4.1 细胞通过质膜与外界进行物质交换-【堂堂通】2023-2024学年高一生物同步精品讲义（沪科版2020必修1）

4-1 细胞通过质膜与外界进行物质交换 一、细胞质膜具有选择透过性 （一）渗透作用 1、概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散的过程。（半透膜：是指一类可以让小分子物质透过而分子较大物质不能通过的多孔性薄膜的总称。玻璃纸是一种半透膜，水分子可以通过，蔗糖分子不能通过。） 2、常见渗透装置图分析 （1）S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→- S2，外观上表现为S1液面上升（原因如上图C）;若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。 （2）在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差△h，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一一侧向高浓度一侧扩散。 3、发生渗透作用的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。 （二）动物细胞的滲透作用 1、条件：动物细胞的细胞膜相当于半透膜，两侧具有浓度差，故可发生渗透作用。、 2、现象： 当外界溶液浓度（低渗溶液）＜细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。 当外界溶液浓度（高渗溶液）＞细胞质浓度时，细胞失水皱缩。 当外界溶液浓度（等渗溶液）=细胞质浓度时，水分进出平衡，形态不变。 （三）成熟植物细胞的渗透作用 1、条件 成熟植物细胞的原生质层（包括细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质）具有选择透过性，相当于半透膜，其内的细胞液与外界溶液之间经常存在浓度差，故可发生滲透作用。 2、现象 当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象 3、质壁分离的原因 （1）外因：细胞液浓度＜外界溶液浓度，细胞通过滲透作用失水。 （2）内因：细胞壁的伸缩性＜原生质层的伸缩性。 【特别提醒】 分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发生滲透作用，无质壁分离和复原现象 （4） 人工磷脂双分子层对不同分子透过性示意图 细胞质膜的结构特点决定其具有选择透过性 二、小分子物质经被动或主动运输进出细胞 1、小分子、离子的跨膜运输 2、主动运输的意义 主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而维持细胞组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。（主动运输充分说明细胞膜具有选择透过性。） 三、大分子物质通过胞吞和胞吐进出细胞 胞吞 胞吐 图例 运输方向 细胞外→细胞内 细胞内→细胞外 特点 不需要载体、需消耗能量 结构基础 细胞膜的流动性 举例 草履虫摄食、吞噬细胞吞噬抗原等 分泌蛋白、神经递质的分泌等 大分子物质以胞吞和胞吐方式进出细胞，这与细胞膜的流动性有关，但不属于跨膜运输。大分子物质进出细胞膜通过膜的层数为0。 四、影响跨膜运输的因素 1、影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差 2、影响协助扩散的因素：（1）细胞膜内外物质的浓度差。（2）细胞膜上运载物质的载体数量 3、影响主动运输的因素 （1）载体：是细胞膜上的一类蛋白质。①載体具有专一性，不同物质的載体不同，不同生物细胞膜上载体的种类和数目也不同。②载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该載体运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。 （2）能量：凡能影响细胞呼吸的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。（注意：氧气浓度对哺乳动物红细胞的主动运输无影响，因其无线粒体，进行无氧呼吸。） 五、观察植物细胞的质壁分离及复原 （一）实验原理 1、成熟的植物细胞的原生质层（细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质）相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够滲透失水和吸水。 2、原生质层伸缩性大于细胞壁的的伸缩性 （二）方法步骤 1、制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片 2、低倍镜下观察细胞原生质层位置以及液泡的大小和颜色。 3、盖玻片一侧滴蔗糖溶液，对侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在蔗糖溶液中。 4、低倍镜观察细胞原生质层位置以及液泡的大小和颜色变化（液泡变小，颜色变深） 5、在盖玻片一侧滴入清水，另一侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在清水中 6、低倍镜观察细胞原生质层位置以及液泡的大小和颜色变化（液泡变大，颜色变浅） （三）现象及实验结论 成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用 1、当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 2、当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 （四）注意点 1、实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察 2、质壁分离和质壁分离复原中水分子移动是双向的，结果是双向水分子运动的差别所导致的现象。 3、质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间