第2节细胞膜的物质运输功能［背景知识互动］1.细胞膜的结构特点是什么？这一结构特点有什么样的生理意义？2.细胞膜具有什么生理功能？答案:1.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。包括蛋白质、磷脂分子都具有流动性。细胞膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递等。2.细胞膜的功能有三个：（1）为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。（2）与细胞外界进行物质交换。（3）进行细胞识别与通讯。知识链接在生物学的研究中，科学家们发现一个自然规律：结构与功能相适应。而这一点对于学习、掌握生物学知识有很重要的理论指导意义。［典型例题探究］【例1】撕取紫色洋葱表皮，剪成大小相等的小块，分别加入不同浓度的硝酸钾溶液，经过一段时间后，用显微镜观察到的实验结果如下：KNO3溶液（mol/L）ABCDEF0.110.120.1250.130.140.50质壁分离程度——初始分离分离显著分离显著分离质壁分离复原状况——自动复原自动复原诱发复原不能复原规律发现这是一道实验现象分析题，由这个实验受到启发，能否设计一个实验来测定一个成熟植物细胞的细胞液浓度的大致范围呢？大家可以进行分析和讨论。（1）洋葱表皮细胞的细胞液浓度为__________。解析：见第（4）小题解析答案：介于0.12～0.125之间（2）用硝酸钾溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是________________。解析：见第（4）小题解析答案：KNO3溶液浓度大于洋葱表皮细胞的细胞液浓度（3）C和D处理均发生质壁分离的细胞，均能自动复原，你对这种现象作出的合理解释是什么？解析：见第（4）小题解析答案：K+和通过主动运输方式逐步进入液泡。（4）用高浓度硝酸钾溶液诱发的质壁分离，不能再诱发其复原，其主要原因是什么？解析：根据渗透作用的原理，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时植物细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时植物细胞吸水，所以细胞液浓度介于不发生质壁分离和初始分离之间；要使细胞发生质壁分离，必须是有大液泡的活细胞，并且KNO3溶液浓度大于细胞液浓度；由于K+和能够被细胞吸收而使细胞液浓度增大，随着吸收数量的增多，到一定时候细胞液浓度就会大于KNO3溶液浓度，此时会发生质壁分离复原；用高浓度KNO3溶液诱发质壁分离后，由于细胞过度失水而死亡，细胞的原生质层失去了选择性，所以不能发生质壁分离复原。答案：细胞过度失水而死亡。【例2】大肠杆菌在繁殖时，细胞内钾离子的浓度是培养液的3倍。如果在培养液中加入一种叫箭毒的药物，大肠杆菌细胞内钾离子浓度立即下降，这种药物很可能（ ）A.使细胞膜变成全透性B.抑制膜上载体的活动C.加快细胞膜的流动D.使载体运动方向改变解析：根据大肠杆菌细胞内K+的浓度比培养液大的特征，可以推知K+透过细胞膜的方式一定是主动运输，主动运输有关的因素是载体和能量。以此与供选答案相对照，可以推知箭毒这种药物抑制了膜上载体的活动。答案：B做此题要与供选答案相对照。［教材习题解析］巩固提高：1.解析：细胞膜从功能上来说最重要的特性是选择透过性。a～e五个过程中，b、c、d的穿膜运动，都是顺浓度梯度进行的，无需细胞供能，所以是被动运输。a、e都是逆浓度梯度进行的，需要细胞提供能量。答案：（1）有自由扩散、协助扩散、主动运输三种。（2）O2、CO2、H2O通过细胞膜的方式都是自由扩散。（3）Mg2+通过该膜是以主动运输的方式；与此相关的结构是A蛋白质（载体）和线粒体（提供能量）。（4）二者的根本区别是：是否消耗能量。方法点拨本题考查的问题是细胞膜的结构以及物质通过细胞膜的三种方式。2.解析：主动运输的特点是：被运输的物质从低浓度到高浓度，需要消耗能量，需要载体的协助。由于K+在海水中的浓度为0.01，在细胞液中的浓度为0.59，细胞液中的浓度高于细胞外，所以细胞吸收K+的方式符合主动运输的特点，此海洋植物是通过主动运输的方式从海水中吸收K+的。主动运输对于活细胞完成各项生命活动有重要作用。答案：（1）该细胞对K+的吸收方式是主动运输。理由是：由低浓度运输到高浓度。（2）意义是：能够保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。可见，主动运输对于活细胞完成各项生命活动有重要作用。本题考查细胞膜的功能特性3.解析：对于一个活细胞而言，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质共同构成原生质层。原生质层可以看成是一层半透膜，当一个活细胞处于外界溶液中时便与外界溶液构成了一个渗透系统。当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞便会通过渗透作用失水，当外界溶液小于细胞液浓度时，细胞便会通过渗透作用吸水。答案：（1）该细胞处于质壁分离状态。8的功能特点是具有选择透过性。（2）通过细胞的质壁分离和复原实验证明。（3）该细胞处于此状态的原因是由于细胞失水。分析讨论：该题考查细胞的质壁分离的有关知识。1.要设置3次才观察的原因是：使细胞完全浸入到外界溶液中。2.因为紫色洋葱细胞中的细胞液呈现紫色，这样便于观察。3.“质壁分离和复原”中的“质”指的是由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成的原生质层。细胞发生质壁分离的原因是：细胞壁的伸缩性小，而原生质层的伸缩性大；细胞外界溶液的浓度大于细胞液的浓度。
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