第四章

細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出4.1被動(dòng)運(yùn)輸0102基礎(chǔ)知識(shí)：①擴(kuò)散；②滲透作用水進(jìn)出細(xì)胞的原理①動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水②植物細(xì)胞的吸水和失水03被動(dòng)運(yùn)輸①自由擴(kuò)散（簡單擴(kuò)散）②協(xié)助擴(kuò)散（易化擴(kuò)散）掌控著道道閘門，驅(qū)動(dòng)著各式舟車，輸入輸出中忙碌，被動(dòng)主動(dòng)間選擇，生物大分子鑄就，神奇的生命之膜。蔗糖溶液開始液面半透膜燒杯清水長頸漏斗擴(kuò)散作用方向：擴(kuò)散作用：指物質(zhì)分子從相對(duì)含量多的地方向相對(duì)含量少的地方自由運(yùn)動(dòng)

直到均勻分布的現(xiàn)象。溶質(zhì)：高濃度→低濃度

溶劑：低濃度→高濃度擴(kuò)散作用現(xiàn)象：將一滴紅墨水滴入一滴清水中，清水很快變成紅色。滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散問題探討在一個(gè)長頸漏斗是漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內(nèi)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(nèi)外的液面高度相等。過一段時(shí)間后，會(huì)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。滲透作用半透膜蔗糖分子水分子清水玻璃紙(半透膜)蔗糖溶液S2S1半透膜：是一種只允許離子和小分子自由通過的膜結(jié)構(gòu)。物質(zhì)能否通過只與膜上孔徑直徑的大小有關(guān)。

比如：玻璃紙，腸系膜，蛋殼膜，魚鰾等滲透作用問題探討1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？如果漏斗管足夠長,管內(nèi)的液面會(huì)無限升高嗎？為什么？2.如果用一層紗布（全透性）代替玻璃紙，還會(huì)出現(xiàn)原來的現(xiàn)象嗎？3.如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會(huì)怎樣？【討論】在一個(gè)長頸漏斗是漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內(nèi)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(nèi)外的液面高度相等。過一段時(shí)間后，會(huì)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。滲透作用半透膜蔗糖分子水分子清水玻璃紙(半透膜)蔗糖溶液S2S1單位時(shí)間內(nèi)：從燒杯擴(kuò)散到漏斗中的水分子數(shù)＞從漏斗中擴(kuò)散到燒杯的水分子數(shù)水多水少滲透壓：溶質(zhì)微粒對(duì)水的吸引力討論1

漏斗管內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？滲透作用滲透壓的大小取決于單位體積溶液中溶質(zhì)微粒的數(shù)目不會(huì)，當(dāng)管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的壓力將加快漏斗中水分向外擴(kuò)散的速度，最終達(dá)到平衡，液面將不再上升。液面不再上升時(shí)，還有水分子移動(dòng)嗎？半透膜兩側(cè)溶液濃度相等嗎？此時(shí)仍然有水分子進(jìn)出半透膜

半透膜兩側(cè)濃度不相等S1S2漏斗內(nèi)溶液濃度S1>漏斗外溶液濃度S2滲透壓：溶液中溶質(zhì)微粒對(duì)水的吸引力滲透作用討論2

如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會(huì)無限升高嗎？判斷：(1)漏斗內(nèi)液面升高的原因是：水分子只能通過半透膜進(jìn)入漏斗內(nèi)(

)(2)液面高度不再變化時(shí),即達(dá)到滲透平衡狀態(tài),此時(shí)水分子不再進(jìn)出半透膜(

)(3)水分子進(jìn)出達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，半透膜兩側(cè)的溶液濃度相同（

）×××當(dāng)液面高度不再變化時(shí)，水分子仍進(jìn)出半透膜，但進(jìn)出達(dá)到平衡。滲透平衡后，溶液濃度高的一側(cè)液面高，液面高的一側(cè)溶液濃度也高；濃度差越大，液面高度差也越大。滲透作用發(fā)生的條件討論3

如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內(nèi)的液面還會(huì)升高嗎？討論4

如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會(huì)怎樣？不會(huì)。因?yàn)榧啿疾皇前胪改?，孔隙很大，可溶于水的物質(zhì)都能夠自由通過，包括水分子和蔗糖分子都能通過。單位時(shí)間內(nèi)玻璃紙兩側(cè)水分子進(jìn)出平衡，漏斗中的液面將保持不變。①具有半透膜②半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差滲透作用溶液滲透壓的大小取決于單位體積溶液中溶質(zhì)微粒的數(shù)目1.定義:2.發(fā)生滲透現(xiàn)象的條件:3.水分子滲透的方向:①具有半透膜②半透膜兩側(cè)存在濃度差（物質(zhì)的量濃度）半透膜含水量___

含水量______濃度溶液___濃度溶液低高高低滲透平衡時(shí)水分子進(jìn)出速率相等水分子或(其它溶劑分子)透過半透膜從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散。S2溶液S1溶液半透膜U型管S1溶液S2溶液滲透作用滲透現(xiàn)象中液面變化的判斷一段時(shí)間左側(cè)液面下降右側(cè)液面上升質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)半透膜兩側(cè)的濃度差是指溶質(zhì)顆粒的物質(zhì)的量濃度，不是質(zhì)量濃度。雖然質(zhì)量濃度相同，但葡萄糖溶液的物質(zhì)的量濃度大。相同體積下，溶液中溶質(zhì)顆粒越多，濃度越大，滲透壓越大。故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動(dòng)。假設(shè)：半透膜只允許水分子透過液面等高一段時(shí)間葡萄糖和蔗糖分子不能通過半透膜物質(zhì)的量物質(zhì)的量2mol/L2mol/L2mol/L2mol/L液面不變液面等高滲透現(xiàn)象中液面變化的判斷假設(shè)：半透膜只允許水分子透過NaCl溶液在水中呈現(xiàn)離子狀態(tài)，導(dǎo)致左側(cè)濃度升高，水分子由2mol/L的葡萄糖溶液→2mol/L的NaCl溶液，則左側(cè)液面升高，最終高于右側(cè)。2mol/L葡萄糖溶液2mol/LNaCl溶液半透膜液面等高滲透現(xiàn)象中液面變化的判斷假設(shè)：半透膜只允許水分子透過1.如圖實(shí)驗(yàn)裝置中，半透膜只允許水分子和單糖分子透過，a側(cè)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的蔗糖溶液，b側(cè)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液，初始狀態(tài)如圖，則下列關(guān)于液面的變化及相關(guān)敘述正確的是（

）A.a先降后升，b先升后降

B.a先升后降，b先降后升C.當(dāng)液面最終停止變化時(shí)，半透膜兩側(cè)溶液濃度相等D.當(dāng)液面最終停止變化時(shí)，b側(cè)濃度高于a側(cè)AB低滲溶液高滲溶液等滲溶液0.9%NaCl溶液中20%的蔗糖溶液中清水中一.動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水失水皺縮形態(tài)不變吸水膨脹

外界溶液細(xì)胞膜半透膜蔗糖溶液細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)相當(dāng)于相當(dāng)于濃度差討論:一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞能否構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)？動(dòng)物細(xì)胞與外界溶液組成了一個(gè)滲透系統(tǒng)

②細(xì)胞內(nèi)溶液與外界溶液存在濃度差①細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜一.動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水如果將裝置中的漏斗換成植物細(xì)胞將如何？和動(dòng)物細(xì)胞一樣也會(huì)吸水或失水嗎？新課導(dǎo)入溶液濃度（g/ml）蘿卜條長度（cm）長度變量（cm）蒸餾水6.15+0.150.15.90-0.10.155.80-0.20.25.75-0.230.255.70-0.300.35.69-0.31二、植物細(xì)胞的吸水與失水細(xì)胞膜細(xì)胞液外界溶液細(xì)胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層滲透作用原理半透膜兩測溶液存在濃度差具有半透膜二、植物細(xì)胞的吸水與失水細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)水進(jìn)出植物細(xì)胞主要是指水經(jīng)過原生質(zhì)層進(jìn)出液泡。（3）外界溶液濃度＞細(xì)胞液濃度，細(xì)胞通過_____作用失水，

植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。滲透（1）當(dāng)外界溶液濃度＜細(xì)胞液濃度，細(xì)胞吸水膨脹，

存在_______，細(xì)胞_____吸水漲破。（2）當(dāng)外界溶液濃度＝細(xì)胞液濃度，細(xì)胞維持正常形態(tài)細(xì)胞壁不會(huì)處于外界溶液中成熟的植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)二、植物細(xì)胞的吸水與失水預(yù)期結(jié)果：由于原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物細(xì)胞的中央液泡會(huì)_____，細(xì)胞_________；在清水中植物細(xì)胞的液泡又會(huì)_______，細(xì)胞_________。水是怎樣進(jìn)出植物細(xì)胞的呢？原生質(zhì)層是不是相當(dāng)于一層半透膜？設(shè)計(jì)方案：將植物細(xì)胞浸潤在

的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再將細(xì)胞浸潤在

中，觀察其大小的變化。設(shè)計(jì)方案（材料

處理）

預(yù)期結(jié)果縮小失水皺縮變大吸水膨脹較高濃度清水表達(dá)交流進(jìn)一步探究作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提出問題分析結(jié)果得出結(jié)論水是以滲透作用的方式進(jìn)出植物細(xì)胞的，原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜提出問題作出假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路(一)實(shí)驗(yàn):探究植物細(xì)胞的吸水與失水實(shí)驗(yàn)：探究植物細(xì)胞的吸水和失水(視頻)蓋上蓋玻片，制成洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片1234滴清水撕取洋蔥鱗片葉外表皮低倍鏡觀察第一次觀察①有一個(gè)______的中央大液泡②原生質(zhì)層緊貼___________紫色細(xì)胞壁方法步驟(一)實(shí)驗(yàn):探究植物細(xì)胞的吸水與失水6低倍鏡觀察實(shí)驗(yàn)步驟5在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引7在蓋玻片的一側(cè)滴加清水，在另一側(cè)用吸水紙吸引8低倍鏡觀察引流法第二次觀察①中央液泡逐漸______，紫色逐漸______②原生質(zhì)層與細(xì)胞壁逐漸______分離變小變深重復(fù)幾次重復(fù)幾次第三次觀察①中央液泡逐漸_____，紫色逐漸_____②原生質(zhì)層逐漸_____細(xì)胞壁緊貼變大變淺第一次處理第二次處理方法步驟(一)實(shí)驗(yàn):探究植物細(xì)胞的吸水與失水實(shí)驗(yàn)步驟中央液泡大小及顏色原生質(zhì)層位置變化細(xì)胞大小蔗糖溶液清水中央液泡變小顏色加深逐漸恢復(fù)原來大小顏色變淺原生質(zhì)層恢復(fù)原位原生質(zhì)層脫離細(xì)胞壁基本不變基本不變第一次對(duì)照滴加蔗糖溶液滴加清水第二次對(duì)照注：介于細(xì)胞膜與細(xì)胞壁之間（質(zhì)壁間隙）的溶液：外界溶液實(shí)驗(yàn)結(jié)果質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復(fù)原(1)植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層________；(2)植物細(xì)胞是通過__________吸水和失水的。半透膜滲透作用2.原因內(nèi)因外因①成熟植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層________②原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性____細(xì)胞液與外界溶液之間存在________半透膜大濃度差質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象發(fā)生的條件/原因1.質(zhì)壁分離產(chǎn)生的條件：大液泡；細(xì)胞壁；活細(xì)胞；外界溶液濃度大于細(xì)胞液。實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.活細(xì)胞（不可用死細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞及未成熟的植物細(xì)胞）2.細(xì)胞有大液泡（最好含色素）3.外界溶液濃度大于/小于細(xì)胞液濃度洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞：含大液泡，能發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原；但液泡無色，直接觀察現(xiàn)象不明顯。洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原-對(duì)材料的要求質(zhì)壁分離明顯的黑藻細(xì)胞黑藻是高等植物細(xì)胞，含有大液泡和大而清晰的葉綠體，能觀察到質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。1.判斷細(xì)胞的活性2.測定細(xì)胞液濃度的范圍待測成熟植物細(xì)胞鏡檢不發(fā)生質(zhì)壁分離活細(xì)胞死細(xì)胞一定濃度蔗糖溶液發(fā)生質(zhì)壁分離待測成熟植物細(xì)胞一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢細(xì)胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩種外界溶液的濃度之間質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象的拓展應(yīng)用3.比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度4.比較未知濃度溶液的濃度大小不同植物細(xì)胞同一濃度蔗糖溶液鏡檢判斷細(xì)胞液濃度的大小(時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小)同一植物的相同成熟細(xì)胞未知濃度的溶液鏡檢比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)所需時(shí)間的長短比較質(zhì)壁分離所需時(shí)間的長短發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，未知溶液的濃度越大，反之則未知溶液的濃度越小質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象的拓展應(yīng)用乙溶液：細(xì)胞失水發(fā)生質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原5.鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)成熟植物細(xì)胞不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原溶質(zhì)不能透過半透膜（如蔗糖溶液）溶質(zhì)能透過半透膜（如KNO3溶液）如一定濃度的甘油、尿素、葡萄糖、乙二醇、NaCl、KNO3溶液等，細(xì)胞主動(dòng)或被動(dòng)吸收溶質(zhì)微粒而使細(xì)胞液濃度增大，植物細(xì)胞會(huì)吸水引起質(zhì)壁分離后的自動(dòng)復(fù)原。質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象的拓展應(yīng)用人工合成的脂雙層對(duì)物質(zhì)的通透性氧氣、氮?dú)舛趸?、苯水、甘油、乙醇氨基酸葡萄糖核苷酸H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、HCO_合成的脂雙層1.什么樣的分子能夠通過脂雙層？什么樣的分子不能通過？2.葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽都是生命活動(dòng)所必需的，如何通過細(xì)胞膜呢？根據(jù)相似相溶原理,脂溶性的,以及分子量小的物質(zhì),氣體等可以直接透過脂雙層。較大的有機(jī)分子和帶電荷的離子不能通過合成的脂雙層。需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的幫助三.自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散1.概念：像水分子這樣，物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)

反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)順濃度梯度的擴(kuò)散方式稱為被動(dòng)運(yùn)輸。2.特點(diǎn)：順濃度梯度；不消耗細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量。3.種類：①自由擴(kuò)散

②協(xié)助擴(kuò)散(一)被動(dòng)運(yùn)輸三.自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散(1)概念：物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式(2)特點(diǎn)①順濃度梯度運(yùn)輸②不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助③不需要消耗能量(3)實(shí)例：氣體(O2/CO2/N2)脂溶性小分子(甘油/乙醇/苯)脂質(zhì)分子(膽固醇/性激素等)細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)(4)影響因素：濃度差、溫度濃度差運(yùn)輸速率轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)輸速率能量運(yùn)輸速率1.自由擴(kuò)散(1)概念：借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散方式載體蛋白通道蛋白(2)特點(diǎn)①順濃度梯度運(yùn)輸②需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助③不需要消耗能量(3)實(shí)例：

紅細(xì)胞吸收葡萄糖等濃度差、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白種類和數(shù)量、溫度濃度差擴(kuò)散速度能量擴(kuò)散速度(4)影響因素：2.協(xié)助擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)，能夠協(xié)助物質(zhì)順濃度梯度跨膜運(yùn)輸。載體蛋白只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過，而且每次轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)都會(huì)發(fā)生自身構(gòu)象的改變；通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時(shí)，不需要與通道蛋白相結(jié)合。特異性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——載體蛋白通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)自身構(gòu)象是否與轉(zhuǎn)運(yùn)的分子結(jié)合是否有特異性實(shí)例圖示只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)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，大小和電荷相適宜的分子或離子通過改變不改變不結(jié)合結(jié)合具有具有葡萄糖通過載體蛋白進(jìn)入紅細(xì)胞水分子通過水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——38物質(zhì)出入細(xì)胞膜的方式自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸方向是否消耗能量（ATP）是否需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白舉例圖例曲線圖（一定濃度范圍內(nèi)）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(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)濃度差濃度差；轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量被動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^1.下列關(guān)于自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的敘述，正確的是（）①都不消耗能量

②都不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白③自由擴(kuò)散只能順濃度梯度，而協(xié)助擴(kuò)散既可以順濃度梯度，

也可以逆濃度梯度④都是被動(dòng)運(yùn)輸⑤葡萄糖有時(shí)候可以通過協(xié)助擴(kuò)散順濃度梯度運(yùn)輸A.①②④

B.①③④

C.①④⑤

D.①②⑤實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

2.下列關(guān)于物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)恼f法，錯(cuò)誤的是（）A.溫度會(huì)影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾蔅.甘油進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞不需要消耗ATPC.細(xì)胞膜對(duì)離子的吸收具有選擇透過性D.紅細(xì)胞中能貯存大量氧氣分子，故氧氣分子進(jìn)入紅細(xì)胞為主動(dòng)運(yùn)輸3.下圖是胡蘿卜在不同的含氧情況下從硝酸鉀溶液中吸收的曲線。影響A、B兩點(diǎn)和B、C兩點(diǎn)吸收量不同的因素分別是（）

A.載體數(shù)量、能量

B.能量、載體數(shù)量