第四章1内外扩散影响的排除
人教版生物必修一同步名师导学讲义：第四章 物质的输入和输出 第3节 物质跨膜运输的方式 含答案
第3节物质跨膜运输的方式学习目标1．举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。
(重点) 2．说出被动运输与主动运输方式的异同点。
(难点) 3．阐述主动运输对细胞生活的意义。
核心概念被动运输自由扩散协助扩散主动运输胞吞胞吐一、被动运输和主动运输——跨膜运输1．被动运输2．主动运输[预习反馈]连线。
__①—b—Ⅰ__②—c—Ⅱ__③—a—Ⅲ____二、大分子物质的运输？思考1．结合主动运输所需要的条件分析，与主动运输有关的细胞器有哪些？提示：核糖体、线粒体。
2．葡萄糖不能通过无蛋白质的磷脂双分子层，但是小肠细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？提示：葡萄糖的跨膜运输需要载体蛋白的协助，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。
H 活学巧练uo xue qiao lian 判断题1．大分子物质，如蛋白质，进出细胞穿过0层生物膜。
(√)2．胞吞和胞吐都需要消耗能量，也需要载体。
(×)3．胞吞和胞吐体现了膜的结构特性——流动性。
(√)4．分泌蛋白主要是通过主动运输的方式排出细胞外。
(×)5．已知骨骼肌细胞和脂肪细胞膜上的载体蛋白转运葡萄糖的过程不消耗A TP，则葡萄糖进入骨骼肌细胞内的运输方式是协助扩散。
(√)6．协助扩散和主动运输需要细胞膜上的同一种载体蛋白。
(×)7．较大的分子，如葡萄糖等，只有通过主动运输才能进入细胞。
(×)8．抑制细胞呼吸对自由扩散和主动运输的转运速率均有影响。
(×)知识点1被动运输Z重难拓展hong nan tuo zhan1．扩散与被动运输(1)扩散：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象，扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。
扩散速度在气体中最大，液体中其次，固体中最小；而且浓度差越大、温度越高、参与的粒子质量越小，扩散速度也越大。
(2)被动运输：物质顺浓度梯度进出细胞的扩散。
2．被动运输的类型——自由扩散和协助扩散小分子或脂溶性物质，如O、CO、①被动运输的速率还与该物质分子的大小、脂溶性程度等有关，如分子越小、脂溶性越强，运输速率越快。
载体和助剂
条件（焙烧温度、还原温度）密切相关
2）载体对反应物的作用 在Pt/ Al2O3催化下的重整反应中有所体现
第四章 助剂与载体
4.2.4 常用的载体
1.氧化铝：从结构角度分，氧化铝有许多种， 一般可以用X射线衍射法将它们区分
通常先由铝盐制备出氢氧化铝，后者脱水即得 氧化铝。在制备中经历三个不同的水合状态
4.2.4 常用的载体
作为载体而经常使用的是γ-Al2O3和η-Al2O3，它们具 有高的比表面和热稳定性
氧化铝有微弱的酸性，其表面结构羟基不显Bronsted 酸性，结构羟基失水得到的裸露的铝原子显Lewis酸 性，η-Al2O3的酸性强于γ-Al2O3，有较高的酸催化活 性
一些电负性较强的元素，如氟，氯等元素通过诱导效 应可以提高Al2O3的酸性
对于以下的反应 丙烯→丙烯醛→二氧化碳+水
当内扩散阻力很大时,将降低生成丙烯醛的选择 性,因此使用大孔载体催化剂,可消除内扩散阻力, 从而提高生成丙烯醛的选择性.Mo-V为主的多组分 体系 ,载体为 SiO2
第四章 助剂与载体
4.2.3载体的作用
载体的化学作用 1）载体与活性组分间的作用
一些常规载体，如Al2O3、TiO2.SiO2等，与金属 的作用已被全面检验；证明了在过渡金属氧化物表 面上存在着金属—载体强相互作用，而且实验还证 实，金属与载体间的相互作用不仅取决与金属和载
ZnO
抑制Cu的烧结
第四章 助剂与载体
4.2 载体
4.2.1载体的特性
近代的研究表明，载体不单单是对活性组分起到机 械的承载作用，在一定条件下 ，对某些反应来说，载体 也具有活性,并且,载体与活性组分间可以发生化学作用 ，导致具有催化性能的新的表面物种的形成
第4章 细胞膜(2)
是还需要消耗代谢能。细胞膜的这种利用代谢能来驱动物质的逆浓
度梯度方向的运输，称为主动运输。
ATP驱动泵
P型离子泵-钠钾离子泵
目前，从各方面的资料证明Na+-K+泵实质上就是Na+-K+ATP酶。是膜 中的内在蛋白。它可以逆浓度梯度把细胞内Na+泵出细胞外，同时又把 细胞外的K+泵入细胞内，建立细胞的电化学梯度。ATP酶由2个亚单位构 成， 大亚单位为跨膜的催化亚单位（分子量为120KD）；小的亚单位为 糖蛋白（分子量为55KD），功能不太明确。在催化亚单位的细胞质侧有 Na+和ATP结合部位，外侧面有K+和乌本苷（ Na+-K+泵抑制剂）的结合部 位，它可反复进行磷酸化和去磷酸化，由此逆浓度梯度将Na+排除细胞 外，将K+泵入细胞内。
另一种是大分子和颗粒物质的膜泡（跨膜）运输。
小分子和离子的穿膜运输又分为：
被动运输：简单扩散
易化扩散 通道蛋白介导或载体蛋白介导
主动运输：ATP—驱动泵：Na+--K+泵，Ca2+泵
偶联（协同）运输 ：同向转移和异向转移
被动运输：是指通过自由扩散或协易化扩散 ,实现物质
顺浓度梯度由高浓度向低浓度方向的跨膜转运 , 运动的 动力来自物质的浓度梯度,不需要由细胞提供代谢能量。
2.闸门通道（gated channel） 仅在特定刺激下才打开，而且 是瞬时（几毫秒的时间）的开放和关闭。
Na+、K+、Ca2+等是极性很强的水化离子，很难直接穿过细
第四章-催化剂载体及助剂
载体的概念
载体是活性组分及助剂的骨架，通 常为具有足够机械强度的多孔性物 质
载体的类型
依据来源分类 天然物质 人工合成
载体的类型
依据比表面大小
低比表面积载体：比表面积<20m2/g（无孔低 比表面载体，如石英粉、SiC及钢铝石，比表 面积<1m2/g以下，硬度高、导热性好、耐热性 好，常用于热效应较大的氧化反应；有孔低比 表面载体，如浮石、SiC粉末烧结体、耐火砖、 硅藻土及烧结金属等，特点是在高温下有稳定 的结构，具有较高的硬度和导热系数）
副反应的发生，例如对于高熔点、低表面的载 体。但对于一些特殊的反应过程，可以利用载 体的表面性质（如酸碱性）提供适宜的活性中 心，以改善催化剂的反应性能。
载体的作用
提供活性中心 例如，双功能铂重整催化剂Pt/γ-Al2O3，金属 承担加氢和脱氢的功能；酸性γ -Al2O3载体承 担裂解、异构和环化等功能。
二氧化钛 具有锐钛矿、板钛矿和金红石三种结晶状态 板钛矿不稳定难以合成；锐钛矿在较低温度下
生成，比表面较大；锐钛矿在600～1000oC加 热变为金红石，比表面急剧下降
常用载体简介
二氧化钛 TiO2表面具有酸性，以L酸中心为主，不
同的制备方法可以调变其酸性 如含1-10%其他金属氧化物可显酸性，
载体的作用
提高催化剂抗中毒性能 催化剂使用过程中常会因各种原因而失
活，尤其是一些金属催化剂，如在反应 物中含有可以与活性组分发生结合反应 形成稳定的化合物时活性会明显下降， 即催化剂中毒
载体的作用
提高催化剂抗中毒性能 例如，烃类蒸汽转化催化剂的活性组分Ni与S
或Cl接触时会形成稳定的硫化物或氯化物，若 将金属活性组分负载于载体上，可以提高催 化剂的抗中毒能力，不仅由于载体使活性表 面增加，降低对毒物的敏感性，而且载体还 有分解和吸附毒物的作用。
2019-2020同步新教材人教生物必修一新突破讲义：第4章+第2节 主动运输和胞吞、胞吐及答案
第2节 主动运输与胞吞、胞吐一、主动运输1．物质运输方向：物质逆浓度梯度进行跨膜运输。
2．条件：需要细胞膜上相应载体蛋白的协助；消耗细胞内化学反应所释放的能量。
3．实例：K ＋、Ca 2＋、Na ＋等离子通过细胞膜。
4．意义：保证了活细胞和个体生命活动的需要，主动选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
二、胞吞与胞吐1．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。
2．胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合将大分子排出细胞的现象。
三、细胞的物质输入和输出的基础1．转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化对物质跨膜运输起决定性作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
2．胞吞或胞吐过程需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。
1．主动运输过程中，需要载体蛋白的协助和消耗能量。
()2．被动运输都既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白。
() 3．分泌蛋白主要通过主动运输的方式排到细胞外。
()4．液泡中积累了大量离子，故液泡不具有选择透过性。
()5．组织细胞吸收氧的速率取决于细胞内外氧的浓度差。
()6．细胞胞吞、胞吐大分子物质不消耗能量。
()提示：1．√2．×被动运输包括自由扩散和协助扩散，二者都不需要消耗能量，但协助扩散需要借助膜上的转运蛋白。
3．×分泌蛋白排出细胞的方式为胞吐。
4．×液泡中积累了大量离子依赖于液泡膜具有选择透过性。
5．√6．×胞吞、胞吐过程要消耗能量。
1．结合主动运输所需要的条件分析，影响真核细胞主动运输的细胞器主要有哪些？提示：核糖体为主动运输过程合成载体蛋白，线粒体为主动运输过程提供能量。
2．主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。
植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。
请解释在农业生产中为什么要给作物松土？提示：松土增加土壤O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。
高中生物人教版必修一第四章第三节 物质跨膜运输的方式
影响因素
a. 细胞内外物质的浓度差 b.载体的数量
运 输 速 率
浓度差
自由扩散与协助扩散有什么相同 点？
方向都是由高浓度向低浓度运输， 不需要能量。
物质以顺浓度梯度的扩散进出细 胞的运输方式，统称为被动运输。
丽藻细胞液与池水的多种离子浓度比
离子
细胞液浓度/池水浓度
(H2PO4)－
比较三种物质跨膜运输方式的异同
运输方式 自由扩散 协助扩散 主动运输
运输方向
顺浓度梯度
高浓度 低浓度
顺浓度梯度
高浓度 低浓度
逆浓度梯度
低浓度 高浓度
载体
不需要 需要
需要
能量 举例
不消耗
不消耗 消耗
O2、CO2、H2O、 甘油、乙醇、
苯、脂溶性物
质、尿素等
葡萄糖进 入红细胞
Na+ 、K+、Ca2+ 等离子；
第3节 物质跨膜运输的方式
花儿为什么这么红?
糖蛋白
磷
脂
双
分
蛋白质
子
葡萄糖不能通过无蛋白质的脂 双层，但是小肠上皮细胞能大 量吸收葡萄糖，对此该如何解 释？
人工合成的脂双层膜
自由扩散 被动运输
小分子物质
协助扩散
物质 的运 输方 式
主动运输
胞吞 大分子物质
胞吐
自由扩散
概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。 例如：O2、CO2 、水、甘油、脂肪酸、乙醇、 苯、尿素、脂溶性物质。
丽
K+
18050 1065
藻
Cl－
100
Na+
46
SO42－
制浆造纸工程原理课程第四章纸浆的洗涤、筛选和净化
制浆造纸原理与工程
缺点：结构复杂，密封要求高，电耗大 适用：洗木浆、竹浆、荻苇浆，洗蔗渣浆产量低，洗
麦草浆不宜 3.鼓式置换洗浆机（DD洗浆机）
① 纤维内外浓度差上升，扩散速度上升，洗涤用水
②
越多，浓度差越大，洗得越快，但黑液浓度下降
③
为保证一定的浓度差，应采用逆流洗涤。
② D随扩散物质及介质的种类、温度和粘度而异。
制浆造纸原理与工程
温度上升，分子动能上升，D上升 粘度下降，分子动能阻力下降，D上升 ③ 扩散量与扩散面积成正比，与扩散距离成反比 ④ 扩散面积是指纤维与洗涤液的接触面积 ⑤ 扩散距离是指纤维与洗涤液主体的距离 ⑥ 增大F，减少X的有效措施是搅拌
制浆造纸原理与工程
（2）离心分离
离心力F GV2 gr
原理：泥砂等杂志比重大、G增大、F增大，被抛向 器壁，然后向下运动，轴向中心形成“低压 带”,由于器壁摩擦阻力及洁净浆料向低压带 集中，V下降，故做成锥形，即使r减小，以 保证离心力F
二、筛选设备及其影响因素
（一）筛选设备
要求：筛选净化效率高，尾渣损失少， 设备流程简单，操作维修方便，
制浆造纸原理与工程
操作维修方便，动力消耗低 措施：合适的设备，合理的工艺流程，正确
的工艺条件 （二）术语
1.筛选效率
进浆尘埃 出浆尘埃 进浆尘埃
100%
2.
排渣率
被筛出粗渣量 进入筛浆机纤维总量
100%
3.浆渣中的好纤维率 浆渣中能通过40目网的好纤 维率
二氢月桂烯水合动力学研究
二氢月桂烯水合动力学研究张忠富【摘要】以二氧六环为溶剂,以强酸性阳离子交换树脂NKC-9为催化剂,在消除内、外扩散的影响后,考察了反应温度、催化剂浓度对二氢月桂烯水合反应的影响.采用拟均相反应机理模型关联了实验数据,关联结果良好,并得到了主反应与副反应的反应速率常数与温度的关系以及主反应与副反应的反应平衡常数与温度的关系.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)009【总页数】5页(P137-140,163)【关键词】二氢月桂烯;二氢月桂烯醇;动力学【作者】张忠富【作者单位】浦城县永芳香料科技有限公司,福建南平353000【正文语种】中文【中图分类】TQ214二氢月桂烯醇，学名2，6－二甲基－7－辛烯－2－醇，是20 世纪80 年代开发的一种骨干品种香料，它具有独特的韵味，在肥皂和洗涤剂中具有良好的稳定性，近年来使用量不断上升，市场前景十分广阔，与其相关的研究也得到众多学者的关注［1－4］。
工业上二氢月桂烯醇主要由二氢月桂烯水合得到。
本实验室的潘雪琴等人在导师的指导下开发出了一套二氢月桂烯水合新工艺［5］。
虽然该工艺已经实现工业化生产，但是相关基础研究还比较匮乏，尤其是动力学研究还不够透彻。
虽然有刘勇等［6－7］有关二氢月桂烯水合动力学研究报道，但是他们所采用溶剂、催化剂等都与潘雪琴等的研究不同。
为深化对二氢月桂烯水合反应过程的认识，并为二氢月桂烯水合工艺改进提供依据，我们对二氢月桂烯水合反应动力学进行了研究。
1 实验部分1.1 仪器与药品集热式恒温加热磁力搅拌器(DF－101S)，巩义予华仪器有限责任公司;数显恒速搅拌器(S312)，上海申生科技有限公司;气－质联用仪(QP2010)，日本岛津公司;微量水分测定仪(KF756)，瑞士万通。
二氢月桂烯(≥91.0%)，淮安万邦香料;二氢月桂烯醇(≥99.5%)，中坤化学;二氧六环(≥99.5%)，上海试剂四厂昆山分厂;强酸性阳离子交换树脂，南开大学化工厂。
新教材高中生物第4章细胞的物质输入和输出第1节被动运输课件新人教版必修1ppt
【解析】选D。由于图甲中的淀粉不能透过半透膜,所以图甲中的液面高度先上 升到一定高度后保持不变;图乙装置漏斗中葡萄糖浓度大,导致液面上升,由于 葡萄糖分子能够通过半透膜,导致半透膜两侧浓度差降低,所以漏斗中液面会降 低。
2.如待漏斗
内液面不再变化时,再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中能正确
【素养案例】 如图是研究渗透作用的实验装置,漏斗内外有不同浓度的同一种溶液S1和S2,实 验起始时漏斗内外液面相平。下列说法错误的是 ( ) A.实验开始时S1浓度大于S2浓度 B.渗透平衡时S1浓度大于S2浓度 C.渗透平衡时无物质透过半透膜 D.如果将S2浓度适当降低,则渗透 平衡时液面差更大
3.将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中,如图表示透析袋 中蔗糖溶液浓度与时间的关系,正确的是 ( )
【解析】选B。将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋放在蒸馏水中后,蒸馏水将不 断向透析袋中扩散,蔗糖溶液浓度随之下降,但受到透析袋容积的限制,到一定时 间水分子进出达到动态平衡,此时蔗糖溶液浓度下降到一定程度便保持相对稳 定。
2.如图表示物质跨膜转运的一种方式,据图分析正确的是 ( ) A.这种转运方式可逆浓度梯度进行 B.甘油分子是以这种方式进入细胞的 C.细胞产生的能量增加会提高该物质的转运速率 D.在该物质转运过程中转运蛋白的形状会发生改变
【解析】选D。分析图可知,该物质是从高浓度一侧向低浓度一侧运输,运输过 程中需要转运蛋白协助,不需要消耗能量,该运输方式属于协助扩散,协助扩散 方向是顺浓度梯度,A错误;甘油分子以自由扩散方式运输,特点是从高浓度一侧 运输到低浓度一侧,不需要转运蛋白协助,不消耗能量,B错误;协助扩散不消耗 能量,动力是浓度差,则细胞产生的能量增加不会提高该物质的转运速率,C错误; 图中转运蛋白在运输物质的过程中形状发生了变化,D正确。
人教版高中生物必修一第四章
讨论
4.红细胞吸水或失水的多少取决与什么？
红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内 外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失 水较多。
第二节
生物膜的流动 镶嵌模型
细
胞 脂质（磷脂最丰富） 大约占50%
膜
的
主 蛋白质
大约占40%
要
成
分 糖类
大约占2%—10%
材料一
①1859年，E.Oerton选用500多种化学物质对植物细胞
①具有半透膜（主要） ②半透膜两侧的溶液浓度不同
课题一 水分子的跨膜运输
问题：细胞是否会发生渗透作用呢？
（一）动物细胞的吸水和失水 分析右图，一段时间后红细
胞会发生什么变化？
放到清水中，细胞不断吸水膨 胀直至胀破。
红细胞置于清水中
疑问？红细胞是否也是发生渗透作用呢？
课题一 水分子的跨膜运输
【探究】红细胞是否具有发生渗透作用的条件 问题一 红细胞的 细胞膜 相当于半透膜，为 什么？
5.细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类 结合形成的糖蛋白，叫做糖被。 （糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）
想象空间
发挥空间 想象力，想象 一个近似球型 的细胞，其细 胞膜的磷脂双 分子层的三维 立体结构！
胆碱 磷酸 甘油
脂肪酸
不溶于脂质的物质
●
溶于脂质的物质
●
细胞膜
白细胞吞噬病毒的过程
主动运输
主动运输的意义：
保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动 选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细 胞有害的物质。
注意：
主动运输:能够体现对矿质离子选择性
对比
比较三种物质运输方式的异同：
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第四章1内外扩散影响的排除
1
• 从前面内容可知，多相催化动力学的内容 主要包括本征动力学方程及表面催化反应 机理、内扩散及外扩散对催化剂催化性能 的影响。实验测定的反应速率和关联的动 力学方程是表面反应、内扩散、外扩散等 因素的综合结果。
第四章1内外扩散影响的排除
2
体的质量流率对反应速率有明显的影响，而
对内扩散和表面过程无影响。所谓质量流率
是指单位时间、单位床层截面上通过气体的
质量。实验时，为考察质量流率对反应速率
的影响，可保持接触时间恒定，改变催化剂
的用量，观察转化率的变化，即可以得到转
化率与质量流率的相互关系。下图为这种关
系的实验曲线。第四章1内外扩散影响的排除
动力学控制或内第四扩章1内散外扩控散影制响的。排除
5
• 由上图可以得到完全排除外扩散影响的 流体质量流率的大小。这是一个很重要 的数据，在以后研究内扩散及本征反应 动力学的时候，必须使流体的质量流率 在大于G1操作条件下进行。
• 在实际生产中，如能在高于G1的质量流 率下进行操作，就消除了外扩散的影响， 从而提高设备的生产强度。
第四章1内外扩散影响的排除
6
• 确定外扩散影响是否存在，也可如下图所
示的那样，在反应器中先后放置质量不同
（如 W1及W2）的催化剂，保持同一实验 温度及同一原料组成。对质量为Wl的催化 剂，改变空速 （F/W，即进料流速F与催化
剂质量W之比）或停留时间（W/F），测定
转化率，得到一条转化率随停留时间变化
• 作为动力学研究，必须首先知道本征动 力学方程，若表观反应速率小于本征速 率，改进催化剂的催化性能应从催化剂 颗粒大小、形状及操作条件入手。要获 得本征动力学方程，就要知道如何排除 内、外扩散的影响及如何判断内、外扩 散的影响完全排除。
第四章1内外扩散影响的排除
3
1．外扩散影响的排除
• 前已指出，当催化反应受外扩散控制时，气
催化第剂四章粒1内度外一质量为W2的催化 剂的转化率随停留时间变化的曲线。
第四章1内外扩散影响的排除
7
• 如象（a）那样，两条曲线基本重合，则 表明在这样的线速范围内，不存在外扩 散的影响。若像（b）那样，不重合，则 表示有外扩散影响。
第四章1内外扩散影响的排除
8
2．内扩散影响的排除
• 内扩散对反应过程的影响程度，用有效
4
右图曲线表明，当流
体的质量流率超过某
一 数 值 G1 时 ， 再 增 加质量流率反应的转
化率仍保持不变；
流体质量流率与转化率关系
而在质量流率小于G1的情况下，增大质量 流率，转化率是增大的。这说明在质量流率
小于G1的条件下，反应速率受外扩散影响， 甚至为外扩散控制，当质量流率超过G1，外 扩散对反应速率已无影响。此时反应为化学
因子的大小来衡量。有效因子越小，内 扩散影响越严重。前已指出，有效因子
为无因次参数（西勒模数）φ 的函数， φ值越大有效因子越小。当试样一定时， φ值仅为催化剂颗粒度的函数。因此，
改变催化剂颗粒度进行实验，是检验内
扩散效应的有效方法。
第四章1内外扩散影响的排除
9
• 在外扩散影响排除的情况下，做排除内 扩散影响的实验。在W／F恒定的条件下， 改变所用催化剂的粒度，测其反应的转 化率，然后作出催化剂粒度（dp）对转 化率x的关系曲线，如下图 所示。