【学霸知识清单】高中生物(人教版2019)必修第一册 第4章 细胞的物质输入和输出 - 必背知识清单

第4章 细胞的物质输入和输出第1节　被动运输1. 渗透作用（1）概念： 水 分子等溶剂分子通过 半透膜 从 低 浓度溶液向 高 浓度溶液的扩散。（2）发生条件：①具有 半透膜 ；②膜两侧溶液有 浓度差 [提醒：指物质的量浓度]。（3）渗透作用装置渗透现象示意图蔗糖分子水分子半透膜水分子能通过半透膜、蔗糖分子不能通过半透膜分析：漏斗内蔗糖溶液浓度 大于 烧杯内清水浓度；半透膜允许水分子可透过，蔗糖分子不能透过。单位体积蔗糖溶液中水分子数 少于 单位体积清水中水分子数→多的一边eq \o(───→,\s\up7(水分子))少的一边。水分子数多水分子数少单位时间内：低浓度溶液 高浓度溶液→漏斗颈内液面 上升 。漏斗内液面不再上升(平衡后)，仍然是漏斗内蔗糖溶液浓度 大于 烧杯内溶液浓度。注：液面上升速度及高度差都取决于膜两侧溶液的 浓度差 。渗透作用中水分子运动方向是 双向 的。2. 动物细胞的吸水和失水（1）条件： 细胞膜 相当于半透膜； 细胞质 与外界溶液有浓度差。（2）现象①图A：外界溶液浓度＜细胞质浓度→细胞 吸水膨胀 。②图B：外界溶液浓度＞细胞质浓度→细胞 失水皱缩 。③图C：外界溶液浓度＝细胞质浓度→水分进出细胞处于 动态平衡 ，细胞维持正常的 形态功能 。注：动物细胞吸水和失水的速率和量取决于 浓度差 。3. 成熟植物细胞的吸水和失水（1）成熟植物细胞的结构浓度选择透过 半透膜 大细胞膜液泡膜细胞质全透 小（2）【实验】观察植物细胞的吸水和失水①实验原理内因：原生质层具有 选择透过 性，相当于一层 半透膜 ；原生质层的伸缩性 大于 细胞壁的。外因：原生质层两侧的溶液具有 浓度差 。外界溶液浓度＞细胞液浓度→细胞 失水 →发生 质壁分离 现象。外界溶液浓度＜细胞液浓度→细胞 吸水 →发生 质壁分离复原 现象。②实验材料： 活 的(细胞有活性) 成熟 的(有大液泡) 植物 细胞(有细胞壁)，如 洋葱鳞片叶外表皮或黑藻叶。采用紫色洋葱鳞片叶外表皮，是因为细胞中有一个 紫色 的中央大液泡，便于观察。③实验步骤a.制作洋葱鳞片叶 外表皮 的临时装片。b.用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的 中央液泡 的大小，以及 原生质层 的位置。c.从盖玻片的一侧滴入 0.3g/mL的蔗糖 溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，重复几次。d.用低倍显微镜观察：因细胞渗透 失水 ，所以可观察到：原生质层与细胞壁 逐渐分离 ，发生 质壁分离 现象；此过程中液泡体积逐渐 变小 、颜色逐渐 变深 。另外可推测出细胞液浓度逐渐 升高 ，渗透压逐渐 升高 ，细胞吸水能力逐渐 增强 。此状态下细胞壁与原生质层间充满 蔗糖溶液 。e.从盖玻片的一侧滴入 清水 ，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，重复几次。f.用低倍显微镜观察：因细胞渗透 吸水 ，所以可观察到：原生质层逐渐 贴近 细胞壁，发生 质壁分离复原 现象；此过程中液泡体积逐渐 变大 、颜色逐渐 变浅 。另外可推测出此过程中液泡浓度逐渐 降低 ，细胞吸水能力逐渐 减弱 。蔗糖溶液质壁分离质壁分离复原注：植物细胞吸水和失水的速率和量取决于 浓度差 。质壁分离及复原过程中都有水分子进出细胞。4. 渗透现象及原理的拓展分析（1）死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞 不能 发生质壁分离。（2）在一定浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中成熟植物细胞现象为：发生 质壁分离 。（3）在一定浓度、溶质(如葡萄糖溶液、KNO3溶液、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中成熟植物细胞现象为：发生 质壁分离后又自动复原 。（4）成熟植物细胞在高浓度的蔗糖溶液(如0.5g/mL)中能发生 质壁分离 现象，但不能复原，原因是 外界溶液浓度过高，导致细胞失水过多而死亡 。（5）当细胞处于平衡状态时，细胞吸水量 等于 失水量。（6）右图所示状态细胞，A浓度 大于或小于或等于 B浓度。（7）高浓度盐水可对伤口杀菌消毒，原因是 高浓度盐水可使细菌渗透失水而死亡 。5. 被动运输 （1）物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。（2）特点:①顺浓度梯度跨膜运输物质。②不消耗能量。（3）类型：第2节　主动运输与胞吞、胞吐1. 主动运输（1）物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。（2）实例：小肠上皮细胞吸收小肠液中的氨基酸和葡萄糖；多数 离子 逆浓度跨膜运输。（3）意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞 中，通过主动运输来选择吸收 所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。2.胞吞与胞吐：（1）结构基础：依赖于膜的流动性。 （2）胞吞：细胞外→细胞内，消耗能量 。如变形虫摄食、白细胞吞噬病原体等。 （3）胞吐：细胞内→细胞外，消耗能量 。如胰岛素、抗体等分泌蛋白的分泌。2. 主动运输与被动运输的比较 （体现了膜的 选择透过 性）3. 模型图分析 （1）图①表示： 自由扩散 图②表示： 协助扩散 图③表示： 主动运输 。（2）图④表示： 自由扩散 图⑤表示： 协助扩散 图⑥表示： 主动运输 。4. 曲线图分析（1）图⑦表示 自由扩散 ，运输速率与物质浓度呈 正比 。（2）图⑧可表示 协助扩散或主动运输 ，若表示协助扩散，OP段限制因素是 物质浓度 ，P点后限制因素是 载体数量 ；若表示主动运输，OP段限制因素是 物质浓度 ，P点后限制因素是 载体数量或能量 。（3）图⑨曲线运输速率与O2浓度无关，说明不消耗能量，曲线表示 被动运输 。（4）图⑩表示 主动运输 ，OP段限制因素是 O2浓度 ，P点后限制因素是 载体数量 。（5）图曲线运输速率与载体数量无关，说明不需要载体，曲线表示 自由扩散 。（6）图可表示 协助扩散或主动运输 ，若表示协助扩散，OP段限制因素是 载体数量 ，P点后载体达到饱和状态，运输速率达最大值；若表示主动运输，OP段限制因素是 载体数量 ，P点后限制因素是 能量 。（7）图表示 主动运输 ，虚线下表示物质从 高 浓度到 低 浓度运输，虚线上表示物质从 低 浓度到 高 浓度运输，P点后限制因素是 载体数量或能量 。5. 载体(蛋白)的特性（1）特异性：一种载体只能转运 一 种特定结构的物质，不同细胞膜上载体的种类 不同 。（2）饱和性：当细胞膜上的载体全部参与物质运输后，细胞运输该物质的速率达 最大值 ，不再随物质浓度的增大而增大。被动运输原理实例自由扩散物质通过简单的 扩散作用 进出细胞水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、性激素等协助扩散进出细胞的物质借助 载体蛋白 的扩散葡萄糖进入红细胞进出细胞的物质借助 通道蛋白 的协助水、某些离子或分子方式方向(?浓度→?浓度)载体(需要/不需要)能量(消耗/不消耗)举例被动运输自由扩散高→低不需要不消耗H2O、O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素协助扩散高→低需要不消耗葡萄糖进入红细胞主动运输低→高需要消耗小肠吸收 葡萄糖、氨基酸、核苷酸、无机盐离子 等