年物質(zhì)出入細(xì)胞的方式專題復(fù)習(xí)

分子與細(xì)胞專題復(fù)習(xí)3——物質(zhì)出入細(xì)胞的方式2020年海淀區(qū)空中課堂高二年級生物學(xué)科1物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例2生物膜的流動鑲嵌模型CONTENTS目錄3物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞轿镔|(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例01滲透作用滲透作用：水分子或其他溶劑分子透過半透膜，從相對含量高的地方向相對含量低的地方的擴(kuò)散。擴(kuò)散：分子、離子等從高濃度向低濃度運(yùn)動，直到均勻分布的現(xiàn)象。滲透裝置必備的條件：半透膜半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差滲透裝置蔗糖溶液清水半透膜半透膜水分子蔗糖分子例1：如圖為滲透作用實(shí)驗(yàn)裝置。其中半透膜只允許水分子和單糖分子通過，向a側(cè)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的蔗糖溶液，向b側(cè)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液，初始狀態(tài)如圖所示，則剛開始的短時(shí)間內(nèi)和最終的液面高低分別為（）A.a高于b，a高于bB.a高于b，a低于bC.a低于b，a高于bD.a低于b，a低于bC蔗糖葡萄糖二糖單糖單位體積溶質(zhì)分子數(shù)﹤→←滲透壓：溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力。與單位體積溶液中（所有）溶質(zhì)微粒的數(shù)目成正比原生質(zhì)層細(xì)胞壁（全透性）細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜細(xì)胞液（具有一定的濃度）原生質(zhì)層原生質(zhì)體（植物體細(xì)胞雜交）細(xì)胞滲透吸水與滲透失水的條件滲透裝置滲透失水的結(jié)果滲透吸水的結(jié)果半透膜滲透壓差動物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞膜原生質(zhì)層細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與外界溶液細(xì)胞液與外界溶液吸水膨脹或脹破失水皺縮吸水膨脹但不脹破，質(zhì)壁分離的復(fù)原質(zhì)壁分離外界溶液滲透壓大于細(xì)胞內(nèi)溶液外界溶液滲透壓小于細(xì)胞內(nèi)溶液植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)材料活的植物細(xì)胞有中央液泡液泡中有色素?zé)o色則可調(diào)暗視野/無毒色素/無毒染劑①成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜；細(xì)胞液具有一定的濃度，植物細(xì)胞能滲透吸水和失水。②原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大。紫色的洋蔥鱗片葉植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟在載物臺上操作，觀察同一細(xì)胞自身對照植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中央液泡大小中央液泡顏色深淺原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的位置細(xì)胞大小蔗糖溶液清水逐漸變小逐漸變大逐漸變深逐漸變淺逐漸分離逐漸貼近基本不變基本不變蔗糖溶液植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中常用0.3g/mL蔗糖溶液，若用0.5g/mL蔗糖溶液是否會發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象？能發(fā)生質(zhì)壁分離但不能發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原如果將蔗糖溶液換成一定濃度的KNO3、乙二醇、甘油等溶液，預(yù)測觀察到怎樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果？能發(fā)生質(zhì)壁分離會發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用1.判斷植物細(xì)胞的死活是否發(fā)生質(zhì)壁分離2.測定細(xì)胞液濃度范圍一系列濃度梯度的蔗糖溶液剛好發(fā)生與剛好尚未發(fā)生質(zhì)壁分離3.比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度同一濃度的蔗糖溶液發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間或發(fā)生質(zhì)壁分離細(xì)胞的數(shù)量比例4.比較未知濃度溶液的濃度大小同一植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間或發(fā)生質(zhì)壁分離細(xì)胞的數(shù)量比例5.鑒別不同種類的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）是否發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原滲透作用原理在生活中的應(yīng)用1.預(yù)防燒苗現(xiàn)象。2.食品的腌制和保存。3.臨床上輸液時(shí)使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的生理鹽水。生物膜的流動鑲嵌模型02生物膜的流動鑲嵌模型成分主要成分：磷脂和蛋白質(zhì)基本骨架磷脂雙分子層膽固醇結(jié)構(gòu)特性一定的流動性功能特性選擇透過性糖細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞器膜核膜生物膜物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?3細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出離子極性大分子極性小分子疏水小分子H+,Na+,K+,HCO3-氨基酸葡萄糖核苷酸O2，CO2H2O尿素單細(xì)胞生物蛋白質(zhì)大分子顆粒物物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式大分子或顆粒胞吞胞吐根據(jù)分子大小小分子或離子根據(jù)能量消耗消耗主動運(yùn)輸不消耗被動運(yùn)輸需要協(xié)助擴(kuò)散不需要自由擴(kuò)散根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)輸方向是否需要蛋白質(zhì)協(xié)助是否消耗能量舉例影響因素被動運(yùn)輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動運(yùn)輸自由擴(kuò)散自由擴(kuò)散高濃度→低濃度不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不消耗能量O2、CO2、水、甘油、乙醇、苯等細(xì)胞內(nèi)外濃度差O物質(zhì)濃度運(yùn)輸速率被動運(yùn)輸示意圖協(xié)助擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散載體蛋白通道蛋白需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白高濃度→低濃度不消耗能量水、人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖、離子（

Ca2+,Na+,K+等）細(xì)胞內(nèi)外濃度差、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量O物質(zhì)濃度運(yùn)輸速率膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量有限轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被動運(yùn)輸示意圖水通道蛋白1988年，阿格雷（P.Agre）成功分離并證實(shí)存在水分子更多的是借助水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓以及生理與病理作用離子通道不是連續(xù)性開放不同類型的離子通道離子通道動作電位的產(chǎn)生和膜電位改變協(xié)助擴(kuò)散（離子通道）協(xié)助擴(kuò)散（離子通道）主動運(yùn)輸離子通道神經(jīng)肌肉接頭協(xié)助擴(kuò)散（離子通道）胞吐協(xié)助擴(kuò)散（離子通道）葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過構(gòu)象改變完成葡萄糖的協(xié)助擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)方向取決于葡萄糖濃度梯度人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通道蛋白：與通道的直徑和形狀適配、大小和電荷適宜，無需結(jié)合載體蛋白：與自身結(jié)合部位相適應(yīng)，結(jié)合，發(fā)生自身構(gòu)象的改變通道

蛋白載體蛋白主動運(yùn)輸?shù)蜐舛取邼舛刃枰d體蛋白消耗能量OO2濃度運(yùn)輸速率膜上載體蛋白數(shù)量有限小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽等載體蛋白的種類和數(shù)量、能量（O2濃度等）主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸Na+-K+

泵細(xì)胞膜電位主動運(yùn)輸Na+-K+

泵吸收營養(yǎng)主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸協(xié)助擴(kuò)散主動運(yùn)輸3種類型ATP直接供能（ATP驅(qū)動泵）間接提供能量（協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)或偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)）光驅(qū)動泵主動運(yùn)輸ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使載體蛋白磷酸化泵入2K+結(jié)合3Na+磷酸化泵出3Na+結(jié)合2K+去磷酸化Na+-K+

泵主動運(yùn)輸ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使載體蛋白磷酸化Ca2+

泵工作示意圖主動運(yùn)輸對細(xì)胞生活的意義在大腸桿菌中，大約20%的基因編碼膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。細(xì)胞產(chǎn)生的能量中30%被用于主動運(yùn)輸。主動運(yùn)輸普遍存在于動植物和微生物細(xì)胞中，通過主動運(yùn)輸來選擇吸收所需要的物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)，從而保證細(xì)胞和個(gè)體生命活動的需要。物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式大分子或顆粒胞吞胞吐體現(xiàn)了細(xì)胞膜的選擇透過性根據(jù)分子大小小分子或離子根據(jù)能量消耗消耗主動運(yùn)輸不消耗被動運(yùn)輸需要協(xié)助擴(kuò)散不需要自由擴(kuò)散根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白胞吞和胞吐細(xì)胞內(nèi)→細(xì)胞外胞吐胞吞細(xì)胞外→細(xì)胞內(nèi)不需要載體蛋白消耗能量變形蟲攝取單細(xì)胞生物、吞噬細(xì)胞吞噬抗原等需要識別胞吞低密度脂蛋白（LDL）進(jìn)入細(xì)胞家族性高膽固醇血癥胞吞和胞吐細(xì)胞內(nèi)→細(xì)胞外胞吐胞吞細(xì)胞外→細(xì)胞內(nèi)不需要載體蛋白消耗能量變形蟲攝取單細(xì)胞生物、吞噬細(xì)胞吞噬抗原等乳腺細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)、內(nèi)分泌腺分泌細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)類激素、消化腺細(xì)胞分泌的消化酶需要識別物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式大分子或顆粒胞吞胞吐體現(xiàn)了細(xì)胞膜的流動性體現(xiàn)了細(xì)胞膜的選擇透過性根據(jù)分子大小小分子或離子根據(jù)能量消耗消耗主動運(yùn)輸不消耗被動運(yùn)輸需要協(xié)助擴(kuò)散不需要自由擴(kuò)散根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白例2：氣孔是由兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞圍成的空腔，主要分布在植物葉片表皮。脫落酸（ABA）可通過特定的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)氣孔的開放程度，機(jī)制如下圖。已知細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+的濃度在20~200nmol/L之間，液泡中及細(xì)胞外Ca2+的濃度通常高達(dá)1mmol/L。（注：每個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞同時(shí)存在“ROS”途徑和“IP3，cADPR”途徑）

由圖可知，ABA與ABA