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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
一、半透膜(人工膜):某些物质可以通过而另一些物质不能通过的多孔薄膜,能否通过取决于物质分子的直径大小。
(1)渗透作用:指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜从相对浓度高一侧向相对浓度低的一侧扩散。
(2)发生渗透作用的条件:①是具有半透膜②是半透膜两侧具有浓度差。
二、细胞的吸水和失水(原理:渗透作用)
1、动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度<细胞质浓度时,细胞吸水膨胀
外界溶液浓度>细胞质浓度时,细胞失水皱缩
外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出细胞处于动态平衡
2、植物细胞的吸水和失水
①细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。
②原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
探究植物细胞的吸水和失水
实验原理:
①植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②细胞液有一定的浓度,能渗透吸水、失水
③原生质层比细胞壁的伸缩性大
注意:
①不是所有的植物细胞都能渗透吸水,要有中央大液泡
②需要质量浓度0.3g/ml 的蔗糖溶液,不能太大也不能太小
③在观察过程中原生质层被液泡挤压,几乎看不到
④质壁分离过程不能太长,细胞长时间处于高渗溶液会失水死亡
3、根:成熟区(成熟) 、伸长区(不成熟) 、分生区(不成熟) 、根冠(成熟)没有液泡的不成熟植物细胞靠吸胀作用吸水:细胞中的亲水物质吸水
4、细胞吸水能力大小与细胞液浓度成正比
5、质壁分离的自动复原:细胞发生质壁分离后,由于外界溶液中物质自动进入细胞内,使细胞液浓度升高,发生质壁分离的自动复原,如:硝酸钾、甘油、尿素、乙二醇等。
三、物质跨膜运输的其他实例
1、同一种植物对不同的离子吸水量不同
2、不同植物对相同离子吸水量也不同
3、植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性
4、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
第二节生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
u 膜是由脂质组成的(相似相溶) 。
u 膜的主要成分是脂质和蛋白质。
u 细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。
u 磷脂分子组成:磷酸头部亲水,脂肪酸尾部疏水(形成磷脂双分子层排列的原因) 。
u 罗伯特森→暗亮暗→蛋白质—脂质—蛋白质→静态统一结构
u 桑格和尼克森提出流动镶嵌模型。细胞膜具有流动性。
二、流动镶嵌模型的基本内容
▲磷脂双分子层构成了膜的基本支架
▲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, 有的贯穿
整个磷脂双分子层
▲磷脂双分子层和大多数蛋白质分子可以运动。轻油般的流体,具有流动性。
三、细胞膜特性:
结构特性:流动性,功能特性:选择透过性
四、细胞膜的外表有一层糖蛋白(糖被) 。有糖蛋白的一侧为细胞膜的外部。
作用:保护和润滑、与细胞表面的识别有关。
五、细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。
第三节物质跨膜运输的方式
一、被动运输:物质进出细胞,顺浓度梯度的扩散,称为被动运输。
1、自由扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞
(1)自由扩散方向:高→低能量:不需要载体:不需要
举例:水、CO2、O2、N2、乙醇、甘油、苯、脂肪酸、胆固醇,性激素
(2)影响因素(细胞内外浓度差)曲线:
运输
速率
浓度差
2、协助扩散:进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散
(1)协助扩散方向:高→低能量:不需要载体:需要
举例:葡萄糖进入红细胞
(2)影响因素(细胞内外浓度差、载体蛋白)曲线:
运输速率
P
物质浓度
(P点之后运输速率不变的原因是膜上的载体蛋白有限)
二、主动运输: 从低浓度一侧运输到高浓度一侧, 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,这种方式叫做主动运输。
1、逆浓度梯度的运输,保证了活细胞能够按照生命活动的需要,主动选择吸收所需要的营养物质,排除代谢废物和有害物质。
2、主动运输方向:低→高载体:需要能量:需要
3、举例: K+、Na+、Ca2+等部分离子的运输(离子运输并不一定都是主动运输)、氨基酸、葡萄糖进入小肠上皮细胞
4、影响因素(载体蛋白、氧气浓度、温度、pH、细胞内外浓度差)曲线:
运输速率
Q(Q点由无氧呼吸提供能量)
氧气浓度
①载体蛋白:有特异性、饱和性
②氧气浓度
③温度:
生物膜的流动性
温度 物质运输速率
酶活性 呼吸速率
三、大分子物质进出细胞的方式:胞吞、胞吐
1、需要消耗能量
2、不需要载体蛋白
3、依赖细胞膜的流动性,并有选择性
4、不属于跨膜运输
概念区分:
扩散:物质从高浓度到低浓度的运动叫做扩散(扩散与过膜与否无关,如:O2从浓度高的地方向浓度低的地方运动)
渗透:水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散又称为渗透(如:细胞的吸水和失水,原生质层相当于半透膜),渗透相当于溶剂分子的扩散
半透膜:物质的透过与否取决于半透膜孔隙直径的大小(如:动物膀胱、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的卵壳膜等)
选择透过性膜:细胞膜上具有载体,且不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同,构成了对不同物质吸收与否和吸收多少的选择性。(如:细胞膜等各种生物膜)
质壁分离说明的问题:判断细胞的死活。测定细胞内外的浓度。细胞壁的伸缩性。
第一至四章判断题大杂烩
( )1、线粒体和叶绿体都由两层膜构成,都有少量的DNA 和RNA。
( )2、性激素的合成内质网的合成没有关系。
( )3、高尔基体在动物细胞以及植物细胞中的功能是一样的。
( )4、糖原只存在于动物细胞中。
( )5、所有细胞的遗传物质都是DNA。
( )6、麦芽糖存在于动物细胞中。
( )7、糖原彻底氧化分解后,释放的能量比脂肪多。
( )8、磷脂和蛋白质是内质网膜的主要组成成分。
( )9、核糖体的组成成分与SARS 病毒的成分相似。
( )10、因为生物膜具有流动性,所以组成膜的各种化学成分在膜中是均匀分布的。
( )11、葡萄糖等较大的分子只能通过主动运输进入细胞。
( )12、消化酶、抗体和各种激素都是分泌蛋白。
( )13、磷脂和胆固醇都是植物细胞膜的组成成分。
( )14、单独利用甲基绿对细胞染色,可显示DNA 在细胞中的分布,从而推知RNA 的分布。
( )15、三肽是由3 个氨基酸脱水缩合形成的化合物,有3 个肽键。
( )16、需要能量的物质运输方式一定是主动运输。
( )17、所有真核细胞都有细胞核。
( )18、具膜囊泡可以成为任意细胞结构的膜。
( )19、具有浓度差的溶液间一定会发生渗透作用。
( )20、半透膜就是选择透过性膜。
( )21、不同细胞膜的磷脂分子是相同的,而蛋白质分子是不同的。
( )22、主动运输过程需要的能量是由ATP 提供的。
( )23、糖蛋白只处于细胞膜的外侧。
( )24、甘油进出细胞需要载体蛋白。
( )25、细胞质中有DNA 和RNA,所以细胞质基质中也有DNA 和RNA。
( )26、合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达。
( )27、细胞膜的结构特点之一是选择透过性。
( )28、生物膜之间可以通过囊泡的转移实现膜成分的更新。
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