《高中备考指南-生物必修1》课件-第4章 细胞的物质输入和输出-第1节 被动运输

第4章

细胞的物质输入和输出第1节

被动运输课前篇

自主预习课堂篇

分点突破课前篇

自主预习一、水进出细胞的原理1.渗透作用。（1）概念：水分子（或其他溶剂分子）通过__________的扩散，称为____________。（2）方向：如果半透膜两侧存在__________，渗透的方向就是水分子从________________________向______________的一侧渗透。2.水分子进出动物细胞。（1）当外界溶液的浓度比细胞质浓度______时，细胞吸水膨胀。（2）当外界溶液的浓度比细胞质浓度______时，细胞失水皱缩。（3）当外界溶液的浓度与细胞质浓度________时，细胞形态不变。半透膜渗透作用浓度差

水的相对含量高的一侧相对含量低低高相同3.水分子进出植物细胞。（1）对于水分子来说，细胞壁是__________的，细胞壁的作用主要是_______________，其伸缩性比较______。（2）成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的__________。原生质层是指__________和__________以及两层膜之间的__________。（3）水进出细胞主要是指水经过____________进出________。全透性

保护和支持细胞小细胞液细胞膜液泡膜细胞质原生质层液泡（4）植物细胞的原生质层相当于一层__________，植物细胞也是通过________作用吸水和失水的。当细胞液的浓度________外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的________。当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性______，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了____________。当细胞液的浓度________外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生________________。半透膜渗透小于收缩大质壁分离大于质壁分离复原二、自由扩散和协助扩散1.像水分子这样，物质以________方式进出细胞，__________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____________，它又分为____________和____________两类。2.物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作____________，也叫简单扩散。如氧气、二氧化碳等气体和甘油、乙醇、苯等________性的小分子有机物可通过__________进出细胞。扩散不需要被动运输自由扩散

协助扩散自由扩散脂溶自由扩散3.________和一些小分子有机物如__________、__________等，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞，这种物质扩散方式，叫作____________，也叫易化扩散。能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质称为____________，它可以分为____________和____________两种类型。载体蛋白只容许与________________相适应的分子或离子通过，每次转运时都会发生__________________；通道蛋白只容许与______________________相适配、______________相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，______需要与通道蛋白结合。4.过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的______________以____________方式进出细胞的。离子葡萄糖氨基酸协助扩散转运蛋白载体蛋白

通道蛋白自身结合部位自身构象的改变自身通道直径和形状大小和电荷不水通道蛋白协助扩散5.由于自由扩散与协助扩散都是______________进行跨膜运输的，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，因此__________________________会直接影响物质运输的速率，但协助扩散需要____________，因而某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。顺浓度梯度膜内外物质浓度梯度大小转运蛋白预习反馈下列有关说法中，正确的有______________________________。（1）细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（2）具有浓度差的溶液之间一定发生渗透作用。（3）细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性。（4）动植物细胞内的液体称为细胞液。（5）植物细胞的原生质层是由细胞膜和液泡膜组成。（6）水分子是通过自由扩散方式进入细胞。（7）相对分子质量小的分子或离子都可以通过自由扩散进入细胞。（8）载体蛋白和通道蛋白在转运分子或离子时的作用机制不同。（1）（3）（8）（9）（10）（9）影响自由扩散和协助扩散速率的因素都有细胞内外溶液浓度差。（10）葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白，不需要消耗能量，是协助扩散。（11）置于清水中的动植物细胞，因细胞渗透吸水过多，导致细胞涨破。课堂篇

分点突破考点一

渗透作用及发生的条件1.半透膜、选择透过性膜。

区别：①半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。

共性：两者都允许水分子自由通过，不允许大分子物质通过。2.扩散与渗透作用。

扩散：物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方运动，可以通过半透膜，也可以不通过半透膜。例如氧气通过肺泡和毛细血管壁进入血液；甘油和脂肪酸被小肠上皮吸收等过程；生活中的实例：花香的飘散，蔗糖溶解在水中等。

渗透作用：是指水（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。渗透作用发生的条件：①具有半透膜；②膜两侧溶液具有浓度差。3.渗透装置及发生条件。

在一个长颈漏斗的漏斗口外密封一层半透膜，漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛水的烧杯中，并保证漏斗管内外液面高度相等。一段时间后，漏斗管内液面上升（如图所示）。特别提醒1.渗透作用中，半透膜两侧的溶液浓度是指物质的量浓度，不是质量浓度。2.上述渗透装置漏斗管内液面上升的原因分析：单位体积内清水中的水分子数多于蔗糖溶液中水分子数，故单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数，从而使漏斗液面上升。3.渗透平衡分析：渗透平衡指单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数等于由蔗糖溶液进入清水的水分子数，此时漏斗液面不再升高。因为烧杯中清水与漏斗中蔗糖溶液存在浓度差，即渗透压差，所以当多数水分子进入漏斗，使漏斗内液面高于烧杯液面，液面高度差产生的静水压与半透膜两侧的渗透压差相等时，水分子进出半透膜速率相等，即达到渗透平衡状态。4.达到渗透平衡时，半透膜两侧若存在浓度差，则一定存在高度差，或者当半透膜两侧溶液存在高度差时，则一定有浓度差。【典例1】

下图是渗透装置示意图,关于在长颈漏斗管内液面上升过程中的叙述,正确的是(

)DA.水分子只能通过半透膜从烧杯进入漏斗进行单向移动B.液面上升的速率先逐渐加快然后减慢最终液面维持稳定C.当半透膜两侧水分子进出速率相等时,两侧溶液浓度相等D.半透膜两侧溶液的浓度差越大,上升的高度越高[解析]

水分子在半透膜两侧进行双向运动,A错误;在液面上升的过程中,漏斗两侧溶液的浓度差逐渐减小,则液面上升的速率起始最快,之后减慢,最终维持稳定,B错误;当长颈漏斗内液面最高时,半透膜两侧水分子进出速率相等,但是此时半透膜两侧的溶液浓度并不相等,漏斗内是稀释了的蔗糖溶液,烧杯内是清水,C错误;半透膜两侧溶液的浓度差越大,进入漏斗内的水分子越多,液面上升的高度也越高,D正确。【变式训练】

若将图中的蔗糖溶液改为溶质能通过半透膜的葡萄糖溶液,渗透平衡时液面如何变化?半透膜两侧溶液的浓度大小如何?（半透膜允许葡萄糖等小分子通过）提示:液面相平。半透膜两侧溶液浓度相同。归纳总结判断渗透现象的技巧1.液面变化:看溶液浓度的高低。溶液浓度高的一侧上升,浓度低的一侧下降。2.平衡时液面差大小:取决于膜两侧的浓度差大小。浓度差越大,平衡时液面差越大。若溶质分子能通过半透膜,达到平衡时,不存在浓度差,也不出现液面差。3.平衡时膜两侧的浓度高低:看半透膜两侧原溶液浓度的高低。一般情况下，原溶液浓度高的平衡时浓度高。考点二

水进出细胞1.水进出动物细胞。（1）水进出动物细胞的原理：细胞膜相当于一层半透膜，细胞质有一定浓度，与外界溶液形成一定的浓度差，动物细胞通过渗透作用吸水或失水。（2）动物细胞吸水和失水的条件和结果（以哺乳动物红细胞为例）：条件细胞状态外界溶液浓度＞细胞质的浓度细胞失水皱缩＜细胞吸水膨胀，甚至涨破＝细胞形态不变（1）成熟植物细胞的结构：①成熟植物细胞内的液体环境主要指液泡内的细胞液。②水进出植物细胞主要指经过原生质层进出液泡。（2）水进出植物细胞的原理：成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液有一定浓度，与外界溶液能形成一定浓度差，植物细胞通过渗透作用吸水或失水。2.水进出植物细胞。（3）植物细胞吸水和失水的条件和结果：条件细胞状态外界溶液浓度＞细胞液的浓度细胞失水，中央液泡体积变小，发生质壁分离＜细胞吸水，中央液泡体积变大，细胞坚挺＝细胞形态不变【典例2】

将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如下图所示，依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度，下列正确的是(

)A.甲＞乙＞丙＞丁

B.丁＞甲＞乙＞丙

C.丙＞丁＞甲＞乙

D.丙＞乙＞丁＞甲D[解析]

人的红细胞是圆饼状，乙烧杯中红细胞是圆饼状，说明乙烧杯的蔗糖溶液的浓度与红细胞内液体浓度相等，丙烧杯中红细胞皱缩，说明细胞失水，则丙烧杯的蔗糖溶液的浓度大于红细胞内液体浓度，丁烧杯中红细胞变成球形，说明细胞吸水，丁烧杯的蔗糖溶液的浓度小于红细胞内液体浓度，甲烧杯中红细胞破裂，说明细胞吸水最多，则该烧杯内蔗糖溶液的浓度最低，所以四个烧杯内蔗糖溶液浓度顺序为丙＞乙＞丁＞甲。【典例3】

下图为植物细胞渗透作用的图解,下列说法正确的是(

)A.一定条件下,活的、成熟的植物细胞能失水或吸水B.该过程中，细胞与外界溶液间的水分子是单向移动的C.当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时,细胞失水而皱缩,当细胞液乙的浓度＞外界溶液甲的浓度时,细胞吸水，使细胞体积变大D.当外界溶液甲的浓度=细胞液乙的浓度时,不发生渗透作用A[解析]

活的成熟的植物细胞的原生质层相当于半透膜，当细胞液浓度与外界溶液存在浓度差时，发生渗透吸水或失水，A正确；细胞与外界溶液发生渗透作用时，水分子是双向移动的，B错误；植物细胞有细胞壁的支持和保护作用，不会因细胞失水导致细胞皱缩，C错误；活细胞处于外界溶液中时,就会发生渗透作用,即使外界溶液甲的浓度=细胞液乙的浓度,也发生渗透作用，D错误。归纳总结类别动物细胞与外界溶液形成渗透系统植物细胞与外界溶液形成渗透系统原理细胞质通过细胞膜与外界溶液发生渗透作用细胞液通过原生质层与外界溶液发生渗透作用水分子（或其他溶剂分子）以扩散方式通过半透膜基本条件细胞膜——选择透过性膜；浓度差——细胞质与外界溶液之间原生质层——选择透过性膜；浓度差——细胞液与外界溶液之间半透膜

膜两侧具有浓度差类别动物细胞与外界溶液形成渗透系统植物细胞与外界溶液形成渗透系统渗透平衡时细胞质内浓度与外界溶液浓度相等细胞液浓度与外界溶液浓度不一定相等渗透平衡时，半透膜两侧溶液若存在高度差，则一定存在浓度差；若不存在高度差，则膜两侧浓度相等续表图解

水分子扩散的方向续表考点三

被动运输—自由扩散、协助扩散1.概念：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。2.自由扩散与协助扩散的比较:比较项目自由扩散（简单扩散）协助扩散（易化扩散）概念物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度是否需要能量不需要不需要比较项目自由扩散（简单扩散）协助扩散（易化扩散）是否需要转运蛋白不需要需要动力浓度差浓度差影响速率的因素浓度差浓度差和转运蛋白数量举例①水分子,②气体如氧气和二氧化碳,③甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物①水分子通过通道蛋白进出细胞,②葡萄糖进入红细胞,③钾、钠离子等通过通道蛋白进出细胞续表续表比较项目自由扩散（简单扩散）协助扩散（易化扩散）坐标曲线图例【典例4】

美国科学家阿格雷和麦金农分别研究发现了水通道蛋白和钾离子通道蛋白,因此共同荣获2003年诺贝尔化学奖。下列说法正确的是(

)A.磷脂双分子层内部是疏水的,故水分子都要通过水通道蛋白出入细胞B.甘油和酒精的运输与依靠通道蛋白的运输方式不同,需要消耗细胞内化学反应释放的能量C.通道蛋白贯穿于细胞膜,分子或离子通过通道蛋白时需要与其结合D.人的肾脏中肾小管细胞水通道蛋白发达,与水分的重吸收直接相关D[解析]

磷脂双分子层内部是疏水的,故水分子主要通过水通道蛋白出入细胞,但也可通过自由扩散出入细胞,A错误;甘油和酒精的运输属于自由扩散,不需要消耗细胞内化学反应释放的能量,B错误;分子或离子通过通道蛋白时不需要与其结合,C错误;人的肾脏中肾小管细胞水通道蛋白发达,与水分的重吸收直接相关,D正确。【典例5】

协助扩散需要细胞膜上转运蛋白的协助。图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散比载体介导快1

000倍。下列有关叙述正确的是(

)BA.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性C.协助扩散不消耗能量，膜上转运蛋白的构象会发生改变D.红细胞吸收葡萄糖的方式可用图乙表示[解析]

膜上载体蛋白和通道蛋白不是静止不动的，