高中生物必修1知识点总结.pdf

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必修 1 第四章 细胞的物质输入和输出

第一节 物质跨膜运输的实例
细胞与环境进行物质交换必须经过细胞膜。
一、 渗透作用
1、渗透系统的组成条件
① 具有半透膜
种类：可以是生物性的选择透过性膜；也可以是物理性的过滤膜。
特性：允许水分子及小分子通过，不允许蔗糖等大分子通过。
② 半透膜两侧为溶液体系（S ，S )，且两侧溶液具有浓度差。
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2、渗透作用的发生
① 若 S 浓度 > S 浓度，单位时间内由 S → S 的水分子数多于 S → S 的水分子数，外在表现为
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S 液面上升。
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② 若 S 浓度 < S 浓度，则情况相反，外在表现为 S 液面下降。
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③ Δh 到达一定高度后，由半透膜进出漏斗的水分子数相等，渗透系统达到平衡，液面不再变化。
注：在达到平衡后，只要存在液面差Δ h，则 S 溶液浓度仍然大于 S 溶液浓度，且Δ h 的高低决定
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于 S 与 S 的浓度差。
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水分子不但从低浓度溶液向高浓度溶液移动，同时从高浓度溶液向低浓度溶液移动，只是由
低溶度溶液向高浓度溶液移动的水分子数量相对较多。

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二、细胞的吸水和失水
1、动物细胞的吸水和失水（以红细胞为例）
红细胞的膜相当于一层半透膜。动物细胞的吸水相当于成熟植物细胞的渗透吸水。
① 当外界溶液浓度 < 细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。
② 当外界溶液浓度 > 细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
③ 当外界溶液浓度 = 细胞质浓度时，水分进出平衡。

2、植物细胞的吸水和失水
吸水的原理：细胞壁、细胞质中含大量的 亲水性物质（蛋
白质、淀粉、纤维素等），这些物质能从外界吸水。
细胞结构特点及实例：
 没有液泡的细胞，如干种子。干种子吸水膨胀
 有小液泡单未形成中央大液泡的细胞，如根尖、茎尖
分生区的细胞，茎形成层细胞，燕麦胚芽鞘细胞。
成熟植物细胞的吸水和失水：（渗透作用）
① 植物细胞的结构与动物细胞有明显的区别，成熟的植物
细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一
薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
水分进出细胞要经过原生质层，原生质层相当于一层半透膜。
② 当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使
细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原
生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。
③ 当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中，整
个原生质层就会慢慢恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。

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3、植物细胞质壁分离和复原现象的应用
① 判断细胞的死活

② 测定细胞液浓度范围 分别镜检
待测细胞 + 一系列浓度梯度的分离剂 细胞浓度范围等于未发生质壁分
离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。
（单一变量：不同浓度的分离剂）
③ 比较不同植物细胞的细胞液浓度
分别镜检
不同植物细胞 + 同一浓度的分离剂 刚发生质壁分离时所需时间比较—
判断质壁分离速度（或细胞液浓度）。
（单一变量：不同植物细胞）
④ 比较未知浓度的溶液浓度大小 分别镜检
同一植物的成熟细胞 + 未知浓度的溶液 刚刚发生质壁分离所需时间
→比较所用时间长短—判断溶液浓度的大小（时间越短，位置溶液的浓度越大）。
（单一变量：未知浓度的溶液）
⑤ 验证原生质层和细胞壁伸缩性大小

（单一变量：植物细胞结构特性）
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⑥ 鉴别不同种类的溶液

4、实验探究：植物细胞的吸水和失水
① 实验原理
 成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，细胞壁和原生质层具有一定的伸缩性，但原生质
层的伸缩性大于细胞壁。
 细胞液浓度 < 外界溶液浓度 → 细胞液中水分经原生质层进入外界溶液 → 质壁分离。
 质壁分离细胞的细胞液浓度 > 外界溶液浓度 → 外界溶液中的水分经原生质层进入细胞液
→ 质壁分离复原。
② 材料
质量浓度为 的蔗糖溶液、
紫色的新鲜洋葱鳞片叶。
③ 实验步骤
 制作洋葱鳞片叶表皮临时装片。
↓
 低倍显微镜下观察：有一个紫色的中央大液泡。
原生质层紧贴细胞壁。
↓
 一侧 3g/mL 的蔗糖溶液 → 临时装片 → 另一侧吸水纸吸引。
↓
 低倍显微镜下观察：中央液泡逐渐变小（紫色加深）。
原生质层与细胞壁逐渐分离。
↓
 一侧滴入清水 → 临时装片 → 另一侧吸水纸吸引。
↓
 低倍显微镜下观察：中央液泡逐渐胀大（紫色变浅）。
原生质层逐渐贴近细胞壁。
④ 质壁分离的原因分析

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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 注意事项
实验试剂：质量浓度为 的蔗糖溶液。
 若使用质量浓度为 的蔗糖溶液，则质壁分离现象明显，但不能复原。因为溶液浓度
过高，则细胞失水，导致死亡。
 若使用质量浓度为 1mol/L 的 KNO 溶液，则细胞能发生质壁分离，并能自动复原。因为 K+和 NO -
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可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。
 若使用质量浓度为 1mol/L 的醋酸溶液，则不发生质壁分离复原现象。因为醋酸能杀死细胞，
使原生质层失去选择透过性。
三、物质跨膜运输的其他实例
细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程，物质的运输并不都是顺相对含量梯
度的，而且细胞对物质的输入和输出有选择性，可以说细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。这种膜
可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子，小分子和大分子则不能通过。
生物膜的这种特性，是活细胞的重要特征，与细胞的生命活动密切相关。


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第二节 生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探究历程
1、探究历程
为什么生物膜能控制物质的进出？
提出问题
这与生物膜的结构有什么关系？
实验观察 细胞对不同物质通透性不同，脂质更容易通过。
提出假设 细胞膜由脂质组成。
提取细胞膜：从哺乳动物的红细胞中分离出来。
实验验证
膜的主要成分是脂质和蛋白质。
引出问题 脂质和蛋白质如何构成细胞？
实验研究 1：脂质在细胞中如何排列？
事实：将提取的脂质铺展在水平面上成单分子层，测得单分子层的面积是细胞
表面积的 2 倍。
结论：在细胞膜中，脂质以双分子层的形式存在。
建立模型
实验研究 2：蛋白质在细胞中如何分布？
推测：蛋白质覆盖在脂质两侧。
电镜观察：细胞膜为“暗—亮—暗”三层结构。