第1節(jié)

被動(dòng)運(yùn)輸?shù)?章細(xì)胞的物質(zhì)輸入與輸出Q1:植物細(xì)胞會(huì)由于過(guò)多吸水而漲破嗎？不會(huì)。（因?yàn)榧?xì)胞壁具有保護(hù)和支持的作用）探究·實(shí)踐探究植物細(xì)胞的吸水和失水表達(dá)和交流Q2:質(zhì)壁分離后，細(xì)胞壁和原生質(zhì)層之間的空隙充滿的是什么？0.3g/ml的蔗糖溶液處理充滿的是外界溶液（蔗糖溶液）Q3:根尖分生區(qū)細(xì)胞會(huì)不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離？不會(huì)，不是成熟的植物細(xì)胞，沒(méi)有大液泡Q4:本試驗(yàn)選用0.3g/mL的蔗糖溶液，若改用0.8g/mL的蔗糖溶液作為試劑，會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離的現(xiàn)象嗎？如若發(fā)生質(zhì)壁分離，滴加清水后會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原嗎？若用0.03g/mL的蔗糖溶液的溶液會(huì)有什么現(xiàn)象？會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離，但濃度過(guò)高會(huì)引起植物過(guò)度失水而死，將不能再發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。濃度太低質(zhì)壁分離的現(xiàn)象不明顯。Q5、某些物質(zhì)KNO3溶液可以進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，將植物細(xì)胞放入這類物質(zhì)的溶液中，質(zhì)壁分離情況與本實(shí)驗(yàn)是否完全相同？為什么？探究·實(shí)踐探究植物細(xì)胞的吸水和失水表達(dá)和交流Q6、將成熟植物細(xì)胞放在高濃度的鹽酸或酒精溶液中，無(wú)法觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，為什么？高濃度的鹽酸或酒精會(huì)殺死細(xì)胞，使原生質(zhì)層失去選擇透過(guò)性。由于細(xì)胞可選擇性地吸收K＋和NO3－，導(dǎo)致細(xì)胞液濃度大于外界溶液的濃度，細(xì)胞開(kāi)始吸水，從而發(fā)生質(zhì)壁分離自動(dòng)復(fù)原。注意：只要細(xì)胞能吸收該溶質(zhì)，都能發(fā)生質(zhì)壁分離自動(dòng)復(fù)原，如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究植物細(xì)胞的吸水和失水①如果選用動(dòng)物細(xì)胞能否觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象？②如果選用死細(xì)胞能否觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象？③如果選用植物根尖分生區(qū)細(xì)胞能否觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象？4.要觀察細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原，對(duì)材料有哪些要求？【練習(xí)】洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原嗎？活的成熟植物細(xì)胞會(huì)，但不明顯黑藻（高等植物）葉肉細(xì)胞能觀察到明顯的質(zhì)壁分離現(xiàn)象嗎？葉肉細(xì)胞中有葉綠體，可以觀察到明顯的質(zhì)壁分離3.用濃度為2mol·L-1乙二醇溶液和2mol·L-1蔗糖溶液分別浸泡某種植物細(xì)胞,觀察細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象,得到其原生質(zhì)體(去除細(xì)胞壁的植物細(xì)胞)體積變化如下圖所示。回答問(wèn)題(1)原生質(zhì)體體積A→B段的變化說(shuō)明：在該段時(shí)間內(nèi)水從原生質(zhì)體

，細(xì)胞液的濃度

。(2)在1min后，處于2mol·L-1蔗糖溶液中細(xì)胞的細(xì)胞液的濃度將

，此時(shí)，在細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間充滿了

。要使該細(xì)胞快速?gòu)?fù)原，應(yīng)將其置于

中。《教材》P74

由于細(xì)胞壁具有全透性，不會(huì)阻礙蔗糖分子的進(jìn)入。滲出增大緩慢增大后趨于穩(wěn)定蔗糖溶液清水練習(xí)2、質(zhì)壁分離結(jié)束時(shí)，水分子進(jìn)出細(xì)胞數(shù)量相等此時(shí)達(dá)到滲透平衡，細(xì)胞液濃度

外界溶液濃度此時(shí)細(xì)胞可能處于

狀態(tài)

1、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中顯微鏡下觀察到右圖所示圖像時(shí)3、質(zhì)壁分離復(fù)原結(jié)束時(shí)，水分子進(jìn)出細(xì)胞數(shù)量相等此時(shí)達(dá)到滲透平衡，細(xì)胞液濃度

外界溶液濃度思考：質(zhì)壁分離、質(zhì)壁分離復(fù)原或者也可能死亡等于不一定等于

③C曲線表示細(xì)胞在0.3mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能進(jìn)入細(xì)胞，因此質(zhì)壁分離后細(xì)胞不能發(fā)生自動(dòng)復(fù)原。C.比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大小【典例】將不同植物的三個(gè)未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞置于同一蔗糖溶液中，形態(tài)不再變化后的細(xì)胞圖像如下圖。則有關(guān)各細(xì)胞實(shí)驗(yàn)前細(xì)胞液濃度的判斷，正確的是()A.甲>乙>丙B.乙>甲>丙C.乙>丙>甲D.丙>甲>乙B滲透作用原理的應(yīng)用【典例】下圖表示以洋蔥表皮為材料及清水、0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL尿素溶液進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)（時(shí)間1表示開(kāi)始用四種溶液分別處理洋蔥表皮；時(shí)間2表示開(kāi)始用清水處理洋蔥表皮），測(cè)得該細(xì)胞原生質(zhì)體體積變化，圖中代表尿素溶液處理結(jié)果的是（）A.aB.bC.cD.dBD.鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)滲透作用原理的應(yīng)用1.判斷成熟植物細(xì)胞的死活2.測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍待測(cè)成熟植物細(xì)胞一定濃度蔗糖溶液

鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離無(wú)質(zhì)壁分離活細(xì)胞死細(xì)胞待測(cè)成熟植物細(xì)胞一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢細(xì)胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩蔗糖溶液濃度之間質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用3.比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度不同植物細(xì)胞同一濃度蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小，反之則細(xì)胞液濃度越大4.鑒別不同種類的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）成熟植物細(xì)胞不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原溶質(zhì)不能透過(guò)半透膜（如蔗糖溶液）溶質(zhì)能透過(guò)半透膜（如KNO3溶液）質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞條件原理現(xiàn)象①___________相當(dāng)于半透性膜②______________________具有濃度差①___________（由細(xì)胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)組成）相當(dāng)于半透膜②____________________具有濃度差滲透作用滲透作用當(dāng)外界溶液濃度______細(xì)胞質(zhì)濃度，細(xì)胞吸水膨脹當(dāng)外界溶液濃度______細(xì)胞質(zhì)濃度，細(xì)胞失水皺縮當(dāng)外界溶液濃度_____細(xì)胞質(zhì)濃度，細(xì)胞維持正常形態(tài)當(dāng)外界溶液濃度______細(xì)胞液濃度，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象當(dāng)外界溶液濃度______細(xì)胞液濃度，細(xì)胞吸水膨脹，由于存在細(xì)胞壁，細(xì)胞不會(huì)漲破當(dāng)外界溶液濃度______細(xì)胞液濃度，細(xì)胞維持正常形態(tài)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)與外界溶液小于小于大于大于等于等于原生質(zhì)層細(xì)胞液與外界溶液任務(wù)一：探究氣體和甘油等分子進(jìn)出細(xì)胞的方式資料1：人工合成的脂雙層對(duì)物質(zhì)的通透性1、為什么O2、CO2能夠通過(guò)人工脂雙層？2、為什么甘油、苯、乙醇等脂溶性小分子能夠通過(guò)人工脂雙層？O2、CO2分子很小，能從磷脂分子的間隙穿過(guò)磷脂雙分子層是脂溶性物質(zhì)，甘油、苯、乙醇等物質(zhì)可以通過(guò)相似相溶原理進(jìn)出脂雙層1自由擴(kuò)散（簡(jiǎn)單擴(kuò)散）(1)概念：物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。①

梯度運(yùn)輸②不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助③不需要消耗能量(2)特點(diǎn)(3)實(shí)例：氣體、水；尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子(4)影響因素：濃度差濃度差擴(kuò)散速度比喻：球往低處滾順濃度（高→低）此時(shí)綠色的物質(zhì)能否通過(guò)自由擴(kuò)散運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外？資料1：人工合成的脂雙層對(duì)物質(zhì)的通透性2、葡萄糖不能通過(guò)脂雙層，但是小腸上皮細(xì)胞能大量吸收葡萄糖，對(duì)此該如何解釋？3、Na+、K+、Ca2+等能跨膜運(yùn)輸，但圖示顯示了這些離子不能通過(guò)脂雙層，這是怎么一回事？人工合成脂雙層細(xì)胞膜示意圖葡萄糖、Na+、K+、Ca2+等通過(guò)細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)輸推測(cè)：(1)概念：借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散，叫做協(xié)助擴(kuò)散(易化擴(kuò)散)。(2)特點(diǎn)①

濃度梯度運(yùn)輸②需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助③不需要消耗能量(3)實(shí)例：

紅細(xì)胞吸收葡萄糖、水通道蛋白、Na+通道等濃度差、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白種類和數(shù)量濃度差擴(kuò)散速度(4)影響因素：2協(xié)助擴(kuò)散（易化擴(kuò)散）受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量限制比喻：板車(chē)載貨下坡順3轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(1)定義：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)，能夠協(xié)助離子和一些小分子

有機(jī)物順濃度梯度跨膜運(yùn)輸，這些蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。(2)類型：分為

和

兩種類型。載體蛋白通道蛋白載體蛋白通道蛋白通道蛋白狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)3（2）載體蛋白的開(kāi)啟過(guò)程三、被動(dòng)運(yùn)輸載體蛋白通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白自身構(gòu)象是否與轉(zhuǎn)運(yùn)的分子結(jié)合是否有特異性實(shí)例圖示只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過(guò)只容許與自身通道的直徑和形狀相適配，大小和電荷相適宜的分子或離子通過(guò)改變不改變不結(jié)合結(jié)合具有具有葡萄糖通過(guò)載體蛋白進(jìn)入紅細(xì)胞水通過(guò)水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞(3)比較載體蛋白和通道蛋白的異同：1.自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的動(dòng)力是什么？

濃度差①順濃度梯度；②不消耗能量后者需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白因?yàn)槎际琼樜镔|(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的，不需要細(xì)胞消耗能量所以被統(tǒng)稱為被動(dòng)運(yùn)輸。同：異：2.自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散有什么異同？被動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散（簡(jiǎn)單擴(kuò)散）協(xié)助擴(kuò)散（易化擴(kuò)散）物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式物質(zhì)借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的擴(kuò)散方式運(yùn)輸速率濃度差M轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量有限自由擴(kuò)散總結(jié)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)挠绊懸蛩兀孩倌?nèi)外

梯度的大小。②某些物質(zhì)的運(yùn)輸速率（協(xié)助擴(kuò)散）還與

的數(shù)量有關(guān)。③

變化會(huì)影響物質(zhì)運(yùn)輸速率。物質(zhì)濃度轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白溫度運(yùn)輸速率濃度差協(xié)助擴(kuò)散三、被動(dòng)運(yùn)輸3、影響被動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊蛩乇粍?dòng)運(yùn)輸實(shí)例

運(yùn)輸方向、

是否耗能轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白影響因素坐標(biāo)圖分析自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散濃度差擴(kuò)散速率0濃度差運(yùn)輸速度氣體分子、水甘油、脂肪酸尿素、固醇乙醇、苯……葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞、大部分水進(jìn)入細(xì)胞、離子通過(guò)離子通道蛋白的運(yùn)輸……順濃度梯度(高→低)不需要能量不需要需要載體蛋白或通道蛋白內(nèi)外濃度差、溫度等內(nèi)外濃度差、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、溫度等轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量有限三、被動(dòng)運(yùn)輸

絕大部分保濕防凍產(chǎn)品中都有油脂類物質(zhì)（如：甘油），想一想，這是為什么呢？

甘油可通過(guò)自由擴(kuò)散的方式被細(xì)胞吸收，能吸收一部分空氣的水分，同時(shí)它可以使一部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水，減少水分的散失，降低結(jié)冰點(diǎn)；從而可以防干燥，還能一定程度上防凍。潤(rùn)膚霜與生活聯(lián)系3

護(hù)護(hù)膚吧！細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出細(xì)胞的吸水和失水自由擴(kuò)散滲透作用的兩個(gè)條件動(dòng)物細(xì)胞特點(diǎn)：順濃度梯度，不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，不需要能量植物細(xì)胞1.半透膜。2.濃度差。外界溶液濃度＜細(xì)胞液濃度

細(xì)胞吸水外界溶液濃度＜細(xì)胞液濃度

細(xì)胞失水外界溶液濃度=細(xì)胞液濃度

細(xì)胞形態(tài)不變外界溶液濃度＜細(xì)胞液濃度

質(zhì)壁分離外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度

質(zhì)壁分離復(fù)原質(zhì)壁分離超過(guò)一定限度不能復(fù)原!協(xié)助擴(kuò)散特點(diǎn)：順濃度梯度，需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，不需要能量例子：水分子進(jìn)出細(xì)胞（水通道蛋白）、葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞（載體蛋白）、K+外流和Na+內(nèi)流（離子通道蛋白）等轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：載體蛋白和通道蛋白例子：水、尿素、氣體（O2

、CO2、N2）、脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、

脂質(zhì)分子（膽固醇、性激素等）任務(wù)二：探究水分子進(jìn)出細(xì)胞的方式1.由“生物膜和人工膜對(duì)同種物質(zhì)的通透性差異”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)水分子是如何通過(guò)細(xì)胞膜的？水分子通過(guò)人工膜的速率：10-3cm/s水分子通過(guò)生物膜的速率：10-2cm/s推測(cè)：水分子不僅可以通過(guò)自由擴(kuò)散運(yùn)輸，還可以借助轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：自由擴(kuò)散資料2：科學(xué)家阿格雷在紅細(xì)胞膜上發(fā)現(xiàn)了一種疏水性跨膜蛋白AQP1。他將這種蛋白鑲嵌在人工合成的脂質(zhì)體上，并將鑲嵌有AQP1的脂質(zhì)體和普通脂質(zhì)體同時(shí)放入蒸餾水中，每隔一段時(shí)間觀察，結(jié)果如圖所示。2.由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你能得出什么推論？疏水性跨膜蛋白AQP1能夠加快水分子進(jìn)入細(xì)胞的速率。單一變量：有無(wú)AQP1蛋白脂質(zhì)體1988年，美國(guó)科學(xué)家阿格雷從紅細(xì)胞和腎小管細(xì)胞中分離出一種新的膜蛋白，后來(lái)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了該蛋白的氨基酸序列結(jié)構(gòu)，證實(shí)了水通道蛋白的存在。目前，人們已經(jīng)從細(xì)菌、酵母菌、植物、動(dòng)物的細(xì)胞中分離出多種水通道蛋白。水通道蛋白結(jié)構(gòu)模式圖PeterAgre水的跨膜運(yùn)輸方式：1、自由擴(kuò)散2、協(xié)助擴(kuò)散（水通道蛋白）一、概念檢測(cè)1.物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞脚c物質(zhì)的特點(diǎn)和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。判斷下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)谋硎鍪欠裾_。（1）細(xì)胞膜和液泡膜都相當(dāng)于半透膜。（）（2）水分子進(jìn)入細(xì)胞，是通過(guò)自由擴(kuò)散方式進(jìn)行的。（）（3）載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運(yùn)分子和離子時(shí)，其作用機(jī)制是一樣的。（）2.基于對(duì)植物細(xì)胞質(zhì)壁分離原理的理解判斷，下列各項(xiàng)無(wú)法通過(guò)質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)證明的是（）A.成熟植物細(xì)胞的死活B.原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大C.成熟的植物細(xì)胞能進(jìn)行滲透吸水D.水分子可以通過(guò)通道蛋白進(jìn)入細(xì)胞√××D一、概念檢測(cè)3.假如將甲乙兩個(gè)植物細(xì)胞分別放入蔗糖溶液和甘油溶液中，兩種溶液的濃度均比細(xì)胞的濃度高，在顯微鏡下連續(xù)觀察，可以預(yù)測(cè)甲乙兩細(xì)胞的變化是（

）A.甲乙兩細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，不發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原B.甲乙兩細(xì)胞都發(fā)生質(zhì)壁分離，但乙細(xì)胞很快發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原C.只有乙細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，但不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原D.甲乙兩細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，隨后都很快發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原B【提示】可以配制出一系列濃度梯度的蔗糖溶液,將紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞置于配好的各種濃度的蔗糖溶液中，適當(dāng)時(shí)間后用顯微鏡觀察細(xì)胞質(zhì)壁分離情況。記錄剛好發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞所用的蔗糖溶液濃度，以及剛好尚未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞所用的蔗糖溶液濃度，據(jù)此推算出細(xì)胞液溶質(zhì)濃度應(yīng)介于這兩個(gè)濃度之間。