3.3

物質通過多種方式出入細胞

含羞草當一陣風吹過，或者一滴雨落下，含羞草的葉片就自動合攏，宛如一個少女嬌羞地用手遮住了臉龐。含羞草的葉柄基部有一個膨大部位叫葉枕，葉枕內的薄壁細胞對外界刺激很敏感。一旦葉片受到觸動，薄壁細胞內的水立即向細胞間隙滲透，從而出現葉柄下垂的現象，經過1～2分鐘，水又逐漸滲透進入薄壁細胞，葉片又恢復原狀。你知道水和其他物質是如何進出細胞的嗎？導入1.舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白。2．舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。3．觀察植物細胞的質壁分離和復原。1．通過構建被動轉運的相關模型，發展思維。(生命觀念、科學思維)2．主動關注被動轉運方面的科學進展，嘗試解決合理灌溉等社會生產中的相關問題。(科學思維、社會責任)3．通過“觀察質壁分離與復原”的實驗，掌握科學探究的一般程序。(科學思維、科學探究)1．擴散作用與滲透作用(1)擴散①方向：擴散是分子或離子從

處向

處運動的現象。②結果：擴散使得該分子或離子分布

，直到

。③實例：氧、二氧化碳等氣體分子通過擴散出入細胞，酒精、甘油等脂溶性物質也以這種方式跨膜運輸。一、被動轉運不需要消耗能量高濃度低濃度均勻平衡將少許硫酸銅晶體投入水中靜置數分鐘后，藍色的銅離子向晶體周圍擴散兩天后，藍色擴散至較大范圍數日甚至更長時間后，藍色會擴散到全部溶液中硫酸銅在水中的擴散(2)滲透①概念：一般來說，水分子通過

的擴散稱為滲透。②方向：滲透作用的方向是從水分子數

的一側進入水分子數

的一側，也就是溶液中的水分子從溶液中溶質的濃度

的一側進入濃度

的一側。③擴散和滲透都是物理現象。相對較多高低半透膜相對較少科學探究觀看動畫，想一想“滲透”發生需要什么條件呢？半透膜擴散前擴散中擴散平衡物質跨膜擴散示意圖(3)細胞的滲透作用吸水和失水①當細胞內、外水分子的相對數目相等，即溶液中溶質的濃度____

時，紅細胞和植物細胞都沒有發生變化。②當細胞外水分子相對較多，也就是溶液中溶質的濃度相對

時，紅細胞在水中會因

脹大甚至破裂；植物細胞在水中也會因

而膨脹，但不會像紅細胞那樣發生破裂，因為_______限制了植物細胞的過度膨脹。滲透作用吸水相等低滲透作用吸水細胞壁③當細胞外水分子相對較少，也就是溶液中溶質的濃度相對

時，紅細胞會因

而導致細胞皺縮；植物細胞也會因

，質膜以及質膜以內的部分因收縮而發生

。高滲透作用失去水分質壁分離滲透作用失水科學思維想一想：滲透發生需要什么樣的條件呢？需要半透膜、濃度差細胞內、外水分子的相對數相等紅細胞細胞無變化細胞無變化植物細胞滲透作用使紅細胞和植物細胞發生形態改變水分子溶質分子細胞外水分子的相對數較多水分子溶質分子紅細胞植物細胞細胞膨脹細胞漲破細胞外水分子的相對數較少水分子溶質分子質壁分離細胞皺縮紅細胞植物細胞2．活動:觀察植物細胞的質壁分離及質壁分離復原現象(1)實驗原理:植物細胞浸泡在不同濃度的溶液中，由于細胞液與

中溶質的濃度的差異，植物細胞可能因為吸水、失水引起細胞形態的變化，這些變化可以通過

觀察到。(2)方法步驟①制作洋蔥表皮的臨時裝片。在載玻片中央滴一滴清水。用鑷子撕取紫色洋蔥外表皮約

，放在載玻片的水滴中，展平后蓋上

。顯微鏡外界溶液0.5cm2蓋玻片②觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離現象。ⅰ.先用

觀察，再用

觀察，可觀察到洋蔥表皮細胞中

_，同時還可能觀察到

及其以內部分緊緊地貼著細胞壁。ⅱ.從蓋玻片的一側滴入質量濃度為

的蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側用

，重復幾次后，觀察細胞的變化，可發現洋蔥表皮細胞發生質壁分離。ⅲ.繪圖記錄一個已發生質壁分離的細胞。③觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離復原現象。觀察到植物細胞發生質壁分離后，從蓋玻片的一側

，在蓋玻片的另一側用

吸引，重復幾次后，觀察植物細胞的質壁分離復原現象。0.3g/mL吸水紙滴水吸水紙吸引質膜紫色的大液泡高倍鏡低倍鏡正常狀態下紫色洋蔥外表皮細胞細胞失水液泡縮小細胞吸水液泡變大對照組滴加蔗糖溶液滴加清水不作任何處理(3)質壁分離及復原演示：科學思維思考：質壁分離時，細胞壁和細胞膜之間充滿的液體是什么？蔗糖溶液3．被動轉運(1)被動轉運物質由濃度較

的一側轉運至濃度較

的一側，稱為被動轉運。這種轉運不需要

。(2)易化擴散①特點：這種轉運方式是將物質從濃度

的一側轉運到濃度

的一側，也不需要

，但必須借助

的幫助。高高低消耗能量載體蛋白消耗能量低②易化擴散示意圖：高濃度離子或分子低濃度離子或分子③需要載體轉運的原因：細胞所需要的許多種小分子或離子，在細胞膜外側的濃度雖然常比細胞內高，但由于它們不溶于細胞膜的磷脂雙分子層中，或者是

，不能直接穿過細胞膜，此時需借助于細胞膜中的一類__________將分子或離子轉運到細胞內。④載體轉運的機制：載體蛋白分子與被轉運的分子或離子結合后改變

，把分子或離子轉運至膜的另一側。將分子或離子釋放后，載體蛋白又

。恢復至原來的形狀形狀體積太大載體蛋白【例1】蔗糖不能透過紅細胞的細胞膜。將紅細胞分別浸入高濃度的蔗糖溶液和蒸餾水中，一段時間后細胞形態發生的變化是(

)A．脹破、皺縮 B．皺縮、皺縮C．皺縮、脹破 D．膨脹、膨脹C【解析】選C。蔗糖不能透過紅細胞的細胞膜，當紅細胞被浸入高滲的蔗糖溶液一段時間后，細胞液濃度小于蔗糖溶液濃度，紅細胞失水皺縮；當紅細胞被浸入蒸餾水一段時間后，由于紅細胞沒有細胞壁的保護，紅細胞吸水漲破；C正確。二、主動轉運需要載體蛋白，并且消耗能量由于生命活動所需，細胞往往要把離子或分子從低濃度處運到高濃度處，例如：海水魚的鰓需要將體內的鹽從濃度較低的體液中排到鹽濃度較高的海水中。這類逆濃度梯度的轉運稱為主動轉運。1．主動轉運的特點(1)逆濃度梯度的轉運。(2)要消耗_____，消耗的能量來自細胞中的

。(3)必須有_________參與。能量ATP載體蛋白2．主動轉運示意圖：3．主動轉運與易化擴散的比較(1)共同點：都需要_________的參與，在轉運過程中載體蛋白都會發生

。(2)最大的區別：主動轉運需要ATP提供能量，而被動轉運不需要

。載體蛋白形狀變化能量4．主動轉運的生理意義由于有能量的供給，主動轉運就能夠根據細胞的需要轉運分子或離子，可以逆著濃度梯度從低濃度的一側向高濃度的一側轉運物質。因此，主動轉運是細胞最重要的吸收或排出物質的方式，它可以保持細胞內部某些物質的濃度與周圍環境相比有較大的差別?？茖W思維想一想：主動轉運與濃度有關系嗎？主動轉運與濃度沒有關系【例2】如圖為細胞膜結構及物質跨膜運輸方式示意圖，數字代表結構，字母代表物質。下列解釋錯誤的是(

)A．不同類型細胞中①的分子結構不同B．所有細胞膜結構中②的排列方式都相同C．從低濃度向高濃度運輸的物質是a和cD．從高濃度向低濃度運輸的物質是a、b和dC三、有些物質通過胞吞、胞吐進出細胞1．胞吞、胞吐的分子特點某些生物

如蛋白質、多糖等進入細胞。2．胞吞、胞吐的過程首先會被一部分細胞膜

，然后這一部分細胞膜與整個細胞膜脫離，

運到細胞的內側或外側。如果把這一部分物質運送到細胞內側，就稱為

；如果把這一部分物質運送到細胞外側，就稱為

。包起來大分子胞吐胞吞裹著該物質3．胞吐、胞吞示意圖：胞吐胞吞4．胞吞、胞吐的實例變形蟲的攝食過程就是_____作用，人體消化系統中消化酶(如蛋白酶)的分泌就是通過_____作用實現的。5．胞吞、胞吐的特點在胞吞、胞吐過程中發生細胞膜的_____與_____，它也需要_____的供應。融合能量胞吞胞吐斷裂6．列表比較胞吞、胞吐：轉運方式轉運物質

轉運方向（濃度梯度）是否需要載體蛋白

是否需要能量胞吐胞吞大分子物質大分子物質與濃度無關與濃度無關

不需要

不需要需要需要四、通過圖像識別被動轉運、主動轉運以及胞吞、胞吐擴散易化擴散或主動轉運擴散或易化擴散主動轉運圖4圖2圖3圖1【例3】下圖是物質進出細胞的兩種運輸方式示意圖，下列有關敘述錯誤的是(

)A．a過程稱為胞吞B．b過程稱為胞吐C．經a過程進細胞的物質一定都是較大的固體顆粒D．經b過程出細胞的物質不一定都是大分子物質Cab物質通過多種方式出入細胞大分子的轉運發生膜融合與斷裂需要能量胞吞、胞吞易化擴散順濃度不需要能量不需要載體蛋白擴散逆濃度需要能量需要載體蛋白被動轉運主動轉運順濃度不需要能量需要載體蛋白【課堂小結】1．氧氣進入組織細胞的方式是(

)A．擴散 B．滲透作用C．易化擴散 D．主動轉運A【隨堂訓練】2.一般來說，物質進出細胞有擴散、易化擴散、主動轉運、胞吞和胞吐5種方式。下列相關敘述正確的是(

)

A．只有主動轉運消耗能量

B．只有易化擴散需要載體蛋白協助

C．物質進出細胞的方式中物質都要穿過至少兩層磷脂分子層

D．人體組織細胞吸收葡萄糖的方式包括易化擴散和主動轉運D3.研究發現，水分子進入植物細胞的兩種方式如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)A．根毛細胞吸水能力與其細胞液中水的相對含量有關B．土壤溶液濃度過高時，植物細胞吸水需要消耗能量C．水分子通過水通道蛋白是順相對含量梯度運輸的D．水分子不通過水通道蛋白的跨膜運輸方式為擴散B4.細胞要維持正常的生活，必須與周圍的環境發生物質交換。下列對圖中物質出入細胞的兩種方式的敘述正確的是(

)A．易化擴散相比擴散轉運速率高B．易化擴散和擴散的轉運速率與被轉運物質的濃度呈正相關C．擴散速率只由被轉運物質的濃度差決定D．參與易化擴散的載體蛋白對被轉運的物質有專一性D5．如圖表示小腸黏膜上皮細胞亞顯微結構示意圖，圓圈內為局部結構的放大，請據圖回答下列問題：(1)該細胞不同表面可執行多種功能，且有的具有高度的專一性。從膜的成分分析，出現這一現象的原因是___________