第四章 细胞的物质输入和输出知识清单2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第四章 细胞的物质输入和输出 一、渗透作用 1、扩散：是分子或离子等从含量高处向含量低处运动的现象。 2、渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。（一种特殊的扩散作用） 条件：①具有半透膜。②半透膜两侧具有浓度差。 （半透膜：具有一定孔径的物理膜，可以让小分子物质通过（如水分子），大分子物质不能通过的一类薄膜，物质能否通过只与孔径大小有关） 3、 渗透的方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。（低浓度到高浓度） 4、液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因： H产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。 注: ①水分子的移动方向是双向的。 ②平衡时水分子进出速率相等而溶液浓度不相等。 ③渗透作用中的溶液浓度指物质的量浓度(单位体积里溶质微粒数目的多少)，而非质量浓度。 二、水进出动物细胞 1、动物细胞的细胞膜相当于半透膜;细胞质与外界溶液存在浓度差。 2、现象（以水进出哺乳动物红细胞为例）： 外界溶液浓度＞细胞液(质)浓度：细胞失水皱缩； 外界溶液浓度＜细胞液(质)浓度：细胞吸水膨胀； 外界溶液浓度＝细胞液(质)浓度：细胞形态不变。 三、水进出植物细胞 1、成熟植物细胞的结构 植物细胞的细胞膜外面有一层细胞壁。研究表明，对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。 2、原生质层：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层。原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜。 3、浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。 4、植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 四、探究植物细胞吸水和失水 1、方法步骤：选取新鲜洋葱鳞片叶，取外表皮（有中央液泡，且颜色深便于观察）制成临时装片。 ↓ 用低倍镜观察：有一个紫色的中央大液泡，原生质层紧贴细胞壁。 ↓ 从盖玻片一侧滴入0.3g/mL蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流（重复几次）。 ↓ 用低倍镜观察：中央液泡逐渐变小，原生质层与细胞壁逐渐分离。【质壁分离】 ↓ 在盖玻片一侧滴入清水，另一侧用吸水纸引流（重复几次）。 ↓ 用低倍镜观察：中央液泡逐渐变大，原生质层逐渐紧贴细胞壁。【质壁分离复原】 ↓ 结论：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 2、质壁分离: ①现象：中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变； ②外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度，植物细胞通过渗透作用失水 ③内因：①原生质层相当于半透膜;②原生质层伸缩性比细胞壁大 3、质壁分离的复原： ①现象：中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐贴近细胞壁;细胞大小基本不变。 ②原因：外界溶液浓度＜细胞液浓度，植物细胞通过渗透作用吸水。 4、质壁分离的条件： (1)从细胞角度分析 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。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，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)。 ②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。 ③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 4 盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。 5、质壁分离及复原现象的应用： ①判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞 ②测定细胞液浓度范围 ③比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 ④鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 五、被动运输 1、概念：像水分子这样，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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 2、分类： 分类 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散) 定义 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 运输方向 顺浓度梯度（高浓度→低浓度） 是否需要转运蛋白 不需要 需要 是否消耗能量 不消耗 举例 ①气体：O2、CO2、NH3等 ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物 ③少部分水 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞，Na+进入细胞，K+运出细胞 ②大部分水 直接影响因素 浓度差 浓度差； 细胞膜上转运蛋白的种类和数量 图例 3、影响因素： (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。 ①图A表示的运输方式是自由扩散，转运速率主要取决于膜两侧物质的浓度差。 ②图B表示的运输方式可能是协助扩散，ab段主要受膜两侧浓度差的影响，bc段受到转运蛋白数量的限制，运输速率不能再上升。 (2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。 4、协助扩散中的转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白。膜上的两种转运蛋白比较 名称 转运对象 特点 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 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 · 水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。 · 一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质。转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。 四、主动运输与胞吞、胞吐 1、主动运输 （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，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。 （2）特点：逆浓度梯度（低浓度→高浓度）；需要载体蛋白的协助；需要消耗能量。 （3）过程： ①被运输的特定分子或离子与载体蛋白结合； ②在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生改变，将所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来； ③载体蛋白恢复随后又恢复原状，又可以转运同种物质的其他离子或分子。 · 一种载体蛋白通常只适合于一种或一类离子或分子结合。 （4）举例：Na+ 、K+、Ca2+等无机盐离子；小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。 （5）影响因素：载体的种类和数量；能量。 注： （6）意义：通过主动运输吸收所需的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 2、胞吞和胞吐： （1）概念： 胞吞：大分子与膜上的蛋白质结合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，形成囊泡，进入细胞内部的现象。 胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞。 （2）特点：需要膜上蛋白质的参与，不需要转运蛋白；需要消耗能量；与膜的流动性有关。 （3）举例：分泌蛋白；白细胞吞噬病菌、变形虫摄取有机物颗粒等。 3、物质出入细胞方式的比较 物质种类 运输方式 方向 转运蛋白 能量 实例 离子、小分子物质 被动运输 自由扩散 高浓度→低浓度 不需要 不需要 ①气体：O2、CO2、NH3等 ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物③少部分水 协助扩散 需要 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞，②大部分水 主动运输 低浓度→高浓度 需要 需要 Na+ 、K+等无机盐离子；小肠上皮细胞吸收葡萄糖等 大分子物质 胞吐 膜内→膜外 不需要 需要 分泌蛋白 胞吞 膜外→膜内 变形虫摄取有机物颗粒 4、拓展提高 1．实验原理 根据主动运输和被动运输的条件：能量和转运蛋白，确定实验的自变量。 2．实验方法 (1)探究是主动运输还是被动运输的方法 (2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法 学科网（北京）股份有限公司 $