1、第5讲细胞的物质运输功能,最新考纲1.细胞膜系统的结构和功能()。2.物质进出细胞的方式()。3.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。,1.细胞膜的成分,考点一细胞膜的结构与功能(5年6考),脂质,磷脂,蛋白质,糖类,2.细胞膜的功能,(1)具有_，保护细胞不受外来物质的干扰和有害物质侵袭。(2)控制_的功能。(3)进行细胞间的_。,屏障作用,细胞与外界物质交换,信息传递,“信息分子”,直接交流,通道,3.生物膜结构的探索历程(连线),4.流动镶嵌模型的基本内容,(1)结构模型,糖蛋白,蛋白质分子,磷脂双分子层,(2)结构特点,一定的流动性,磷脂分子,蛋白质,分子,加快,巧记细胞膜“一、二、三
2、”,1.如图为细胞膜成分、结构及功能间的相互关系，请写出内容,提示蛋白质分子糖蛋白流动性选择透过性,2.采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞，做如图实验。,(1)本研究所采用的方法是什么？(2)由本实验结果可推测何种结论？,(3)如图是相关实验结果的记录，据此哪项结论不能成立？,温度增加到15 以上，细胞膜流动性增强该实验证明膜蛋白能够运动温度对膜蛋白的运动有影响图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多提示(1)荧光标记法(2)细胞膜具有一定的流动性(3),1.真题重组判断正误,(1)细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测(2017全国卷，2A)( )(2)细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功
3、能相同(2016全国卷，1B)( )(3)膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的(2016全国卷，1D)( )(4)膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的(2016海南卷，1A)( )(5)CO2进出肺泡上皮细胞不依赖膜蛋白(2014海南卷，3A)( ),与细胞膜组成、功能相关的高考题多基于教材必修一P4547细胞膜化学组成、功能相关实验探究及细胞膜流动镶嵌模型，准确记忆、归纳相关内容，并构建知识网络概念图是备考良策。,2.下列为鉴别细胞活性的染色排除法流程。,(1)请依次填出相关内容_(2)请解释染色排除法原理：_。,(3)下列为鉴别细胞活性的色素透出方法流程，请推测相应内容。,提示(1)不
4、呈红色呈红色控制物质进出细胞(2)“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死细胞的细胞膜不再具有控制物质进出细胞的功能，所以染色剂能够进入死细胞内，使其被染色。(3)不变无色褪色变红选择透过性,1.(2015海南卷，1)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ATPC.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解析细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，A正确；水、氧、二氧化碳及甘油、乙醇、苯等物质可以通过单纯扩散
5、进出细胞，单纯扩散不需要消耗能量，B错误。答案B,细胞膜的结构,2.(2018河南商丘名校一检)根据如图分析动物细胞，叙述错误的是(),A.此图可表示动物细胞膜的结构模式图B.无机盐离子、尿素和酒精的运输可能与膜上的等载体有关C.此图所示A面为膜外，B面为膜内D.若将该细胞膜的磷脂层平展在空气水界面上，则与水面接触解析根据细胞膜系统的特点，细胞膜的外表面结构的主要特征就是有糖被。尿素和酒精属于单纯扩散，不需要载体蛋白的协助。磷脂分子的头部是亲水的，所以能与水面接触。答案B,【典例1】 (2017全国卷，1) 细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及
6、精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于(),A.血液运输，突触传递B.淋巴运输，突触传递C.淋巴运输，胞间连丝传递D.血液运输，细胞间直接接触,细胞膜的功能,解析细胞间信息交流的方式共有三种，分别为通过体液运输、细胞间的直接接触及植物细胞之间通过“通道”交流信息。内分泌腺细胞分泌激素作用于靶细胞，如哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素，是通过血液循环运输到靶细胞，进行细胞间的信息交流；精子与卵细胞结合时，两者细胞膜表面直接相互接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞，进行细胞间信息交流。答案D,【典例2】 (2017广州二模)下列关于选择透过性膜的叙述正确的是(),A.细胞膜是选择透过性膜
7、，主要由磷脂和糖类组成B.植物细胞的质壁分离现象体现了细胞壁和原生质层的选择透过性C.人工脂双层膜能让O2通过不能让Ca2通过，属于选择透过性膜D.生物膜的选择透过性是活细胞的重要特征,解析细胞膜具有选择透过性，主要由蛋白质和磷脂组成，A错误；原生质层具有选择透过性，而细胞壁是全透性的，B错误；膜的选择透过性主要与膜上的载体有关，其选择透过性具体表现在特定的载体只能转运特定的物质，人工脂双层膜上不具有载体蛋白，因此不具有选择透过性，C错误；活细胞的生物膜具有选择透过性，死细胞的生物膜丧失选择透过性，D正确。答案D,4种常考的“膜蛋白”及其功能(1)信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋
8、白糖蛋白。(2)膜载体蛋白：膜用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。(3)具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。,1.渗透作用,(1)发生渗透作用的条件：一是具有_，二是半透膜两侧的溶液具有_。(2)常见渗透装置图分析,考点二渗透作用原理及质壁分离与复原实验(5年11考),半透膜,浓度差,水分的流动判断：当溶液浓度_时，水分就通过半透膜由S2流向S1；当溶液浓度_时，水分就通过半透膜由S1流向S2。在达到渗
9、透平衡后，若存在如图所示的液面差h，则S1溶液浓度_S2。因为液面高的一侧形成的净水压，会_溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。,2.质壁分离与复原实验,(1)实验原理成熟的植物细胞的原生质层相当于一层_。 _具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。,S1S2,S1S2,阻止,半透膜,细胞液,原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。,(2)实验步骤,0.3 g/mL,的蔗糖溶液,紧贴细胞壁,逐渐变小,变深,清水,逐渐变大,变浅,(3)实验结论,【特别提醒】,(1)本实验存在两组对照实验,(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。(3)引发
10、质壁分离的两种原因,1.渗透作用与扩散作用有何区别？,提示渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜)，扩散作用则不一定需要；扩散作用适用于各种物质，渗透作用仅指溶剂分子。,2.将紫色洋葱鳞叶外表皮细胞置于质量分数为30%蔗糖溶液中数分钟后，用清水引流，重复多次，则在此过程中：区域将扩大还是缩小，区域颜色深浅有何变化？,提示发生质壁分离的细胞用清水引流，使其处于清水中，由于外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水，发生质壁分离后的复原，所以图示中区域缩小，区域紫色变浅。,3.将若干生理状况基本相同，长度为3 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度的溶液(即0.3 g/mL蔗糖溶液，0.3 g/mLKNO
11、3溶液及0.5 g/mL蔗糖溶液)(实验组)和清水(对照组)中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。,请思考：(1)依据图示四条曲线变动趋势，推测ad依次为哪种溶液？(2)对照组中萝卜条长度增加较少的原因是什么？(3)b曲线在用清水处理前即由下降趋势转为上升趋势，原因是什么？与之相关的细胞器有哪些？提示(1)a.清水b.0.3 g/mLKNO3溶液c.0.3 g/mL蔗糖溶液d.0.5 g/mL蔗糖溶液。(2)细胞壁伸缩性较小，限制细胞胀大。(3)K、 离子透过原生质层进入细胞液；与之相关的细胞器有核糖体、线粒体、液泡。,(2017全国卷，4)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发
12、现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示，下列叙述正确的是(),细胞吸水和失水状况分析,A.04 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.01 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.23 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.01 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压,慧眼识图获取信息,答案C,【对点小练】,(2018山西六校入学质检，26)如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：,(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图_(填题图编号)所示现象，最终红细胞会_。(2)若将洋葱
13、表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现如图_(填题图编号)所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的状况如图_(填题图编号)所示。然后将其放在清水中，则达到平衡时细胞内液渗透压_(填“大于”“小于”或“等于”)清水的渗透压。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大且最终_(填“会涨破”或“不会涨破”)。,解析将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水，如图甲所示。动物细胞无细胞壁，红细胞会因吸水过多而涨破。(2)将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较
14、大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示；此时将其放入清水中，细胞内液渗透压较高，细胞吸水，但由于细胞壁的存在，细胞不会一直吸水，随着细胞体积的增大，细胞壁还会产生一种与细胞原生质体膨胀对细胞壁产生的压力相反的力，促使水分子向细胞外移动，达到平衡时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示，此时细胞内外仍存在浓度差，细胞内液渗透压较高。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，细胞体积会增大但不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。答案(1)甲涨破(2)丙乙大于(3)不会涨破,细胞吸水、失水的判断(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断。当细胞外溶液浓度大于
15、细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定。若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。,1.(2014课标，4)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是(),A.与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察B.用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察解析黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿
16、色，有利于实验现象的观察，故B错误。答案B,质壁分离与复原,2.将质壁分离的洋葱紫色外表皮细胞放入清水中，液泡体积的变化如图所示。下列叙述正确的是(),A.与A点相比，B点时细胞的液泡颜色变深B.与B点相比，C点时细胞的吸水速率大C.C点时细胞膨胀，液泡内没有水分子进出D.B点到C点过程中，细胞的吸水速率受细胞壁的影响,解析将质壁分离的洋葱紫色外表皮细胞放入清水中，随着时间的推移，液泡的体积逐渐变大直至保持相对稳定，说明细胞在不断地吸水直至水分进出细胞达到动态平衡。与A点相比，B点时细胞已吸入的水量较多，液泡的颜色变浅，A错误；与B点相比，C点时细胞的体积不再增加，说明水分进出细胞达到动态平衡
17、，细胞吸水速率小于B点时的，B、C错误。答案D,质壁分离和复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活(2)测定细胞液浓度范围,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液),1.穿膜运输被动运输和主动运输,单纯扩散、协助扩散和主动运输的比较,考点三物质出入细胞的方式(5年12考),高,低,高,低,低,高,不需要,需要,需要,不消耗,不消耗,消耗,“三步”判断物质出入细胞的方式,2.膜泡运输大分子物质出入细胞的方式,细胞膜的流动性,能量,不需,3.不同因素对物质跨膜运输的影响的曲线模型,影响物质跨膜运输的因素有多种，最常见的有：内部因素_的种类、数量；
18、外部因素物质的_、影响呼吸作用强度的因素(如氧气浓度、_等),载体,浓度,温度,物质浓度(在一定的范围内),单纯扩散,主动运输,氧气浓度,载体,蛋白,无氧,呼吸,协助扩散,主动运输,依据模式图确认物质出入细胞的方式及影响因素,(1)填写以下有关物质运输方式及结构的名称：图2：_；图3：_；图4：_；a：_。图5：_,单纯扩散,协助扩散,主动运输,载体蛋白,内吞、外排,(2)写出图1图5中影响物质出入细胞的因素图中仅受“浓度差”制约的为_加入蛋白酶处理会受影响的是_加入呼吸酶抑制剂处理，会受影响的是_(3)甘油分子跨膜运输遵循_所示模式，红细胞吸收葡萄糖与_所示模式一致，多数离子跨膜方式应如_所
19、示方式。(4)神经递质的释放应符合_所示模式，该模式_(填“需”或“不需”)消耗能量，其运输机制与膜的_有关。,图1、图2,图3、图4、图5,图4、图5,图2,图3,图4,图5,流动性,需,真题重组判断正误(1)物质通过脂质双分子层的扩散速率与其脂溶性有关(2016海南卷，1D)( )(2)叶肉细胞不能以主动运输的方式吸收矿质元素离子(2013全国卷，3D)( )(3)ATP可为物质跨膜运输提供能量(2015海南卷，3B)( )(4)与白色花瓣相比，采用红色花瓣更有利于质壁分离现象的观察(2014全国卷，4A)( )(5)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同(2013全国卷，3
20、A)( ),以上内容着重考查了教材必修一 P4851物质穿膜运输的方式及实例，此属高考高频考点，备考时应侧重各类方式的比较与界定，尤其要关注题目曲线图解、关键词、表格数据等有效信息，学会用“顺藤摸瓜”法解决问题。,1.(2016全国课标卷，2)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是(),A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率,物质出入细胞的方式、特点及实例,解析离子泵通过消耗ATP进行
21、离子的跨膜运输，属于主动运输，A错误；主动运输一般为逆浓度梯度进行，B错误；蛋白质变性剂会降低具有活性的载体数量，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，D错误。答案C,2.(2017河南郑州二检)呼吸作用过程中在线粒体的内膜上NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H泵到线粒体基质外，使得线粒体内外膜间隙中H浓度提高，大部分H通过特殊的结构回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成(如图所示)。下列叙述错误的是(),A.H由膜间隙向线粒体基质的穿膜运输属于协助扩散B.结构是一种具有ATP水解酶活性的通道(载体)蛋白C.上述过程中能量转化过程是有机物中稳定化学能电能ATP中活跃化学
22、能D好氧细菌中不可能发生上述过程,解析由题图可知，H由线粒体膜间隙向线粒体基质转运是从高浓度向低浓度运输，需要载体(结构)协助但不消耗能量，该过程属于协助扩散，A正确；结构能驱动ATP的合成，而不是水解，B错误；由题意可知，线粒体内膜上的NADH分解产物有NAD和高能电子，高能电子传递给质子泵，质子泵利用这一能量将H泵到线粒体的膜间隙，使线粒体膜间隙的H浓度高于线粒体基质，H通过结构回流到线粒体基质时驱动了ATP的合成，该过程中能量发生的转化是有机物中稳定的化学能(NADH)电能(高能电子)ATP中活跃的化学能，C正确；好氧细菌为原核生物，无线粒体，不可能发生上述过程，D正确。答案B,有关物质
23、出入细胞方式的7个“不要漏掉”(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。(2)消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉内吞和外排。(3)从高浓度到低浓度的运输方式除单纯扩散外，不要漏掉协助扩散。(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所核糖体。,(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除单纯扩散外，不要漏掉协助扩散。(7)Na、K等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但不要漏掉，也可通过协助扩散(或离子通道)进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K外流和形成动作电位时的Na内流。
24、,【典例】 (2017经典高考，22)(改编)下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述正确的是(),物质穿膜运输方式及影响因素,A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输B.单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞C.ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞,慧眼识图获取信息,答案A,【对点小练】,(2018河南八市联考，11)下图为物质进出细胞示意图，下列相关说法错误的是(),A.载体具有运输和催化的作用B.载体参与的运输方式属于协助扩散C.载体的作用使细胞内的Na浓度高于细胞外D.溶质分子甲进入细胞与细胞内外Na的浓度有关,解析从
25、图中信息得知，载体可以控制K、Na的运输，同时可以催化ATP水解为ADP和Pi，A正确；通过载体溶质分子甲顺浓度梯度出细胞，属于协助扩散，B正确；载体让Na进细胞是顺浓度梯度运输，细胞内的Na低于细胞外，C错误；载体可以同时让Na和溶质分子甲进入细胞，且甲是逆浓度梯度进入细胞，属于主动运输，需要的能量由Na膜两侧的浓度差形成的势能提供，D正确。答案C,1.“三看法”快速判定物质出入细胞的方式,2.实验探究物质穿膜运输的方式(1)探究是主动运输还是被动运输(2)探究是单纯扩散还是协助扩散,易错防范清零,易错清零,易错点1误认为植物细胞“系统的边界”是细胞壁,点拨植物细胞最外层是细胞壁，其主要成分
26、是纤维素和果胶。细胞壁不具有生命活性，而且是全透性的，因此植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁。,易错点2误认为所有生物膜均含糖蛋白,点拨糖蛋白的位置只位于细胞膜的外侧，细胞器膜和细胞膜内侧不存在，可用于确定细胞膜膜内外位置。,易错点3误认为不同细胞的细胞膜成分相同且一成不变,点拨(1)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中含量很少或没有。(2)细胞膜的组分并不是不可变的。例如，细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。,易错点4误认为渗透平衡时“浓度相等”,点拨渗透平衡浓
27、度相等，下图为一个典型的渗透装置，当S1溶液浓度S2溶液浓度时，单位时间内由S2S1的水分子数多于S1S2的水分子数，总结果：水由S2溶液流向S1溶液，故S1液面上升，然而当h停止上升，S1与S2达渗透平衡时，S1浓度仍大于S2浓度，如S1为蔗糖溶液，S2为清水时，即使达渗透平衡，被稀释后的S1中仍存在原有的蔗糖分子，其浓度绝不会与清水(S2)相等。,易错点5不清楚选择透过性膜与半透膜(或人工膜)的特别之处,点拨选择透过性膜与半透膜或人工膜,易错点6误认为同种物质跨膜方式应一致,点拨某物质进出细胞的方式并非固定一种。如葡萄糖进入红细胞是协助扩散，而葡萄糖通过小肠上皮细胞细胞膜的方式为主动运输，
28、要视具体情况而定。再如静息电位形成时K外流与动作电位形成时Na内流均为协助扩散；但K、Na在其他细胞中跨膜运输一般为主动运输，而即使是同一种物质，进出细胞的方式也不一定相同，如下图中Na、氨基酸进出肾小管上皮细胞方式均不相同。,如图所示为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题。,(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面高度一致。渗透平衡时液面高度差为h，此时S1和S2浓度的大小关系为_。(填“S1S2”“S1S2”或“S1S2”),规范答题,(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的_，两者在物质透过功能上可表现出“主动运输”有关物质的是_(填“前者”、“后者”或“两者”)(3)为进一步探究生物膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。实验材料：紫色洋葱。实验器具：光学显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、吸水纸、擦镜纸、滴管、记号笔等。实验试剂：蒸馏水、0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。部分实验步骤和结果如下：,选两片洁净的载玻片、标记，在载玻片中央分别滴加_，制作洋葱鳞片叶外表皮细胞临时装片，并分别观察装片中细胞的初始状态。分别在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液和KNO3溶液，并用吸水纸在另一侧吸引、观察洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是_。上述实验中最能体现生物膜功能特性的实验现象是_。,
