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第4章
细胞的物质输入和输出
#第1节被动运输
学习目标
1通过分析渗透装置中水分渗透扩散的实验,理解渗透作用发生的原理和
条件。
科学思维
2.通过分析探讨水分进出哺乳动物红细胞的实例,理解水进出动物细胞
的原理。
3通过“植物细胞的吸水和失水”的探究实验,理解植物细胞吸水、失水
科学探究
的条件和水分进出细胞的原理。
自主学习·夯实基础
检理艺备如识·储备素养根基
◆知识梳理
一、水进出细胞的原理
1,渗透作用概念:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
2.渗透作用发生的两个条件
(1)具有半透膜。
(2)腆两侧具有浓度差。
3.动物细胞的吸水和失水
(①)动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜。
(2)现象及条件
现象
条件
吸水
外界溶液溶质的浓度≤细胞质的浓度
失水
外界溶液溶质的浓度之细胞质的浓度
渗透平衡
外界溶液溶质的浓度三细胞质的浓度
[微思考]输液时为何要用浓度为0.9%的NaC1溶液?
提示:0.9%的NaCI溶液与细胞质的浓度相等,可以维持细胞的正常形态。
4.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
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(a全透型
①细胞壁:特性b.伸缩性小
细胞膜
a.具有选择透过性
②液泡膜原生质层:特性{
相当于一层半透眼
细胞质
~b.伸缩性大
③细胞液:液泡内的液体
(2)原理和现象
①外界溶液浓度大于细胞液浓度时,发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度小于细胞液浓度时,失水的细胞发生质壁分离复原现象。
二、实验:探究植物细胞的吸水和失水
1.实验材料:紫色洋葱鳞片叶外表皮。
2.实验方法
(1)探究性实验的一般过程:根据观察到的现象,提出问题→作出假设→设计实
验→进行实验→分析结果,得出结论→表达和交流→进一步探究。
(②)假设:原生质层相当于一层半透膜
(3)原理:①当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞会失水。当外界溶液浓度小于
细胞液浓度时,细胞会吸水。
②原生质层比细胞壁的伸缩性大。
(4)预期结果:由于原生质层相当于一层半透膜,水分子可以自由透过,而蔗糖分子不能
透过。因此,在较高浓度的蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小,原生质层与细胞壁分离,
发生质壁分离。随后再将植物细胞浸润在清水中,植物细胞吸水,中央液泡会变大,原
生质层又恢复到原来的状态,发生质壁分离的复愿。
三、被动运输
1.被动运输的概念: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
的能量的物质跨膜运输方式,包括自由扩散和协助扩散。
2.自由扩散和协助扩散
(1)自由扩散和协助扩散的比较
自由扩散(也叫简单扩散
协助扩散(也叫易化扩散)
不需要转运蛋白,不消耗能量
条件
需要转运蛋白,不消耗能量
运输方向
高浓度一侧一低浓度一侧
举例
O2和C02
葡萄糖、氨基酸的顺浓度跨膜运输
(2)转运蛋白的种类和特点
名称
转运对象
特点
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载体
与自身结合部位相适应的分子或离
每次转运时都会发生自身构象的
蛋白
子
改变
通道
与自身通道的直径和形状相适配、大
转运分子不需要与通道蛋白结合
蛋白
小和电荷相适宜的分子或离子
3.影响被动运输的因素
(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。
(②)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。
零走近生活
近年来,生物膜的研究成果在环保、医疗等领域有了广泛的应用,例如人工制成的血液
透析膜,通过血液和透析液在透析膜内外两侧的相对流动,其溶质按照浓度梯度差从高浓度
一侧向低浓度一侧转运,将代谢废物透析掉。结合所学知识判断:
(1)水会从溶质浓度高的一侧向浓度低的一侧转运。(×)
(2)透析膜是半透膜,也是生物膜。(×)
(3)透析膜也具有选择性。(√)
核心探究·突破重难
/发展关健能力·培养科学思伸
探究点一水进出细胞的原理
[情境探究
用半透膜封住长颈漏斗的口部,在长颈漏斗内注入蔗糖溶液,然后把漏斗放到清水中,
使内外液面相平,一段时间后会出现液面上升的现象,这就是渗透现象。结合下图分析渗透
现象发生的条件和原理。
0,0
蔗糖分子
6889
半透膜
水分于
蔗糖
一段时
溶液
间后
半透膜
清水
清水
D
(1)漏斗管内的液面为什么会升高?
提示:单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数。单位时间内由清水进入
蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。
(2)如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗?为什么?
提示:不会。由于烧杯中与漏斗中的