。

【变体2】

在上述反应式中，下列说法正确的是（ ）

A.物质和能量都是可逆的，酶是一样的

B.物质和能量是不可逆的，但酶不一样

C.物质是可逆的，能量是不可逆的，酶不一样

D.能量不可逆，物质不可逆，酶也一样

【答案】C

【分析】考察ATP和ADP相互转化的问题。 (1)从反应条件来看，ATP的水解是一种水解反应，催化这个反应的酶是水解酶。 ATP合成是一种合成反应，催化该反应的酶是合成酶。酶是特异性的，所以酶是不一样的。 (2)从能量上看，ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能，而合成ATP的能量主要包括化学能和太阳能。因此，能源是不同的和不可逆的。 (3) 从物质的观点看，物质是可逆的。