广东省高考生物一轮复习 第2单元细胞的结构与物质的输入和输出精品课件.ppt

目录 第5讲细胞膜 细胞器及细胞核第6讲细胞的物质输入和输出 第二单元细胞的结构与物质的输入和输出 第二单元细胞的结构与物质的输入和输出 第二单元 考纲展示 第二单元 知识框架 本单元在近几年的高考中 出现的题型有单选题 多选题 实验题 识图题等 涉及的题型多方面 其中占分值最大的题型是实验题 本单元的知识点也是每年高考的重点 尤其是细胞器的结构与功能 细胞的生物膜系统等考查较多 并且会跟其他章节的内容结合在一起进行考查 另外 考有关细胞膜的通透性和质壁分离和复原的实验也是重中之重 考查有关的细胞器往往会和一些药剂 毒物 紫外线等结合 导致细胞器的结构和功能被破坏和丧失等 这样就增加了题目的迁移度 而不是单纯的直接考查 但万变不离其宗 只要掌握课本的核心知识 就可以解决问题 第二单元 复习策略 具体做法是 1 应用教材内容处理试题新信息 高考很少直截了当考查细胞器的知识 而是设置新情境 新问题或从中获取信息 考纲中也明确了命题中新情景 新知识的现学现用 相对淡化对纯识记内容的考查 如考查线粒体 设置 线粒体的dna受损伤 线粒体功能下降 能量供应受影响 主动运输方式受影响 考查核糖体 设置 黄曲霉 或药物 核糖体从内质网脱落 合成蛋白功能下降等 但不管多新的信息 考查的都是课本的基础内容 第二单元 复习策略 2 把握好概念的内涵和外延等方面 通过对概念的定量 定性分析 从而正确界定概念 解答时特别注意选项的用词是否准确 注意防止以偏概全 偷换概念 如细胞膜和生物膜 这两个概念不同 有着包含与被包含的关系 叶绿体与线粒体的异同点 半透膜和选择透过性膜的异同点等 3 掌握核心与主干知识 近几年高考中加强了对知识的理解和运用的考核 特别是综合性选择题比例明显上升 高考试题中很多选择题都是以本单元的知识点为出发点 然后辐射到其他章节的知识点的 因此要加强对主干核心知识的掌握 提高观察判断能力 确保做对常规题 第二单元 复习策略 4 看懂图示 明白各结构的含义 若图示中出现的是细胞的亚显微结构图 则要分清细胞膜的结构 各种细胞器的放大图 所以看懂图很关键 这样才能明其理 做出正确的判断 5 总结基本答题规律 提高解答实验题能力 新高考坚持以能力测试为主导 十分注重对生物科学探究能力和综合运用能力 往往以实验设计的形式出现 的考查 复习备考时可以对高中生物实验教材相关的知识进行梳理 这几年本单元的实验主要涉及的是与细胞膜通透性 细胞的质壁分离和复原等相关实验 第二单元 复习策略 高考中很注重对能力与应用的考查 这些需要我们在平时的教学过程中认真研究 课程标准 考试说明 真正从发展学生多种能力的角度出发 在课堂上真正以学生为主体 让学生来真正分析教材解答试题从而掌握解题能力 教师不仅在高三的复习中要培养学生的解题 分析 处理信息 设计实验的能力 更要从平时的生物教学中开始 在平时的教学中培养学生基本的判断 分析 实验能力 特别是要会引导帮助学生归纳掌握些简单的规律 如有的题干的信息叙述复杂易混淆 通过图解过程 可使学生解决具体问题 则老师要有画图的能力 会将图与图之间联系起来 第二单元 使用建议 并将这些能力教给学生 在本单元需了解以下几个方面 重视本单元几个重要的实验 本单元的实验有 观察线粒体和叶绿体 通过模拟实验探究膜的透性 和 观察植物细胞的质壁分离和复原 等实验 这几个实验历年高考考查以提供一定的信息材料让学生分析 然后用相应的知识点来完成 其中的 通过模拟实验探究膜的透性 的实验就出现在2009年广东高考卷中 第二单元 使用建议 能够用连线搞清概念之间的关系 本单元用到概念之间的联系的内容比较多 如各种生物膜在结构上的联系 各种生物膜在功能上的联系以及细胞核的功能分析等 都要用到概念图 概念图能帮助学生很快理清知识点之间关系 看懂书本的变形图 高考的一些题目 经常将课本中的图作变形 如线粒体 叶绿体 细胞膜的结构图等 但不管怎么变 它们的基本结构是不变的 物质的跨膜运输 这个知识点 在这2年的广东高考中都出现了 第二单元 使用建议 第5讲 细胞膜 细胞器及细胞核 第5讲细胞膜 细胞器及细胞核 第5讲 考点整合 脂质 蛋白质 控制物质进出 信息交流 细胞膜的外面 纤维素 第5讲 考点整合 高速离心 不需要 健那绿染液 第5讲 考点整合 光合作用 叶肉细胞 蛋白质 动物和植物 动物和植物 水解酶 植物 蛋白质 动物和植物 动物和植物 有氧呼吸 第5讲 考点整合 细胞器膜 细胞膜 核膜 第5讲 考点整合 遗传信息库 代谢和遗传 信息交流 核糖体 碱性染料 遗传信息 dna 第5讲 考点整合 探究点一体验制备细胞膜的方法及成分分析 1 制备细胞膜的方法 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 说明 红细胞膜的制备原理为进行膜结构的生物化学分析 必须首先分离出纯净的细胞膜 哺乳动物的红细胞膜在分离状态下 一般称为 血影 其没有通常真核生物细胞内所含有的任何细胞器 经过制备 容易得到纯净的细胞膜 并且在取材方面来源方便 因此哺乳动物的红细胞膜是研究细胞膜的好材料 从哺乳动物红细胞中分离细胞质膜 第一步 将血液取放在加有抗凝剂的容器内 用低速离心的方法从血液中分离出红细胞 然后用等渗缓冲液重复洗涤多次 去除血浆 第5讲 要点探究 第二步 将洗净的红细胞从等渗缓冲液转移到低渗缓冲液中 由于渗透压力作用于细胞质膜 使红细胞膨胀而溶血 最后一步 将溶血的红细胞经过充分反复洗涤 高速离心 去除血红蛋白和其他细胞内含物 这样制备所获得的最终产品几乎全是红细胞膜 结论 细胞内的物质具有一定的浓度 把细胞放入蒸馏水中 细胞由于吸水而涨破 除去细胞的其他物质 得到细胞膜 第5讲 要点探究 易错点 1 选择红细胞的原因是红细胞在细胞分化的过程中 细胞核和细胞器大都已经退化消失 相比于其他结构复杂的细胞来说 分离的工作要简单很多 2 植物细胞含有细胞壁 细胞器等膜结构 但分离困难 2 细胞膜成分与探究方法 1 细胞膜成分 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 说明 对于组成细胞膜的基本成分 最初是通过用脂质溶剂和蛋白酶处理细胞膜来确定的 用脂质溶剂处理细胞 发现细胞膜被溶解 脂质分子进入到溶剂中 说明膜中含有脂质分子 用蛋白酶处理细胞也能破坏膜结构 说明细胞膜的化学组成中除了脂质还有蛋白质 对于一些具体的组成成分 可采用相应酶的处理来确定 第5讲 要点探究 例1 2011 潍坊月考 如图5 1所示各种膜的组成成分及含量 下图不能说明的是 第5讲 要点探究 a 构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质b 膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关c 膜的功能越简单 所含蛋白质的数量越少d 膜的功能越复杂 所含糖类的种类和数量越多 第5讲 要点探究 d 解析 无论何种膜 都有蛋白质和脂质 是构成膜的主要成分 不同的膜结构 其功能不同 蛋白质和脂质的含量也不同 膜的复杂与蛋白质的含量成正比 线粒体 叶绿体膜功能复杂 但糖类很少 第5讲 要点探究 点评 细胞内的各种生物膜不仅在结构上相互联系 它们的化学组成也大致相同 与细胞膜类似 其他生物膜也主要由蛋白质 脂类和少量的糖类 细胞膜上的糖类一般与蛋白质结合 以糖蛋白的形式出现在细胞膜上 糖蛋白对细胞的生物识别功能意义非凡 组成 但是在不同的生物膜中 这三种物质的含量是有差别的 第5讲 要点探究 探究点二有关细胞膜的结构和功能 1 细胞膜的结构及特点 1 细胞膜的流动镶嵌模型 第5讲 要点探究 2 细胞膜的结构特点 具有一定的流动性2 细胞膜的主要功能细胞膜对于细胞整个结构的完整性以及细胞的正常生命活动都是至关重要的 其功能概括起来有以下几个方面 1 细胞与外界环境隔开细胞的界膜 这是细胞膜最重要的功能 无论是真核细胞还是原核细胞 都必定有一个由一定膜结构形成的界膜 不然的话就不会有细胞存在 细胞膜的出现使生命起源以细胞的形式出现 也保证了细胞生命活动的正常进行 细胞膜的出现使各种生物大分子集中到一个相对稳定的微环境中 这样有利于细胞的物质和能量代谢 也有利于细胞的生长发育 第5讲 要点探究 2 控制物质进出细胞膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统 但细胞不是一个封闭的系统 细胞的生存 生长和发育依赖于细胞内外的物质交流 膜对于物质的运输具有选择性 只有在需要时 物质才会被运转 物质既可以从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧 也可以从浓度低的一侧转运到浓度高的一侧 前者属被动运输 不需要细胞提供代谢能量 后者属主动运输 需要细胞提供代谢能量 对于大分子的运输 细胞采用的是内吞与外排的方式 通过将物质包裹在囊泡中进行转运 3 进行细胞间的信息交流细胞间信息交流的方式可归纳为三种主要方式 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 3 影响细胞膜生理功能的主要因素 1 温度 一方面组成细胞膜的蛋白质活性与温度密切相关 在一定温度范围内 温度高 蛋白质活性大 温度低 蛋白质活性低 另一方面细胞膜流动性的大小与温度存在一定联系 一般情况下 温度升高流动性大 有利于生理功能完成 但温度过高 膜流动性过大 甚至破坏膜结构 蛋白质变性 导致生命活动无法进行 温度过低 膜流动性下降 黏度增加 影响其生理功能的完成 第5讲 要点探究 2 ph 过酸 过碱都会使细胞膜成分中蛋白质变性失活 从而导致细胞膜丧失生理功能 3 蛋白酶 脂溶剂等 蛋白酶可水解膜蛋白 脂溶剂可溶解膜脂等 从而破坏膜结构 使细胞膜丧失其生理机能 第5讲 要点探究 例2 2011 苏州月考 下列关于细胞膜的叙述 正确的是 a 鸡血细胞常用来制备较纯净的细胞膜b 细胞膜上的糖被具有识别和保护润滑作用c 用蛋白酶处理细胞膜可改变其组成 不改变其通透性d 多细胞生物体内细胞间功能协调性的实现完全依赖于信息交流 第5讲 要点探究 b 解析 借助对细胞膜的组成和功能 细胞的结构 酶的专一性 以及制备细胞膜的实验的考查 考查知识综合应用和分析判断能力 属于综合运用层次 哺乳动物成熟的红细胞不具有除细胞膜外的其他膜结构 因而被用作制备细胞膜的材料 鸡属于鸟类 其血细胞含有细胞核等具膜结构 a错 细胞膜主要由磷脂 糖类 蛋白质等组成 磷脂双分子层构成细胞膜的骨架 蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用 用蛋白酶处理细胞膜 蛋白质被分解 细胞膜的通透性将被改变 c错 多细胞生物体内细胞间功能协调性的实现依赖于物质和能量的交换 也依赖于信息交流 d错 细胞膜上的糖蛋白具有识别作用 糖被具有保护润滑作用 b正确 第5讲 要点探究 点评 细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障 它保证了细胞内环境的相对稳定 使各种生化反应能够有序运行 但是细胞必须与周围环境发生信息 物质与能量的交换 才能完成特定的生理功能 因此细胞必须具备一套物质转运体系 如与转运有关的蛋白 载体蛋白和通道蛋白 用来获得所需物质和排出代谢废物 细胞膜通过胞饮作用 吞噬作用或胞吐作用吸收 消化和外排细胞膜外 内的物质 在细胞识别 信号传递 纤维素合成等方面 质膜也发挥重要作用 在某些病理情况下 如过敏 创伤 烧伤 缺氧等 由于破坏了生物半透膜的正常结构和功能 使其通透性增加 结果发生组织水肿等反应 第5讲 要点探究 探究点三多种细胞器及尝试观察叶绿体和线粒体的实验 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 2 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体的实验 1 分布 形状 叶绿体分布于叶肉细胞的细胞质中 呈扁平的椭球形或球形 线粒体分布于动植物细胞中 呈棒状 球状 粒状等 2 染色 观察 叶绿体呈现绿色 容易观察 不需染色 健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料 可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色 而细胞质接近于无色 第5讲 要点探究 3 实验过程 观察叶绿体 制作藓类叶片临时装片 低倍镜下找到叶片细胞 高倍镜下观察 观察线粒体 取材 染色 制片 低倍镜下找到口腔上皮细胞 高倍镜下观察 说明 各种细胞器的比较说明不同细胞器结构和功能不相同 获得相应的细胞器应该采用差速离心法 即依据各种细胞器的比重不同 采用不同的转速分离出相应的细胞器 第5讲 要点探究 例3 2010 福州质检 下列有关细胞器的说法正确的是 a 核糖体是噬菌体 细菌 酵母菌唯一共有的细胞器b 线粒体是有氧呼吸的主要场所 在其中生成的产物有丙酮酸 二氧化碳和水c 叶绿体是所有生物进行光合作用的场所 含有dna rna 蛋白质和磷脂等成分d 在植物细胞有丝分裂的末期 细胞中的高尔基体活动加强 第5讲 要点探究 d 解析 此题考查的是细胞器的结构与功能 属于考纲识记 理解 分析判断等层次 噬菌体是病毒 非细胞生物没有细胞的相关结构 当然也就没有核糖体 核糖体是原核细胞和真核细胞共有的唯一的细胞器 有氧呼吸过程中 在线粒体中生成的产物没有丙酮酸 丙酮酸是在第一阶段的细胞质基质中生成的 蓝藻等生物没有叶绿体 但它们也能进行光合作用 第5讲 要点探究 点评 细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构 细胞中的细胞器主要有 线粒体 内质网 中心体 叶绿体 高尔基体 核糖体等 它们组成了细胞的基本结构 使细胞能正常的工作 运转 细胞器的功能 1 与蛋白质形成分泌有关的 核糖体 合成多肽 内质网 对多肽进行空间折叠及进行蛋白质糖基化 高尔基体 完成蛋白质糖基化的修饰 线粒体 提供能量 2 可以进行复制的 中心体 线粒体 叶绿体 3 可以进行碱基配对的 线粒体 叶绿体 核糖体 第5讲 要点探究 4 与细胞壁形成有关的 高尔基体 合成细胞壁成分中的纤维素 5 发出星射线形成纺锤体的 中心体 6 决定植物果实颜色 花色 体色的 液泡 有花青素 7 维持细胞渗透压和与植物失水 吸水有关的 液泡 8 能量在生态系统流动首先要依赖的 叶绿体 9 决定能量在生态系统逐级递减的 线粒体 10 参与抗体消灭抗原的是 溶酶体 第5讲 要点探究 11 为生命活动提供能量的 线粒体 12 光合作用的场所 叶绿体 13 内质网的功能 蛋白质的合成与转运 粗面内质网 蛋白质的加工 如糖基化 脂类代谢与糖类代谢 滑面内质网 解毒作用 滑面内质网上有分解毒物的酶 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 cd 解析 内质网是单层膜构成的网状管道系统 内质网上附着有核糖体 参与分泌蛋白的加工与运输过程 此外内质网还是脂质合成的 车间 其膜与细胞膜结构类似 也是以脂双层为基本骨架 具有一定的流动性 膜以囊泡包裹的形式可直接或间接的转化为高尔基体膜 线粒体膜 参与高尔基体 线粒体的形成 但核糖体的形成与核仁有关 与内质网无关 第5讲 要点探究 探究点四各种生物膜之间的关系 与细胞膜类似 其他生物膜也主要是由蛋白质 脂类和少量的糖类组成的 但是在不同的生物膜中 这三种物质的含量是有差别的 结构也不完全相同 1 各种生物膜在结构上的联系 第5讲 要点探究 2 高尔基体膜 内质网膜 细胞膜的相互转变 说明 1 从上述关系中 可看出细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性 在内膜的生物发展中 内质网占有很重要的地位 可以说没有一种细胞的膜在生物发展时不依靠内质网 2 直接联系是指不同膜结构之间直接相连 3 间接联系是指不同膜结构之间通过囊泡发生膜的转化 2 各种生物膜在功能上的联系 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 膜融合是细胞融合 如植物体细胞杂交 高等生物的受精过程 的关键 也与大分子物质进出细胞的内吞 外排作用密切相关 通过膜之间的联系 使细胞内各种细胞器在独立完成各自功能的同时 又能有效地协同工作 从而保证细胞生命活动的正常进行 3 细胞的生物膜系统最少有以下三方面的功能 1 使细胞具有一个相对稳定的内部环境 在物质的运输与交换及信息传递中起决定性作用 2 增大膜的面积 供酶 核糖体等附着在上面 使各种化学反应有序进行 3 将细胞分隔成许多小区室 使各种化学反应能同时进行而不互相干扰 第5讲 要点探究 4 生物膜在生产实践中的作用 1 工业方面 生物膜的各种功能正在成为人工模拟对象 借助生物膜的选择透过性功能 设计出具有这一功能的膜结构 可以对各种水进行过滤 分离 从而对水质进行纯化处理 2 农业方面 通过生物膜的改变来寻找改善农作物品质的新途径 例如 生物膜上的蛋白质如果都能转变成防冻蛋白质 就有希望培育出抗寒新品种 3 医学方面 用人工合成的膜材料来代替人体病变器官行使正常的生理功能 从而达到治疗的目的 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 d 解析 由图可知 对应的细胞器分别是高尔基体 线粒体 内质网 叶绿体和核糖体 在细胞生物中 原核生物只含核糖体 故a选项错误 高尔基体 内质网 叶绿体和核糖体上进行的反应可由细胞质基质供能 也可由线粒体供能 b选项错误 是叶绿体 所以观察活细胞中的叶绿体不需要进行染色 健那绿是专一性染线粒体的活细胞染料 c选项错误 高尔基体和内质网间膜的转化体现生物膜的流动性 故d选项正确 第5讲 要点探究 点评 要明确什么细胞器存在于原核细胞还是真核细胞 对于原核细胞来说 只含有核糖体 而真核细胞里含有的细胞器很多 与能量有关的细胞器是叶绿体和线粒体 能被健那绿染色的细胞器是线粒体 呈现蓝绿色 内质网由膜构成的囊泡 到达高尔基体 与高尔基体膜融合 囊泡膜成为高尔基体膜的一部分 体现出生物膜具有流动性 第5讲 要点探究 探究点五重要的细胞核 1 结构 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 易错点 1 具有核膜 核仁 染色体等结构是真核细胞与原核细胞的最主要区别 是真核细胞的象征 2 核孔是mrna和蛋白质进出的通道 小分子物质也可以通过 dna不能通过核孔进入细胞质 3 核膜是选择透过性膜 氨基酸 葡萄糖 离子和小分子等可透过核膜 2 细胞核的主要功能从核膜 核仁 染色质分析 细胞核的主要结构是染色质 由于dna是遗传物质 所以说细胞核是遗传信息库 是细胞代谢和遗传的控制中心 可见细胞核是细胞结构中最重要的部分 第5讲 要点探究 3 细胞核的功能分析图 第5讲 要点探究 例5 2011 徐州模拟 真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关 以下细胞中核孔数目最少的是 a 胰岛细胞b 造血干细胞c 效应b细胞 浆细胞 d 口腔上皮细胞 第5讲 要点探究 d 解析 本题利用题目中的核孔数目与细胞的类型和代谢水平有关的信息 间接考查了选项中各细胞的类型和代谢水平的差异 且据已有的知识获得细胞的代谢越旺盛 则核孔的数目越多 a c中的细胞分别分泌胰岛素 或胰高血糖素 和抗体 代谢旺盛 b中细胞的分裂能力很强 代谢旺盛 只有d为高度分化的细胞 代谢较弱 故而d中的口腔上皮细胞的核孔数目最少 第5讲 要点探究 点评 核膜是细胞核与细胞质之间的界膜 但核膜不连接 上有许多小孔 这就是核孔 它是细胞核和细胞质之间大部分物质交换的通道 如信使rna可能通过核孔进入细胞质中 核孔的数目也因细胞种类及代谢状况不同而有差别 转录活性低或不转录的细胞中 核孔数目少 在核膜表面上的核孔的密度以及核孔的内径和外径 可因生物的种类和细胞的时期不同而异 通常核孔的密度与核的活性有关 凡核的合成活动越高 则核孔的密度也越大 核孔并不是经常单纯开放着的孔 而是有选择地进行着物质的透过 例如 某种蛋白质分子 其直径虽仅有 第5讲 要点探究 10纳米 但它却不能从细胞质进入到核内 另外 根据研究含有rna的大颗粒可从核内透过核孔进入细胞质中 病毒的dna也可以通过核孔进出细胞质与细胞核 第5讲 要点探究 第5讲 要点探究 ac 解析 图中 所对应的结构依次是核膜 染色质 核仁和核孔 核膜属于生物膜系统 把核内物质与细胞质分开 染色质是遗传物质dna的载体 核仁与核糖体的合成直接有关 与蛋白质的合成间接相关 有利于mrna从细胞核进入细胞质 实现核质之间的物质交换和信息交流 而dna只能在核中复制合成 不能随意穿出核孔 第6讲 细胞的物质输入和输出 第6讲细胞的物质输入和输出 第6讲 考点整合 小于 失水 动态平衡 细胞膜 液泡膜 渗透作用 高于 质壁分离复原 不同矿物质 选择透过性 第6讲 考点整合 第6讲 考点整合 膜由脂质组成 脂质和蛋白质 双层 流动镶嵌 第6讲 考点整合 蛋白质和磷脂 基本支架 流动性 选择透过性 糖被 第6讲 考点整合 甘油 载体 载体 能量 atp 第6讲 考点整合 探究点一通过模拟实验探究膜透性的实验 第6讲 要点探究 1 细胞的吸水和失水 1 原理 渗透作用 发生渗透作用必须具备两个条件 具有半透膜 膜两侧溶液具有浓度差 这里的浓度是指物质的量浓度 摩尔浓度 如果是其他浓度要换算成物质的量浓度后才能比较浓度的大小 从而判断细胞是吸水还是失水 2 动物细胞的吸水和失水 第6讲 要点探究 红细胞的细胞膜相当于半透膜 允许水分子自由通过 而细胞内的血红蛋白等分子不能通过 水分进出哺乳动物红细胞的状况可用图6 1表示 第6讲 要点探究 3 成熟植物细胞的吸水和失水 成熟植物细胞的结构特点 第6讲 要点探究 注意比较选择透过性膜与半透膜的异同 a 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 b 不同点 只要分子比半透膜的孔径小 就能通过 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 c 特别提醒 选择透过性膜是生理学概念 选择透过性膜具有生物活性 半透膜是物理学概念 物质的透过与不透过 取决于半透膜孔隙的直径大小 细胞液 特指液泡内的液体 具有一定的浓度 第6讲 要点探究 a 当外界溶液的浓度 细胞液的浓度时 细胞吸水 细胞呈膨胀状态 b 当外界溶液的浓度 细胞液的浓度时 细胞失水 质壁分离 c 当外界溶液的浓度 细胞液的浓度时 水分进出细胞处于动态平衡 4 渗透作用的结果 从微观水平分析 水分子可以通过半透膜进行双向扩散 从宏观水平观察 水分子是从低浓度溶液流向高浓度溶液 直至达到动态平衡 说明 物质分子是否通过取决于物质分子与小孔的相对大小 但所有的半透膜的小孔都大于水分子的直径 即水分子都能通过 生物膜相当于半透膜 可以作为半透膜使用 但生物膜中的核膜不能作为半透膜 因为核膜上有核孔 第6讲 要点探究 例1 2010 浙江卷 回答下题 为研究兔红细胞在不同浓度nacl溶液中的形态变化 请根据以下提供的实验材料与用具 写出实验思路 设计记录实验结果及原因分析的表格 并填入相应内容 材料与用具 兔红细胞稀释液 质量分数为1 5 的nacl溶液 蒸馏水 试管 显微镜等 要求 答题时对nacl溶液的具体配制 待观察装片的具体制作不作要求 1 实验思路 第6讲 要点探究 2 设计一张表格 并将预期实验结果及原因分析填入该表中 第6讲 要点探究 1 实验思路 用1 5 的nacl溶液和蒸馏水 配制出nacl质量分数0 3 0 6 0 9 1 2 1 5 的溶液 取6片载玻片 标记为1 6 分别滴加适量且等量的红细胞稀释液 再分别滴加等量的蒸馏水 0 3 0 6 0 9 1 2 1 5 的nacl溶液 制成临时装片持续观察红细胞的形态变化 并做好记录 2 不同浓度nacl溶液下兔红细胞的形态变化表 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 解析 实验目的为研究兔红细胞在不同浓度nacl溶液中的形态变化 所以需要设置不同梯度浓度的nacl溶液 实验原理是动物细胞的细胞溶液浓度为0 9 在浓度低于0 9 的nacl溶液中动物细胞会吸水膨胀 在浓度高于0 9 的nacl溶液中动物细胞会失水皱缩 且浓度差越大 现象越明显 在清水中 动物细胞会吸水过多而破裂 但是一段时间后 形态又会恢复到原来形态 因为离子可以透过细胞膜 第6讲 要点探究 点评 梯度法在测量某些液体的浓度或反应时间时 往往配制一定浓度梯度的标准液或间隔一定时间 利用特定的生物特性 进行正确判断 如测量细胞液浓度 酶促反应时间 血钙的含量等 许多探究实验要定量研究某一因素的影响 就需要对实验变量设置一系列变化梯度的数值 这样就可以观察自变量在不同变化梯度下实验结果的差异 还能确定反应所需的最佳自变量的数值 几个实验组所采用的都是相互对照 较好地平衡和抵消了无关变量的影响 使实验结果具有说服力 正常情况下 动物红细胞内的渗透压与血浆的渗透压相等 哺乳动物约相当于0 9 nacl溶液的渗透压 将红细胞置于等渗溶液中 其形态和容积可保持不变 若将红细胞悬浮于低渗的nacl溶液中 则水分进入 第6讲 要点探究 红细胞使之膨胀甚至破裂 但红细胞对低渗溶液具有一定的抵抗力 其抵抗力大小与红细胞膜渗透性有关 通常用不同浓度的nacl溶液来测定红细胞膜的渗透性 红细胞膜渗透性大的 则对低渗nacl溶液的抵抗力小 nacl溶液的渗透压稍有降低 此类红细胞便发生破裂而溶血 反之 渗透性小的则对nacl溶液的抵抗力大 nacl溶液的渗透压降到很低时才使这些红细胞破裂溶血 刚能引起一部分红细胞溶解的低渗nacl的浓度可以代表最小抵抗值 使全部红细胞溶解的nacl浓度为最大抵抗值 通常就以抵抗值表示红细胞的渗透性 刚成熟的红细胞 其膜的渗透性较小 而衰老的红细胞膜的渗透性较大 第6讲 要点探究 探究点二探究植物细胞的吸水和失水的实验 植物细胞的质壁分离和复原 1 实验原理 1 成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 2 细胞液具有一定的浓度 能够渗透失水和吸水 3 原生质层比细胞壁的伸缩性大 2 实验材料 紫色的洋葱鳞片叶 质量浓度为0 3g l的蔗糖溶液 1 注意材料的选择 选择材料必须是活细胞 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 除此之外还要用含有大型液泡的植物细胞 其中洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色 易于观察 是最佳的实验材料 第6讲 要点探究 2 使用蔗糖溶液的浓度要适宜 浓度过小 质壁分离现象不明显 影响观察 浓度过大 会使细胞在短时间内因失水过多而死亡 无法观察质壁分离复原 3 实验流程图示 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 4 质壁分离的原因分析 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 5 实验结论 成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时 细胞失水 当外界溶液浓度小于细胞液浓度时 细胞吸水 6 植物细胞质壁分离与复原实验的应用 1 判断细胞的死活 第6讲 要点探究 实验单一变量 待测细胞的生活状态 2 测定细胞液浓度范围 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 说明 1 观察植物细胞膜 光镜下 由于植物细胞的细胞膜与细胞壁紧贴在一起 用普通的光学显微镜不能观察到细胞膜 但发生质壁分离的细胞 其细胞膜与细胞壁之间发生不同程度的分离 此时用光学显微镜依然观察不到细胞膜 因为细胞膜太薄 2 动物细胞能发生渗透作用 但因无细胞壁 故动物细胞不会发生质壁分离现象 第6讲 要点探究 例2从同一个新鲜洋葱上取鳞片叶 细胞液浓度相同 放入不同浓度的溶液中 结果如图甲所示 请据图6 4回答 第6讲 要点探究 1 图甲中各细胞所处溶液的浓度从大到小依次是 2 将a细胞放在蒸馏水中 会发生 3 图甲 中的水分子要渗出细胞壁需穿过 层磷脂分子 4 图乙是图甲c中 填序号 的部分亚显微模式图 该结构的结构特点是 5 如果图乙表示的是人的小肠上皮细胞的一部分 消化道中的葡萄糖进入小肠上皮细胞是从 填字母 侧到 填字母 侧 这种运输方式要正常进行 除了图上所示结构外 还需要 第6讲 要点探究 1 cab 2 质壁分离复原 3 4 4 具有一定的流动性 5 ed能量 或atp 解析 由于细胞液浓度相同 而细胞质壁分离的程度不同 故外界溶液的浓度有差别 当外界溶液浓度大时 发生的质壁分离现象明显 否则不明显 所以c的外界溶液浓度最大 b的外界溶液浓度最小 如果将a放在蒸馏水中 细胞会通过吸水而使其复原 但由于细胞壁的保护作用而不会使细胞破裂 细胞液中的水分子 存在于液泡中 依次通过液泡膜 细胞膜渗出细胞 故穿过四层磷脂分子 乙是细胞膜的亚显微结构 葡萄糖进入小肠上 第6讲 要点探究 皮细胞从细胞的外侧 e 到内侧 d 内外侧的判定应根据糖蛋白 有糖蛋白的一侧为外侧 由于葡萄糖进入小肠是主动运输 还需要消耗图中未标出的能量 点评 本题意在提高学生对质壁分离与细胞膜的结构及识图能力 发生质壁分离的细胞的细胞液浓度由于大量失水而增大 液泡体积会缩小 由糖链判断细胞膜的内外侧 膜外有糖链 膜内无糖链 注 其他细胞器膜上无糖链或很少 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 1 由b c的过程中 细胞应处于哪种试剂中 细胞液的浓度变化是 2 若b a过程发生后可自动发生a b过程 应怎样完成实验操作 第一步 将小块紫色洋葱表皮平展在载玻片中央的清水中 盖上盖玻片 在显微镜下观察 可看到原生质层紧紧地贴着细胞壁 第6讲 要点探究 第二步 说明选择该试剂的原理是 3 若选择一种试剂在完成b a过程后 无论再用哪种试剂 a b过程都不能发生 则所选择的试剂是 第6讲 要点探究 1 清水逐渐变小 2 在盖玻片一侧滴入质量浓度为0 1g ml的kno3溶液 另一侧用吸水纸吸引 这样重复几次 使洋葱表皮浸入到kno3溶液中 用显微镜观察质壁分离发生 一段时间后会自动复原k 和no 3会通过主动运输进入细胞内 使细胞液浓度逐渐升高后 外界的水会自动进入细胞内 质壁分离会自动复原 3 0 5g ml的蔗糖溶液 第6讲 要点探究 解析 本题考查了细胞在溶液中的吸水和失水 而发生的质壁分离和复原 及浓度过高导致细胞失水过多而死亡 1 清水中 b c过程中细胞吸水能力降低 说明细胞液浓度降低了 细胞正在吸水状态 因此是清水 2 质量浓度为0 1g ml的kno3溶液开始时细胞失水 之后细胞膜主动吸收k离子和no3根离子进入细胞 细胞液浓度变大 可以吸水恢复 3 浓度为0 5g ml蔗糖溶液因为蔗糖浓度过大 细胞失水达到一定程度后死亡 细胞质层不再是半透膜 细胞丧失了吸水的能力 第6讲 要点探究 探究点三有关生物膜分子结构模型的探究 1 生物膜分子结构模型的探究过程 1 化学成分 1859年 欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验 探究细胞膜含有脂质成分 科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来 然后用蛋白酶处理 已知蛋白酶能专一性地催化蛋白质水解 发现细胞膜被破坏 探究细胞膜上有蛋白质 膜主要由蛋白质分子和脂类分子组成 各种膜所含的蛋白质和脂类的比例同膜的功能有关 机能活动较旺盛的膜 其蛋白质含量较高 因为膜的功能活动主要由蛋白质来承担 第6讲 要点探究 2 空间结构 1925年 两位荷兰的科学家通过一定的技术手段抽提红细胞膜脂质并将抽提出的脂质置于空气 水界面上铺成单分子层 测得其表面积 是原来红细胞膜表面积的两倍 探究细胞膜上磷脂是双层 磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架 在骨架的内 外侧有许多球形蛋白质分子镶嵌 贯穿或覆盖在表面 具体说来 在膜的中间是磷脂双分子层 实际上包括两层磷脂分子 这是细胞膜的基本骨架 由它支持着许多蛋白质分子 第6讲 要点探究 1959年罗伯特森用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片 显示暗 明 暗三层结构 形成蛋白质 磷脂 蛋白质的三层结构 称之为单位膜 单位膜模型的主要不足在于 把生物膜的结构描述成静止的 不变的 3 结构特点 人 鼠细胞融合实验 荧光标记法 探究1970年larryfrye 膜具有一定的流动性 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的 而不是静止的 这对于细胞膜完成各种生理功能是非常重要的 第6讲 要点探究 细胞膜的流动镶嵌模型1972年桑格和尼克森 磷脂分子是可以运动的 具有流动性 大多数的蛋白质也是可以运动的 也体现了膜的流动性 第6讲 要点探究 磷脂双分子层是生物膜的基本支架 其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧 疏水性的尾部相对朝向内侧 第6讲 要点探究 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 有的贯穿整个磷脂双分子层 这里体现了膜结构内外的不对称性 第6讲 要点探究 在细胞膜的外侧 有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白 叫做糖被 糖被与细胞识别 细胞间的信息交流有密切联系 2 细胞膜的结构特点和功能特性的区别和联系 1 含义不同 细胞膜的结构特点是指细胞膜具有一定的流动性 细胞膜的功能特性是指细胞膜具有选择透过性 2 结构基础不同 磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架 蛋白质分子镶嵌 贯穿 覆盖其间 磷脂分子的流动性和蛋白质分子的运动性导致细胞膜的结构具有一定的流动性 例如细胞的胞吞和胞吐以及载体蛋白的运动等 第6讲 要点探究 细胞膜具有调控物质出入细胞的功能 物质出入细胞有扩散和渗透 被动转运 主动转运以及胞吞和胞吐等方式 而膜上载体蛋白的种类和数量不同 决定了出入细胞的物质的种类和数量不同 因此使得许多分子和离子不能随意出入细胞 只有细胞所需要的分子和离子才能进入细胞 所以细胞膜的功能特性是选择透过性 3 两者关系 流动性是选择透过性的基础 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 细胞膜失去了选择透过性 也就意味着细胞死亡 总之 膜的组成 结构和功能可表示为图 第6讲 要点探究 易错点 细胞膜上蛋白质含量的高低与种类的多少能反映其功能的复杂程度 根据细胞膜上糖蛋白的位置可以判断细胞膜的内侧和外侧 糖蛋白位于细胞膜外侧 第6讲 要点探究 例3 2011 深圳月考 磷脂是组成细胞膜的重要成分 这与磷脂分子的头部亲水 尾部疏水的性质有关 某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油 每个小油滴都由磷脂膜包被着 该膜最可能的结构是 a 由单层磷脂分子构成 磷脂的尾部向着油滴内b 由单层磷脂分子构成 磷脂的头部向着油滴内c 由两层磷脂分子构成 结构与细胞膜完全相同d 由两层磷脂分子构成 两层磷脂的头部相对 第6讲 要点探究 a 解析 根据磷脂分子的特性 磷脂的头是亲水的 应该在油滴外侧 磷脂的尾是疏水的 应该在内侧与油滴接触 所以该膜最可能是单层的 点评 磷脂双分子层构成了膜的基本支架 磷脂分子不溶于水 构成细胞膜的磷脂分子的亲水性部分位于膜的内外两侧 而疏水性的部分位于两层磷脂分子之间 因细胞内外环境含有较多的水 决定了亲水性的头部和疏水性的尾部的分布 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 即 蛋白质 脂质 蛋白质 三层结构构成 20世纪60年代以后 人们对生物膜是静态的观点提出一些质疑 并随新技术手段的应用 科学家发现膜蛋白不是全部平铺在脂质表面 有的镶嵌在脂质双分子层中 1970年科学家通过一些实验证明 细胞膜具有流动性 1972年 桑格和尼克森提出 流动镶嵌模型 1 简述科学家获取纯净细胞膜的方法 第6讲 要点探究 细胞膜中含有蛋白质 除了用化学分析法 还可用酶解法 可用 处理神经细胞等 然后观察细胞活性 如失去活性则证明含有蛋白质 2 磷脂分子是构成细胞膜的脂质分子 磷酸 头 部是亲水的 脂肪酸 尾 部是疏水的 如图6 10所示 请尝试画出磷脂分子在空气 水的界面上铺成单分子层的模式图 第6讲 要点探究 3 哪些实例能证明细胞膜具有流动性 请试举两例 4 尝试画出生物膜的流动镶嵌模型示意图 5 分析生物膜模型的建立过程 你受到什么启示 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 解析 红细胞涨破在蒸馏水中后 细胞膜的质量最大 离心后直接会和其他成分分开 直接快速 磷脂双分子层是双层的 组成那双层结构的就是磷脂 我们可以形象的把它比喻成有两条尾巴的蝌蚪 它们占了磷脂双分子层的50 60 组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的 这种结构特点 使细胞膜具有一定的流动性 主要体现在变形虫捕食和运动时伪足的形成 白细胞能够通过变形运动吞噬病菌 动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程 人 鼠细胞杂交试验 受精时细胞的融合 生物膜的流动镶嵌模型认为 磷脂双分子层构成了膜的基本支架 这个支架不是静止的 第6讲 要点探究 磷脂双分子层是亲油的流体 具有流动性 蛋白质分子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 第6讲 要点探究 探究点四物质跨膜运输的特点和方式 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 第6讲 要点探究 2 影响各种运输方式的因素 1 自由扩散 物质运输的动力就是膜内外的物质浓度差 浓度差越大 自由扩散的速率越大 2