被動運輸、主動運輸、胞吞和胞吐高一上學(xué)期生物人教版必修1

蔥段吸水與失水實驗…第1節(jié)被動運輸?shù)?章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第一課時探究植物細(xì)胞的吸水與失水滲透作用問題探討蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙(是一種半透膜，水分子可以自由透過它，而蔗糖分子則不能)，往漏斗內(nèi)注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗內(nèi)外的液面高度相等。過一段時間后，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？問題探討蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水蔗糖分子水分子從燒杯進(jìn)入漏斗的水分子數(shù)多于從漏斗進(jìn)入燒杯的水分子清水中的水分子數(shù)量多于蔗糖溶液中的水分子數(shù)量燒杯（清水）漏斗（蔗糖溶液）蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水一、滲透作用思考1：漏斗內(nèi)的液面為什么會上升？水分子通過半透膜向蔗糖溶液擴(kuò)散。（1）定義：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散。（2）方向：水分子多水分子少濃度低濃度高（物質(zhì)的量濃度）水往“高”處流！思考2：如果漏斗足夠長，液面會無限

升高嗎？不會。當(dāng)管內(nèi)的液面上升到一定高度之后，管中的水柱產(chǎn)生的壓力將加快漏斗中水分向外擴(kuò)散的速度，最終達(dá)到平衡，液面將不再上升。h一、滲透作用蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水思考3：如果用一層紗布代替玻璃紙，

漏斗管內(nèi)的液面還會上升嗎？不會，紗布不是半透膜。一、滲透作用蔗糖溶液玻璃紙（半透膜）清水思考3：如果用一層紗布代替玻璃紙，

漏斗管內(nèi)的液面還會上升嗎？不會，紗布不是半透膜。思考4：如果燒杯中不是清水，而是同樣

濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？液面保持不變?？偨Y(jié)：滲透作用發(fā)生的條件①半透膜②濃度差一、滲透作用葡萄糖葡萄糖液面高度保持不變思考：假設(shè)U形管底部的半透膜只允許水分子通過，葡萄糖和蔗糖均不能通過，兩側(cè)分別加入等質(zhì)量濃度的葡萄糖溶液，則一段時間后，液面高度會如何變化？蔗糖葡萄糖質(zhì)量相同，葡萄糖分子數(shù)目更多水分子相對含量：左側(cè)＞

右側(cè)一段時間蔗糖葡萄糖物質(zhì)的量濃度思維訓(xùn)練：假設(shè)U形管底部的半透膜只允許水分子通過，葡萄糖和蔗糖均不能通過，兩側(cè)分別加入等質(zhì)量濃度的蔗糖和葡萄糖溶液，則一段時間后，液面高度會如何變化？1.滲透作用：是指

通過

的擴(kuò)散。2.發(fā)生滲透的條件：一、滲透作用水分子（或其它溶劑分子）半透膜半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。3.滲透作用中水的運輸方向含水量

－－

濃度溶液含水量

－－

濃度溶液半透膜低高高低如果將裝置中的漏斗換成細(xì)胞還會不會吸水？水分子通過細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞也是同樣的原理嗎？細(xì)胞會發(fā)生什么樣的變化？水進(jìn)出動物細(xì)胞的原理①外界溶液溶質(zhì)的濃度<細(xì)胞質(zhì)濃度②外界溶液溶質(zhì)的濃度>細(xì)胞質(zhì)濃度③外界溶液溶質(zhì)的濃度=細(xì)胞質(zhì)濃度二、水進(jìn)出細(xì)胞的原理動物細(xì)胞與外界溶液構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)。①半透膜：②濃度差：細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)與外界溶液細(xì)胞吸水膨脹細(xì)胞失水皺縮細(xì)胞形態(tài)不變1.紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物能夠透過細(xì)胞膜嗎？這些有機(jī)物相當(dāng)于“問題探討”所示裝置中的什么物質(zhì)？2.紅細(xì)胞的半透膜是否相當(dāng)于一層半透膜？3.當(dāng)外界濃度低時，紅細(xì)胞一定會由于吸水而漲破嗎？紅細(xì)胞吸水失水取決于什么條件？4.臨床上輸液為什么要用生理鹽水？不能蔗糖分子相當(dāng)于不一定，如果外界溶液的濃度沒有很低，細(xì)胞質(zhì)濃度下降后與外界溶液的濃度達(dá)到平衡，細(xì)胞將不再吸水。紅細(xì)胞吸水失水取決于紅細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差。生理鹽水的濃度與血漿的濃度基本一致，血細(xì)胞不會因為吸水失水出現(xiàn)形態(tài)和功能上的異常。思考·討論探究植物細(xì)胞的吸水與失水成熟植物細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層液泡（內(nèi)含細(xì)胞液）細(xì)胞壁（全透性）植物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡內(nèi)的細(xì)胞液。原生質(zhì)層是指細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)?！煊行┪璧牟巳~浸泡在清水中，不久，菜葉就會變得硬挺。§將白菜剁碎做餡時，常常要放一些鹽，稍過一會兒就可見到有水分滲出。§對農(nóng)作物施肥過多，會造成“燒苗”現(xiàn)象水分進(jìn)出植物細(xì)胞是通過滲透作用嗎？原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？提出問題進(jìn)行實驗設(shè)計實驗水分進(jìn)出植物細(xì)胞是通過滲透作用嗎？原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？提出問題水分進(jìn)出細(xì)胞是通過滲透作用，原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜作出假設(shè)選擇材料、試劑、用具，確定方法步驟按預(yù)定方案進(jìn)行實驗分析結(jié)果分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論總結(jié)，寫實驗報告并適當(dāng)交流表達(dá)與交流探究實驗的一般步驟材料選擇：下面哪些細(xì)胞比較適合用來探究實驗？洋蔥山藥馬齒莧洋蔥表皮永久裝片活細(xì)胞試劑選擇：中央大液泡（有色素）葉綠體1、對細(xì)胞無害2、溶液濃度合適，不會殺死細(xì)胞01實驗材料、用具及試劑探究植物細(xì)胞的吸水和失水成熟的植物活細(xì)胞（紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞）質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液顯微鏡02實驗步驟0.3g/ml蔗糖溶液清水中央液泡大小吸水/失水原生質(zhì)層的位置細(xì)胞大小蔗糖溶液清水逐漸變小逐漸變大，恢復(fù)原來大小與細(xì)胞壁逐漸分離與細(xì)胞壁逐漸貼近基本不變基本不變質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離的復(fù)原失水吸水03進(jìn)行實驗，記錄結(jié)果分析結(jié)果：植物細(xì)胞吸水量=失水量當(dāng)外界溶液濃度=細(xì)胞液濃度當(dāng)外界溶液濃度<細(xì)胞液濃度吸水質(zhì)壁分離復(fù)原當(dāng)外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度失水植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用發(fā)生現(xiàn)象質(zhì)壁分離植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用發(fā)生現(xiàn)象不會發(fā)生滲透作用相當(dāng)于一層半透膜，植物細(xì)胞是通過吸水和失水的。滲透作用原生質(zhì)層04實驗結(jié)論2.質(zhì)壁分離的原因：內(nèi)因：成熟植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層________

原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性____外因：細(xì)胞液與外界溶液之間存在________大濃度差半透膜1.質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”“壁”指什么？質(zhì)：原生質(zhì)層；壁：細(xì)胞壁1.植物細(xì)胞的吸水與失水是通過。起到半透膜作用的是。2.濃度差：三、植物細(xì)胞的吸水與失水失水吸水滲透作用外界溶液濃度＞細(xì)胞液時植物細(xì)胞，發(fā)生現(xiàn)象質(zhì)壁分離外界溶液濃度＜細(xì)胞液時植物細(xì)胞，發(fā)生現(xiàn)象質(zhì)壁分離復(fù)原原生質(zhì)層1、判斷(1)在實驗操作中，共涉及三次顯微鏡觀察，第一次用低倍鏡觀察，第二、三次用高倍鏡觀察(

)(2)當(dāng)質(zhì)壁分離復(fù)原后，細(xì)胞液的濃度等于外界溶液濃度(

)(3)植物細(xì)胞的原生質(zhì)層由細(xì)胞膜和液泡膜組成，相當(dāng)于半透膜(

)(4)質(zhì)壁分離過程中，洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的紫色區(qū)域逐漸變小(

)××√2、物體內(nèi)有三個相鄰的細(xì)胞a、b、c，已知它們的細(xì)胞液濃度大小關(guān)系是a>b>c，

那么它們?nèi)咧g水分滲透的方向表示正確的是（）C×細(xì)胞類型動物細(xì)胞植物細(xì)胞原理條件半透膜半透膜兩側(cè)有濃度差現(xiàn)象a>ba=ba<b滲透作用細(xì)胞膜原生質(zhì)層細(xì)胞質(zhì)與外界溶液有濃度差（濃度分別為a、b）細(xì)胞液與外界溶液有濃度差吸水膨脹甚至漲破吸水膨脹但不會漲破細(xì)胞形態(tài)不變（動態(tài)平衡）細(xì)胞皺縮被動運輸一、被動運輸物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運輸方式稱為被動運輸。通道蛋白載體蛋白細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)圖4-4自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散示意圖自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散1、自由擴(kuò)散有些小分子物質(zhì)，很容易自由地穿過細(xì)胞膜的磷脂雙分子層。如：O2、CO2毛細(xì)血管壁紅細(xì)胞肺泡壁空氣氧氣15.8氧氣5.6氧氣14.5氣管、支氣管不斷分支，最終形成肺泡

O2在肺泡中與血液的交換、甘油、乙醇、苯、維生素等。肺泡細(xì)胞≠組織間隙組織細(xì)胞管血細(xì)毛肺泡O2O2O2O2O2O2O2組織間隙1.O2是怎樣進(jìn)入血液以及組織細(xì)胞？以自由擴(kuò)散的方式2.O2從肺泡腔進(jìn)入血液需要穿過幾層生物膜？（肺泡壁、毛細(xì)血管壁為單細(xì)胞層）4層3.O2從肺泡腔進(jìn)入組織細(xì)胞需要穿過幾層生物膜？9層2、協(xié)助擴(kuò)散離子和一些小分子有機(jī)物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通過細(xì)胞膜，需要借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進(jìn)出細(xì)胞擴(kuò)散，叫做協(xié)助擴(kuò)散。Na+內(nèi)流葡萄糖進(jìn)入普通細(xì)胞神經(jīng)纖維上Na+內(nèi)流或K+外流【思考1】自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散有哪些相同點?通道蛋白載體蛋白細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)圖4-4自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散示意圖①物質(zhì)都以擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞②都是順濃度梯度的跨膜運輸（從高濃度到低濃度）③都不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量【思考2】自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散有哪些不同點?通道蛋白載體蛋白細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)圖4-4自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散示意圖自由擴(kuò)散：不需要載體協(xié)助擴(kuò)散：需要載體載體蛋白通道蛋白名稱載體蛋白通道蛋白圖示

轉(zhuǎn)運對象與自身

的分子或離子與自身通道的

相適配、

相適宜的分子或離子特點每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身

。轉(zhuǎn)運分子

與通道蛋白結(jié)合構(gòu)象的改變不需要根據(jù)課本P66-67，完成表格：結(jié)合部位相適應(yīng)直徑和形狀大小和電荷【拓展】水分子跨膜運輸方式【資料1】水分子比較小，在活細(xì)胞中含量最多，人們曾經(jīng)認(rèn)為它們以自由穿過細(xì)胞膜磷脂分子的間隙而進(jìn)出細(xì)胞。后來的研究發(fā)現(xiàn)，水分子在通過細(xì)胞膜時的速率高過人工膜。由此推斷細(xì)胞膜上可能存在特殊的輸送水分子的通道?！举Y料2】1988年，美國科學(xué)家阿格雷從紅細(xì)胞和腎小管中分離出一種未知功能的新的膜蛋白。1991年，經(jīng)過N-端肽鏈測序和整個cDNA序列測定，阿格雷獲得了蛋白氨基酸序列結(jié)構(gòu)，此時的他敏銳地意識到，這很可能就是大家一直在尋找的“水通道”。并由此贏得了2003年的諾貝爾化學(xué)獎。水通道細(xì)胞膜水通道蛋白結(jié)構(gòu)模式圖水分子很小，不帶電荷但具有極性，盡管能夠以自由擴(kuò)散過膜，但是更多的是借助細(xì)胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞。阿格雷的實驗：用爪蟾屬卵母細(xì)胞放入低滲溶液中觀察3、影響被動運輸?shù)囊蛩卣埮袛啖俸廷诜謩e是哪一種被動運輸方式？請說明判斷理由。運輸速率膜兩側(cè)的濃度差①②P點（轉(zhuǎn)運蛋白飽和點）膜兩側(cè)的濃度差膜兩側(cè)的濃度差轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量協(xié)助擴(kuò)散自由擴(kuò)散3、影響被動運輸?shù)囊蛩赜绊懽杂蓴U(kuò)散的因素：影響協(xié)助擴(kuò)散的因素：膜兩側(cè)的濃度差膜兩側(cè)的濃度差轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量溫度溫度溫度生物膜的流動性酶活性呼吸速率影響影響影響影響物質(zhì)運輸速率溫度對被動運輸?shù)挠绊懕粍舆\輸實例

運輸方向、

是否耗能轉(zhuǎn)運蛋白影響因素坐標(biāo)圖分析自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散濃度差擴(kuò)散速率0濃度差運輸速度氣體分子、水甘油、脂肪酸尿素、固醇乙醇、苯……葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞、大部分水進(jìn)入細(xì)胞、離子通過離子通道蛋白的運輸……順濃度梯度(高→低)不需要能量不需要需要載體蛋白或通道蛋白膜兩側(cè)濃度差、溫度等膜兩側(cè)濃度差、轉(zhuǎn)運蛋白、溫度等轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量有限主動運輸問題探討

人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘的濃度比血液中高20~25倍。討論1.甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是通過被動運輸嗎？2.聯(lián)想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是否需要細(xì)胞

提供能量？3.這在各種物質(zhì)的跨膜運輸中是特例還是有一定的普遍性？

人紅細(xì)胞中K+的濃度比血漿高30倍；輪藻細(xì)胞中K+的濃度比周圍水環(huán)境高63倍；人神經(jīng)細(xì)胞未興奮時細(xì)胞外的Na+濃度遠(yuǎn)高于細(xì)胞內(nèi)?！?xì)胞逆濃度梯度運輸物質(zhì)的方式是普遍存在的嗎？順?biāo)浦圯p而易舉，逆水行舟卻費時費力，細(xì)胞如何完成逆濃度運輸物質(zhì)的過程？需要額外消耗能量嗎？光消耗能量是否就足夠？物質(zhì)進(jìn)行跨膜運輸，需要的協(xié)助，同時還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的定義：可以有選擇性地將需要的物質(zhì)運進(jìn)細(xì)胞，把代謝廢物和有害物質(zhì)運出細(xì)胞，而不受外部物質(zhì)濃度的影響，以保證細(xì)胞和個體生命活動的需要。主動運輸逆濃度梯度載體蛋白能量特點：意義：逆濃度梯度需載體蛋白消耗能量小腸腔小腸絨毛上皮細(xì)胞毛細(xì)血管已知小腸液中氨基酸、葡萄糖的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它們在小腸上皮細(xì)胞中的濃度，請從能量最大化獲取的角度猜測一下小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖和氨基酸的主要方式。葡萄糖氨基酸主動運輸！實例：葡萄糖、氨基酸進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞。大多數(shù)離子通過細(xì)胞膜等。影響因素：載體蛋白的數(shù)量能量供應(yīng)肺黏液阻塞了氣道囊性纖維化病患者的上皮細(xì)胞氯離子通道調(diào)節(jié)有缺陷，呼吸道黏膜上皮的水、電解質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運有障礙，黏液腺分泌物中酸性糖蛋白含量增加，改變了黏液流變學(xué)的特性，可能為分泌物變黏稠的原因。小分子物質(zhì)跨膜運輸三種方式的比較物質(zhì)出入細(xì)胞的方式被動運輸主動運輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散物質(zhì)運輸方向是否需要轉(zhuǎn)運蛋白是否需要消耗能量舉例影響運輸?shù)囊蛩?/p>

順濃度梯度高濃度低濃度

順濃度梯度高濃度低濃度

逆濃度梯度低濃度高濃度不需要需要需要不消耗不消耗消耗

濃度差的大小、溫度濃度差大小、轉(zhuǎn)運蛋白的種類和數(shù)量、溫度載體蛋白的種類和數(shù)量、能量(氧濃度、溫度等)水（少數(shù)）、氣體(氧氣、二氧化碳)、脂溶性小分子(甘油、乙醇、苯等)水（大多數(shù)）、葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞離子、葡萄糖進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞氧氣分子觀看下列動畫，判斷該物質(zhì)運輸方式為？說明你的理由葡萄糖觀看下列動畫，判斷該物質(zhì)運輸方式為？說明你的理由細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞膜載體蛋白能量觀看下列動畫，判斷該物質(zhì)運輸方式為？說明你的理由CBAfgh（1）圖中字母分別代表A

B

C

。

（2）在a-h跨膜運輸過程中，代表自由擴(kuò)散是

，協(xié)助擴(kuò)散

，主動運輸是

。

磷脂雙分子層糖蛋白載體蛋白b,fc,d,ga,e,h協(xié)助擴(kuò)散或主動運輸自由擴(kuò)散被動運輸（自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散）主動運輸判斷下列曲線代表的運輸方式，并說明理由嘗試解讀下圖信息,回答相關(guān)問題。

甲

乙

丙(1)圖甲所示的運輸方式是

,其運輸速率受

的影響。(2)圖乙中的物質(zhì)運輸速率受

的影響,OA段主要受

的影響,AB段受

的限制,運輸速率不再增大。圖乙所示的運輸方式可能是

。

(3)圖丙中的物質(zhì)運輸速率受

的影響,圖丙所示的運輸方式可能是

。

自由擴(kuò)散濃度差濃度差和載體蛋白數(shù)量

濃度差轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量

協(xié)助擴(kuò)散或主動運輸能量和轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量主動運輸

轉(zhuǎn)運蛋白雖然能夠幫助許多離子和小的分子通過細(xì)胞膜，但是，對于像蛋白質(zhì)和多糖這樣的生物大分子的運輸卻無能為力。胞吞和胞吐胞吞消化細(xì)胞核廢物胞吐變形蟲的胞吞和胞吐示意圖胞外物質(zhì)通過質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜內(nèi)陷并形成膜包被的囊泡，囊泡與質(zhì)膜脫離進(jìn)入胞內(nèi)并在胞內(nèi)產(chǎn)生一系列的生理活動和生理功能胞吞與胞吐定義：

（1）通過胞吞胞吐運輸物質(zhì)時，對物質(zhì)有選擇性嗎？（