7第3章第3节物质跨膜运输的实例

1、 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型考纲解读考纲解读1细细胞膜的成分特点及生物膜系统在结构胞膜的成分特点及生物膜系统在结构和功能上的联系、应用和功能上的联系、应用2生物膜的结构特点和生理特性及相关实生物膜的结构特点和生理特性及相关实验验证验验证3生物膜的特性在制药、人工肾等方面的生物膜的特性在制药、人工肾等方面的应用应用构建知识网络概念区分概念区分 1. 扩散扩散 自由扩散自由扩散 渗透渗透运动方向运动方向 是否通过是否通过半透膜半透膜 物质类型物质类型 扩散扩散 高浓度高浓度低浓度低浓度 不一定通过不一定通过 溶质、溶剂溶质、溶剂 自由扩散自由扩散

2、高浓度高浓度低浓度低浓度 通过通过 溶质、溶剂溶质、溶剂 渗透渗透 高浓度高浓度低浓度低浓度 通过通过 溶剂溶剂 2.2.半透膜、脂双层膜、全透膜与选择透过性膜半透膜、脂双层膜、全透膜与选择透过性膜(1)(1)半透膜：半透膜：某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜( (如动如动物的膀胱、肠衣及玻璃纸等物的膀胱、肠衣及玻璃纸等) )。能否透过半透膜往往取决于。能否透过半透膜往往取决于分子分子直径的大小和膜上小孔直径的大小直径的大小和膜上小孔直径的大小。(2)(2)脂双层膜脂双层膜( (人工质膜人工质膜) )：人工合成的无蛋白质的脂质双

3、分子膜，类似于磷脂双分子层，人工合成的无蛋白质的脂质双分子膜，类似于磷脂双分子层，它能允许水、甘油、乙醇、它能允许水、甘油、乙醇、O O2 2、COCO2 2、N N2 2等小分子通过，其他分等小分子通过，其他分子、离子都不能通过。子、离子都不能通过。(3)(3)全透膜：全透膜：各种大分子和小分子物质都能通过的膜各种大分子和小分子物质都能通过的膜( (如失去活性的生物膜如失去活性的生物膜) )。(4)(4)选择透过性膜：选择透过性膜：具有选择透过性的膜具有选择透过性的膜( (细胞膜、细胞器膜等生物膜细胞膜、细胞器膜等生物膜) )，只有被选，只有被选择的小分子和离子才能通过。择的小分子和离子才能

4、通过。能否通过膜取决于膜上载体蛋白能否通过膜取决于膜上载体蛋白的种类和数量。的种类和数量。生物膜的组成、结构和功能间的关系生物膜的组成、结构和功能间的关系1.1.生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型【典例训练典例训练1 1】如图为细胞膜的液态流动镶嵌模型示意图，有关如图为细胞膜的液态流动镶嵌模型示意图，有关叙述不正确的是（叙述不正确的是（ ）A.A.具有的一侧为细胞膜的外侧具有的一侧为细胞膜的外侧B.B.细胞膜表面的含量通常较其他生物膜要多细胞膜表面的含量通常较其他生物膜要多C.C.组成细胞膜基本支架的是组成细胞膜基本支架的是D.D.细胞膜的选择透过性与的种类和数量有关细胞膜的选择透过性与

5、的种类和数量有关 C C2.2.细胞膜的结构特点细胞膜的结构特点具有一定的流动性具有一定的流动性(1)(1)原因原因: :膜结构中的蛋白质分子和磷脂分子是可以运动的。膜结构中的蛋白质分子和磷脂分子是可以运动的。(2)(2)影响因素影响因素: :主要受温度影响主要受温度影响, ,适当温度范围内适当温度范围内, ,随外界温度升随外界温度升高高, ,膜的流动性增强膜的流动性增强, ,但温度高出一定范围但温度高出一定范围, ,则导则导致膜的破坏。致膜的破坏。 (3)(3)实验验证实验验证人鼠细胞融合实验人鼠细胞融合实验: :(4)(4)生物膜的流动性与选择透过性的关系生物膜的流动性与选择透过性的关系:

6、 :区别区别: :流动性是生物膜的结构特点流动性是生物膜的结构特点, ,选择透过性是生物膜的选择透过性是生物膜的功能特性。功能特性。联系联系: :流动性是选择透过性的基础流动性是选择透过性的基础, ,膜只有具有流动性膜只有具有流动性, ,才能才能实现选择透过性。膜的流动性和选择透过性都是活细实现选择透过性。膜的流动性和选择透过性都是活细胞的特性胞的特性, ,死细胞将失去流动性和膜的选择透过性。死细胞将失去流动性和膜的选择透过性。 【高考警示高考警示】(1)(1)只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。(2)(2)流动性是细胞膜结构的固有属性流动性是细胞膜

7、结构的固有属性, ,无论细胞是否与无论细胞是否与外界发生物质交换外界发生物质交换, ,流动性总是存在的流动性总是存在的, ,而选择透过性而选择透过性只在完成物质交换功能时才能体现出来。只在完成物质交换功能时才能体现出来。(3)(3)细胞膜中的蛋白质有部分起载体蛋白作用细胞膜中的蛋白质有部分起载体蛋白作用, ,其特异其特异性和数量的多少性和数量的多少, ,决定了其运输物质的种类和数量。决定了其运输物质的种类和数量。 考点考点 2 2 细胞的失水和吸水细胞的失水和吸水1.1.渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统比较比较 渗透作用模型渗

8、透作用模型成熟植物细胞与外界成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统溶液形成的渗透系统图解图解渗透作用模型渗透作用模型成熟植物细胞与外界成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统溶液形成的渗透系统基本组基本组成成或条件或条件半透膜、浓度半透膜、浓度差差原生质层原生质层 选择透过性膜选择透过性膜浓度差浓度差 细胞液与外界溶液之间细胞液与外界溶液之间原理原理水分子通过半水分子通过半透膜的扩散作透膜的扩散作用用细胞液通过原生质层与外界细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用溶液之间发生渗透作用水扩散水扩散的方向的方向低浓度溶液低浓度溶液高浓度溶液高浓度溶液 渗透作用的发生（溶质分子不能通过半透膜）渗透作用

9、的发生（溶质分子不能通过半透膜） （1）当）当S1浓度浓度S2浓度时，由浓度时，由S2S1的水分子数的水分子数多于由多于由S1S2的水分子数，漏斗（的水分子数，漏斗（S1）液面上升。）液面上升。 （2）当）当S1浓度浓度S2浓度时，由浓度时，由S1S2的水分子数的水分子数多于由多于由S2S1的水分子数，漏斗（的水分子数，漏斗（S1）液面下降。）液面下降。巩固巩固1.如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜（蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过）。（蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过）。 图中溶液图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液，其浓度分别均为蔗糖

10、溶液，其浓度分别 用用MA、MB、Ma、Mb表示，且表示，且MAMB，Ma=MbMA。 一段时间达到平衡后，甲装置、乙装置液面上升一段时间达到平衡后，甲装置、乙装置液面上升 的高度分别为的高度分别为h1、h2，a、b的浓度分别为的浓度分别为M1、 M2，则，则( )乙装置浓乙装置浓度差大于度差大于甲装置甲装置A.h1h2，M1M2 B.h1h2，M1=M2C.h1h2，M1M2 D.h1h2，M1M2 D乙装置浓乙装置浓度差大于度差大于甲装置甲装置h1 h2 2.“U”型管中水分子移动方向的分析型管中水分子移动方向的分析(1)膜两侧溶液溶质相同：膜两侧溶液溶质相同：则浓度高的一侧渗透压高，低的

11、一侧渗透压则浓度高的一侧渗透压高，低的一侧渗透压低，低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜：两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜：若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。一侧液面升高，最后两侧液面持平。 (3)如果溶质分子不能透过半透膜，在如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻

12、因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(4)图中溶质可以是同一种物质，也可图中溶质可以是同一种物质，也可以是不同物质。以是不同物质。要特别强调的是溶液浓要特别强调的是溶液浓度是指物质的量浓度度是指物质的量浓度(摩尔浓度摩尔浓度)而不是而不是质量浓度。质量浓度。 2.2.细胞吸水或失水原理细胞吸水或失水原理原理原理条件条件现象现象植物细植物细胞吸水胞吸水渗透作用：渗透作用：在成熟的植物细在成熟的植物细胞中，原生质层相胞中，原生质层相当于一层半透明膜当于一层半透明膜外界溶液与细胞外界溶液与细胞液有浓度差液有浓度差外界溶液浓度外界溶

13、液浓度细胞液浓度细胞液浓度细胞吸水而膨细胞吸水而膨胀胀植物细植物细胞失水胞失水 外界溶液浓度外界溶液浓度细胞液浓度细胞液浓度细胞失水而发细胞失水而发生质壁分离生质壁分离动物细动物细胞吸水胞吸水渗透作用：渗透作用：细胞膜相当于一细胞膜相当于一层半透膜层半透膜外界溶液与细胞外界溶液与细胞内液有浓度差内液有浓度差外界溶液浓度外界溶液浓度细胞内液浓度细胞内液浓度细胞吸水而膨细胞吸水而膨胀，严重时细胀，严重时细胞膜会破裂胞膜会破裂动物细动物细胞失水胞失水外界溶液浓度外界溶液浓度细胞内液浓度细胞内液浓度细胞失水而皱细胞失水而皱缩缩 （浙江（浙江2010） 为研究兔红细胞在不同浓度为研究兔红细胞在不同浓度N

14、aCl溶液中的形溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。 材料与用具：材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的的NaCl溶液、溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。（要求：答题时对蒸馏水、试管、显微镜等。（要求：答题时对NaCl溶液的溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求）具体配制、待观察装片的具体制作不作要求） （1）实验思路：）实验思路： （2）设计一张表格，并将预期实验结果及原因分

15、析填入该表）设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。中。“汉水丑生的生物同行汉水丑生的生物同行”超级群大型超级群大型公益活动：历年高考题公益活动：历年高考题PPT版制作。版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。以任何形式用于商业目的。2012年年1月月15日，汉水丑生标记。日，汉水丑生标记。 【解析】解析】实验目的为研究兔红细胞在不同浓度实验目的为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中溶液中的形态变化，所以需要设置不同梯度浓度的的形态变化，所以需要设置不同梯度浓度的NaCl溶液，实溶液，实验原理是动物细胞的细胞溶液浓度为验原理是

16、动物细胞的细胞溶液浓度为0.9%，在浓度低于，在浓度低于0.9%的的NaCl溶液中动物细胞会吸水膨胀，在浓度高于溶液中动物细胞会吸水膨胀，在浓度高于0.9%的的NaCl溶液中动物细胞会失水皱缩，且浓度差越大，现象溶液中动物细胞会失水皱缩，且浓度差越大，现象越明显，在清水中，动物细胞会吸水过多而破裂。越明显，在清水中，动物细胞会吸水过多而破裂。 答案：答案：(1) 配置质量分数由低到配置质量分数由低到1.5%的的NaCl溶液，分别等溶液，分别等量加入各支试管中。向上述各支试管中分别加入等量的兔量加入各支试管中。向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液，放置一定时间。取兔红细胞稀释液和上述红细

17、胞稀释液，放置一定时间。取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形态的变化。胞形态的变化。（2 2）不同浓度）不同浓度NaClNaCl溶液对兔红细胞形态的影响溶液对兔红细胞形态的影响NaClNaCl溶液的浓度溶液的浓度红细胞形态的变红细胞形态的变化化原因分析原因分析低于一定浓度的低于一定浓度的NaClNaCl溶液溶液体积变大甚至胀体积变大甚至胀破破红细胞吸水红细胞吸水一定浓度的一定浓度的NaClNaCl溶液溶液形态未变形态未变进出红细胞的水进出红细胞的水分子数相等分子数相等高于一定浓度的高于一定浓度的NaC

18、lNaCl溶液溶液皱缩，体积变小皱缩，体积变小红细胞失水红细胞失水【高考警示高考警示】(1)(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度, ,实质是实质是指渗透压指渗透压, ,如如10%10%葡萄糖溶液和葡萄糖溶液和10%10%蔗糖溶液的质量浓度相等蔗糖溶液的质量浓度相等, ,但但10%10%蔗糖溶液的渗透压小蔗糖溶液的渗透压小, ,故水可通过半透膜由蔗糖向葡萄糖溶故水可通过半透膜由蔗糖向葡萄糖溶液移动。液移动。(2)(2)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态, ,既既不可看作没有水分

19、子移动不可看作没有水分子移动, ,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。(3)(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生渗透失水和吸水只有活的、成熟的植物细胞才能发生渗透失水和吸水, ,从而从而发生质壁分离和复原。发生质壁分离和复原。 (2)探究物质能否通过半透膜探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例以碘和淀粉为例)：烧杯内盛烧杯内盛淀粉溶液淀粉溶液 漏斗内漏斗内盛碘液盛碘液 结论结论 变蓝变蓝 不变蓝不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能碘能通过半透膜，而淀粉不能 不变蓝不变蓝 变蓝变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能淀粉能通过半透膜，而碘不能 变蓝变蓝 变蓝变蓝 淀粉和碘都能

20、通过半透膜淀粉和碘都能通过半透膜 不变蓝不变蓝 不变蓝不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜淀粉和碘都不能通过半透膜 【典例典例1 1】将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状、质量相同将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状、质量相同的薯条分为数量相等的四组的薯条分为数量相等的四组, ,分别浸入分别浸入四种不同浓度的四种不同浓度的蔗糖溶液中蔗糖溶液中,1 h,1 h后后, ,溶液的质量变化百分率如表一。从四个不溶液的质量变化百分率如表一。从四个不同的新鲜马铃薯块茎上同的新鲜马铃薯块茎上, ,取得形状、质量相同取得形状、质量相同, ,数量相等的薯条数量相等的薯条组组, ,分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中分别浸入相同

21、浓度的蔗糖溶液中,1 h,1 h后后, ,薯条的质量薯条的质量变化百分率如表二。则表一所列的四种不同浓度的蔗糖溶液中变化百分率如表二。则表一所列的四种不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低开始时浓度最低, ,以及表二所列的四组不同薯条中细胞液开始以及表二所列的四组不同薯条中细胞液开始时浓度最低的分别是时浓度最低的分别是( () )A.A.、 B.B.、 C.C.、 D.D.、【解析解析】选选D D。表一中数据的含义。表一中数据的含义, ,正值为溶液增加量正值为溶液增加量, ,薯条失薯条失水水; ;负值为溶液减少量负值为溶液减少量, ,薯条吸水薯条吸水, ,故故的溶液浓度最低。表二的溶液浓度最低。表二中数据的含义中数据的含义, ,正值为薯条增加的质量正值为薯条增加的质量, ,薯条吸水薯条吸水; ;负值为薯条负值为薯条减少的质量减少的质量, ,薯条失水薯条失水, ,故的细胞液浓度最低。故的细胞液浓度最低。表一表一表二表二溶液溶液薯条薯条质量变质量变化百分化百分率率(%)(%)+4+40 0-2-2-3-3质量变质量变化百分化百分率率(%)(%)+4+40 0-2-2-3-3【变式训练变式训练】将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中溶液中, ,形态不再变化后的细胞图像如下。则有关各细胞液的浓度判形态不再变