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1、第四章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输一、扩散扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。扩散速度与温度有关，温度越高，扩散速度越快。问题探讨 在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。蔗糖侧清水侧渗透作用：水分子（或其他溶剂）通过半透膜扩散的结果。讨论 1、漏斗管内的液面为什么会升高？2、如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高？为什么？3、如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现
2、原来的现象吗？4、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？单位时间内 从清水流入蔗糖溶液中的水分子数 从蔗糖溶液流入清水中的水分子数不会，管中水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡,此时半透膜两侧水分子进出速率相等，液面不再升高。不会，纱布孔隙大，蔗糖分子可自由通过。水柱产生的压力=渗透压液面不会升高，膜两侧浓度相同，水分子进出平衡。条件 半透膜条件 浓度差动态平衡5二、渗透作用渗透作用：水分子（或其他溶剂）通过半透膜扩散的结果。渗透系统：两个溶液体系以及半透膜。发生条件：半透膜 半透膜两侧溶液具有浓度差渗透方向：相对含量高 相对含量低水的含量溶液浓度 低浓
3、度溶液 高浓度溶液渗透压 渗透压低 渗透压高物质的量浓度指溶液中溶质微粒对水的吸引力。“水往高处流”渗透作用是扩散作用的一种特殊形式顺相对含量梯度半透膜：一类小分子物质可以通过,而大分子物质不能通过的多孔性薄膜的总称。根据是否具有生命现象选择透过性膜：指具有活性的生物膜。对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性。二、渗透作用如玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣等非生物膜生物膜如细胞膜选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜指一些人工合成的具有一部分或者全部生物膜功能的化学合成品。细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称。7三、水进出细胞的原理 细胞生活在一个
4、液体的环境中，细胞膜作为细胞的边界，细胞与外界环境进行物质交换都要经过细胞膜。细胞内外的物质含量有很大差别，这与细胞膜的功能有什么关系呢？1、将细胞与外界环境分隔开；2、控制物质进出细胞；3、进行细胞间的信息交流；8三、水进出细胞的原理水进出动物细胞的原理渗透作用的条件：具有半透膜 半透膜两侧具有浓度差9三、水进出细胞的原理渗透系统的要求：两个溶液体系 具有半透膜红细胞与渗透装置的比较一个动物细胞相当于一个渗透装置细胞质外界溶液细胞膜细胞膜细胞质浓度与外界溶液浓度不同水进出动物细胞的原理10三、水进出细胞的原理外界溶液浓度 细胞质浓度外界溶液浓度 细胞质浓度外界溶液浓度 细胞质浓度细胞失水皱缩
5、=细胞形态不变水进出动物细胞的原理11思考讨论1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？不能。蔗糖分子。2、红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？是。细胞膜是选择透过性膜，选择透过性膜相当于半透膜，但半透膜不是选择透过性膜。3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？不一定，浓度差很大时会涨破，浓度差较小时不会涨破。4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？浓度差。当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，红细胞失水；红细胞吸水。浓度差越大细胞吸水或失水越多。5、临床上输液为什么要用生理盐水？防止血细胞失水或吸水，细胞形态
6、改变影响细胞的功能。6、将食物用食盐腌制为什么可以达到防止食物腐烂变质的目的？在高浓度的溶液中，细菌等微生物会过度失水而死亡。12当堂检测1、具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。（）2、在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。（）3、将动物细胞放入一定的浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。（）4、玻璃纸是一种 膜，可以通过它，而蔗糖分子则不能。5、细胞吸水和失水是水分子 相对含量的梯度跨膜运输的过程。6、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（）半透水分子顺C14三、水进出细胞的原理水进出
7、植物细胞的原理吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？干燥口渴，外界浓度度高，口腔和唇粘膜失水导致的。1、在青菜上放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。3、放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后，又恢复新鲜。4、15三、水进出细胞的原理水进出植物细胞的原理渗透作用的条件：具有半透膜 半透膜两侧具有浓度差16三、水进出细胞的原理渗透系统的要求：两个溶液体系 具有半透膜植物细胞与渗透装置的比较什么是原生质层呢？细胞液外界溶液原生质层原生质层细胞液浓度与外界溶液浓度不同水进出植物细胞的原理细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞
8、质称为原生质层水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。水进入植物细胞指的是？具有选择透过性伸缩性较大17四、探究植物细胞的吸水和失水提出问题作出假设设计实验进行实验实验结论设计方案水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是不是相当于一层半透膜？原生质层相当于一层半透膜先将细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其形态变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小变化。预期结果由于原生质层相当于一层半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会_，细胞_；在清水中植物细胞的液泡又会_，细胞_。缩小失水皱缩变大吸水膨胀盖上盖玻片制成临时装片31滴清水2撕取洋葱鳞片叶外表皮4低倍镜观察6低倍镜观察5在
9、盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流7在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流8低倍镜观察四、探究植物细胞的吸水和失水中央液泡是否逐渐减小？原生质层在什么位置？细胞大小是否发生变化？中央液泡是否逐渐增大？原生质层在什么位置？细胞大小是否发生变化？正常的洋葱表皮细胞0.3g/mL的蔗糖溶液失水的洋葱表皮细胞清水吸水恢复的洋葱表皮细胞四、探究植物细胞的吸水和失水原生质层与细胞壁发生分离。发生分离。两者之间充满了 。中央液泡逐渐变小，颜色变深质壁分离的原因：外界溶液浓度细胞液浓度外因：内因:原生质层的伸缩性细胞壁的伸缩性质壁分离中央液泡变大，颜色变浅质壁分离复原原生质层
10、恢复到原来的位置质壁分离复原的原因：外界溶液浓度细胞液浓度外因：内因:原生质层的伸缩性细胞壁的伸缩性蔗糖溶液实验结果液泡大小液泡颜色原生质层的位置细胞大小吸水能力0.3g/ml蔗糖溶液清水20四、探究植物细胞的吸水和失水变小逐渐恢复原来大小质壁分离复原质壁分离基本不变基本不变变深重新变浅变大变小1、原生质层相当于半透膜2、植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的实验结论植物细胞发生质壁分离的条件：1、细胞是活的2、细胞有大液泡3、细胞外溶液的浓度大于细胞液浓度 分生区的细胞等无大液泡植物的导管细胞是死细胞使用的蔗糖溶液浓度要适宜！蔗糖溶液浓度过小，质壁分离现象不明显，影响观察；蔗糖溶液浓度过大，会
11、使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离的复原现象。21四、探究植物细胞的吸水和失水质壁分离与复原实验的拓展应用u判断成熟植物细胞的死活u鉴别不同种类的溶液u测定细胞液浓度范围u比较不同植物细胞的细胞液浓度u比较未知溶液的浓度大小22小结23当堂检测1、植物细胞放在质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液中，都能发生质壁分离现象。（）2、植物的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。（）3、成熟的植物细胞的原生质层相当于一层 。4、探究植物细胞的吸水和失水实验中，选择的材料必须是含有 的植物活细胞。5、将植物细胞放在溶液中能够成一个渗透系统，其原因是（）A、液泡膜内外有浓度差 B、原生质层相当于一层
12、半透膜 C、细胞壁是全透的 D、水分可以自由出入细胞6、下列关于半透膜的说法，正确的是（）A、半透膜都具有生物活性 B、选择透过性膜属于半透膜 C、葡萄糖不能通过半透膜 D、细胞膜不属于半透膜半透膜中央大液泡BB246、下列有关细胞渗透吸水和失水的描述，正确的是（）A、当外界溶液浓度比细胞液浓度低时，洋葱鳞片叶的表皮细胞会吸水涨破；B、植物细胞发生渗透作用的必要条件是具有浓度差、原生质层、细胞壁；C、水分子通过植物细胞壁和细胞膜的扩散过程都可称为渗透作用；D、植物细胞与动物细胞的吸水或失水与外界溶液的浓度有关；7、如图是用一定浓度的蔗糖溶液处理后的某植物细胞，据图回答问题：（1）与细胞壁的全透
13、性不同，植物的原生质层相当于一层半透膜，其具有_ _，图中构成原生质层_（填数字）。D选择透过性2、3、5（2）1与2间的液体主要为_。（3）由于该植物细胞的_，故当细胞不断失水时，原生质层会与细胞壁逐渐分离开，即发生图示质壁分离现象;要使此细胞恢复原状，最经济的方式是在盖玻片一侧滴加适量_，并重复几次。蔗糖溶液原生质层的伸缩性比细胞壁大清水五、被动运输u像水分子这样，物质以_进出细胞，_消耗细胞内化学反应所释放的_，这种物质跨膜运输方式称为_。u被动运输分为_和_两类。扩散方式不需要能量被动运输自由扩散协助扩散五、被动运输26自由扩散物质通过简单的扩散作用进出细胞，也叫简单扩散。u运输方向顺
14、浓度梯度u特点不需要载体和通道蛋白协助不需要能量u实例氧气、二氧化碳、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇u影响因素细胞内外浓度差（高浓度低浓度）u定义（一定浓度范围内）浓度差运输速度027五、被动运输协助扩散u运输方向u特点u实例u影响因素u定义借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。顺浓度梯度（高浓度低浓度）需要载体和通道蛋白协助不需要能量离子、葡萄糖、氨基酸、水通过通道蛋白进出细胞等细胞内外浓度差转运蛋白的数量浓度差运输速度0（一定浓度范围内）P点后速率受转运蛋白数量限制P五、被动运输28物质出入细胞膜的方式自由扩散协助扩散运输方向是否消耗能量（ATP）是否需要转运蛋白举例
15、图例曲线图（一定浓度范围内）影响因素高浓度低浓度（顺浓度梯度）不消耗不需要需要氧气、二氧化碳、乙醇、苯等葡萄糖、氨基酸、水等细胞膜内外物质的浓度差浓度差；转运蛋白的数量29五、被动运输转运蛋白（1）载体蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。（2）通道蛋白只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。载体蛋白通道蛋白转运特点自身构象是否与转运的分子结合是否有特异性实例图示只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过只容许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通过改变不改变不结合结合具
16、有具有葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞水分子通过水通道蛋白进出细胞五、被动运输31当堂检测1、相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。（）2、葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的学者关于，但不需要消耗能量，属于协助扩散。（）3、水分进入细胞,是通过自由扩散方式进行的。（）4、载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。（）5、自由扩散是指溶质分子从 一侧向 侧移动的现象。（填“高浓度”或“低浓度”）6、被动运输包括 和 。7、转运蛋白可以分为 和 两种类型。8、红细胞吸收甘油和吸收葡萄糖的相同点是（）A、低浓度高浓度 B、载体蛋白协助 C、高浓度低浓度 D、消耗能量高浓度低
17、浓度自由扩散通道蛋白协助扩散载体蛋白C当堂检测329、下列关于物质X跨膜运输的描述，错误的是（）A、如果X跨膜运输的方式是自由扩散，则在一定覆围内，其运输速率与物质在膜内外的浓度差成正比B、如果X是葡萄糖，则在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞C、如果 X（氧气除外）跨膜运输的方式是被动运输，则其运输速率与氧气浓度无关D、如果 X是脂溶性小分子物质，其跨膜运输的方式一般是协助扩散10、目前在人类细胞中已发现 13 种水通道蛋白。下列关于水通道蛋白的叙述，正确的是（）A、水分子与水通道蛋白结合进出细胞B、水通道蛋白是覆盖在细胞膜表面的蛋白质 C、肾小管重吸收作用与水通道蛋白的结构和功能有关D、水通道蛋白在转运水分时会发生自身构象的改变DC当堂检测3311、协助物质顺浓度梯度跨膜运输的转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种（如图，其中通道蛋白的转运速率比载体蛋白快得多。）下列叙述正确的是（）A、载体蛋白转运物质时自身构象不发生变化B、载体蛋白转运物质具有专一性，而通道蛋白没有C、载运蛋白的数量会限制其转运物质的速率D、通道蛋白的转运速率越快，推测其转运物质耗能更多C