4.1 被动运输-【大鹏生物】2024高考生物一轮复习讲义

第4章 细胞的物质输入和输出 下面的文字摘自治疗某高血压药物说明书：“本品为二氢吡啶类钙通道阻滞剂，抑制血管平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流，但以血管作用为主。本品引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压作用。” 许多药物都是针对细胞膜上物质运输的通道研发的，你知道这是为什么吗? 细胞是一个开放的系统，系统的边界——细胞膜不仅是将细胞内外隔开的屏障，也是控制物质进出细胞的门户。 细胞膜是怎样控制物质输入和输出的呢?不同的物质跨膜运输的方式一样吗?这与细胞膜的结构有什么关系呢? 掌控着道道闸门，驱动着各式舟车。 输入输出中忙碌，被动主动间选择。 生物大分子铸就，神奇的生命之膜。 第1节 被动运输 1.1 水进出细胞的原理 1.水进出细胞的原理－渗透作用 （1）渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从溶剂分子相对浓度高的地方向相对浓度低的地方扩散的现象。 （2）半透膜：某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否透过半透膜往往取决于物质分子直径的大小与半透膜孔隙直径的大小关系。 （3）扩散作用：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象，扩散速率与物质的浓度梯度成正比。 2.人工渗透系统分析 （1）条件 ①具有半透膜；②膜两侧溶液具有浓度差。 （2）渗透现象 （3）渗透作用的实质 单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面升高。 3.动物细胞的吸水与失水 （1）动物细胞是一个渗透系统 ①细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜。选择透过性膜是一个生理学上的概念，具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜。 ②细胞质有一定的浓度，且与外界溶液之间存在浓度差。 （2）动物细胞的吸水与失水 ①当外界溶液的浓度＞细胞质的浓度时，细胞失水皱缩； ②当外界溶液的浓度＝细胞质的浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡； ③当外界溶液的浓度＜细胞质的浓度时，细胞吸水膨胀，甚至涨破。 4.植物细胞的吸水与失水 （1）成熟的植物细胞是一个渗透系统 （2）植物细胞的吸水和失水 ①细胞液浓度＜外界溶液浓度，细胞失水，发生质壁分离现象。 ②细胞液浓度＞界溶液浓度，细胞吸水，中央液泡体积变大，细胞坚挺；发生质壁分离的细胞出现质壁分离复原现象。 ③细胞液浓度＝外界溶液浓度，细胞吸水与失水处于动态平衡。 （3）植物细胞发生质壁分离的原因 ①外因：细胞液浓度＜外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水； ②内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。 5.细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用 （1）对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。 （2）盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是由土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。 （3）糖渍、盐渍食品不易变质的原因是高浓度的溶液使微生物（如细菌）不能生存和繁殖，从而能较长时间保存食物。 （4）医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。 1.2 探究植物细胞的吸水和失水 1.实验原理 （1）一个处于外界溶液中的成熟植物细胞和外界溶液构成一个渗透系统。原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，与外界溶液能够产生浓度差。 （2）原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。 （3）当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，发生质壁分离；当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水，发生质壁分离复原 2.方法步骤 此实验为自身对照实验，3次观察，2次对照，且，全程低倍镜，未使用高倍镜。 ※大鹏老师提示※ 植物能吸收蔗糖，但由于本实验中所用的蔗糖溶液浓度（0.3g/ml）较高，使细胞大量失水，而在短时间内细胞吸收蔗糖的量很少，因此出现质壁分离。 蔗糖分子是通过次级主动运输形式直接被植物细胞吸收。次级主动运输是细胞利用初级主动运输的ATP酶或质子泵建立的质子梯度进行的物质运输，并非直接利用ATP水解释放的能量。 3.现象与结论 （1）现象 ①当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，发生质壁分离现象，说明细胞失水。 ②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，发生质壁分离复原，说明细胞吸水。 （2）结论： 原生质层相当于一层半透膜，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时 细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水发生质壁分离复原。 ※大鹏老师提示※ （1）如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇、甘油等，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 （2）质壁分离与复