第4章 第1节 被动运输-【一本】高中生物知识大盘点

第4章 细胞的物质输入和输出 课 1.阐明细胞膜具有选择透过性。 2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量：有些物质逆浓度梯度进出细 要点 胞，需要能量和载体蛋白。 3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 盘 思维导图 概念：水分子（或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散 渗透作用 发生条件 具有半透膜 膜两侧溶液具有浓度差 渗透装置及液面变化的分析 细胞的吸 结构基础 细胞膜相当于半透膜 水与失水 动物细胞 细胞质与外界溶液存在浓度差 水进出哺乳动物红细胞的实验 细胞壁 细胞膜 结构基础 原生质层相当于半透膜 细胞质 液泡膜 植物细胞 细胞液与外界溶液存在浓度差 细胞的物质输入和输出 细胞液 植物细胞质壁分离及复原实验 特点：顺浓度梯度运输， 不需要转运蛋白协 自由扩散 助，不消耗能量 实例：甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子有机 被动运输 物和O2、CO2等出入细胞 特点：顺浓度梯度运输， 需要转运蛋白协助， 协助扩散 不消耗能量 实例：哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖 主动运输 特点：逆浓度梯度运输，需要载体蛋白协助，需要消耗能量 物质出入细 实例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖 胞的方式 0客。 运输物质：颗粒物、蛋白质等大分子物质、部分小分子 胞吞 细胞外 胞吐 特点：不需要载体蛋白，但需要膜蛋白参与，需要消耗能量 6G8 实例：变形虫吞噬有机颗粒 内因：转运蛋白的种类和数量（影响协助扩散和主动 细胞内 影响物质跨膜 运输) 通道 蛋白 运输的因素 物质浓度：主要影响自由扩散和协助扩散 外因 氧气浓度：主要影响主动运输和胞吞、胞吐 温度：影响所有运输方式 ●038● 必备知识 必 第1节 被动运输 5年19考 1 一→易混易错 知识点1渗透作用 渗透作用≠扩散作用 第 ①扩散作用是物质从 1.概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 4章 相对含量多的地方向 2.条件：具有半透膜；半透膜两侧存在浓度差。 相对含量少的地方自 3.渗透现象 由运动。渗透作用是 蔗糖分子 扩散作用的一种特殊 细胞的物质输 半透膜 形式。 水分子 ②渗透作用中膜两侧 ·段时间后 溶液的浓度指的是物 和输出 蔗糖 溶液 质的量浓度，而非质量 清水 浓度。 在长颈漏斗的漏斗口外密封上一层半透膜，往漏斗内注 一y图解助记 入蔗糖溶液，将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的 半透膜 液面高度相等。一段时间后，长颈漏斗内液面上升，上升到 蔗糖溶液，清水 定高度后维持稳定。 b (1)液面上升的原因 0 半透膜：水分子可以通 两侧水 单位时间内水 过，而蔗糖分子不可以 分子相 分子数：进入 00 表 蔗糖溶液（漏 漏斗内液 向运动 现 面上升 i 单位体积内水分子含量： 斗)的>进人 清水（烧杯）的 达到渗透平衡只意味 清水>蔗糖溶液 着半透膜两侧水分子 (2)当漏斗管内液面上升到一定程度时，不再上升的原因：漏 移动达到平衡状态，既 斗管内液面上升，高于烧杯中的液面，当液面高度差△h产生 不可看作没有水分子 的压强等于半透膜两侧的渗透压差时，达到渗透平衡，通过半 移动，也不可看作两侧 透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，漏斗管内液面不再升高。 溶液浓度相等。 4.渗透装置及液面变化分析 一少方法总结 (1)常见的渗透装置示意图（初始液面等高） 渗透方向的判断 ①水相对含量高→水 △h 相对含量低。 A S溶液 ②低浓度溶液→高浓 液 S2溶液 度溶液。 半透膜 半透膜 ③渗透压低→渗透 压高。 (2)液面变化分析 到学以致用 ①若溶质能通过半透膜 如图装置b中是蒸馏 a.S浓度>S2浓度：S1液面先升高后降低，最终S、S2液面 水，半透膜允许单糖透 等高。 过。a中先加入蔗糖溶 。039· b.S浓度<S2浓度：S1液面先降低后升高，最终S1、S2液面 液，一段时间后再加入 等高。 蔗糖酶。最可能的实 修 验现象是 c.在达到渗透平衡后，半透膜两侧不存在液面差，S、S浓度相等。 ②若溶质不能通过半透膜 a.S浓度>S2浓度：S1液面升高。 第4章 b.S浓度<S2浓度：S液面降低。 c.在达到渗透平衡后，半透膜两侧存在液面差，液面差越大， 细胞的物质输 浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。 答案：a中液面开始时 知识点2水进出细胞的原理←一重点 和 上升，加酶后，再上升 1.动物细胞的吸水和失水（以水进出哺乳动物成熟红细胞为例） 后又下降，最终仍高于 (1)原理（结构基础）：动物细胞膜相当于半透膜；细胞质和外 出 b中液面。 界溶液间具有浓度差。 (2)实验现象（浓度在一定范围内） 一一知识总结 半透膜与选择透过性膜 ①不同点 液 a.半透膜是指某些物 质可以透过而另一些 细胞质浓度>外 细胞质浓度<外 细胞质浓度=外 物质不能透过的薄膜， 界溶液浓度，H,O界溶液浓度，H,O 界溶液浓度，HO 物质能否透过取决于 进>HO出，细胞 进<H,O出，细胞 进=H2O出，细胞 分子的大小。 b.选择透过性膜是具 吸水膨胀 失水皱缩 吸水与失水平衡， 细胞形态不变 有生物活性的生物膜， 2.植物细胞的吸水和失水 转运蛋白决定了不同 物质能否通过生物膜， (1)条件：活的（前提条件）成熟的（具有中央大液泡）植物细胞。 具有选择性。 (2)原理（结构基础）：成熟植物细胞原生质层相当于半透膜， ②联系：选择透过性膜 细胞液与外界溶液之间可能存在浓度差，具备渗透系统的两 是一种半透膜 个条件。 →易混易错 渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统 原生质体和原生质层 ①原生质体特指去除 细胞液 细胞壁的植物细胞。 蔗糖溶液 细胞膜 细胞核 原生质层 细胞质 ②原生质层由细胞膜、 半透膜 、液泡膜 液泡膜以及两层膜之 清水 细胞壁 间的细胞质组成，不包 外界溶液 括细胞核和液泡内的 (3)现象 细胞液，且仅存在于成 熟的植物细胞中。 。0400 ①当外界溶液浓度=细胞液浓度时，细胞的吸水量和失水量 达到平衡，细胞维持正常形态（如图甲）。 一少特别提醒 必 ②当外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞通过渗透作用失水， 细胞壁和细胞膜之间 的溶液是外界溶液，这 植物细胞发生质壁分离现象（如图乙）。 是因为植物细胞壁具 ③当外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水膨胀，植物细胞 有全透性。 爱 可发生质壁分离复原现象（如图丙）。由于存在细胞壁，植物 细胞不会涨破。 知识点3探究植物细胞的吸水和失水 一少图解助记 1.实验原理 蔗糖 (1)内因：成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；原生 细胞的物质输 质层比细胞壁的伸缩性大。 吸水纸 (2)外因：细胞液与外界溶液之间存在浓度差。 引流法 和输出 易混易错 2.实验材料和试剂：紫色洋葱鳞片叶、质量浓度为0.3g/L的 ①死细胞、动物细胞不 蔗糖溶液、清水。 发生质壁分离现象。 3.实验步骤(3次观察，2次滴加，2次自身对照)】 细菌细胞一般也能发 制片 材料 紫色洋葱鳞片叶外表皮 生质壁分离，但现象不 明显。 有一个紫色的中央液泡 ②质壁分离过程中，植 观察 低倍镜 原生质层紧贴细胞壁 物细胞吸水能力的变 滴蔗糖 滴加质量浓度为0.3g/mL 吸水纸引流 化取决于细胞液浓度 溶液 的蔗糖溶液 (重复几次) 的变化：失水→质壁 分离→细胞液浓度变 低倍镜 中央液泡逐渐变小（颜色加深） 观察 大→细胞吸水能力 原生质层与细胞壁逐渐分离 变强。 滴清水 吸水纸引流 滴加清水 ③细胞液的颜色深浅 变化能够反映质壁分 低倍镜 中央液泡逐渐变大（颜色变浅） 观察 离的程度。 原生质层逐渐贴近细胞壁 4.实验分析和结论：活的成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透 -→特别提醒 系统，发生渗透作用。当外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞 ①发生质壁分离复原 失水（发生质壁分离）；当外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞 后，外界溶液浓度可能 吸水（可发生质壁分离复原）。 会小于细胞液浓度。 5.注意事项 ②观察质壁分离的时 (1)选择实验材料时的注意事项 间不宜过长，以免细胞 ①选择具有中央大液泡的成熟的植物活细胞，且细胞液最好 因长时间处于失水状 有颜色—一质壁分离现象较明显，便于观察。 态而死亡，影响对质壁 分离复原现象的观察。 ②还可以使用具有较多叶绿体的材料，如黑藻，通过观察叶 绿体分布情况判断细胞是否发生质壁分离现象。 。0410 (2)选择实验试剂时的注意事项 学以致用 ①对细胞无害。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于 必 ①（浙江卷）若选用根 用作实验试剂。 尖分生区细胞为材料， ②选择浓度适宜的溶液。若外界溶液浓度过高，使细胞在短 质壁分离现象更明 第4章 时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原；若外界溶液 显。(×) 浓度过低，则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 ②（湖南卷）质壁分离 复原过程中，细胞的吸 知识点4被动运输一自由扩散和协助扩散◆一重难 胞 水能力逐渐降低。（√） 1.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 质 一→易混易错 所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 输 ①自由扩散和协助扩 2.类型 散的动力均来自细胞 内外物质的浓度差。 0000.0 细胞外0 000 ②被动运输的速率还 00 与被运输物质分子的 大小、脂溶性程度、温 度等有关，一般分子越 小、脂溶性越强，运输 000载体 细胞内 蛋白 00 0 速率越快。 通道 自由扩散协助扩散协助扩散蛋百 y特别提醒 项目 自由扩散（简单扩散） 协助扩散（易化扩散） 转运蛋白具有特异性， 物质通过简单的扩散借助膜上的转运蛋白进出 不同细胞膜上转运蛋 概念 作用进出细胞的方式 细胞的物质扩散方式 白的种类和数目也 运输方向 顺浓度梯度（高浓度→低浓度） 不同。 不需要转运蛋白，不需 y图解助记 特点 需要转运蛋白，不需要能量 要能量 080 甘油、乙醇、苯、性激素 血液中的葡萄糖进入哺乳 实例 等脂溶性小分子和O2、 动物成熟红细胞；水分子借 CO2等进出细胞 助水通道蛋白进入细胞 通道蛋白模式图 直接影 浓度差；细胞膜上转运蛋白 浓度差 000 响因素 的种类和数量 3.转运蛋白 (1)种类 载体蛋白模式图 项目 通道蛋白 载体蛋白 二少知识拓展 只容许与自身通道的直 只容许与自身结合部 水通道蛋白 径和形状相适配、大小和 转运的物质类型 位相适应的分子或离 水通道蛋白又称为“水 电荷相适宜的分子或离 孔蛋白”，是一种高度 子通过 子通过 特异性的亲水通道，一 是否需要与转 般只允许水而不允许 不需要 需要 运的物质结合 。0420 续表 项目 通道蛋白 载体蛋白 离子或其他小分子溶质 自身构象是否 通过。因此，水分子主 不改变 改变 修 发生改变 要通过协助扩散方式进 参与的运输方式 协助扩散 协助扩散或主动运输 出细胞，也可通过自由 水通道蛋白、K通道蛋协助葡萄糖进入红细 举例 扩散方式进出细胞。 第 白、Na通道蛋白等 胞的载体蛋白 y图解助记 (2)转运蛋白的特点 细胞外。0 ①专一性：一种转运蛋白通常只能转运一种或性质非常相近 讯代 的一类物质。 ②饱和性：细胞膜上的转运蛋白数量有限，在转运过程中，当 细胞内 主动运输示意图 所有转运蛋白都已承担相应的转运任务时，转运的速率不再 细胞的物质输入和输出 一易混易错 因物质浓度的增加而加快。 ①同一种物质进入不 ③可重复使用性 同细胞的跨膜运输方 第2节主动运输与胞吞、胞吐6年7 式可能不同，如人成熟 红细胞吸收葡萄糖的 知识点1主动运输◆一重难成 方式为协助扩散，而小 肠上皮细胞吸收葡萄 1.概念：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助， 糖的方式为主动运输。 同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。 ②与主动运输有关的 2.过程：离子或分子与载体蛋白结合→载体蛋白空间结构改变 细胞器除供能的线粒 以转运离子或分子→释放离子或分子→载体蛋白复原。 体外，还有核糖体、内 3.特点：逆浓度梯度（低浓度→高浓度）；需要载体蛋白；需要能量。 质网、高尔基体。 4.实例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等。 一一知识拓展 5.意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动 囊性纤维化的一个主 运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害 要原因是细胞中载体 蛋白功能异常，影响了 的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 肺部支气管上皮细胞 知识点2胞吞与胞吐 体现细胞膜具有流动性的结构特点 表面CI的跨膜运输。 项目 胞吞 胞吐 一少易混易错 ①胞吞、胞吐过程中， 图例 物质穿过膜的层数和 穿过磷脂分子的层数 运输方向 胞外→胞内 胞内→胞外 都是0。 大分子物质与膜上的蛋白质 大分子在细胞内形成囊 ②生物大分子不一定 结合→这部分细胞膜内陷形 都是以胞吞、胞吐方式 运输过程 泡→囊泡移动到细胞膜 成小囊，包围着大分子小 运输的，如RNA和蛋 在细胞内 处，与细胞膜融合→将 白质可通过核孔出入 可被溶酶 囊从细胞膜上分离下来，形 大分子排出细胞 体降解 成囊泡→大分子进入细胞 细胞核。 。0430