2026届高三生物一轮复习课件物质运输方式

该高中生物学高考复习课件聚焦“细胞的物质输入和输出”核心考点，涵盖渗透作用原理、物质跨膜运输方式及质壁分离实验等高考高频内容，依据高考评价体系分析主动运输、实验探究等考点权重，归纳实验分析、图表判断等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“实验情境+科学思维+素养落地”，如以质壁分离自动复原现象为例，用科学思维分析KNO3溶液中离子运输机制，结合生命观念中的结构与功能观。含高考真题训练及“三看法”判定运输方式等技巧，帮助学生掌握答题逻辑，教师可据此系统梳理考点，提升复习效率。

一轮复习 月光 物质运输方式 月光 总括 问题1:漏斗管内的液面为什么会升高? 由于蔗糖溶液渗透压越大,对水的吸引力越强,因此单位时间内,进入漏斗内的水分子数多于进入烧杯中的分子数,最终使漏斗管内的液面升高。 渗透系统分析: 一、扩散作用 一、扩散作用 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 ①产生条件: 具有半透膜 ; 半透膜两侧存在浓度差。 ②方向: 水分子相对含量高 水分子相对含量低 ③渗透压: 溶液中单位体积溶质微粒对水的吸引力。 单位体积溶质微粒越多,对水的吸引力越大, 溶液渗透压越高。 渗透作用: 【注意】水分子的移动方向是双向移动,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。 溶液浓度低 溶液浓度高 渗透压低 渗透压高 一、扩散作用 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 ④渗透作用结果: 渗透作用: 水分子可以通过半透膜进行双向扩散,直到水分子进出速率达到动态平衡, 即渗透平衡 ≠浓度相等 注意: 渗透≠扩散,扩散作用是物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方的自由运动,渗透作用是扩散作用的一种特殊形式。 一、扩散作用 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 半透膜与选择透过性膜的异同点: 渗透作用: 1、不同点: (1)半透膜指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的薄膜,物质能否透过取决于分子的大小以及半透膜孔径的大小。 (2)选择透过性膜是具有生物活性的生物膜,转运蛋白决定了生物膜对不同物质是否吸收,具有选择透过性。细胞死亡后,生物膜的选择透过性丧失。 2、相同点:选择透过性膜是一种半透膜。 渗透系统分析: 问题2:如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗? 随着液面上升,水柱产生的静水压F2逐渐增大,当F2=F1时,该渗透系统达到渗透平衡,此时半透膜两侧水分子交换速率相等,液面不再升高。 蔗糖对水分子的渗透压(F1) 水柱产生的静水压(F2) 一、扩散作用 问题3:渗透装置中,当漏斗内溶液不再上升时,半透膜两侧的溶液浓度相同吗? 蔗糖对水分子的渗透压(F1) 水柱产生的静水压(F2) 不同。 渗透作用达到平衡时,水分子通过半透膜的双向扩散速率相等,漏斗内蔗糖溶液的浓度仍高于烧杯中清水的浓度。 一、扩散作用 渗透系统分析: 失重环境下液面上升至不变时,两者浓度相等。 装置编号 甲 乙 丙 半透膜面积 S S/2 S 蔗糖溶液体积 T T 2T 丙的体积最大,吸水量最多,漏斗液面高度最高,相对应的是图2中曲线①; 甲、乙的体积相等,所以最终液面相同。但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大,吸水的速度快,故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些,对应图2中曲线②。 一、扩散作用 渗透系统分析: 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大,渗透压高,水分子相对含量少,水分子由A侧向B侧运动的速率大 液面不变 问题4:半透膜只允许水分子通过,分析液面变化及原因 右侧液面升高 A B A B 一、扩散作用 渗透系统分析: 注意:物质的量浓度 问题4:半透膜只允许水分子通过,分析液面变化及原因 A B 加等量蔗糖酶 A液面高于B液面 蔗糖被水解为两分子单糖,导致A侧渗透压高于B侧,B A的水分子扩散速率大于A B 一、扩散作用 渗透系统分析: 液面稳定后,将B侧液面高出部分吸走 B侧液面继续升高并达到新的平衡 由于水柱产生的静水压的存在,B侧剩余溶液的渗透压依然大于A侧,因此B侧液面仍会升高至平衡 问题4:半透膜只允许水分子通过,分析液面变化及原因 渗透系统变式分析: A B 1.渗透作用 一、扩散作用 情况①:若S1和S2是同种溶质,且能透过半透膜,S1溶液浓度大于S2溶液浓度,液面如何变化? S1液面先上升后下降,最后液面持平。 问题5:半透膜允许水分子及某些溶质通过,分析液面变化及原因 情况②:若S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能透过半透膜 ①若S1的物质的量浓度>S2的物质的量浓度,液面如何变化? S1液面升高 S1中的溶质透过半透膜进入S2 S2液面升高,最终高于S1 ②若S1的物质的量浓度<S2的物质的量浓度,液面如何变化? S1液面始终低于S2液面 一、扩散作用 渗透系统分析: 问题6:如何验证渗透作用发生的条件? 渗透系统变式分析: 一、扩散作用 比较项目 漏斗内 烧杯内 溶液浓度 M N 现象及结论 ①若漏斗内液面上升,则M>N ②若漏斗内液面不变,则M=N ③若漏斗内液面下降,则M<N N M 渗透平衡时,若半透膜两侧液面仍存在液面差, 则液面高的一侧溶液浓度高,吸水能力也强,渗透压也高。 问题7:如何利用渗透系统比较不同溶液浓度的大小? 一、扩散作用 渗透系统分析: 淀粉 碘液 烧杯内盛 淀粉溶液 漏斗内 盛碘液 结论 变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜,而淀粉不能 不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜,而碘不能 淀粉和碘都能通过半透膜 变蓝 变蓝 不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜 问题8:如何利用渗透系统探究物质能否通过半透膜? 一、扩散作用 渗透系统分析: 总结: 一、扩散作用 渗透系统分析: 二、细胞与吸水失水 细胞失水皱缩 细胞形态不变 1、动物细胞的吸水和失水 动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统。 原理: ①半透膜: ②浓度差: 细胞膜 细胞质与外界溶液具有浓度差 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。 成熟的植物细胞 全透性,伸缩性小 原生质层 有一定浓度,与外界溶液能形成一定的浓度差 伸缩性大,具有选择透过性 成熟的植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液。 2.植物细胞的吸水和失水 二、细胞与吸水失水 2.植物细胞的吸水和失水 当外界溶液浓度_细胞液浓度时,细胞发生质壁分离现象 当外界溶液浓度_细胞液浓度时,细胞吸水膨胀,由于存在细胞壁,细胞不会涨破 当外界溶液浓度_细胞液浓度时,细胞维持正常形态 > < = 原理 ①半透膜: ②浓度差: 原生质层 细胞液与外界溶液之间的浓度差 植物细胞与外界溶液构成一个渗透系统。 二、细胞与吸水失水 植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。 [拓展] 二、细胞与吸水失水 植物吸收水分的方式有两种: (提醒:如植物根尖分生细胞和干种子等,没有大液泡的植物细胞主要以吸胀作用方式吸收水分。 是具有液泡的成熟 的吸水方式,也是植物体吸水的主要方式。一个有液泡的成熟植物细胞是一个渗透系统。 (1)吸胀作用 吸收水分主要是依赖于细胞内的亲水性物质,如蛋白质、淀粉、纤维素等,蛋白质的亲水能力最强。 (2)渗透作用 植物细胞 细胞或组织的吸水能力: 纤维素<淀粉<蛋白质 [特别提醒] (1)能发生质壁分离的细胞是活的成熟的含有中央液泡的植物细胞,并且液泡中有颜色便于观察。动物细胞无细胞壁,不可能发生质壁分离。 (2)由于细胞壁是全透性的,质壁分离时,细胞壁与细胞膜之间充满的是 。 外界溶液 (3)蔗糖溶液浓度不能过高(如0.5 g/mL),否则会因为失水过多而死亡。 (4)如果用可穿膜的物质(尿素、脂肪酸、甘油、乙二醇、KNO3等)溶液实验时,会出现 。 质壁分离并自动复原 (因为细胞失水质壁分离的同时,会通过被动运输或主动运输吸收该类物质;当细胞液浓度大于外界溶液时,细胞开始吸水,质壁分离复原)。 二、细胞与吸水失水 [特别提醒] (5)细胞液浓度越大,细胞吸水能力越强。 (细胞随着质壁分离的进行,吸水能力不断增强) 应用: 部分植物为抵抗外界高浓度的不良环境,细胞会通过增加细胞液浓度,从而增加吸水能力。 (6)当植物吸水时,由于外面有细胞壁,不会因吸水而涨破。 植物细胞失水时,由于细胞壁的保护作用,细胞体积几乎不变。 (7)渗透平衡的实质: 渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态。 既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。 二、细胞与吸水失水 ①实验原理 半透膜 大 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 宏观上:植物由坚挺 萎蔫 微观上:质壁分离 液泡(大 小) 细胞液颜色(浅 深) 原生质层与细胞壁分离 表现 二、细胞与吸水失水 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 ②实验材料的选择 成熟的植物活细胞,保证细胞具有中央大液泡和原生质层。 细胞液或细胞质应具有颜色,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色,易于观察。 如果细胞无色,可在外界溶液中加染料,便于观察 二、细胞与吸水失水 撕取洋葱鳞片叶时需不带叶肉且不宜过大,避免制作装片时出现重叠和气泡 可选择绿色叶肉细胞(原生质层为绿色,细胞液一般为无色透明)作为实验材料,可以看到绿色的原生质层包围着的无色的细胞液逐渐变小。 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 ③外界溶液的选择 对细胞无害。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于用作实验试剂。 常选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液,原因是该浓度的蔗糖溶液既能使细胞发生明显的质壁分离,又不会导致细胞过快死亡。 若蔗糖溶液过高,如0.5g/mL的蔗糖溶液,原生质层分离的速率虽快,但不久就会死亡,不能再进行质壁分离实验; 若蔗糖溶液的浓度过低,则不能使细胞发生明显的质壁分离或质壁分离速率较慢。 二、细胞与吸水失水 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 ④实验步骤 二、细胞与吸水失水 重复几次,使细胞完全浸润在滴加的液体中 观察时间不宜过长,避免细胞因长时间处于失水状态而死亡 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 滴加蔗糖溶液 滴加清水 质壁分离 质壁分离复原 液泡(细胞液) 0.3g/mL的蔗糖溶液 (或外界溶液) 细胞壁 ⑤实验现象 对照组 实验组 对照组 实验组 第一次对照 第二次对照 自身前后对照 二、细胞与吸水失水 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 二、细胞与吸水失水 细胞吸水能力的增加或减小与自身细胞液浓度变化有直接关系 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 A.实验时一定要选择紫色洋葱外表皮细胞吗? B.本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂,若浓度过高或过低对实验有何影响? C.只要外界溶液的浓度大于细胞液的浓度,细胞就会发生质壁分离吗?请简述原因。 D.发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质? ⑥实验相关讨论 不一定 细胞液有颜色/原生质层有颜色/外界溶液有颜色且不会进入细胞 过高:植物细胞失水过多死亡;过低:不易观察到质壁分离现象 不一定;还需要半透膜,以及半透膜与细胞壁的伸缩性差异 外界溶液 二、细胞与吸水失水 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 E.动物细胞和植物细胞吸水和失水后的状态相同吗?试分析原因。 ⑥实验相关讨论 不同; 动物细胞吸水较多时可涨破,植物细胞则不会涨破,因为植物细胞壁具有保护作用。 失水后的植物细胞可发生质壁分离,而动物细胞则是皱缩。 二、细胞与吸水失水 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 ① 曲线表示细胞在蒸馏水中: 细胞略膨胀,但是由于细胞壁的存在,原生质体的体积不能无限增大。 F.不同外界溶液中植物细胞的变化分析 将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为 <m></m> 的蔗糖溶液和 <m></m> 的尿素溶液中,原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图,分析如下: ⑥实验相关讨论 二、细胞与吸水失水 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 F.不同外界溶液中植物细胞的变化分析 将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为 <m></m> 的蔗糖溶液和 <m></m> 的尿素溶液中,原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图,分析如下: ⑥实验相关讨论 ②B曲线表示细胞在0.5mol/L尿素溶液中: 细胞先因渗透失水而发生质壁分离,后由于尿素能进入细胞,使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。细胞在 <m></m> 、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原的现象。 二、细胞与吸水失水 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 F.不同外界溶液中植物细胞的变化分析 将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为 <m></m> 的蔗糖溶液和 <m></m> 的尿素溶液中,原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图,分析如下: ⑥实验相关讨论 ③ C曲线表示细胞在0.3mol/L的蔗糖溶液中: 蔗糖不能进入细胞,因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。 二、细胞与吸水失水 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 ⑥实验相关讨论 G.气孔是保卫细胞之间形成的凸透镜状的小孔,在光合、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中,成为空气和水蒸汽的通路,其通过量是由保卫细胞的开闭作用来调节。如何证明保卫细胞通过失水、吸水来调节气孔的开闭? 自变量: 失水:0.3g/ml蔗糖溶液 吸水:清水 因变量: 气孔开闭 实验材料:叶片表皮细胞 二、细胞与吸水失水 溶液的种类 失水:气孔打开 吸水:气孔关闭 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 二、细胞与吸水失水 【实验需要注意的问题】 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。(并非所有植物细胞都可发生质壁分离) ②细菌细胞也能发生质壁分离,但现象不明显。 ③在一定浓度(溶质不能透过半透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理,方可复原)。 本实验是高中生物涉及“显微镜观察”中唯一只在“低倍镜”下观察,而不换“高倍镜”的实验。 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 二、细胞与吸水失水 【实验需要注意的问题】 ④细胞质壁分离过程中,细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化?质壁分离复原过程中,两者又有什么变化? 质壁分离过程中,随着质壁分离程度增大,细胞液的浓度增大,植物细胞吸水能力增强;质壁分离复原过程中,随着质壁分离复原的进行,细胞液的浓度变小,植物细胞吸水能力减弱。 ⑤质壁分离自动复原:当以细胞可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、乙二醇、KNO3、NaCl等),可出现质壁分离及自动复原现象。因为这些物质可被细胞吸收而转移到细胞内,引起细胞液浓度升高。 自由扩散 主动运输 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 二、细胞与吸水失水 【实验需要注意的问题】 ⑥单独观察处于质壁分离的静态图像,不能判断细胞是正在发生质壁分离还是质壁分离复原。 ⑦当质壁分离的细胞在低浓度外界溶液中不再发生吸水时,细胞液浓度大于或等于外界溶液浓度。 正在发生质壁分离中,B>A 发生质壁分离后某一时刻达到平衡,A=B 正在发生质壁分离复原,A>B B A 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 A.判断植物细胞的生活状况 ⑦渗透作用原理的应用 B.测定植物细胞的细胞液浓度范围 细胞液的浓度介于未分离和刚要分离之间 二、细胞与吸水失水 判断细胞活性的方法: ①质壁分离和复原实验 ②台盼蓝染色 ③细胞质的流动实验 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 ⑦渗透作用原理的应用 C.比较不同植物细胞的细胞液浓度 二、细胞与吸水失水 D.比较未知浓度溶液的浓度大小 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 ⑦渗透作用原理的应用 二、细胞与吸水失水 E.鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等,质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒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。 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 KNO3溶液和蔗糖溶液中细胞失水量和液泡直径的变化分析 二、细胞与吸水失水 1、A点附近细胞失水,但不一定发生质壁分离,因为细胞壁有一定的弹性,原生质层与细胞壁不一定分离。 2、由于外界溶液浓度大,细胞在A点之后开始失水,同时细胞以主动运输的方式吸收K+、NO3-,故在AB段,图1中实线比虚线上升得慢,图2中实线比虚线下降得慢。 3、B点表示细胞质壁分离程度最大,细胞液的渗透压与外界溶液相等。 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 KNO3溶液和蔗糖溶液中细胞失水量和液泡直径的变化分析 二、细胞与吸水失水 4、BC段,细胞继续吸收K+、NO3-,细胞液浓度大于外界溶液浓度,细胞吸水,出现质壁分离自动复原现象。 5、CD段表示细胞吸水量超过失水量,但细胞液浓度仍可能大于外界溶液浓度。由于细胞壁的弹性有限,D点后细胞不能再吸水。 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 二、细胞与吸水失水 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防腐杀菌:在高浓度的溶液中,细菌等微生物将因失水过多而死亡,从而有效防止食品腐烂变质。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。 二、细胞与吸水失水 【质壁分离和复原能否发生的判断方法】 1、从细胞角度分析: ①死细胞、动物细胞不发生质壁分离。 ②未成熟的植物细胞(不具有中央大液泡)质壁分离不明显。 ③具有中央大液泡的成熟植物细胞能发生质壁分离,且细胞液最好带有一定的颜色,便于观察(如活的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞)。 ④细菌细胞也能发生质壁分离现象(广义上但不明显) 二、细胞与吸水失水 【质壁分离和复原能否发生的判断方法】 2、从溶液角度分析: ①溶质不能通过原生质层时,植物细胞在一定浓度的该溶液中发生质壁分离现象,但不能自动复原(只有用清水或低渗溶液处理后才可复原)。 ②溶质能通过原生质层时,植物细胞在一定浓度的该溶液(如KNO3、甘油等)中发生质壁分离,并能自动复原,因为K+、NO3-、甘油等可进入细胞,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水从而发生自动复原。 ③本实验选用0.3g/ml的蔗糖溶液。若质量浓度过高,植物细胞质壁分离速度虽快,但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡,质壁分离后不能复原;若质量浓度过低则不能引起植物细胞质壁分离或质壁分离速度太慢。 ④在对细胞有破坏性的溶液(如酒精、盐酸、醋酸等)中,细胞因死亡而不能发生质壁分离。 二、细胞与吸水失水 【易错辨析】 (1)1 mol L-1 NaCl溶液和1 mol L-1蔗糖溶液的渗透压大小相等。( ) (2)为尽快观察到质壁分离现象,应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液。( ) (3)观察植物细胞吸水和失水时,可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。(√ ) (4)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( ) (5)可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。( ) (6)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。( ) (7)用黑藻叶片进行质壁分离实验时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。( ) 二、细胞与吸水失水 【易错辨析】 (1)1 mol L-1 NaCl溶液和1 mol L-1蔗糖溶液的渗透压大小相等。( ) (2)为尽快观察到质壁分离现象,应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液。( ) (3)观察植物细胞吸水和失水时,可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。(√ ) (4)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( ) (5)可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。( ) (6)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。( ) (7)用黑藻叶片进行质壁分离实验时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。( ) √ NaCl可以分解成一分子Na+和一分子Cl-,即1 mol L-1 NaCl相当于浓度为2 mol L-1 应在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液,在盖玻片的另一侧用吸水纸引流,重复几次 质壁分离过程中,细胞液浓度增大,吸水能力增大 根尖分生区细胞没有大液泡,不适合作为此实验的实验材料。 整个实验过程只需低倍镜观察即可 黑藻叶肉细胞液泡无颜色,叶绿体的存在有利于实验现象的观察 三、物质出入细胞的方式 物质通过简单扩散作用进出细胞。(简单扩散) 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。(易化扩散) 自由扩散 协助扩散 物质以扩散方式进出细胞,_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。 不需要 1.被动运输: 三、物质出入细胞的方式 物质通过简单扩散作用进出细胞。 自由扩散 物质以扩散方式进出细胞,_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。 不需要 少部分水、气体、脂溶性小分子 1.被动运输: O2 O2 特点: ③不需要转运蛋白的协助 ①不需要能量 ②顺浓度梯度运输(高 低) 实例:气体(O2、CO2、N2)、水、脂溶性小分子(乙醇、甘油、苯、尿素、性激素)等。 组织间隙 组织 细胞 管 血 细 毛 肺泡 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 组织间隙 问题1:O2是怎样进入血液以及组织细胞? 自由扩散 问题2:O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜? 4层 问题3:O2从肺泡腔进入组织细胞需要穿过几层生物膜? 9层 生物膜? 磷脂分子? 磷脂双分子层? 1.被动运输: 18层 9层 三、物质出入细胞的方式 三、物质出入细胞的方式 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。(易化扩散) 协助扩散 物质以扩散方式进出细胞,_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。 不需要 名称 转运对象 特点 共同点 载体蛋白 与自身结合部位相适应的分子或离子 每次转运时都会发生自身构象的改变 本质都是蛋白质,均分布在细胞的膜结构中,均具有特异性、可重复利用性 通道蛋白 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子 转运分子不需要与通道蛋白结合 1.被动运输: 大部分水、小分子物质、部分离子 ③需要转运蛋白的协助 ①不需要能量 特点: ②顺浓度梯度运输(高 低) 三、物质出入细胞的方式 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。(易化扩散) 协助扩散 物质以扩散方式进出细胞,_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。 不需要 1.被动运输: 大部分水、小分子物质、部分离子 ③需要转运蛋白的协助 ①不需要能量 特点: ②顺浓度梯度运输(高 低) ①葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 ②水(大部分水通过通道蛋白的运输) ③离子通过离子通道蛋白运输 静息电位:K+外流动作电位:Na+内流 物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。 2.主动运输: 三、物质出入细胞的方式 主动运输的特点: ①逆浓度梯度运输 ②需要载体蛋白 ③需要能量(全程由线粒体供能) ⑤肾小管对葡萄糖的重吸收 ②小肠上皮细胞吸收氨基酸、核苷酸等营养物质 ③植物细胞吸收矿质元素等 ④吸收无机盐离子(顺浓度梯度运输除外) ①细胞(除红细胞)吸收葡萄糖 ⑥甲状腺细胞吸收碘离子 ⑦动物细胞吸收钾离子和排出钠离子(Na+-K+泵) 例子: 2.主动运输 三、物质出入细胞的方式 过程: ①被运输的物质与膜上载体蛋白结合 ②在能量的推动下,载体蛋白的空间结构发生变化,转运并释放 ③载体蛋白恢复原状,又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 载体蛋白的特点: ①具有特异性(专一性) ③转运过程中空间结构发生变化 ②与被转运的离子或分子结合 ④可重复利用 ⑤具有饱和性 (一种载体蛋白只适合与一种或一类离子、分子结合) 物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。 2.主动运输: (ATP直接供能) (ATP间接接供能) 光能—细菌质膜上的H+泵 主动运输对于生命活动有什么意义? 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 三、物质出入细胞的方式 利用能量的几种方式 2.主动运输: 三、物质出入细胞的方式 主动运输所需的能量来源主要有: 1. ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量;(直接利用ATP) 2. 协同运输中的离子梯度动力;(间接利用ATP) 3. 光驱动的泵利用光能运输物质,见于细菌。(利用光能) 主动运输可通过ATP驱动泵、协同转运蛋白或光驱动泵逆浓度梯度或电化学梯度进行,分为ATP直接驱动、ATP间接驱动和光驱动三种类型。 2.主动运输 三、物质出入细胞的方式 (1)ATP驱动泵 ATP驱动泵直接利用ATP水解提供的能量,实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运输,ATP驱动泵不仅是载体蛋白,也是催化ATP水解的酶,细胞内常见的ATP驱动泵主要有钠钾泵、钙泵和质子泵。 ①钠钾泵 2.主动运输 三、物质出入细胞的方式 (1)ATP驱动泵 ②钙泵 钙泵是钙离子激活的ATP酶,每水解一个ATP转运两个钙离子到细胞外,形成钙离子梯度。通常细胞质游离的钙离子浓度很低,胞外的钙离子即使少量进入胞内也会引起胞质的钙离子浓度显著变化,导致一系列生理反应。钙离子内流能迅速地将细胞外信号传递给细胞,因此钙离子是一种十分重要的信号物质。另一类叫做钠钙交换器,属于反向协同运输体系,通过钠钙交换来转运钙离子。 2.主动运输 三、物质出入细胞的方式 (1)ATP驱动泵 ③质子泵 2.主动运输 三、物质出入细胞的方式 (2)协同转运蛋白 ①机理:使一种物质逆浓度梯度或电化学梯度的转运与另一种物质顺浓度梯度或电化学梯度的转运偶联起来。 ②协同转运:协同转运蛋白介导的各种离子和分子跨膜运动。 同向协同转运:偶联物的运输方向相同。如小肠上皮细胞含有钠离子驱动的葡萄糖同向转运蛋白,其含有两个结合位点,可分别与细胞外的Na+、葡萄糖结合,结合后,转运蛋白借助Na+的电化学梯度,将Na+和葡萄糖同时运输到细胞内。 动力来源:膜内外离子浓度差所造成的势能 间接消耗ATP的主动运输 2.主动运输 三、物质出入细胞的方式 反向协同转运:偶联物的运输方向相反。 (3)光驱动泵 主要发现于细菌细胞,对溶质的主动运输与光能的输入相偶联,如菌紫红质利用光能驱动氢离子的转运。 物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 图例 运输方向 特点 举例 高浓度 低浓度 (顺浓度梯度) 低浓度 高浓度 (逆浓度梯度) 不需要转运蛋白 不消耗能量 需要转运蛋白 不消耗能量 需要载体蛋白 消耗能量 ①红细胞吸收葡萄糖②神经纤维上K+外流Na+内流③H2O(主要) 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 ①O2,CO2,NH3 ②固醇,甘油,脂肪酸 ③H2O,乙醇,苯等 被动运输与主动运输的比较 三、物质出入细胞的方式 影响物质跨膜运输因素 ①浓度差: ②转运蛋白数量: 自由扩散 协助扩散/主动运输 自由扩散 协助扩散 主动运输 能量限制 三、物质出入细胞的方式 影响物质跨膜运输因素 ③氧气含量: ④温度对运输速率的影响: 被动运输 主动运输 无氧呼吸供能 载体数量限制 三、物质出入细胞的方式 3. 胞吞和胞吐 ①胞吞:当细胞摄取大分子时,首先是大分子与细胞膜上的_ 结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊,包围着大分子。然后,小囊从细胞膜上分离下来,形成_,进入细胞内部。 ②胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,囊泡移动到_处,并与之融合将大分子排出细胞。 蛋白质 囊泡 细胞膜 三、物质出入细胞的方式 大分子物质 在细胞内形成 囊泡 排出 移动到细胞膜处,融合 实例:胰岛素、抗体、消化酶等的分泌。 与膜上的蛋白质结合 细胞膜内陷 包围着大分子 从细胞膜分离 大分子物质 小囊 囊泡 进入细胞内部 实例:白细胞吞噬病菌、变形虫摄食等。 3. 胞吞和胞吐 特点: ①主要运输生物大分子,如蛋白质、多糖,也运输小分子,如神经递质等 ②需要消耗能量。 ③不需要转运蛋白协助,但需要特定的膜蛋白参与。 ④依赖膜的流动性。 三、物质出入细胞的方式 ①胞吐不是只能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如神经递质。 ②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输,如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。 注意: 探究物质跨膜运输方式的实验设计 ①探究是主动运输还是被动运输 ②探究是自由扩散还是协助扩散 三、物质出入细胞的方式 1.“三看法”快速判定物质出入细胞的方式 三、物质出入细胞的方式 归纳记忆同一物质的不同运输方式 ②Na+: 进入神经细胞:运出神经细胞: ③K+: 进入神经细胞: 运出神经细胞: 协助扩散,靠离子通道。 主动运输,Na+—K+泵 主动运输,Na+—K+泵 协助扩散,靠离子通道 三、物质出入细胞的方式 关于物质运输的易错点 ①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输和主动运输,如神经递质的释放是胞吐(外排)作用。 ②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。 ③消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输,胞吞和胞吐也消耗能量 ⑦小分子跨膜运输体现了膜的功能特点——选择透过性; 胞吞和胞吐体现了膜的结构特点——具有一定的流动性 ⑧大分子胞吞、胞吐过程中穿过的生物膜层数为0层。 三、物质出入细胞的方式 ④需要载体蛋白协助的不一定就是主动运输,也可能是胞吞和胞吐。 ⑤需要通道蛋白的一定就是协助扩散。 ⑥从高浓度向低浓度运输的方式不一定是自由扩散,也可能是协助扩散。 三、物质出入细胞的方式 思考:海水稻在高盐碱环境中能正常生长,而普通水稻会因盐胁迫(细胞外 Na⁺浓度过高)和碱胁迫(环境 pH 异常)难以存活。请结合海水稻的耐盐碱机制,分析其如何通过物质运输方式应对盐胁迫,避免细胞失水或酶活性受抑制? 海水稻应对盐胁迫的机制: ①通过主动运输吸收 K⁺ ,提升细胞液浓度,防失水; ②借助 SOS1 (膜蛋白)主动运输排出 Na⁺ ,降细胞质 Na⁺ 浓度; ③利用 NHX(膜蛋白)主动运输,把 Na⁺ 转运到液泡储存,避免毒害酶,还能提液泡渗透压保水 。 三、物质出入细胞的方式 病因:是一种常染色体隐性遗传病 患者肺部气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白(CFTR蛋白)的功能发生异常,导致患者支气管中黏液增多,造成细菌感染。 囊性纤维化 三、物质出入细胞的方式 变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等食物,又能通过胞吐排出食物残渣和废物。 在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫,能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶,溶解人的肠壁组织,通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞,并引发阿米巴痢疾。 这种病原体通过饮食传播,注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。 变形虫 三、物质出入细胞的方式 【易错辨析】 (1)硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白。( ) (2)小麦根细胞吸收离子消耗的ATP主要由叶绿体产生。( ) (3)葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞。( ) (4)植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP。( ) (5)葡萄糖是机体能量的重要来源,能经自由扩散通过细胞膜。( ) (6)神经元细胞膜上存在与K+、Na+主动运输有关的通道蛋白。( ) (7)胰岛B细胞分泌胰岛素不需要消耗能量。( ) 三、物质出入细胞的方式 【易错辨析】 (1)硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白。( ) (2)小麦根细胞吸收离子消耗的ATP主要由叶绿体产生。( ) (3)葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞。( ) (4)植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP。( ) (5)葡萄糖是机体能量的重要来源,能经自由扩散通过细胞膜。( ) (6)神经元细胞膜上存在与K+、Na+主动运输有关的通道蛋白。( ) (7)胰岛B细胞分泌胰岛素不需要消耗能量。( ) √ 硒蛋白从细胞内转运到细胞壁是通过胞吐的方式实现的,故不需转运蛋白 ATP主要由线粒体产生。 葡萄糖进入小肠上皮细胞为主动运输,进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散 葡萄糖通过细胞膜进入红细胞是协助扩散,进入其他细胞一般为主动运输 神经元细胞膜上存在与K+、Na+主动运输有关的载体蛋白,通道蛋白参与的是协助扩散。 胰岛B细胞分泌胰岛素的方式为胞吐,需要耗能 $$