24物质跨膜运输的实例和方式 学案

2-4物质跨膜运输的实例和方式 【阅读教材,完成基础知识的归纳与整理】一、渗透作用原理（一）渗透作用的概念：水或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。要点： 针对对象为水或其他溶剂 需要半透膜 本质上是一种自由扩散(顺含量梯度) （二）渗透作用发生的条件：_具有分隔作用 特别提醒 半透膜：物质的透过与否取决于半透膜孔隙直径的大小 （如：动物膀胱、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的卵壳膜等）选择透过性膜：细胞膜上具有载体，且不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同，构成了对不同物质吸收与否和吸收多少的选择性。（如：细胞膜等各种生物膜）_保证两侧水分子扩散的速度不均等 特别提醒 决定渗透方向：低浓度高浓度 （此浓度为物质的量浓度，相同质量浓度条件下，物质的量浓度未必相同） 渗透作用发生过程中，半透膜两侧溶液间的水分子是进行双向运动的，但速率不均衡。 水柱不再升高时：水柱产生的压力浓度差引起的吸水力 （水柱不再升高时，膜两侧的溶液浓度并不相等） 决定渗透速率：浓度差（浓度差越大，渗透速率越大） （三）渗透压与渗透作用 渗透压：溶液中溶质微粒对水 渗透压大小：取决于溶液中溶质微粒的数量，溶质微粒越多，对水的吸引力越大，渗透压越高。的吸引力，即吸水能力。 渗透作用的方向也可理解为： 低渗透溶液（吸水能力弱） 高渗透溶液（吸水能力强） （四）渗透原理的应用1、比较不同溶液浓度大小 2、探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例) 3、在实践中的应用 对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需求，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。 一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。 生活中杀菌、防腐、腌制食品。糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。 【典型例题1】右图所示的U形管中间被半透膜(体积小于或等于单糖的物质才能通过)隔开，两侧分别加入等量的0.1 molL1蔗糖溶液和麦芽糖溶液。一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U形管两侧加入等量某种微量物质，最终右侧液面上升，那么加入的这种微量物质最可能是什么() A右侧液面高度下降；葡萄糖 B两侧液面高度不变；蔗糖酶 C两侧液面高度不变；麦芽糖酶 D右侧液面高度下降；蒸馏水【典型例题2】如图所示的渗透装置中，玻璃缸中为清水，大小不等的透析袋中为等浓度的蔗糖溶液，上端分别接上口径相同的小玻璃管。初始时，左右玻璃管内液面高度相同，当玻璃管中液面不再上升时，下面的描述正确的是（ ） A. 两玻璃管中液面高度一致 B. 最终两透析袋中蔗糖溶液浓度相等 C. 左边玻璃管中液面较高 D. 右边玻璃管中液面较高【典型例题3】如图所示的渗透装置中，玻璃缸中为清水，A、B为大小相同透析袋并接上口径相同的小玻璃管，在A、B中分别加入30%、50%的蔗糖溶液，初始时，左右玻璃管内液面与大烧杯中液面均相同。 问： （1） 当液面不再上升时_(选A或B)玻璃管内液面高， _ (选A或B)袋内的浓度高。 （2）A装置中从开始到液面不再上升的过程中玻璃管内吸水速率的变化（或玻璃内液面高度的变化速率）是。（ ）二、实验：质壁分离和复原（植物渗透失水和吸水实验）（一）实验目的 1学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法。 2了解植物细胞发生渗透作用的原理。 （二）实验原理： 原生质层（细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质）相当于半透膜。细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。 特别提醒 原生质体、原生质层原生质体是细胞内生命物质的总称，包括细胞膜、细胞质和细胞核。一个动物细胞就是一个原生质体。植物细胞去掉细胞壁剩下就是原生质体。原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜。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两部分，且仅存在于成熟的植物细胞中。（三）实验材料： 紫色洋葱鳞片叶的外表皮。因为液泡呈紫色，易于观察。也可用水绵代替。0.3g/ml的蔗糖溶液。用蔗糖溶液做质壁分离剂对细胞无毒害作用。 特别提醒 实验材料一般选择有大液泡、有颜色、成熟的植物细胞根尖分生区细胞（无大液泡）不能用于该实验 实验材料的选择一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。本实验用30%（0.3g/ml）的蔗糖溶液（既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞）使用浓度过高的蔗糖溶液(质量浓度为0.5 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。使用质量浓度为1 molL1的KNO3溶液，因为K和NO3-可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上) 加一定量的KNO3、尿素、NaCl、乙二醇溶液，可观察到质壁分离和质壁分离复原。 （四）实验过程：（五）实验分析：1、质壁分离产生的原因： 内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性 外因：外界溶液浓度 细胞液浓度 2、质壁分离产生的条件： （1）具有大液泡 （2）具有细胞壁 （3）外界溶液浓度细胞液浓度 （4）活细胞 （六）实验结论：成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用 外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水（发生质壁分离现象） 外界溶液浓度外界溶液浓度时，细胞吸水膨胀； 当细胞质浓度外界溶液浓度时，细胞失水皱缩； 当细胞质浓度=界溶液浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变。四、物质跨膜运输的其他实例【实例1】科学家做过这样的实验：准备好含Ca2+、Mg2+、和SiO44-的培养液，将番茄和水稻分别放在上述培养液中培养。一段时间后，番茄培养液中的Ca2+和Mg2+浓度下降，水稻培养液中的Ca2+和Mg2+浓度增高。Si4的情况刚好相反：水稻吸收大量的SiO44-，而番茄几乎不吸收SiO44-。【实例2】人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力。血液中碘的质量浓度为250mg/L，而甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液高2025倍。【实例3】不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。几种微生物体内的矿物质含量根据以上内容请回答：(1)水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？_。(2)不同作物对无机盐的吸收有差异吗？_。(3)水分子跨膜运输是顺相对浓度梯度的，其他物质的跨膜运输是否也是这样？_。(4)细胞对物质的吸收有选择吗？_。如果有，这种选择性有普遍性吗？_。五、物质跨膜运输的方式1、离子和小分子物质的运输方式 特别提醒 当肺泡内氧的浓度大于肺泡细胞内部氧的浓度时,氧便通过扩散作用进入肺泡细胞内部。细胞内由于呼吸作用使二氧化碳浓度升高时，二氧化碳便通过扩散作用排出细胞，进入细胞外液。（必修1，P70，第二段）主动运输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，排出代谢废物和有害物质。（必修1，P71，最后一段）主动运输决定了细胞膜的选择透过性。囊性纤维病是由于细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Na+和Cl-的跨膜运输，肺部细胞外侧Na+的聚积会使肺易受细菌伤害。（必修1，P73，“与社会的联系”）2、大分子和颗粒的运输方式 特别提醒 胞吞和胞吐借助囊泡与细胞膜的转化实现 通过胞吞胞吞运输并未穿膜（0层膜） 胞吞和胞吐需要消耗能量（ATP） 采用胞吞、胞吐方式进出细胞的物质（大分子有机物）： 1分泌蛋白（如：各种消化酶、抗体、淋巴因子等） 2神经递质（乙酰胆碱） 【典型例题】下图为氨基酸和Na进出肾小管上皮细胞的示意图。下表选项中正确的是()六、不同因素对物质跨膜运输的影响的曲线模型 影响物质跨膜运输的因素有多种，最常见的有： 内部因素载体的种类、数量； 外部因素物质的浓度、影响呼吸作用强度的因素(如氧气浓度、温度等)1、物质浓度(在一定的范围内)注：P点之后运输速率不变的原因是膜上载体的数量有限2、氧气浓度 3、温度 4、细胞内浓度随时间变化的曲线【典型例题】如图是番茄根细胞对K吸收速率和氧分压的关系曲线，下列说法错误的是 () A.氧分压为15时，曲线AB段将延伸为M2 B.氧分压为0和10时，根细胞呼吸所需的酶有所不同 C.AB段，ATP是限制根细胞对K吸收速率的主要因素 D.B点以后，通过中耕松土可进一步促进对K的吸收，曲线将延伸为M1 特别提醒 影响跨膜运输的因素小结： 影响自由扩散的因素为细胞膜内外物质的浓度差； 影响协助扩散的因素为细胞膜内外物质的浓度差和细胞膜上运载物质的载体数量； 影响主动运输的因素为细胞膜上运载物质的载体数量和能量（凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等）。 需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。 影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体