物质跨膜运输的实例_1654357192.ppt
物质跨膜运输实例
专题二 细胞代谢
专题聚焦一 物质跨膜运输实例
知识梳理
一. 渗透系统的组成对比分析
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解
基本组成或条件 半透膜两侧
的溶液具有
浓度差 原生质层——选择透过性膜
浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理 水分子通过半透膜的扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透
水扩散的方向 低浓度溶液―→高浓度溶液
特别提醒:
两组相近概念比较
(1)半透膜、选择透过性膜
区别：①半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。
②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
(2)原生质层、原生质体
①原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。
②原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。
二.动物细胞的吸水和失水
1.细胞膜相当于半透膜
2.当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞吸水；
当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞失水；
当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出平衡
三.植物细胞的吸水和失水
1.原生质层包括细胞膜、液泡膜及它们之间的细胞质，具有伸缩性性，相当于半透膜。
2.当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水；
当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水；
当外界溶液浓度＝细胞液浓度时，水分进出平衡。 四.植物细胞的质壁分离及其复原实验
1. 实验原理：
死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象
从细胞角度分析
具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离现象
物质跨膜运输的方式及其实例
物质跨膜运输的方式及其实例
物质跨膜运输的方式及其实例》
摘要：本文介绍了物质跨膜运输的各种方式，对载体的种类 和作用，供能的方式以及水分子、葡萄糖分子、 Na+ 和 K+
等物质的跨膜方式进行了分析和介绍，并对高中教学中的相 关疑问进行了说明。
关键词：载体；协助扩散；主动动输；能量；浓度梯度
物质跨膜运输的方式有三种，被动运输、主动运输、胞吞和 胞吐。被动运输只依据于膜两侧的浓度梯度（如果是带电离 子，除浓度梯度外，还存在跨膜电压，这两种净驱动力称为 该溶质的电化学梯度）来进行，根据运输过程中是否需要载 体，被动运输又可分为自由扩散（不需要载体）和协助扩散 （需要载体） ；主动运输是指在逆浓度梯度 （或电化学梯度） 下的运输，它既需要载体又需要能量，是物质跨膜运输的主 要方式，细胞所需要的一些重要的物质都涉及到这种运输方 式；大分子如蛋白质等物质进行跨膜运输的方式是通过胞吞 和胞吐的作用，这种运输方式也需要消耗能量。 一、载体的种类及其作用
协助扩散、主动运输与载体的种类和作用有很大的关系。
载体的化学本质主要是蛋白质，根据运输的方式和载体的空 间结构，可将载体分为三种基本类型：通道蛋白、载体蛋白 和离子载体（见图
1 ）。
图 1 三种不同载体的结构模式图
1. 通道蛋白。 通道蛋白是一类跨膜蛋白， 它能形成亲水 的通道， 与所转运物质的结合较弱， 当通道打开时能允许水、 小的水溶性分子和特定的离子被动地通过。通道蛋白分为水 通道和离子通道两种类型。
（1）水通道（又称水孔）
水分子通过水通道从水势较高的地方向水势较低的地 方进行扩散。水通道是连续开放的通道。实验证明，水分子 既可通过自由扩散的方式从质膜磷脂的双分子层中间的间 隙通过，也可从水通道中以协助扩散的方式通过。 （ 2）离子通道。因为该通道仅能通过无机离子而得名。 离子通道上有控制物质进出的门，因此又被称为门通道。离 子通道的特点是： ? 对离子具有选择性和专一性。即一种通 道只允许一种类型的离子通过。这与离子通道的大小、形状 和内部的带电荷氨基酸的分布有关。但通道的离子选择性只 是相对的而不是绝对的，例如， Na+通道对NH4+具有通透
4.1物质跨膜运输的实例
第4章 细胞的物质输入和输出
第一节 物质跨膜运输的实例（第1课时）
【学习目标】
1．能说出什么是渗透作用，知道渗透作用发生所需的两个条件。
2．说出细胞在什么情况下吸水和失水。
3．初步学会科学探究的一般方法和步骤。
【活动方案】
活动一 感知渗透作用
1．渗透实验：仔细观察下面的三组实验，记录实验现象（漏斗内液面的变化）：
实验组 甲组 乙组 丙组
漏斗内液体 0.8g/ml的蔗糖溶液 0.8g/ml的蔗糖溶液 0.8g/ml的蔗糖溶液
烧杯内液体 清水 清水 0.8g/ml的蔗糖溶液
漏斗口密封的材料 鱼鳔膜 纱布 鱼鳔膜
漏斗内液面变化
注：鱼鳔膜是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子不能透过它。
2．渗透作用：
（物质）通过 （结构）的扩散过程。
3．渗透作用发生的条件：
（1）
（2）
活动二 理论分析：植物细胞能否发生渗透作用
1．日常生活有许多现象是由于植物细胞吸水或失水引起的，请你说出这方面的几个例子。2．成熟的植物细胞是否具备渗透条件？右图为成熟植物细胞结构示意图，思考并回答下列问题：（1）植物细胞中的水主要存在于[ ] 中（“[ ]”中填序号，“ ”上填名称，下同）。
（2）当植物细胞失水时，水分子需要依次通过[ ] 、
[ ]
、[ ]
、[ ] 等结构。
（3）分析细胞失水过程中水分子通过的结构，其中允许水分子自由通过而大分子物质不能通过的结构有 （填序号）。生物学上将细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质统称为原生质．．．层．，因此，原生质层相当于渗透装置中的 。
（4）成熟植物细胞渗透失水的外界条件是 。当成熟植物细胞失水后，细胞的中央液泡会变 （大、小），由于原生质层的
生物12物质跨膜运输的其他实例
物质跨膜运输的其他实例
一、学习目标
1、掌握了解物质跨膜运输的知识及运用
二、例题解析
例1、观察水稻和番茄对无机盐的吸收示意图，分析：
（1）据图，番茄吸收Mg2+、Ca2+多，吸收SiO少；水稻吸收SiO多，而吸收Mg2+、Ca2+少。说明不同植物细胞对同一无机盐离子的吸收 ，同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收 ，植物细胞对无机盐离子的吸收具有 。
（2）水稻培养液中的Mg2+、Ca2+的浓度有所上升，对此下列的两种解释哪种不合理（ ）
A.水稻根细胞不吸收Mg2+、Ca2+，而且分泌了大量的Mg2+、Ca2+，使其浓度升高
B.水稻根细胞吸收Mg2+、Ca2+的速率较吸收水的速率低，使这两种离子的浓度升高
（3）由此说明植物对水和无机盐离子的吸收有什么关系？
例2、甲状腺细胞内的碘浓度比外界高很多，但甲状腺细胞仍能从外界吸收碘，这一事实说明了什么？
例3、根据上面的实例可以看出，细胞膜和其他生物膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过，可以说细胞膜和其他生物膜都是 。
三、归纳提炼
半透膜、选择透过性膜的比较
（1）区别：①半透膜是无生命的物理膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同的物质是否吸收的选择性。细胞死亡或者膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
（2）共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
四、课堂练习
1.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a＞b＞c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是（ ）
A. B. C. D.
2. 把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用于半透膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开（如图），一段时间后液面的情况是（
第4章 第1节物质跨膜运输的实例
1 第4章 第1节物质跨膜运输的实例
巨野县实验中学 王学礼
【学习目标及评价分值】
目标水 平 分值
目标
四水平教
学
目
标 水平1
2.0 1.1 能说出渗透作用的概念
1.2 能说出渗透作用发生的条件
水平2 3.0 2.1说明细胞和吸水水失的原理
2.2探究植物细胞失水及吸水过程中尝试提出问题，作出假设
水平3
4.0 3.1 比较动、植物细胞吸水和失水的异同
分析得出细胞膜是选择透过性的膜
3.2尝试对植物细胞失水和吸水的探究活动进行设计
水平4 5.0 4.1进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作
教学重点 通过举例分析得出细胞膜是选择透过性的膜
教学难点 探究植物细胞系水和失水的过程中尝试提出问题，作出假设
【课内探究】 反馈与评价
一、. 渗透现象
观察下列三组实验，并回答问题
【应用示例 体验成功】
1．下列现象中属于渗透作用的是（ ）
A. 水分子通过细胞壁
B. 葡萄糖分子通过半透膜
C. K+通过半透膜
D. 水分子通过半透膜
初始状态 放置一段时间
2
观察并分析上面三个装置现象，进行归纳总结：
水分的流动方向：___________________。
发生渗透现象的条件：（1）_________________________；
（2）_________________________。
二、. 动物细胞的失水和吸水（以红细胞为例）
(1)当外界溶液浓度 细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。
(2)当外界溶液浓度 细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
(3)当外界溶液浓度 细胞质浓度时，水分进出平衡。
结论：红细胞膜相当于 。（动物细胞相当于一个渗透装置）
人教版生物必修一4.1 物质跨膜运输实例
课题 4.1 物质跨膜运输的实例
学习目标 1.生命观念：能举例说出半透膜的特点，结构与功能相统一的观念
2.科学思维：能分析渗透现象发生的原理
3.科学探究：能自主探究植物细胞的吸水和失水过程
4.社会责任：渗透作用在生产生活中的应用
重、难点 重点：渗透作用的原理和条件
难点：将渗透作用现象和细胞的吸水和失水联系起来
教学过程
时间 教师行为 预设学生行为 设计意图
模拟课时3min
一 情景探究 设疑导入
通过展示白糖和西红柿的图片，提出疑问“西红柿遇见白糖会发生什么变化”调动学生的积极性，直观演示糖拌西红柿的
学生思考问题对西红柿失水的原因产生兴趣
创设问题情景，
导入新课
模拟课时7min
过程，引导学生观察西红柿失水的变化。
设置疑问“为什么西红柿失水了？”引出课题。
二 直观演示 建构模型
简述渗透装置，直观演示将装有蔗糖溶液的漏斗，置于装满清水的烧杯中的渗透现象。
设置疑问：（1）漏斗的液面为什么会升高？
（2）用纱布代替玻璃纸，液面还会升高吗？
（3）如果把烧杯中的清水换成同等浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
学生认真观察实验现象，发现液面上升
学生讨论，回答
培养学生的观察能力和发现问题的能力，学生通过观察比较和分析，让学生体验建构模型的过程，培养学生科学思维。
模拟课时10min
利用多媒体展示实验现象，引导学生得出结论，并通过两两比较，使学生归纳出发生渗透现象的条件，通过直观的感受实验现象到以表格的形式建立起对渗透现象的理解，学生对渗透有了更深入的认识，并以此为基础，构建渗透作用的概念图。
三 类比推理，理论应用
（一） 动物细胞的吸水和失水
1. 提出问题：红细胞会不会吸水？
利用多媒体展示渗透装置和动物细胞的图片，提出问题“如果把渗透装置的漏斗换成红细胞会不会发生吸水”？
学生将无生命的物理装置和有生命的动物细胞联系
学生通过回忆制备细胞膜的实验过程和原理，建立新旧知识的结合点，培养学生知识的迁移能力。
物质跨膜运输的实例
物质跨膜运输的实例
讲课人：韩 丽
导入新课：同学们，在我们日常生活中，有没有哪些现象说明生物体失去水分或者失去水分呢？
①平常我们吃比较咸的食物（腌制的咸菜、瓜子）时，口腔和唇的黏膜会有干燥难受的感觉；
②在日常生活中，苹果放置时间长了，果皮会变得皱巴巴的；白菜、空心菜等青菜放置时间长了叶子会萎焉，而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水，青菜就会变得硬挺，那是因为水分进入了菜叶细胞内，再如泡在盐水中的萝卜条会软缩，泡在清水中的萝卜条会更加硬挺。
★任何一个生命系统都不是孤立封闭的，都与外界有物质的交换，包括从外界摄取物质，同时也及时地把代谢废物排出体外。那么物质是如何进出细胞的呢？首先我们来分析一下水是如何进出细胞的。
一、渗透作用
★P60问题探讨：
⑴漏斗管内的液面为什么会升高？key：蔗糖不能透过玻璃纸，水分子可自由通过。由于单位体积蔗糖溶液中的水分子比单位体积清水中的水分子少，所以单位时间内通过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数目多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，因此漏斗内的液面会上升。
⑵漏斗内液面是否会无限上升？如不会，什么时候会停止上升？key：不会无限上升，当单位时间内透过半透膜进入漏斗内的水分子数量从漏斗中渗出的水分子数量相同时，液面则将停止上升。
⑶如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？key：用纱布代替玻璃纸时，因为纱布的孔隙比较大，蔗糖分子也可以自由通过，因而液面不会升高。
⑷如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？key：半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间内通过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数目等于从长颈漏斗渗出的水分子数量，液面不会上升。
★通过以上问题，可得出发生渗透现象的条件：①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。
1、定义：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方流动。【水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。】
物质跨膜运输实例 2
必修一
第四章细胞的物质输入和输出
第1节 物质跨膜运输的实例
教材分析
本节的问题探讨展示了渗透作用的实验现象，让学生通过分析现象总结发生渗透现象的条件，认识半透膜的作用，为本节讲述动物细胞的细胞膜和植物细胞的原生质层都相当于一层半透膜打基础。关于动物细胞的吸水和失水，教材首先根据已有知识，分析水分进出哺乳动物细胞红细胞的现象，让学生认识到动物细胞膜相当于半透膜。植物细胞结构较复杂，教材安排了“探究-植物细胞的吸水和失水”。让学生通过实验，得出植物细胞的原生质层相当于半透膜。
三维目标
1.知识与技能
（1）说出细胞在什么情况下吸水和失水。
（2）举例说明细胞膜是选择透过性膜。
（3）熟练制作临时装片和操作显微观察。
2.过程与方法
（1）尝试从生活现象中提出问题，作出假设。
（2）学习进行探究问题的一般方法和步骤。
3.情感态度与价值观
（1）参与课堂讨论与交流。
（2）养成良好的实验习惯，如及时清洗和摆放实验用具，爱护实验卫生等。
教学重点
1、如何进行探究实验，其基本方法和一般过程。
2、渗透作用；细胞是一个渗透系统。
3、细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。
教学难点
1、如何发现问题和提出问题。
2、如何设计实验过程（材料、实验用具、试剂的选择，实验结果的预测，操作的细节）。
3、细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。
教具准备：多媒体课件
课时安排：1课时
教学过程
一.创设情境，引入新课
1.教师：细胞是一个开放的系统，每时每刻都与外界环境进行物质和能量的交换。物质的进进出出都要经过细胞的边界—细胞膜。不同的物质跨膜运输有什么不同的特点呢？让我们先来分析水是怎么进出细胞的。请同学们先看一下渗透现象的课件
物质跨膜运输的实例 2
未知驱动探索，专注成就专业
1
物质跨膜运输的实例
物质跨膜运输是细胞内外物质交换的重要过程。细胞膜作为细胞的保护屏障，起到了控制物质进出细胞的关键作用。有许多不同的机制可以让物质穿过细胞膜，其中包括被动扩散、主动运输和细胞内囊泡转运等。本文将介绍几个常见的物质跨膜运输的实例。
1. 被动扩散
被动扩散是指物质沿浓度梯度自由地通过细胞膜，不需要能量输入。这种运输方式常见于小分子的无极性物质，如氧气、二氧化碳和小的非离子化合物。下面是被动扩散的一个实例：
水分子跨膜扩散
水分子是细胞内外交换中最重要的化学物质之一。细胞膜通过脂质双层的疏水性结构，能够让水分子自由地通过。这种跨膜扩散的速率主要受渗透压的影响，即溶液内外水分子的浓度差异。当细胞内外的水浓度不平衡时，水分子会沿浓度梯度由高浓度区向低浓度区扩散，直到两侧的浓度达到平衡。 未知驱动探索，专注成就专业
2
2. 主动运输
主动运输是指物质逆着浓度梯度进出细胞，并需要能量输入。这种运输方式常见于大分子、离子和荷电分子等带电的物质。下面是主动运输的一个实例：
离子泵的运输
细胞内外的离子浓度差异对维持正常细胞功能至关重要。离子泵是一种负责调节细胞内外离子浓度的膜蛋白。其中最为常见的是钠-钾泵。它利用ATP酶活性将细胞内的钠离子排出，同时将外界的钾离子吸收进细胞。这一过程需要耗费能量，通过细胞内的代谢产生的ATP供能。
3. 细胞内囊泡转运
细胞内囊泡转运是指细胞内腔内的囊泡通过与细胞膜融合或分离来实现物质的跨膜运输。这种转运方式常见于大分子、蛋白质和细胞器之间的物质输送。下面是一个细胞内囊泡转运的实例：
高尔基体的物质转运
高尔基体是细胞内的一个重要细胞器，负责合成、修饰和分装蛋白质等分子。它通过与囊泡融合来将合成的蛋白质等物未知驱动探索，专注成就专业
3
质从高尔基体中释放出来，并运输至其他细胞器，如细胞膜或是内质网。这种转运过程被细胞内动力学蛋白驱动。
物质跨膜运输实例和方式 知识点
第7讲 物质跨膜运输实例和方式
一、细胞失水和吸水的方式：渗透作用
1、渗透作用概念 ：
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用。
2、必备条件
①具有半透膜；
②半透膜两侧的溶液之间具有浓度差。
3、概念辨析
①渗透作用与扩散作用
渗透作用 扩散作用
区别 概念 水分子（或其他溶剂分子通过半透膜的扩散 物质从相对含量多的地方到相对含量少的地方的自由运动
物质 水等溶剂分子 溶剂、溶质分子及气体分子
是否穿膜 需穿过半透膜 与半透膜无关
方向 低浓度溶液→高浓度溶液 分子密度高→分子密度低
联系 渗透作用是扩散作用的一种特殊方式
②半透膜与选择透过性膜
半透膜 选择透过性膜
概念 允许一部分物质通过，不允许另一部分物质通过的多孔性膜 根据生命活动的需要，决定物质分子是否通过的生物膜
特点 ① 允许小分子物质通过
② 不具生物活性 ① 具选择透过性
② 具生物活性
透过原理 半透膜上孔径大小控制物质出入 生物膜上运载不同物质的载体
③渗透吸水与吸胀吸水
项目 吸胀吸水 渗透吸水
条件 细胞内未形成中央大液泡 细胞内具有中央大液泡
原理 细胞中的亲水性物质吸水（蛋白质、淀粉等） 渗透作用
实例 干种子和根尖分生区细胞 具有大液泡的成熟植物细胞
二、动物细胞的吸水和失水
1、原理
①：动物细胞的细胞膜相当于半透膜
②：浓度差：细胞质与外界溶液（人：细胞内液与细胞外液）
2、现象
① 外界溶液浓度＞细胞质浓度
细胞失水皱缩
② 外界溶液浓度＜细胞质浓度 细胞吸水膨胀
③ 外界溶液浓度= 细胞质浓度 水分进出动态平衡
注：细胞内外浓度差（物质的量浓度差）
三、植物细胞的吸水和失水
成熟的植物细胞就是一个渗透系统
四、植物细胞质壁分离与复原实验分析及应用
1、原理
① 成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。