第四章第1節(jié)被動運輸

擴散作用擴散是指物質分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉移直到均勻分布的現(xiàn)象。問題探討在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗管內外的液面高度相等。過一段時間后，會出現(xiàn)如右圖所示現(xiàn)象。玻璃紙（又叫賽璐玢）是一種半透膜，水分子可以自由透過它，而蔗糖分子則不能。蔗糖側清水側討論1、如果漏斗管足夠長，管內的液面會無限升高？為什么？2、平衡后，還有水分子的出入嗎？兩側的濃度相等嗎？3、如果用一層紗布代替玻璃紙，還會出現(xiàn)原來的現(xiàn)象嗎？4、如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？不會，管中水柱產生的壓力將加快漏斗中水分向外擴散的速度，最終達到平衡,此時半透膜兩側水分子進出速率相等，液面不再升高。不會，紗布孔隙大，蔗糖分子可自由通過。液面不會升高，膜兩側濃度相同，水分子進出平衡。條件①半透膜條件②濃度差動態(tài)平衡有，進出的水分子數相等不相等，漏斗內濃度高4.滲透作用中水的運輸方向含水量高－－半透膜水（溶劑）低濃度溶液－－滲透壓低含水量低－－高濃度溶液－－滲透壓高2.滲透作用發(fā)生的條件半透膜兩側的溶液具有濃度差。滲透壓：溶質微粒對水的吸引力1.滲透作用的概念：

水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜的擴散一、水進出細胞的原理-----滲透作用3.滲透結果水分子可以通過半透膜進行雙向擴散，直到水分子進出速率達動態(tài)平衡1、如果燒杯中的是蔗糖溶液，漏斗管內是清水，結果會怎樣？漏斗管內的液面會下降燒杯內蔗糖濃度>漏斗管內蔗糖濃度：燒杯內蔗糖濃度<漏斗管內蔗糖濃度：燒杯內蔗糖濃度=漏斗管內蔗糖濃度：2、如果燒杯和漏斗管內都是蔗糖溶液，結果會怎樣？漏斗管液面下降漏斗管液面上升漏斗管液面不變思考與討論3、半透膜和選擇性透過膜（細胞膜）有什么區(qū)別？半透膜：小分子可以通過,而大分子不能通過的多孔性薄膜。選擇透過性膜：既有半透膜的物理性質，還具有主動的選擇性。選擇透過性膜一定是半透膜，半透膜不一定是選擇透過性膜一、滲透系統(tǒng)變式分析:拓展延伸問題1:

半透膜只允許水分子通過，分析液面變化及原因?質量分數右側液面升高液面不變物質的量濃度10%葡萄糖溶液的物質的量濃度大，滲透壓高，水分子相對含量少，水分子由A側向B側運動的速率大一、滲透系統(tǒng)變式分析:拓展延伸①S1和S2是同種溶質，且能透過半透膜，S1溶液滲透壓大于S2溶液濃度S1液面先上升后下降，最后液面持平。問題2:

若溶質分子能通過半透膜，水分子可以通過半透膜，則液面變化如何？一、滲透系統(tǒng)變式分析:拓展延伸②S1和S2是兩種不同的溶質，且只有水和S1能透過半透膜若S1的物質的量濃度>S2的物質的量濃度若S1的物質的量濃度<S2的物質的量濃度

S1液面升高→S1中的溶質透過半透膜進入S2→S2液面升高，最終高于S1S1液面始終低于S2液面問題3:

若溶質分子能通過半透膜，水分子可以通過半透膜，則液面變化如何？實戰(zhàn)訓練

1．如圖是一種類型的滲透作用裝置，該裝置所用的半透膜，蔗糖分子不能通過，但單糖分子和水分子可以通過。下列相關說法敘述正確的是（

）A．若A、B均為蔗糖溶液，開始時濃度大小關系為MA＞MB，達到平衡后MA＝MBB．若A為0.3g/mL葡萄糖溶液，B為0.3g/mL蔗糖溶液，達到平衡后，B側液面高于A側C．若A、B均為蔗糖溶液且存在濃度差，平衡后移走高出的液面，下一次平衡時，兩側液面相平D．若A為0.3g/mL葡萄糖溶液，B為0.3g/mL蔗糖溶液，向兩側同時加入等量蔗糖酶，達到平衡后，B側液面高于A側B一個動物細胞能否構成一個滲透系統(tǒng)？思考一個動物細胞就是一個滲透系統(tǒng)細胞膜構成了半透膜細胞內溶液與外界溶液存在濃度差清水中0.9%NaCl溶液中20%的蔗糖溶液中

外界溶液濃度

細胞質的濃度小于吸水膨脹大于失水皺縮等于保持原狀二、動物細胞的吸水和失水1.紅細胞內的血紅蛋白等有機物能夠透過細胞膜嗎？2.當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？所以紅細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？3.想一想臨床上輸液為什么要用生理鹽水。4.將食物用食鹽腌制為什么可以達到防止食物腐爛變質的目的？血紅蛋白屬于大分子，不能透過細胞膜不一定，紅細胞吸水后，細胞質濃度也降低，當與外界溶液濃度相等時就不吸水了，所以濃度差小，平衡時不會漲破。所以吸水失水決于細胞內外液體的濃度差

思考討論因為生理鹽水的濃度與血漿的濃度基本一致，血細胞不會因為過度吸水或失水而出現(xiàn)形態(tài)和功能上的異常。在高濃度的溶液中，細菌等微生物會過度失水而死亡。1、在青菜上放一些鹽,一會兒后就可看到水分滲出。

2、對農作物施肥過多，會造成“燒苗”現(xiàn)象。3、放蔫的青菜用清水浸泡一會兒后，又恢復新鮮。生活現(xiàn)象：植物細胞會出現(xiàn)滲透失水和吸水的情況嗎？細胞膜液泡膜細胞質細胞壁原生質層（全透性）細胞液水進出植物細胞,主要是指水經過原生質層進出液泡。三、植物細胞的吸水和失水提出問題作出假設設計實驗進行實驗分析結果表達與交流原生質層是否相當于半透膜？原生質層相當于一層半透膜三、水進出植物細胞的原理將植物細胞（洋蔥外表皮細胞）浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再浸潤在清水中，觀察其大小的變化。預期結果實驗方案原生質層相當于一層半透膜，水分子可以自由通過，而蔗糖分子不能通過。外界溶液濃度小于細胞液濃度外界溶液濃度大于細胞液濃度細胞失水（質壁分離）細胞吸水（質壁復原）有紫色大液泡，便于觀察三、水進出植物細胞的原理實驗：探究植物細胞的吸水和失水(視頻)蓋上蓋玻片制成臨時裝片31滴清水2撕取洋蔥鱗片葉外表皮4低倍鏡觀察6低倍鏡觀察5在蓋玻片的一側滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側用吸水紙引流7在蓋玻片的一側滴加清水，在另一側用吸水紙引流8低倍鏡觀察中央液泡是否逐漸減小？原生質層在什么位置？細胞大小是否發(fā)生變化？中央液泡是否逐漸增大？原生質層在什么位置？細胞大小是否發(fā)生變化？三、水進出植物細胞的原理正常的洋蔥表皮細胞0.3g/mL的蔗糖溶液失水的洋蔥表皮細胞清水吸水恢復的洋蔥表皮細胞原生質層與細胞壁發(fā)生分離。兩者之間充滿了

。中央液泡逐漸變小，顏色變深質壁分離的原因：外界溶液濃度細胞液濃度＞外因：內因:原生質層的伸縮性細胞壁的伸縮性＞質壁分離中央液泡變大，顏色變淺質壁分離復原原生質層恢復到原來的位置質壁分離復原的原因：外界溶液濃度細胞液濃度＜外因：內因:原生質層的伸縮性細胞壁的伸縮性＞蔗糖溶液既能使植物細胞發(fā)生質壁分離，又不會使細胞失水過多影響復原三、水進出植物細胞的原理質指原生質層，壁指細胞壁實驗結果液泡大小液泡顏色原生質層的位置細胞大小吸水能力0.3g/ml蔗糖溶液清水20變小逐漸恢復原來大小原生質層恢復原來位置原生質層脫離細胞壁基本不變基本不變變深重新變淺變大變小1、原生質層相當于半透膜2、植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水的實驗結論植物細胞發(fā)生質壁分離的條件：1、細胞是活的2、細胞有大液泡3、細胞外溶液的濃度大于細胞液濃度分生區(qū)的細胞等無大液泡植物的導管細胞是死細胞黑藻細胞可以作為質壁分離的材料嗎？三、水進出植物細胞的原理拓展：質壁分離及其復原的應用（1）判斷細胞的死活（活細胞可進行質壁分離）（2）測定細胞液濃度范圍（3）比較不同植物細胞的細胞液濃度（4）鑒別不同種類的溶液。（蔗糖、硝酸鉀）教材P67拓展應用1溶質可透過膜的溶液（如KNO3、甘油、尿素、葡萄糖等）中，發(fā)生質壁分離后能自動復原1．為了探究不同類型細胞的質壁分離，某生物學興趣小組將新鮮薄荷葉的上表皮細胞、下表皮細胞和葉肉細胞，在22℃下用不同濃度蔗糖溶液處理2h，然后用固定劑固定細胞形態(tài)，制作裝片觀察質壁分離情況。結果發(fā)現(xiàn)在3mol/L的蔗糖溶液中，不同種類細胞均發(fā)生了質壁分離。下列有關該實驗的分析錯誤的是（

）22C實戰(zhàn)訓練

A．細胞能發(fā)生質壁分離，與原生質層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性有關B．處理2h的目的是為了保證細胞吸水失水達到穩(wěn)定狀態(tài)，再進行細胞形態(tài)的固定C．觀察質壁分離后，在蓋玻片一側滴加清水另一側引流，仍可觀察質壁分離的復原D．根據相同濃度蔗糖溶液中細胞的質壁分離情況，可以比較不同細胞的細胞液濃度大小2．科研人員將某種植物葉片置于一定濃度的乙二醇溶液和蔗糖溶液中，培養(yǎng)相同時間后檢測其原生質體（去掉細胞壁的植物細胞）體積的變化，結果如圖所示。下列相關描述錯誤的是（）23C實戰(zhàn)訓練

A．甲溶液是乙二醇溶液，乙溶液是蔗糖溶液B．用于培養(yǎng)植物葉片的甲溶液和乙溶液起始濃度可能相同C．2min后，乙溶液中原生質體體積不再變化，此時細胞液濃度等于外界溶液濃度D．C點時甲溶液中的細胞開始發(fā)生質壁分離復原，是因為溶質進入使得細胞液的濃度大于外界溶液濃度四、自由擴散和協(xié)助擴散

像水分子這樣，物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學物質所釋放的能量，這種物質跨膜運輸的方式稱為被動運輸。自由擴散協(xié)助擴散被動運輸物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式物質借助膜上的轉運蛋白進出細胞的擴散方式四、自由擴散和協(xié)助擴散

閱讀課本P66內容，小組合作完成自由擴散和協(xié)助擴散以下內容。項目自由擴散協(xié)助擴散運輸方向是否需要轉運蛋白是否消耗細胞內的能量舉例影響因素物質通過簡單的擴散作用進出細胞，也叫簡單擴散。運輸方向順濃度梯度特點①不需要蛋白質協(xié)助②不需要能量實例氧氣、二氧化碳、苯、甘油、固醇、乙醇等脂溶性的小分子有機物（高濃度→低濃度）定義四、被動運輸---自由擴散（簡單擴散）小分子四、被動運輸---自由擴散（簡單擴散）毛細血管壁紅細胞肺泡壁空氣氧氣15.8氧氣5.6氧氣14.5

O2在肺泡中與血液的交換問題1:

甘油、乙醇等分子為什么能以自由擴散的方式進出細胞？實例

它們都是脂溶性物質，與磷脂分子有較強的親和力，容易通過磷脂分子層出入細胞。問題2:

影響自由擴散的因素有？濃度差溫度濃度差擴散速度轉運蛋白擴散速度問題3:

水分子進出細胞的方式一定是自由擴散嗎？情景材料一【資料1】1988年，美國科學家阿格雷從紅細胞和腎小管中分離出一種未知功能的新的膜蛋白。1991年，經過N-端肽鏈測序和整個cDNA序列測定，阿格雷獲得了蛋白氨基酸序列結構，此時的他敏銳地意識到，這很可能就是大家一直在尋找的“水通道”。并由此贏得了2003年的諾貝爾化學獎。水通道細胞膜水通道蛋白結構模式圖情景材料二【資料2】麥金農利用Ｘ射線晶體成像技術，獲得了世界第一張離子通道的高清晰度照片，它可以讓科學家觀測離子在進入離子通道前的狀態(tài)，在通道中的狀態(tài)，以及穿過通道后的狀態(tài)。這樣，人們就可以“看見”離子是如何通過由不同信號控制開關的通道的。2003年，諾貝爾化學獎被授予給了這位有膽識的內科醫(yī)生和生物物理學家。運輸方向特點實例定義借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式，也叫易化擴散。順濃度梯度（高濃度→低濃度）①需要轉運蛋白協(xié)助；②不需要能量水、某些離子和一些小分子有機物如氨基酸、葡萄糖等四、被動運輸---協(xié)助擴散（易化擴散）問題4:

轉運蛋白分為載體蛋白和通道蛋白，它們比較它們有什么異同呢？

閱讀課本P66-67內容，比較轉運蛋白分為載體蛋白和通道蛋白異同，項目載體蛋白通道蛋白

轉運特點轉運蛋白構象是否改變轉運蛋白是否與被轉運分子結合是否有特異性實例轉運蛋白通道蛋白

載體蛋白只容許與自身通道直徑和形狀相匹配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過；不需要與分子或離子結合。只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發(fā)生自身構象的改變。四、被動運輸---協(xié)助擴散（易化擴散）項目載體蛋白通道蛋白

轉運特點轉運蛋白構象是否改變轉運蛋白是否與被轉運分子結合是否有特異性實例只容許與自身“結合部位相適應”的分子或離子通過。只容許與自身“通道的直徑和形狀相適配、通道的大小和電荷相適宜”的分子或離子通過。載體蛋白構象改變通道蛋白構象不改變載體蛋白與被轉運分子結合通道蛋白與被轉運分子不結合具有特異性不具有特異性葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞水分子通過水通道蛋白、K+通過鉀離子通道蛋白進出細胞影響因素膜兩側濃度差、濃度差擴散速度O2（能量）擴散速度轉運蛋白擴散速度PP點后速率受轉運蛋白數量限制拐點前：看橫坐標拐點后：除橫坐標外其他影響因素轉運蛋白數量、溫度（轉運蛋白的活性）影響因素膜兩側濃度差、轉運蛋白數量、溫度（轉運蛋白的活性）溫度生物膜的流動性酶活性呼吸速率影響影響影響影響物質運輸速率溫度對被動運輸的影響五、自由擴散與協(xié)助擴散比較方式自由擴散協(xié)助擴散運輸方向是否消耗能量（ATP）是否需要轉運蛋白舉例圖例曲線圖（一定濃度范圍內）影響因素高濃度

低濃度（順濃度梯度）不消耗不需要需要氧氣、二氧化碳、乙醇、苯等葡萄糖、氨基酸、水等細胞膜內外物質的濃度差濃度差；轉運蛋白的數量與生活的聯(lián)系絕大部分保濕防凍產品中都有油脂類物質（如：甘油），想一想，這是為什么呢？油脂類物質通過自由擴散的方式被細胞吸收，能吸收一部分空氣的水分，同時它可以使一部分自由水轉化為結合水，減少水分的散失，降低結冰點；從而可以防干燥，還能一定程度上防凍。潤膚霜細胞的物質輸入和輸出細胞的吸水和失水自由擴散滲透作用的兩個條件動物細胞特點：順濃度梯度，不需要轉運蛋白，不需要能量植物細胞1.半透膜。2.濃度差。外界溶液濃度＜細胞液濃度

細胞吸水外界溶液濃度＜細胞液濃度

細胞失水外界溶液濃度=細胞液濃度

細胞形態(tài)不變外界溶液濃度＜細胞液濃度

質壁分離外界溶液濃度>細胞液濃度

質壁分離復原質壁分離超過一定限度不能復原。協(xié)助擴散特點：順濃度梯度，需要轉運蛋白，不需要能量例子：水分子進出細胞（水通道蛋白）、葡萄糖進入紅細胞（載體蛋白）、K+外流和Na+內流（離子通道蛋白）等P68：腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收轉運蛋白：載體蛋白和通道蛋白例子：水、尿素、氣體（O2

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