被动运输、主动运输、胞吞和胞吐高一上学期生物人教版必修1

葱段吸水与失水实验…第1节被动运输第4章细胞的物质输入和输出第一课时探究植物细胞的吸水与失水渗透作用问题探讨蔗糖溶液玻璃纸（半透膜）清水在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸(是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能)，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，使漏斗内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现什么现象呢？问题探讨蔗糖溶液玻璃纸（半透膜）清水蔗糖分子水分子从烧杯进入漏斗的水分子数多于从漏斗进入烧杯的水分子清水中的水分子数量多于蔗糖溶液中的水分子数量烧杯（清水）漏斗（蔗糖溶液）蔗糖溶液玻璃纸（半透膜）清水一、渗透作用思考1：漏斗内的液面为什么会上升？水分子通过半透膜向蔗糖溶液扩散。（1）定义：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。（2）方向：水分子多水分子少浓度低浓度高（物质的量浓度）水往“高”处流！思考2：如果漏斗足够长，液面会无限

升高吗？不会。当管内的液面上升到一定高度之后，管中的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，液面将不再上升。h一、渗透作用蔗糖溶液玻璃纸（半透膜）清水思考3：如果用一层纱布代替玻璃纸，

漏斗管内的液面还会上升吗？不会，纱布不是半透膜。一、渗透作用蔗糖溶液玻璃纸（半透膜）清水思考3：如果用一层纱布代替玻璃纸，

漏斗管内的液面还会上升吗？不会，纱布不是半透膜。思考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？液面保持不变。总结：渗透作用发生的条件①半透膜②浓度差一、渗透作用葡萄糖葡萄糖液面高度保持不变思考：假设U形管底部的半透膜只允许水分子通过，葡萄糖和蔗糖均不能通过，两侧分别加入等质量浓度的葡萄糖溶液，则一段时间后，液面高度会如何变化？蔗糖葡萄糖质量相同，葡萄糖分子数目更多水分子相对含量：左侧＞

右侧一段时间蔗糖葡萄糖物质的量浓度思维训练：假设U形管底部的半透膜只允许水分子通过，葡萄糖和蔗糖均不能通过，两侧分别加入等质量浓度的蔗糖和葡萄糖溶液，则一段时间后，液面高度会如何变化？1.渗透作用：是指

通过

的扩散。2.发生渗透的条件：一、渗透作用水分子（或其它溶剂分子）半透膜半透膜两侧的溶液具有浓度差。3.渗透作用中水的运输方向含水量

－－

浓度溶液含水量

－－

浓度溶液半透膜低高高低如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？细胞会发生什么样的变化？水进出动物细胞的原理①外界溶液溶质的浓度<细胞质浓度②外界溶液溶质的浓度>细胞质浓度③外界溶液溶质的浓度=细胞质浓度二、水进出细胞的原理动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统。①半透膜：②浓度差：细胞膜细胞质与外界溶液细胞吸水膨胀细胞失水皱缩细胞形态不变1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？2.红细胞的半透膜是否相当于一层半透膜？3.当外界浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？红细胞吸水失水取决于什么条件？4.临床上输液为什么要用生理盐水？不能蔗糖分子相当于不一定，如果外界溶液的浓度没有很低，细胞质浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，细胞将不再吸水。红细胞吸水失水取决于红细胞内外溶液的浓度差。生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为吸水失水出现形态和功能上的异常。思考·讨论探究植物细胞的吸水与失水成熟植物细胞细胞膜细胞质液泡膜原生质层液泡（内含细胞液）细胞壁（全透性）植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。原生质层是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。§有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变得硬挺。§将白菜剁碎做馅时，常常要放一些盐，稍过一会儿就可见到有水分渗出。§对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象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？提出问题进行实验设计实验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？提出问题水分进出细胞是通过渗透作用，原生质层相当于一层半透膜作出假设选择材料、试剂、用具，确定方法步骤按预定方案进行实验分析结果分析实验结果，得出结论总结，写实验报告并适当交流表达与交流探究实验的一般步骤材料选择：下面哪些细胞比较适合用来探究实验？洋葱山药马齿苋洋葱表皮永久装片活细胞试剂选择：中央大液泡（有色素）叶绿体1、对细胞无害2、溶液浓度合适，不会杀死细胞01实验材料、用具及试剂探究植物细胞的吸水和失水成熟的植物活细胞（紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞）质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液显微镜02实验步骤0.3g/ml蔗糖溶液清水中央液泡大小吸水/失水原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水逐渐变小逐渐变大，恢复原来大小与细胞壁逐渐分离与细胞壁逐渐贴近基本不变基本不变质壁分离质壁分离的复原失水吸水03进行实验，记录结果分析结果：植物细胞吸水量=失水量当外界溶液浓度=细胞液浓度当外界溶液浓度<细胞液浓度吸水质壁分离复原当外界溶液浓度>细胞液浓度失水植物细胞发生渗透作用发生现象质壁分离植物细胞发生渗透作用发生现象不会发生渗透作用相当于一层半透膜，植物细胞是通过吸水和失水的。渗透作用原生质层04实验结论2.质壁分离的原因：内因：成熟植物细胞的原生质层相当于一层________

原生质层比细胞壁的伸缩性____外因：细胞液与外界溶液之间存在________大浓度差半透膜1.质壁分离中的“质”“壁”指什么？质：原生质层；壁：细胞壁1.植物细胞的吸水与失水是通过。起到半透膜作用的是。2.浓度差：三、植物细胞的吸水与失水失水吸水渗透作用外界溶液浓度＞细胞液时植物细胞，发生现象质壁分离外界溶液浓度＜细胞液时植物细胞，发生现象质壁分离复原原生质层1、判断(1)在实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察(

)(2)当质壁分离复原后，细胞液的浓度等于外界溶液浓度(

)(3)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，相当于半透膜(

)(4)质壁分离过程中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的紫色区域逐渐变小(

)××√2、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a>b>c，

那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是（）C×细胞类型动物细胞植物细胞原理条件半透膜半透膜两侧有浓度差现象a>ba=ba<b渗透作用细胞膜原生质层细胞质与外界溶液有浓度差（浓度分别为a、b）细胞液与外界溶液有浓度差吸水膨胀甚至涨破吸水膨胀但不会涨破细胞形态不变（动态平衡）细胞皱缩被动运输一、被动运输物质以扩散方式进出细胞，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。通道蛋白载体蛋白细胞外细胞内图4-4自由扩散和协助扩散示意图自由扩散协助扩散1、自由扩散有些小分子物质，很容易自由地穿过细胞膜的磷脂双分子层。如：O2、CO2毛细血管壁红细胞肺泡壁空气氧气15.8氧气5.6氧气14.5气管、支气管不断分支，最终形成肺泡

O2在肺泡中与血液的交换、甘油、乙醇、苯、维生素等。肺泡细胞≠组织间隙组织细胞管血细毛肺泡O2O2O2O2O2O2O2组织间隙1.O2是怎样进入血液以及组织细胞？以自由扩散的方式2.O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜？（肺泡壁、毛细血管壁为单细胞层）4层3.O2从肺泡腔进入组织细胞需要穿过几层生物膜？9层2、协助扩散离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞扩散，叫做协助扩散。Na+内流葡萄糖进入普通细胞神经纤维上Na+内流或K+外流【思考1】自由扩散和协助扩散有哪些相同点?通道蛋白载体蛋白细胞外细胞内图4-4自由扩散和协助扩散示意图①物质都以扩散的方式进出细胞②都是顺浓度梯度的跨膜运输（从高浓度到低浓度）③都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量【思考2】自由扩散和协助扩散有哪些不同点?通道蛋白载体蛋白细胞外细胞内图4-4自由扩散和协助扩散示意图自由扩散：不需要载体协助扩散：需要载体载体蛋白通道蛋白名称载体蛋白通道蛋白图示

转运对象与自身

的分子或离子与自身通道的

相适配、

相适宜的分子或离子特点每次转运时都会发生自身

。转运分子

与通道蛋白结合构象的改变不需要根据课本P66-67，完成表格：结合部位相适应直径和形状大小和电荷【拓展】水分子跨膜运输方式【资料1】水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜。由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。【资料2】1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管中分离出一种未知功能的新的膜蛋白。1991年，经过N-端肽链测序和整个cDNA序列测定，阿格雷获得了蛋白氨基酸序列结构，此时的他敏锐地意识到，这很可能就是大家一直在寻找的“水通道”。并由此赢得了2003年的诺贝尔化学奖。水通道细胞膜水通道蛋白结构模式图水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。阿格雷的实验：用爪蟾属卵母细胞放入低渗溶液中观察3、影响被动运输的因素请判断①和②分别是哪一种被动运输方式？请说明判断理由。运输速率膜两侧的浓度差①②P点（转运蛋白饱和点）膜两侧的浓度差膜两侧的浓度差转运蛋白的数量协助扩散自由扩散3、影响被动运输的因素影响自由扩散的因素：影响协助扩散的因素：膜两侧的浓度差膜两侧的浓度差转运蛋白的数量温度温度温度生物膜的流动性酶活性呼吸速率影响影响影响影响物质运输速率温度对被动运输的影响被动运输实例

运输方向、

是否耗能转运蛋白影响因素坐标图分析自由扩散协助扩散浓度差扩散速率0浓度差运输速度气体分子、水甘油、脂肪酸尿素、固醇乙醇、苯……葡萄糖进入红细胞、大部分水进入细胞、离子通过离子通道蛋白的运输……顺浓度梯度(高→低)不需要能量不需要需要载体蛋白或通道蛋白膜两侧浓度差、温度等膜两侧浓度差、转运蛋白、温度等转运蛋白的数量有限主动运输问题探讨

人体甲状腺分泌的甲状腺激素，在生命活动中起着重要作用。碘是合成甲状腺激素的重要原料，甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液中高20~25倍。讨论1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？2.联想逆水行舟的情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞

提供能量？3.这在各种物质的跨膜运输中是特例还是有一定的普遍性？

人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍；轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍；人神经细胞未兴奋时细胞外的Na+浓度远高于细胞内。……细胞逆浓度梯度运输物质的方式是普遍存在的吗？顺水推舟轻而易举，逆水行舟却费时费力，细胞如何完成逆浓度运输物质的过程？需要额外消耗能量吗？光消耗能量是否就足够？物质进行跨膜运输，需要的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的定义：可以有选择性地将需要的物质运进细胞，把代谢废物和有害物质运出细胞，而不受外部物质浓度的影响，以保证细胞和个体生命活动的需要。主动运输逆浓度梯度载体蛋白能量特点：意义：逆浓度梯度需载体蛋白消耗能量小肠腔小肠绒毛上皮细胞毛细血管已知小肠液中氨基酸、葡萄糖的浓度远远低于它们在小肠上皮细胞中的浓度，请从能量最大化获取的角度猜测一下小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸的主要方式。葡萄糖氨基酸主动运输！实例：葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞。大多数离子通过细胞膜等。影响因素：载体蛋白的数量能量供应肺黏液阻塞了气道囊性纤维化病患者的上皮细胞氯离子通道调节有缺陷，呼吸道黏膜上皮的水、电解质跨膜转运有障碍，黏液腺分泌物中酸性糖蛋白含量增加，改变了黏液流变学的特性，可能为分泌物变黏稠的原因。小分子物质跨膜运输三种方式的比较物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散物质运输方向是否需要转运蛋白是否需要消耗能量举例影响运输的因素

顺浓度梯度高浓度低浓度

顺浓度梯度高浓度低浓度

逆浓度梯度低浓度高浓度不需要需要需要不消耗不消耗消耗

浓度差的大小、温度浓度差大小、转运蛋白的种类和数量、温度载体蛋白的种类和数量、能量(氧浓度、温度等)水（少数）、气体(氧气、二氧化碳)、脂溶性小分子(甘油、乙醇、苯等)水（大多数）、葡萄糖进入红细胞离子、葡萄糖进入小肠上皮细胞氧气分子观看下列动画，判断该物质运输方式为？说明你的理由葡萄糖观看下列动画，判断该物质运输方式为？说明你的理由细胞外细胞内细胞膜载体蛋白能量观看下列动画，判断该物质运输方式为？说明你的理由CBAfgh（1）图中字母分别代表A

B

C

。

（2）在a-h跨膜运输过程中，代表自由扩散是

，协助扩散

，主动运输是

。

磷脂双分子层糖蛋白载体蛋白b,fc,d,ga,e,h协助扩散或主动运输自由扩散被动运输（自由扩散或协助扩散）主动运输判断下列曲线代表的运输方式，并说明理由尝试解读下图信息,回答相关问题。

甲

乙

丙(1)图甲所示的运输方式是

,其运输速率受

的影响。(2)图乙中的物质运输速率受

的影响,OA段主要受

的影响,AB段受

的限制,运输速率不再增大。图乙所示的运输方式可能是

。

(3)图丙中的物质运输速率受

的影响,图丙所示的运输方式可能是

。

自由扩散浓度差浓度差和载体蛋白数量

浓度差转运蛋白数量

协助扩散或主动运输能量和转运蛋白数量主动运输

转运蛋白虽然能够帮助许多离子和小的分子通过细胞膜，但是，对于像蛋白质和多糖这样的生物大分子的运输却无能为力。胞吞和胞吐胞吞消化细胞核废物胞吐变形虫的胞吞和胞吐示意图胞外物质通过质膜包裹，质膜内陷并形成膜包被的囊泡，囊泡与质膜脱离进入胞内并在胞内产生一系列的生理活动和生理功能胞吞与胞吐定义：

（1）通过胞吞胞吐运输物质时，对物质有选择性吗？（