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1、第四章 细胞的物质输入和输出,物质跨膜运输的实例和方式,一、几组容易混淆的概念,1、吸胀吸水与渗透吸水,2、渗透作用与扩散作用,联系,区别,渗透作用是扩散作用的一种特殊形式,联系,区别,溶液浓度,高,低,水分流动方向,水多,水少,渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。,条件： 1）半透膜； 2）浓度差。,渗透作用,注： 1）渗透作用与扩散作用所讲的“浓度”实指“摩尔浓度”，即单位体积内分子或离子数目的多少。如质量分数为10%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，蔗糖的相对分子量大，物质的量小，故水可通过半透膜由蔗糖向葡萄糖移动。2）渗透平衡后，只要存在液面差，意味着半透
2、膜两侧水分子移动达到动态平衡，仍有水分子通过半透膜，且液面高的一侧溶液的浓度仍大于液面低的一侧,3、半透膜和生物膜,水分子可以自由透过。,半透膜：是一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。如玻璃纸、鸡蛋膜等。,生物膜系统：细胞器膜和细胞膜、核膜等共同构成。,半透膜具有相对性：小分子和大分子的界定依据膜种类的不同而划分范围不同。例如，对于鸡蛋的膜来说，葡萄糖分子就是大分子物质；而对于透析管来说，葡萄糖是小分子物质；对于肠衣来说，碘以及葡萄糖是小分子物质，而淀粉是大分子物质。所有半透膜的孔隙直径都大于水分子直径，即水分子都能通过。在日常生活中，常见的半透膜有鸡蛋膜、鸡的嗉囊、
3、鱼鳔、蚕豆种皮、玻璃纸、青蛙皮、动物膀胱、肠衣、蛋白质胶膜，火棉胶膜以及其他一些可从生物体上剥离的薄膜类物质。 生物膜只允许水分子自由通过，它所选择的离子、小分子物质可以通过，而其他的离子、小分子和大分子不能透过，生物膜相当于半透膜，即可以做为半透膜使用。但核膜上有核孔不能做为半透膜。细胞死亡后生物膜的选择透过能力丧失。,4、渗透作用、扩散作用、自由扩散的关系,扩散作用,自由扩散,渗透作用,物质（溶质或溶剂）从相对含量多的地方到相对含量少的地方的自由运动（与过膜与否无关）。,水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。,物质（溶质或溶剂）从相对含量多的地方通过半透膜到相对含量少的地方的自由运动。
4、,二、：细胞的吸水和失水,细胞的吸水和失水取决于细胞内外溶液的浓度差。,外界液浓度,细胞失水 （质壁分离）,原理：渗透作用。,细胞质或细胞液浓度,外界液浓度,动态平衡,细胞质或细胞液浓度,细胞质或细胞液浓度,外界液浓度,细胞吸水 （质壁分离复原）,1、动物细胞吸水和失水,细胞吸水膨胀,细胞失水皱缩,正常红细胞,2、成熟的植物细胞和外界溶液组成一个渗透系统,原生质层：细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质。,1）质壁分离产生的条件：具有大液泡；具有细胞壁。,2）质壁分离和复原的原因： 成熟的活植物细胞原生质层相当于半透膜； 细胞壁是全透性的，其伸缩性小于原生质层（内因）； 细胞原生质层内外的溶液有浓
5、度差（外因）。,细胞置于0.3g/mL（30%）的蔗糖溶液中时 ，细胞会失水而缩小,原生质层与细胞壁分离 即质壁分离,3、植物细胞的失水和吸水,已发生质壁分离的细胞处于清水中,细胞吸水恢复原状即质壁分离复原,吸水,判断细胞是否发生质壁分离及复原 （1）从细胞角度分析 1、具有中央大液泡的成熟植物细胞才能观察到质壁分离现象 2、死细胞、动物细胞，未成熟植物细胞（如根分生区细胞）、种子细胞不发生质壁分离 （2）从溶液角度分析 1、在溶质可穿膜的溶液中（如KNO3、甘油等）细胞会先发生质壁分离后自动复原现象 2、在溶质不能穿膜的溶液中，细胞只会发生质壁分离，不能自动复原 3、在高浓度溶液中细胞可发生
6、质壁分离现象且现象明显，但会因过度失水而死亡不再复原。,4、探究实验：植物细胞的吸水和失水,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,（原生质层是一层半透膜吗？）,（原生质层相当于一层半透膜）,设计 方案,（按预定方案进行实验）,（分析实验结果，得出结论：）,（总结，写实验报告并适当交流）,预期结果,将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。,在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。,进行实验,1、制作临时装片：取紫色洋葱外表皮，用刀片划一0.5 cm见方的“井”字。用
7、尖嘴镊从“井”字中央的一角小心慢慢地将洋平铺在载玻片中央清水滴中，盖上盖玻片。 2、低倍镜下观察：紫色液泡的大小，原生质层的位置。 3、诱导质壁分离：在盖玻片的一侧滴入浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液，用吸水纸在另一侧吸吸引，重复几次。 4、低倍镜下观察：液泡逐渐变小，原生质层缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁分离的现象，细胞大小基本不变。 5、诱导质壁分离复原：在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收，重复几次。 6、低倍镜下观察：液泡逐渐变大，原生质层逐渐恢复到原来位置，细胞大小基本不变。,稍变小,原生质层脱离细胞壁,变小,变深,恢复原状、稍变大,原生质层紧贴细胞壁,变大,变浅,实验现象
8、：,1、为什么选择紫色洋葱表皮细胞作实验材料？2、为什么选用质量分数为30%的蔗糖溶液，而不用50%的蔗糖溶液、30%盐酸？ 3、细胞发生质壁分离的外因是 ，内因是 ，。 4、此实验中如果将30%蔗糖溶液换成KNO3溶液或尿素溶液，会出现什么现象？请依次描述所涉及到的跨膜运输方式。5、此实验能应用于 。,具有紫色大液泡， 观察现象明显。,会导致细胞过度失水而死亡。,外界溶液浓度细胞液浓度,伸缩性：原生质层细胞壁；,发生质壁分离后又会自动复原。,自由扩散主动运输自由扩散。,验证细胞死活、渗透作用、伸缩性大小,原生质层具有选择透过性,1、番茄和水稻吸收矿质离子的比较,三、物质跨膜运输的特点,1 ）
9、水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？,在培养过程中，水稻吸收水分和其它离子较多，吸收Ca2+和Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度增高。,2）不同作物对无机盐的吸收有差异吗？,不同作物对无机盐的吸收是有差异的。,物质（如碘）的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度的运输的。碘是逆相对含量梯度运输的。,2、人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点,20 25倍,人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力，其细胞内的碘浓度比血液高20-25倍。,250mg/L,血液中碘的浓度,I,3）水分子的运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？由此你能得出什么结
10、论？,甲状腺细胞,3、微生物吸收矿物质的特点,4 ）细胞对物质的吸收有选择性吗？如果有，这种选择性有普遍性吗？,细胞对物质的吸收是有选择性的，这种选择性具有普遍性。,几种微生物体内的矿物质含量,4. 物质跨膜运输的特点（细胞膜的功能特性）,2 ）物质通过生物膜的跨膜运输，有的是顺相对含量梯度的（被动运输），有的是逆相对含量梯度的（主动运输）。,1）细胞膜和其它生物膜都是选择透过性膜。,选择透过性膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过 ，而其它的离子 、小分子和大分子则不能通过。,3 ）细胞对于物质输入和输出的选择性是通过细胞膜的选择透过性实现的。,1.下列现象中,属于渗透作用的是
11、( )A.蔗糖溶液通过细胞壁 B.水分子通过细胞膜C.K+通过细胞膜 D.蛋白质通过细胞膜,B,2.以下可以发生渗透作用的是（ ）. A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中 C.烈日下菠菜叶子下垂 D.放在盐水中的萝卜变软,D,考点演练,3.如右图所示,在U形管中c处装有半透膜,在a侧加入细胞色素C(大分子的蛋白质)水溶液(呈红色),b侧加入清水,并使ab两侧液面高度一致.经过一段时间后实验结果将是 ( ),A. 两侧液面高度一致, b侧为红色 B. 两侧液面高度一致, a侧为红色C. a液面低于b侧面, b侧为红色D. a液面高于b侧面, a侧为红色,D,4.a、b、c是三个相邻
12、的细胞，已知a细胞液浓度 b细胞液浓度 c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ）,C,A,B,C,D,5、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（ ） A、盐水中的Cl有杀菌防腐的作用 B、盐水中的Na不利于细菌的生活 C、盐水是中性的，不适于细菌的生活 D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡,D,6、在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”的实验中，之所以用已经成熟的紫色洋葱表皮细胞做实验材料，是因为这样的细胞具有 （ ） A伸缩性很小的细胞壁 B功能完善的细胞膜 C能够流动的细胞质 D大而醒目的液泡,D,协助扩散,自由扩散,物质的跨膜运输方式,主动运输
13、,小分子物质,大分子物质,胞吞,胞吐,顺浓度梯度,被动运输,高低,高低,低高,不要,需要,需要,不要,不要,需要,CO2、O2等气体；水、苯、乙醇、维生素；甘油、脂肪酸、胆固醇等脂质小分子。,葡萄糖进入红细胞。,全部无机盐；所有氨基酸；绝大多数葡萄糖。,四、自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的比较,高低,特征：高低，需要载体，不需要能量。,自由扩散,协助扩散,主动运输,特征：逆浓度梯度运输，需要载体，需要消耗能量。,特征：高低， 不需载体和能量。,三种跨膜方式的图例,被动运输：顺相对含量（浓度）梯度的扩散方式。,主动运输：,意义：保证活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择性地进行物质
14、交换。（最重要的物质运输方式）,特征：1）、逆相对含量（浓度）梯度运输；2）、需要载体； 3）、需要消耗能量。,载体具有特异性（专一性）和饱和现象（数量有限）。,三种跨膜方式的比较曲线,大分子物质进出细胞的方式,一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。,胞吞：物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，从细胞外进入细胞内的过程。（内吞作用，如果进入的是固态物质，称为吞噬；如果进入的是液态物质，称为胞饮）,胞吐：物质以囊泡的形式通过细胞膜，从细胞内排到细胞外的过程（外排作用）。,五、影响物质运输的因素,1、影响自由扩散的因素：浓度差。,2、影响协助扩散的因素：浓度差和载体的种类与数量。,3
15、、影响主动运输的因素：,1）载体,载体具有特异性：不同物质的载体不同，不同生物细 胞膜上的载体的种类和数量也不同。,载体具有饱和现象：当细胞膜上的载体已经达到饱和，细胞吸收该载体运载的物质一速度不再增大。,2）能量：凡影响细胞内产生能量的因素，都能影响主 动运输。如氧气浓度、温度等。,运输速率,物质浓度,自由扩散,运输速率,协助扩散,运输速率,O2浓度,主动运输,4、影响物质运输速率的曲线分析,物质浓度,运输速率,O2浓度,自由扩散或协助扩散,O,O,（练习册27）,有关物质进出细胞的8个易错点,1、需要载体蛋白协助的运输方式是,2、消耗能量的运输方式是,3、从高浓度到低浓度的运输方式是,4、影响协助扩散运输速率的因素是,5、与主动运输有关的细胞器是,6、运输速率是与O2无关的运输方式是,7、胞吞（吐）的大分子物质穿过细胞膜的层数是,8、RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核是通过,主动运输、协助扩散,主动运输、胞吞、胞吐,自由扩散、协助扩散,载体蛋白、浓度差,线粒体、核糖体,自由扩散、协助扩散,0层,核孔,2.某细胞能从环境中吸收物质M。通过实验得到下列结果：当溶液中M的浓度低于细胞液中的浓度值，也会发生对M的吸收；只在有氧时，才发生M的吸收；物质M的吸收随温度而变化，而且有一最适温度。哪些实验可以说明M的吸收不是以扩散为主的 （ ）A. 和 B. 只有 C. 只有 D. 只有,
