资源简介

4.1被动运输
医疗操作中需要用到液体的地方很多都会用到质量分数为0.9%的氯化钠溶液。该浓度的氯化钠溶液不仅可用作补液以及其他医疗途径，而且也常用作体外活组织、细胞的培养。
在质量分数大于0.9%的氯化钠溶液中，红细胞会皱缩；在质量分数小于0.9%的氯化钠溶液中，红细胞会吸水膨胀，甚至会涨破！
为什么会出现这种现象呢？
分子或离子自发地从相对含量高处向相对含量低处运动，直至均匀分布的现象，称为扩散。
（此后分子或离子继续运动，以维持平衡的状态）
一、扩散
蒸馏水
玻璃纸
1mol/L的蔗糖溶液
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，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，使漏斗管内外的液面高度相等。
玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子则不能。
（半透膜是一类具有一定大小孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而大分子无法通过的多孔性薄膜。）
一段时间后，会出现什么现象呢？
Q1:漏斗管内的液面到底为什么会升高？
溶质分子对溶剂分子的吸引力，称为渗透压
水分子或其他溶剂分子通过半透膜扩散的现象,称作渗透作用
二、渗透作用
蒸馏水
玻璃纸
1mol/L的蔗糖溶液
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，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，使漏斗管内外的液面高度相等。
玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子则不能。
（半透膜是一类具有一定大小孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而大分子无法通过的多孔性薄膜。）
Q2：如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
二、渗透作用
Q3：液面停止升高后，漏斗内的浓度与烧杯内的浓度一样吗？
蒸馏水
玻璃纸
1mol/L的蔗糖溶液
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，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，使漏斗管内外的液面高度相等。
玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子则不能。
（半透膜是一类具有一定大小孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而大分子无法通过的多孔性薄膜。）
Q4：如果用一层纱布代替玻璃纸,还会出现原来的现象吗？
二、渗透作用
Q5：如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液,结果会怎样呢？
渗透：
渗透方向:
水分子从分子数相对较多的一侧向分子数相对较少的一侧渗透（即：溶液浓度低的一侧向溶液浓度高的一侧渗透）
发生条件：
②具有一层半透膜
①膜两侧溶液浓度不相等，即存在浓度差！
水分子或其他溶剂分子通过半透膜扩散的现象,称作渗透作用
二、渗透作用
蒸馏水
玻璃纸
1mol/L的蔗糖溶液
水分子通过细胞膜进入红细胞也是同样的原理吗？
二、渗透作用
1.血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于渗透装置中的什么物质？
讨论：
2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
水通过渗透作用进出红细胞
二、渗透作用
3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水胀破吗？
讨论：
4.红细胞吸水或吸水取决于什么条件？
水是如何进出植物细胞的呢？植物细胞是否符合渗透作用的两个条件？
对于水分子来说，植物细胞壁具有全透性；即：水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。
由于细胞壁的保护，植物细胞在并不会因为过度吸水而涨破。
电镜下观察多个纤维素分子集结成束，纵横交错构成植物细胞壁。
植物细胞结构：
二、渗透作用
细胞膜
液泡膜
细胞质
原生质层
（是否相当于一层半透膜？）
细胞壁
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，所以成熟植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
除了丰富的水之外，液泡内的细胞液中还含有无机盐离子、糖类、氨基酸等多种溶质，这也使得细胞液的渗透压较高，使植物细胞能够从细胞外吸水而保持充盈状态，因此产生的原生质体对细胞壁的侧压力，使柔软的植物组织得到了支撑。
细胞壁的保护作用体现在防止细胞因吸水过多而破裂以及将一些病原微生物阻挡在细胞外等方面；细胞壁的支持作用主要得益于大量的纤维素分子通过氢键联结成微纤维，后者又与其他多聚体相结合，形成强大的机械支撑，维持了细胞形态，也使高大的乔木顶天而立。
原生质体:去除植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。一个动物细胞就是一个原生质体
原生质：细胞内生命物质的总称。它的主要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂质等
后文所说的水进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。
二、渗透作用
植物细胞结构：
探究植物细胞的吸水和失水
提出问题：
作出假设：(是对问题所作的尝试性回答。做假设不是凭空猜测，而是根据已有的知识和经验作出合理的推断。)
水分通过渗透作用进出植物细胞；原生质层相当于一层半透膜。
植物细胞对蔗糖分子吸收速率较慢，适宜浓度的蔗糖溶液可以在不伤害细胞的情况下，较长时间的保证其与细胞内液的浓度差
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？
实验设计思路：
如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时。细胞就会___________。当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会____________。
渗透失水
渗透吸水
探究植物细胞的吸水和失水案例
材料：
紫色洋葱鳞片叶
水，质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液
刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，培养皿，显微镜
只有一层细胞；
具有中央大液泡；
液泡呈紫色，方便观察
用具：
1. 选取新鲜洋葱鳞片叶，用刀片在外表皮上划一方框，用镊子撕下表皮。在洁净的载玻片上滴一滴清水，将撕下的表皮放在水滴中展平，盖上盖玻片，制成临时装片。
方法步骤：
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
滴清水
撕取洋葱鳞片叶细胞
2.用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，以及原生质层的位置。
方法步骤：
低倍镜观察
3.从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮就浸润在蔗糖溶液中。
方法步骤：
滴清水在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引
4.用低倍显微镜观察，看细胞的中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置，细胞大小是否变化。
方法步骤：
低倍镜观察
5.在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮又浸润在清水中。
方法步骤：
盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引
6.用低倍显微镜观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质层的位置有没有变化，细胞的大小有没有变化。
方法步骤：
低倍镜观察
分析结果：
第一次观察
第二次观察
第三次观察
得出结论：
原生质层相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出植物细胞。
思考与讨论：
1.植物细胞能发生质壁分离的原因？
内因：原生质层具有选择透过性（相当于一层半透膜）
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
外因：外界溶液浓度 > 细胞液浓度
2.若无法取得合适的洋葱等材料，还可以选择什么作为实验材料？
还可以选择具有较多叶绿体的材料，通过观察叶绿体分布情况来判断细胞是否发生质壁分离；如黑藻幼嫩叶片
黑藻叶片
讨论：
4.如果某同学在实验中没有观察到质壁分离和质壁分离复原现象，从细胞和外界溶液的角度分析,可能原因有哪些？
该植物细胞是未成熟的植物细胞，没有中央大液泡
该植物细胞已经死亡
溶液浓度很低，低于细胞液浓度
细胞角度：
溶液角度:
3.已知植物会主动吸收硝酸根离子进入细胞。若将0.3g/ml的蔗糖溶液换成0. 6mol/L的硝酸钾溶液,应该会发生什么现象？
植物细胞发生质壁分离以后，出现质壁分离的自动复原现象
渗透原理在生产、生活中的应用
(1)对农作物合理灌溉，降低了土壤溶液浓度，促进水分的吸收，满足农作物对水分的需要。
四、学以致用
(2)盐碱地中植物更易缺水或不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这些都是因为土壤溶液浓度过高，根细胞不易吸水，甚至失水造成的。
渗透原理在生产、生活中的应用
四、学以致用
(4)医用生理盐水的质量浓度为0.9%，与人体细胞生存的液体环境的浓度基本相等，可以维持细胞的正常形态。
(3)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不易变质的原因是在食品的表面和内部形成了高浓度的糖、盐溶液，使微生物(如细菌)不能生存、繁殖。
像水分子这样，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。
五、被动运输
被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。
特点：
相对含量低
相对含量高
（顺浓度梯度）
①
不消耗细胞内化学反应所释放的能量
②
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作 自由扩散。
五、被动运输——自由扩散/简单扩散
自由扩散/简单扩散
主要影响因素：
、温度
膜内外的物质浓度/浓度差
比喻：
就像水自发地从高处落下
常见例子：
????????、 ????????????等
?
气体小分子：
甘油、脂肪酸等
一些脂溶性的物质：
水、乙醇、尿素等
一些小分子物质：
Q1：据图分析，能否穿过磷脂双分子层的物质有何特点？
Q2：葡萄糖、氨基酸等极性较大的分子或带电的无机盐离子能否通过细胞膜？如何通过？
不带电、非极性或极性小的小分子
借助细胞膜上的蛋白质
物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散
转运蛋白的数量
温度
主要影响因素：
膜内外的物质浓度/浓度差
五、被动运输——易化扩散/协助扩散
这也是一种扩散作用，但扩散速率要大的多
比喻：
小木车运石头下山
五、被动运输——易化扩散/协助扩散
转运蛋白
通道蛋白：只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过
载体蛋白：只容许与自身结合部位相适应的离子或分子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。
通道蛋白
载体蛋白
五、被动运输
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水通道蛋白，以协助扩散方式进出细胞。
★自由扩散与协助扩散的比较
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
被动转运
定义
特点
类型
区别
影响因素
膜内外浓度差、温度和_______________
例子
气体小分子：????????、 ????????????等
一些脂溶性的物质：甘油、脂肪酸
一些小分子物质：水、乙醇、尿素
葡萄糖、氨基酸等极性较大的小分子或带电的无机盐离子
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
①顺浓度梯度（由相对含量高到相对含量低）
②不消耗细胞内化学反应所释放的能量
自由扩散
协助扩散
物质通过________________进出细胞
物质需要借助膜上的_________才能扩散进出细胞
膜内外浓度差、温度
转运蛋白数量
简单的扩散作用
转运蛋白
膜内外浓度差
运输速率
膜内外浓度差
运输速率
在温度适宜且恒定的情况下，测得两种被动运输方式的物质运输速率与膜内外物质浓度差的关系，结果如图所示:
图一
图二
根据两种被动运输方式的主要影响因素分析可知，图一表_____________,图二表示____________。因为自由扩散主要受________________________影响，而协助扩散除了受上述两种因素影响外，还受_____________________的影响。
自由扩散
协助扩散
膜内外浓度差 与 温度
膜上转运蛋白数量
1、(不定选)水通道蛋白能使水分子顺浓度梯度进出细胞。下列相关叙述错误的是(　　)
A.水通道蛋白对水分子的运输具有专一性
B.水通道蛋白的数量影响水分子的跨膜运输速率
C.水分子通过水通道蛋白运输的过程消耗能量
D.水通道蛋白通过和水分子结合实现对水的运输
C D
随堂检测
2、图中甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种跨膜方式,其中通道介导的扩散速度比载体介导的快1000倍。下列叙述正确的(　　)
A.甲、乙两种方式均属于被动运输
B.载体蛋白具有专一性,通道蛋白则没有
C.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
D.被动运输是细胞最重要的选择性吸收和排出物质的方式
A
随堂检测
3、(不定选)如图表示被转运的溶质以易化扩散(即协助扩散)方式排出细胞的过程,有关分析错误的是(　　)?
A.载体蛋白构象发生改变的过程中需要消耗能量
B.载体结合位点与被转运的溶质之间具有专一性
C.人体成熟红细胞以该方式吸收葡萄糖
D.被转运的溶质从低浓度到高浓度,且具有载体饱和效应
AD
随堂检测
4、甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞,如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子层代替细胞膜,并维持其他条件不变,则 (　　)
A.甲物质的运输被促进 B.乙物质的运输被促进
C.甲物质的运输被抑制 D.乙物质的运输被抑制
随堂检测
D 　　　　　　
5、如图表示人体内葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式,下列叙述错误的是 A.该运输方式属于被动运输 (　　)
B.该运输方式不消耗能量
C.图中载体不能运输淀粉
D.K+也可以通过该方式进入人体细胞
D　　　　　　
随堂检测
6、下图是某生物膜的结构模式图及物质跨膜运输示意图，请据图分析下列叙述不正确的是(　　)
A．图中所示的生物膜很可能是细胞膜
B．物质通过离子通道不需要消耗ATP
C．蛋白质的空间结构发生改变并不一定导致失活
D．载体蛋白和通道蛋白只能顺浓度梯度运输物质
D
随堂检测
7、下图为哺乳动物红细胞运输葡萄糖的示意图，下列分析错误的是( )
A.线粒体外膜上也存在该种载体蛋白
B．载体蛋白构象的改变不需要消耗ATP
C．葡萄糖的运输方向取决于膜两侧的浓度差
D．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式与此不同
A

展开更多......

收起↑