2018-2019学年高中生物苏教版必修一课件：第三章第三节物质的跨膜运输

第三节賜质的路膜运输
学习目标：1.举例说明物质的自由扩散、协助扩散和主动运输
2.结合质壁分离和复原实验，说明自由扩散、渗
透作用和质壁分离的关系
3.比较半透膜、选择透过性膜、全透性膜的异同
4.举例说出细胞的胞吞作用和胞吐作用
一、物质通过膜的方式 ［毅材烷强］
1. 被动运输
⑴自由扩散
① 方向：物质分子从高浓度一侧运输到低浓度一侧。

② 条件：细胞膜两侧存在 物质浓度差。

(2)协助扩散
①方向：物质分子从高浓度一侧运输到低浓度一侧。

① 细胞膜两侧存在物质浓度差 ② 细胞膜上载体蛋白的协助
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②条件
2・主动运输
⑴方向：物质分子从低;浓度一侧运输到高浓度一侧。

①细胞膜上相应的载体蛋白的协助.②细胞新陈代谢产生的能量
⑵条件
3.胞吞作用和胞吐作用
⑴胞吞作用①过程：大分子物质或颗粒性物质附着在细胞膜上，这部分细
胞膜内
陷形成小囊，然后小囊从细胞膜上分离下来，形成小囊泡进入细胞内部。

②实例：白细胞吞噬大肠杆菌，变形虫吞食有机颗粒。

⑵胞吐作用
①过程：大分子先在细胞内形成-小囊泡，囊泡移到细胞膜
处，与细胞膜融合，将大分子排出。

②实例：胰腺细胞分泌胰岛素。

4.选择透过性
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜即可以让述分壬自由
通过；细胞需要的一些一离子、水分壬也可以通过,而其他一些离子和分子不能通过。

细胞的吸水和失水
1.渗透的含义
水分子从浓集区域通过细胞膜等结构向水分子稀少区域一的
扩散现象。

2.细胞的吸水和失水(1)动物细胞:
①外界溶液浓度—小于细胞质浓度时,细胞吸水膨胀。

②外界溶液浓度—大于细胞质浓度时,细胞失水皱缩。

③外界溶液浓度』^细胞质浓度时, 细胞水分进出平衡, 形态不变。

(2)植物细胞:
①结构：细胞壁是』的，原生质层(一细胞膜、液泡膜一及
细胞质)具有选择透过性，相当于半透膜
②条件：成熟的植物活细胞中央具有中央大液泡。

③验证实验：
a.当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生一质壁分离现象。

b.将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于_外界清水的浓度,植物细胞就吸水，发生-质壁分离复原现象。

1.判断下列说法是否正确
(1)细胞吸收甘油属于协助扩散。

(X ) ⑵自由扩散需要载体蛋白的协助。

(X )
⑶植物细胞积累K+需消耗能量。

(J )
(4)细胞对离子的吸收不具有选择性。

(X )
(5)液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性。

(X )
(6)物质出入细胞的方式有跨膜运输和非跨膜运输两大类，其中跨
膜运输又分为被动运输和主动运输，非跨膜运输又分为胞吞作用和胞吐
作用。

(丁)
(7)新鲜黄瓜放在水中变脆属于渗透。

(V )
(8)原生质层就是细胞质。

(X )
(9)死细胞的细胞膜具有全透性。

(10)质壁分离就是细胞质和细胞壁分离。

(X)
(11)小麦的根尖分生区细胞放在质量浓度为0・3 g/mL的蔗糖溶液中会发生质壁分离。

(X )
(12)质壁分离实验能鉴定成熟植物细胞的死活。

(J )
2-将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片,
放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图。

你认为这3个细胞（均为正常的活细胞）在未发生上述情况之前，其细胞液的浓度依次
答案：A B.①V②V③D.②V①V③
是（
3・思考探究
(1)自由扩散、协助扩散有何共同特点？为何将二者合称为被动运输?
提示：因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称被动运输。

(2)发生渗透作用应具备何种条件？如图所示装
置中若将漏斗口的半透膜换成纱布，漏斗液面是否还会
上升？
提示:渗透作用的发生必需具备两个条件——具半透膜和半透膜两侧溶液
具浓度差。

若将漏斗口的半透膜换成纱布，则S1溶液中大分子可进入烧杯，此时,
漏斗内液面将不再上升。

(3)人在一边饮酒一边吃鱼的情况下，人对酒精的吸收速度往往会高于对鱼
肉蛋白质等营养的吸收速度。

其主要原因是什么？
提示：酒精的主要成分是乙醇，它不经消化即可被消化道以自由
扩散的方式吸收。

而鱼肉中的蛋白质必须先被消化分解为氨基酸，然
后再被消化道以主动运输的方式吸收，故人吸收酒精的速度往往高于对鱼肉蛋
质营养的吸收速度。

(4)胞吞和胞吐属于跨膜运输吗？是否需要消耗能量?
提示：不属于。

胞吞、胞吐利用了膜的流动性，需要消耗能量。

(5)成熟的植物细胞为什么能发生质壁分离及复原现象？
提示：①植物细胞的细胞壁和原生质层具有一定的伸缩性，但原生质层的伸缩性大于细胞壁。

②成熟植物细胞的原生质层可以被当做一种半透膜。

③细胞液和细胞外溶液存在浓度梯度。

重难突破——重难点拨，认知无死角实验探究——经典解读，剖析更全面i考向聚焦——典例导航，备考有方向课堂互动区
—、物质出入细胞方式比较
物质运输种类方式方向
载体
蛋白
能量实例
大分子物质被
动
运
输
由
散
助
散
自
扩
协
扩
主动
运输
高浓度f
低浓度
高浓度f
低浓度
低浓度f
高浓度
由膜内到膜外
由膜外到膜内
不需要不需要
水、气体、胆固醇、乙
皇、甘油、苯、脂肪
酸.
需要不需要
脂溶性维生素等
葡萄糖进入红细胞
需要
不需要
不需要
需要
需要
小肠吸收葡萄糖、氨基
酸、无机盐等
分泌蛋白
变形虫吞食绿脓杆菌
'实质：蛋白质
叫H隘
2.胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性；胞吞和胞吐与主
动运输一样也需要能量，如果分泌细胞的ATP合。

［特别提醒］
(1)受细胞内外物质浓度差影响的是自由扩散和协助扩散。

(2)受载体蛋白影响的是协助扩散和主动运输。

(3)受。

2浓度影响的只有主动运输。

(4)三种运输方式都受温度影响，因为温度影响细胞膜的流动性；除此之
外，温度还通过影响能量的供应来影响主动运输。

二、影响物质跨膜运输的因素
1.物质浓度（在一定的浓度范围内）
（P点之后运输速率
不变的原因是膜上载
体蛋白数量有限或能
量供应不足）
物质浓度自由扩散°物质浓度协助扩散或主动运输
运输速率运
输速
率
⑴自由扩散的运输动力是两侧溶液的浓度差，在一定
浓度范围内，随物质浓度的增大，其运输速率与物质浓度成正比。

(2)协助扩散或主动运输都需要载体蛋白协助，在物质浓度较低时，随物质浓度的增大，运输速率也逐渐增大，到达一定物质浓度时，由于受膜上载体蛋白数量的限制, 运输速率不再随浓度增大而增大。

°
02浓度 自由扩散或协助扩散
02浓度
主动运输
(1)氧气浓度可以影响细胞呼吸产生能量的多少。

被动运输不需
要能量，因此与氧气浓度无关，运输速率不随氧气浓度增大而改变。

(2)主动运输方式既需要载体蛋白协助又需要消耗能量。

在一定 范围内，随
氧气浓度升高，运输速率不断增大，当氧气浓度足够高 时，能量供应充足，但由于受膜上载体蛋白数量的限制，运输速率 不再随氧气浓度增大而增大。

2・氧气浓度
运
输速率
运输速率
A
(P 点之后运输速率不变的原 因是膜上载体蛋白数量有限)
三、植物细胞与渗透装置的比较
据图分析可知，一个植物细胞类似于一个渗透装置。

［特别提醒］
原生质层、原生质体
(1)原生质层是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。

植物细胞的吸水和失水的实验探究
1.实验原理
成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度, 能够渗透失水和吸水。

2.实验流程图示
制作洋葱鳞片叶表皮临时装片
吸水纸 吸引
（临时装片） 高倍显微镜观察即當爲胞壁
高倍显微镜下观察* •①有一个紫色的中央大液泡
②原生质层紧姑细胞壁
0.3 g/mL
蔗糖溶液 吸水纸吸引
（临时装片）
高倍显微镜观察 ［①中央液泡逐渐变小（紫色加深）
②原牛质层与细胞壁逐渐分离 淸水
3・质壁分离的原因分析
①原因
内因: ②表现 细胞舉（伸缩性小）一具有全透性 原生质层（伸缩性大） —具有选择性（相 当于半透膜） 原生质层 细胞渗|细胞壁伸缩性小 具有半透性〜透失水〜〔原生质层伸缩性大 I 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 「宏观上：植物由坚挺一萎驀 ［液泡（大〜小） 微观上：质壁分离细胞液颜色（浅一深） 〔原生质层与细胞壁分离 细胞核 细胞液 液泡膜' 细胞质 细胞膜
［例1］如图为物质岀入细胞膜的示意图，据图回答下列问题：
(1)细胞膜的基本支架是［］______________ ;细胞膜功能的主要承担者是【］___________ 。

(均填图中字母及名称)
⑵细胞膜从功能上来说，它是一层 _________ 膜。

⑶动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有
(4)细胞膜上负责细胞间识别作用的物质是 ___________________
(5)葡萄糖进入红细胞的运输方式是 _______________________ (填图中数字)，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的运输方式是(填图
中数字)。

这两种运输方式的相同点是
［解析］①、②、③、④分别表示主动运输、自由扩散、协助扩
散和主动运输。

细胞膜的基本支架是磷脂双分子层；细胞膜的功能主要是由膜上的蛋白质体现的；细胞膜的结构特点是具有流动性，生理特性是选择透过性；细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，葡萄糖以协助扩散方式进入红细胞，以主动运输方式进入小肠上皮细胞。

协助扩散和主动运输的相同之处是都需要载体蛋白。

［答案］
(1)流动镶嵌模型(2)［B］磷脂双分子层［A］蛋白质糖链
(3)选择透过性b
⑷一定的流动性
(5)a核糖体
物质进出细胞方式的判断
一看物质分子大小，判断是否是跨膜运输；二看能量；三看载体。

-GM 需要住动运输〕
-…、+、|需载体紡繭岡穷子
大小型q 非跨膜运输卜
［例2］如图中的渗透装置，开始时的液面高度为a,停止上升时的高度为b,若每次停止
上升后都将玻璃管中高岀烧杯液面的部分吸出, 则ab液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之
［解析］由于蔗糖溶液的单位体积中水分子的数量要少于
清水中单位体积内水分子的数量，所以导致蔗糖溶液中的液面上升。

当用吸管吸走了蔗糖溶液从而使蔗糖分子数量减少，造成蔗糖溶液浓度下降，使蔗糖溶液和清水之间浓度差逐渐变小,
ab段产生的压强变小，即ab液面间的高度差随着吸岀蔗糖溶液
次数的增加而减小。

［答案］B
判断水分子流动方向
(1)从膜两侧水分子的相对数目上分析：水分子总是从相对数目多的一侧流向相对数目少的一侧O
(2)从溶质颗粒大小上分析：溶质颗粒越大，分子间隙越大，所能容纳的水分子数就越多。

[例3] （天漳高考）将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在
0.3 g/mL的蔗糖溶液中, 1分钟后进行显微观察，结
果见图，下列叙述错误的是（
A.图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质
[例3] （天漳高考）将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在
将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C.实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D.洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
［解析］本题考查植物的质壁分离与复原实验，意在考查识
图能力和验证简单生物学事实，并对实验现象和结果进行解分析和处理的能力。

图中的N是外界的蔗糖溶液,不是细胞质,
A错误；在清水中，细胞会通过吸水使质壁分离的细胞复原，B
正确；细胞壁具有全透性，细胞膜具有选择透过性，两者在物质透过性上存在差异，C正确；洋葱根尖分生区细胞还没成熟, 不具有大型液泡，不宜作为该实验的实验材料，D正确。

［答案］A
［网络构建］ 大分子、颗 粒性物质 被动运输 ［课堂归纳］ 自由扩散 一渗透作用 —> 一是① 二是② 影响 因素 「协助扩散 主动运输需J —和至 -内吞、外排進监膜的⑦ 填充：①半透膜 ②浓度差 ③浓度差 ⑷载体蛋白 ⑤载体蛋白 ⑥能量 ⑦流动性
©［关键语句］
1・物质如何进出细胞取决于细胞膜的结构、构成物质的基本微粒的大小及所带的电荷。

2.自由扩散和协助扩散的动力是物质的浓度差。

3・
域的扩散为渗透。

4.细胞壁是一种全透性膜；细胞膜和液泡膜是半透膜又称
“选择透过性膜”，水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的一
些离子和小分子也可以通过，而其他一些离子和分子不能通过。

5.具有液泡的植物细胞放入高浓度的溶液中，细胞出现质壁分离现象；再放入低浓度的溶液中，细胞会出现质壁分
6.物质逆浓度梯度进出细胞，不仅需要膜上载体蛋白的参与，还需要消耗细胞代谢释放的能量。

7.主动运输能保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择并吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。

8.大分子物质进出细胞通过内吞、外排作用。

C.主动运输
D.被动运输
9随堂固基础
1.（广东髙考改编妆口图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。

据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为（
训练提能区
课下练
课下限时检测' 提速 提能，每课一检测7步 步为营步步赢
随堂练
课堂8分毎对点练，让 学生趁热打铁消化所 学，匪练速度又练准度
矿质离子
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矿质离子
土壤
B. 协助扩散 A. 自由扩散 jencen^iian^i gubentincng 分层练习 固本提能
解析：分析该物质跨膜运输的示意图可知，该矿质离子的跨
膜运输是由低浓度到高浓
消耗能量，故为主动运输。

答案:C
C.胰岛素
D ・ CO 2
2・如图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度
差异。

通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是
B. K+
XI/
+
a N •
A
甲秦
相对浓度 O
乙
解析：由图乙可知该物质的运输是由低浓度到高浓度，从细
胞外运输到细胞内，消耗能量，为主动运输。

由图甲可知，钾离子细胞外浓度低，细胞内浓度高，因此由细胞外运输到细胞内需要消耗能量，为主动运输。

钠离子细胞内浓度低于细胞外浓度, 与图乙所示不符。

胰岛素的运输方式为胞吐，CO2的运输方式为自由扩散。

答案:B
4.某渗透装置如图所示，烧杯中盛有蒸憾水，图
是（）
A. 漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B. 漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降
C. 加蔗糖酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖
D. 加蔗糖酶后，可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
中猪膀胱膜允许单糖透过。

倒置的长颈漏斗中先装入蔗 糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶（能将蔗糖水解成单 糖）。

从理论上分析，该实验过程中最可能出现的现象 /蒸憾水 蔗糖和蔗 糖酶溶液 猪膀胱膜
解析：开始时，因蔗糖溶液的浓度高于蒸憾水，因此漏斗内
液面上升，由于蔗糖酶能将蔗糖水解为单糖，加入酶后漏斗内溶液浓度增大，因此漏斗中液面又再次上升，但由于单糖可通过猪膀胱膜，最终导致漏斗内液面下降。

答案:B
5・如图是物质出入细胞的三种方式。

据图回答问题:
甲乙丙
⑴图甲表示__________________ O如_____________
___________ 等物质出入细胞的方式。

⑵图乙表示______________ O如_________ 进入红细胞。

⑶图丙表示___________ o如____________ 、___________ 出入细胞。

答案：⑴自由扩散水02 CO2甘油⑵协助扩散葡萄糖(3)主动运输K+ Na+
脅题蹲低二巧用模型分析物质穿膜问题
［知识归纳整合］
物质穿膜运输问题是学生解题的难点之一，其原因有两个方面，首先是学生对题目涉及的生物体局部结构不清楚，无从着手分析，其次是对物质是否跨膜还是非跨膜（即膜融合）进出细胞，不能作出正确判断。

另外学生缺乏空间想象
能力，不会将生物体局部结构进行放大，并利用图示表示出来。

1.物质在细胞内不同细胞器之间的跨膜分析
(1)同一细胞内线粒体与叶绿体之间的跨膜:
a为02, b为CO?,由产生场所到利用场所共跨4层膜。

(2) 分泌蛋白形成过程中的跨膜问题:
① 内质网上的核糖体合成肽链后直接进入内质网中加工，不跨膜。

② 蛋白质在内质网中完成初步加工后，经“出芽”形成囊泡与高 尔基体融合，不跨膜。

③ 高尔基体对蛋白质进一步加工后，成熟蛋白也以囊泡形式分泌, 并与细胞膜融合，以外排方式分泌出细胞，整个过程均不跨膜。

内质网
分泌蛋白
'细胞膜 囊泡
咼尔基体 核糖体I ； (合成的分泌蛋白运输 到细胞外的过程示意图)。