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1、第四章 细胞的物质输入和输出第一节 被动运输一、渗透作用1概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。2渗透作用发生的条件S1S2S2S1水分子水分子 3. 渗透作用的方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。注：水分子进出是双向的，水分子更多的向溶液浓度大的一方运输。4.渗透作用发生的原因：S1S2，蔗糖分子不能通过半透膜。进入半透膜的水分子数出半透膜的水分子数。5.液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因S2S1分析右图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为 H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是 H1 产生的
2、压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。注：渗透作用的发生，只要满足基本条件即可，即当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化，此时，S1S2。例如：植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是abc，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是二、细胞的吸水和失水1动物细胞的吸水和失水(1)原理动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜；当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。水是通过渗透作用进出动物细胞的。(2)连线外界溶液浓度与细胞质浓度不同时细胞的形态变化2植物细胞的吸水和失水 (1)原生质层：细胞膜、液泡膜以及两层膜
3、之间的细胞质，称为原生质层。原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜。(2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。(3)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。注：从原生质层的概念出发，原生质层不包含细胞核，但包含除液泡外的细胞器。三、探究植物细胞吸水和失水1实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)原生质层的内侧细胞液与外界溶液可形成浓度差。2.探究问题：水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜？3实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。4实验试剂：质量浓度为0.3_g/mL的蔗糖溶液，清水。5实验流程6实
4、验结论(1)当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。易错提醒：1.b逐渐变小，颜色逐渐加深。当停止质壁分离时，b与c的浓度相等。2质壁分离的条件(1)从细胞角度分析死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁
5、分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。是KNO3溶液中的变化例如1：将相同的植物根毛区细胞置于一定浓度的蔗糖溶液或KNO3溶液中后(溶液体积远大于细胞)，原生质体的体积随时间的变化如图所示(最终不再变化)。是蔗糖溶液中的变化例如2：将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，分析如
6、下：(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。(2)B曲线表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。(3)C曲线表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。二、被动运输1概念：物质以扩散方式（顺浓度梯度）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。方式转运方向是否需要转运蛋白是否消耗能量自由扩散高浓度低
7、浓度不需要不消耗协助扩散高浓度低浓度需要载体蛋白或通道蛋白不消耗2类型3影响因素(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。图A表示的运输方式是自由扩散，转运速率主要取决于膜两侧物质的浓度差。图B表示的运输方式可能是协助扩散，ab段主要受膜两侧浓度差的影响，bc段受到转运蛋白数量的限制，运输速率不能再上升。(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。4.膜上的两种转运蛋白比较名称转运对象特点载体蛋白与自身结合部位相适应的分子或离子每次转运时都会发生自身构象的改变通道蛋白与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子转运分子不需要与通道蛋白结合5.拓展应用1判断成熟植物细
8、胞是活细胞还是死细胞2测定细胞液浓度范围3比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度4鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)第2节 主动运输与胞吞、胞吐一、主动运输1运输方向：逆浓度梯度。提示：从低浓度一侧运输到高浓度一侧的逆浓度梯度。2基本条件(1)细胞膜上相应载体蛋白的协助。(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。提示：离子或分子与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状。2 影响主动运输的因素(1)物质浓度(2)O2浓度(3)温度4生理意义：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，从而保证细胞和个体生命活动的需要。二、胞吞与胞吐1运
9、输的物质：大分子物质或颗粒性物质。（1）a方式称为胞吞，大分子物质进入细胞时，大分子与膜上的蛋白质结合，引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。（2）b方式称为胞吐，细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞。（3）胞吞和胞吐都要发生膜的弯曲、折叠和融合，这主要体现了生物膜的流动性特点。（4）如果用抑制剂降低细胞呼吸，细胞的能量供应减少，胞吞和胞吐也会受到影响，这说明胞吞和胞吐需要消耗能量。2过程(1)胞吞大分子与膜上的蛋白质结合细胞膜内陷形成小囊小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内
10、部。(2)胞吐大分子先包裹在细胞内形成的囊泡中囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合大分子排出细胞。3特点：不需要载体，需要消耗能量。三、物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系1协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。2胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。师说重难 物质进出细胞的方式比较离子和小分子物质大分子和颗粒状物质自由扩散协助扩散主动运输胞吞和胞吐方向高浓度低浓度高浓度低浓度低浓度高浓度与浓度无关转运蛋白不需要需要需要不需要能量不需要不需要需要需要图示举例水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等脂溶性物质水借助水通道蛋白的运输、血浆中葡萄糖进入红细胞K进入红细胞，葡萄糖进入小肠细胞白细胞吞噬细菌、胰岛B细胞分泌胰岛素四、拓展提高1实验原理根据主动运输和被动运输的条件：能量和转运蛋白，确定实验的自变量。2实验方法(1)探究是主动运输还是被动运输的方法 (2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法