第4章 细胞的物质输入和输出-【晨读晚默】备战2024年高考生物必背知识清单

第4章 细胞的物质输入和输出 第1节　 被动运输 1.渗透作用 （1）实验装置：下图为渗透现象示意图，在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，玻璃纸(又叫赛璐玢)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，使漏斗管内外的液面高度相等，这时，玻璃纸两侧的蔗糖溶液和水存在浓度差。 （2）实验现象及分析 ①过一段时间后，会出现如上图所示现象，既：漏斗管内的液面升高，这是由于烧杯中的水分子进入漏斗中导致的。事实上半透膜两侧的水分子都能够通过扩散作用自由进出,但由于蔗糖溶液中水的相对含量(水的相对含量是指：单位体积中的水分子数)比烧杯中的水的相对含量低,因此烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些,导致漏斗中水量增加,液面上升。如果漏斗管足够长,当管内的液面上升到一定高度之后,液面将不再上升，这是因为：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。液面高度差与半透膜两侧溶液浓度差呈正比。 ②如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，漏斗管中的液面将保持不变（不会升高）。 如果用一层纱布代替玻璃纸，因为纱布不是半透膜,孔隙很大,可溶于水的物质都可能自由通过,包括水分子和蔗糖分子都能通过，因而液面不会升高。 （3）渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 2.细胞的吸水和失水： ①以哺乳动物成熟红细胞为例： a.哺乳动物的红细胞特点：红细胞中的血红蛋白是有机大分子物质, 不能（能、不能）透过细胞膜,它相当于“渗透现象示意图”中的蔗糖分子。 b.实验现象： 清水中： 外界溶液浓度＜细胞质浓度：细胞吸水；细胞吸水膨胀； 高浓度盐水中： 外界溶液浓度＞细胞液(质)浓度细胞失水皱缩； 0.9%的 NaCl 溶液中：外界溶液浓度＝细胞液(质)浓度：水分进出平衡，细胞维持正常形态。 c.结论：水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理是一样的，都是通过渗透作用。 ②植物细胞的质壁分离与复原： 植物细胞的结构：植物细胞的细胞膜外面有一层细胞壁，对于水分子来说，细胞壁是全透性的，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。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。水进出成熟的植物细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 （1）材料：活的成熟的植物细胞，液泡有颜色便于观察，如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，也能观察到质壁分离及复原现象。 （2）条件： ①原生质层(由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质组成)具有选择透过性，相当于半透膜； ②细胞液与外界溶液有浓度差。 （3）内因：原生质层伸缩性大于细胞壁；原生质层有 选择透过性，细胞壁为全透性。 (4)实验现象(低倍镜观察，细胞须保持活性) ①初始状态：原生质层紧贴细胞壁。 ②0.3g/mL 蔗糖溶液处理：细胞失水，发生质壁分离现象，观察到原生质层与细胞壁逐渐分离形成球形小团，液泡体积逐渐变小、颜色变深。原生质层与细胞壁间的间隙中充满了蔗糖溶液。 ③清水处理：细胞吸水，发生质壁分离复原现象，观察到液泡体积逐渐变大、颜色变浅。 （5）实验拓展 ①若使用 90%的蔗糖溶液(溶质不可跨膜)：细胞会发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象，原因是外界溶液浓度过高，导致细胞失水过多而死亡。 ②若使用 KNO3、葡萄糖、尿素等溶液(溶质可跨膜)： 细胞发生质壁分离后又自动复原。 2.被动运输 (1)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)特点:①顺浓度梯度跨膜运输物质。②不消耗能量。因此膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响物质运输的速率，但协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。 （3）类型： 方式 自由扩散又叫简单扩散 协助扩散又叫易化扩散 概念 物质通过简单的扩散作用进出细胞 物质顺浓度梯度跨膜运输借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 实例 水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、性激素等 葡萄糖进入红细胞 水、某些离子或分子 如上图中的① 如上图中的②③ 协助扩散需要转运蛋白，其包括载体蛋白和通道蛋白。 (4)转运蛋白:上图中的④表示载体蛋白，⑤表示通道蛋白。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子