1、第二节第二节 细胞膜的物质运输功能细胞膜的物质运输功能 目标导航 1.阅读材料，说出水和无机盐在细胞内的存在状态及作用。2.结合观察植物细胞 质壁分离和复原的实验以及模式图，概述物质进出细胞的方式及区别。 一、穿膜运输(阅读 P4850) 1实验 (1)成熟的植物细胞放到一定浓度的溶液中构成一个渗透系统。 (2)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。 (3)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离。 (4)当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 2水 (1)存在形式 自由水：细胞中绝大部分的水是以游离状态存在的，可以自由流动，叫做自由水。 结合水：一部分水与
2、细胞内的其他物质相结合，不能自由流动，叫做结合水。 (2)水的功能 自由水是细胞内的良好溶剂，作为各种代谢反应的介质。 结合水是构成细胞的结构成分。 3运输方式 有些物质进出细胞是直接穿过细胞膜结构完成的，称为穿膜运输，它包括被动运输和主动运 输。 (1)被动运输 类型 概念 实例 单纯扩散 物质通过简单的扩散作用进出细胞 水、CO2、甘油、乙醇等 协助扩散 进出细胞的物质借助载体的扩散 葡萄糖进入红细胞 (2)主动运输 可以逆着物质的密度进行，不仅需要载体协助，而且消耗细胞代谢产生的能量。 4细胞膜的功能特点 选择透过性，是指水分子、被选择吸收的小分子和离子可以通过细胞膜，而其他的离子、小
3、分子及大分子物质不能通过。 5无机盐 主要是以离子状态存在，也有一部分以化合物的形式存在，无机盐作为细胞的结构成分，对 细胞生命活动的进行具有重要的调节作用。 二、膜泡运输(阅读 P51) 1含义：某些大分子和颗粒物质进出细胞的方式 2方式 内吞 吞噬作用：较大固体颗粒 胞饮作用：较小颗粒或液体物质 外排 判断正误： (1)质壁分离实验可以用洋葱表皮细胞，也可以用口腔上皮细胞。( ) (2)发生质壁分离时细胞外界的浓度高。( ) (3)当外界溶液与细胞液浓度相同时，水分不进不出。( ) (4)细胞壁的伸缩性比原生质层大。( ) (5)穿膜运输包括被动运输和主动运输。( ) (6)物质通过简单的
4、扩散作用进出细胞叫单纯扩散。( ) (7)大分子和颗粒物质可以通过协助扩散进出细胞。( ) (8)协助扩散需要能量和载体的协助。( ) (9)主动运输可以逆物质的浓度进行。( ) (10)膜泡运输包括内吞和外排两种。( ) (11)所有物质穿过细胞膜均需要载体。( ) (12)CO2穿膜的方式为单纯扩散。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 一、质壁分离和质壁分离复原实验 1质壁分离与复原是植物细胞吸水和失水的实验证据 (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，与外界溶液形成浓
5、度差。 原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。 (2)材料器具 紫色洋葱鳞片叶或紫鸭跖草；质量深度为 0.3g/mL 的蔗糖溶液、清水；显微镜、镊子、刀片、 载玻片、盖玻片、滴管、吸水纸。 (3)实验过程 (4)实验结论 当细胞液浓度外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 (5)实验操作中注意的问题 实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进 行实验，便于观察实验现象。 滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。 选用的蔗糖溶液浓度要适宜。 过低， 不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长； 过高， 可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。 当溶质分子为葡萄
6、糖、KNO3、乙二醇等时，细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液的浓 度增加，从而使细胞发生质壁分离后能够自动复原。 2质壁分离的原因和表现 (1)原因 内因 a.原生质层具有选择透过性 b.细胞壁伸缩性小于原生质层的伸缩性 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 (2)表现 宏观上：植物由坚挺萎蔫 微观上：质壁分离 液泡：大小 细胞液颜色：浅深 原生质层与细胞壁分离 1质壁分离及复原的质指的是什么？壁指的是什么？ 答案 原生质层。细胞壁。 2实验成功的关键是实验材料的选择，为什么本实验不选择细菌和动物细胞，而选择有大液 泡并有颜色的植物细胞？ 答案 一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显
7、。不能选择动物细胞，它无 细胞壁，不能发生质壁分离现象。选择有大液泡并有颜色的植物细胞，因为质壁分离现象易 于发生且便于在显微镜下观察。 3 本实验选用的蔗糖溶液浓度要适宜， 如果选用的蔗糖溶液浓度过低或者过高会出现什么现 象？ 答案 过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，则造成植物细胞失水过 多过快而死亡。原生质层的选择透过性是发生质壁分离和复原的内在前提，死亡的细胞既不 会发生质壁分离，也不会发生质壁分离复原。 4 发生质壁分离复原需要将植物再置于低浓度的蔗糖溶液或蒸馏水中， 但如果所用溶液中的 溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，为什么会发生自动复原现象？
8、答案 质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引 起质壁分离后的自动复原。 5发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是什么溶液？为什么？ 答案 质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间充满了外界溶液。因为细胞壁具有全透性。 1在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活 着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b 表示该部位的溶液浓度， 由此可推测( ) A可能 ab，细胞渗透吸水 Bab，渗透系统保持动态平衡 Cab，细胞渗透失水 D上述三种情况都有可能 问题导析 (1)图示细胞正处于“质壁分离”状态。 (2)此状态下一步可以是液泡继续增大，也可
9、以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化。 (3)该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中，也可能正 处在发生质壁分离复原的过程中。 答案 D 一题多变 (1)将紫色洋葱表皮细胞置于质量浓度为 0.3g/mL 蔗糖溶液中，光镜下所能看到的现象有 _。 液泡变小，颜色由浅变深 液泡变小，颜色由深变浅 原生质层与细胞壁逐渐分离 细胞膜、液泡膜结构清晰 原生质层与细胞壁之间的溶 液不呈紫色 答案 (2)判断正误： 对农作物合理灌溉，既满足了作物对水分子的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，促进 水分子的吸收。( ) 盐碱地中植物更易缺水或不易存活，一次施肥过多，会造成“烧苗
10、”现象。都是因为土壤 溶液浓度过低，根不易吸水或因失水造成“烧苗”现象。( ) 糖渍、盐渍食品不变质的原因是形成了很高浓度的溶液，使微生物易在上面生存。( ) 答案 二、穿膜运输 1渗透与扩散的比较 扩散是指某些物质分子从高浓度一侧向低浓度一侧的运动，可以是气体、溶剂分子，也可以 是溶质分子；而渗透是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。渗透需要半透膜，是扩散 的一种特殊形式。其关系如图所示。 2单纯扩散、协助扩散和主动运输的比较 物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输 单纯扩散 协助扩散 运输方向 高浓度低浓度 高浓度低浓度 低浓度高浓度(多数) 是否需要载体 不需要 需要 需要 是否消耗能
11、量 不消耗 不消耗 消耗 图例 举例 O2、 CO2、 H2O、 甘油、 乙醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 小肠上皮细胞吸收葡萄 糖、氨基酸、无机盐等 表示曲线(一定浓度 范围内) 3.影响物质跨膜运输的因素 (1)影响单纯扩散的因素 膜内、外物质的浓度差。 (2)影响协助扩散的因素 膜内、外物质的浓度差。膜上载体蛋白的数量。 (3)影响主动运输的因素 载体：a.载体蛋白具有特异性，不同物质的载体蛋白不同，不同生物膜上载体蛋白的种类 和数量也不同(根本原因是由基因决定的)。 b载体蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的载体蛋白已经达到饱和时，细胞通过载体蛋白运输 物质的速率不再随物质浓度的增大而增
12、大。 能量：凡是能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如 O2浓度、温度等。 1结合主动运输所需要的条件分析，影响主动运输的细胞器主要有哪些？ 答案 核糖体、线粒体。 2 哪种离子通过主动运输进入细胞？哪种离子通过主动运输排出细胞？你是如何作出以上判 断的？ 答案 K 和 Mg2是通过主动运输进入细胞的。Na和 Cl是通过主动运输排出细胞的。因为 以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。 3下图表示不同运输方式的运输速率和被运输物质浓度之间的关系，观察曲线图，分析影响 每种物质运输方式的外界因素： (1)曲线表示单纯扩散，转运速率与膜两侧的浓度差成正比
13、。转运速率主要取决于膜两侧 物质的浓度差。 (2)曲线表示协助扩散，在一定浓度范围内，物质的运输速率与物质浓度差成正比，协助 扩散的运输速率还受载体数量的限制。 (3)曲线表示主动运输，在一定范围内，物质的运输速率与能量供应成正比关系。主动运输 的运输速率受载体数量的限制。 4为什么温度会影响物质的跨膜运输？ 答案 2科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用图中四条曲线表示，在研究 具体的物质 X 时，发现与曲线和相符。试问：细胞膜运输物质 X 的方式是( ) A主动运输 B协助扩散 C单纯扩散 D外排 问题导析 (1)单纯扩散和协助扩散转运速率与膜两侧的浓度差成正比。 (2)协
14、助扩散和主动运输均需要载体协助。 (3)主动运输和外排均消耗能量。 答案 A 一题多变 (1)题干中的曲线能否连在横轴与纵轴的交点上？ (2)题干和中，当 O2浓度和物质 X 浓度超过一定值时，影响其运输速率的因素是什么？ 该因素又由什么决定？ 答案 (1)不能。因为没有 O2时，生物体还可通过无氧呼吸产生能量，主动运输仍能进行。 (2)载体数量；是由遗传物质决定的。 三、膜泡运输 1内吞、外排的过程 细胞内大分子 形成 进入细胞内部分离囊泡 移动 内陷 细胞膜 与细胞膜融合排出细胞外 附于细胞膜上的细胞外大分子细胞外 (1)内吞与外排是通过膜泡运输的，没有经过穿膜运输，故物质通过生物膜的层数
15、为 0 层。 (2)外排与内吞均需要消耗能量，如果呼吸受抑制，内吞和外排作用就会停止。 2膜泡运输体现了细胞膜的结构特点具有一定的流动性 3内吞、外排与主动运输的比较 项目 内吞、外排 主动运输 分子大小 大分子 小分子和离子 是否需 要载体 否 是 是否消 耗能量 是 是 结构或 功能基础 细胞膜的流动性 细胞膜的选择透过性 1 由图中看出， 内吞和外排都要发生膜的弯曲、 折叠和融合， 这体现了生物膜的流动性特点。 如果用抑制剂降低细胞呼吸，细胞的能量供应减少，胞吞和胞吐也会受到影响，这说明内吞 和外排需要消耗能量。 2人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞，这是细胞的什么作用
16、？对于 人体有什么意义？ 答案 是细胞的内吞作用；对人体有防御和保护作用。 3下图表示细胞对大分子物质“内吞”和“外排”的过程。下列与此有关的叙述错误的是 ( ) Aa 与 b 均要以膜的流动性为基础才可能发生 Ba 要有细胞表面识别和内部供能才可能完成 Cb 表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新 Db 与 a 分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式 问题导析 (1)内吞和外排是膜流动性的具体体现。 (2)内吞是通过膜外表面的糖被识别，消耗能量进入细胞内。 (3)细胞分泌是高尔基体“出芽”形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外，因此， 有部分高尔基体膜的成分转移到细胞膜。 (4)细胞排出
17、废物和摄取养分的基本方式是利用膜的选择透过性直接通过细胞膜，以被动运输、 主动运输等方式进行。 答案 D 一题多变 下列生理过程中，不能够用图中 b 表示的是( ) A抗体的分泌 B胰岛细胞分泌胰岛素 C小泡内的物质穿过 2 层磷脂分子 D肠腺细胞分泌肠液 答案 C 解析 图 b 表示细胞通过外排向外分泌物质。抗体的分泌、胰岛细胞分泌胰岛素、消化腺细 胞分泌消化酶等，都是通过细胞膜的外排作用实现的；小泡内物质通过膜融合分泌到细胞外 面，没有穿过磷脂双分子层(即 0 层)。 1.紫色洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到的正确图示是( ) 答案 C 解析 紫色洋葱鳞片叶的表皮细胞中细
18、胞液呈紫色，原生质层相当于半透膜，正常状况下色 素不能通过原生质层进出细胞。 2.假定将甲、乙两个同种植物的成熟细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液均比细 胞液的浓度高，蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜。在显微镜下连续观察， 甲、乙两细胞的变化是( ) A甲、乙两细胞发生质壁分离后，不再发生质壁分离复原 B甲、乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原 C甲、乙两细胞发生质壁分离，但随后甲细胞又发生质壁分离复原 D甲、乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原 答案 B 解析 成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，可发生渗透作用。甲、乙两细胞均处于 外界溶液浓
19、度大于细胞液浓度的环境中，开始时，甲、乙两细胞都能发生质壁分离，但蔗糖 分子不能透过原生质层，所以甲细胞不能发生质壁分离复原，而甘油分子可以较快地穿过原 生质层，到达细胞液，细胞液的浓度升高，细胞吸水，发生质壁分离复原。 3.人的红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是( ) A都可以从低浓度一边到高浓度一边 B都需要供给 ATP C都需要载体协助 D既需要载体协助又需要消耗能量 答案 C 解析 红细胞吸收无机盐是主动运输，既需要载体协助也需要消耗细胞内代谢释放的能量； 而红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，只需要载体协助不需要消耗能量。 4.下列哪种物质分子不能以穿膜运输方式进入细胞( ) A水分子和脂质
20、分子 B不带电荷的小分子 C带电荷的小分子或离子 D大分子或颗粒性物质 答案 D 解析 穿膜运输方式主要是指单纯扩散、协助扩散和主动运输三种物质出入细胞的方式。其 中水分子、脂质分子、不带电荷的小分子、带电荷的小分子和离子都可以通过穿膜运输方式 进入细胞，只有大分子或颗粒性物质不能穿膜运输，只能通过内吞作用进入细胞。 5.在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧滴加质量浓度为 0.3g/mL 的蔗糖溶液后，出现 了如图所示的情形，请据图回答下面问题。 (1)此细胞发生了_现象，是细胞_的结果。 (2)图中的结构名称是_，共同构成了_。 (3)图中充满了_，其浓度_。 (4)将此细胞置于清水中，的体积会_，是由于细胞_的结果。 (5)在滴加质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液后的过程中， 显微镜下不可能观察到的现象是( ) A液泡缩小 B细胞壁与原生质层分离 C液泡颜色变浅 D细胞核位于原生质层内 答案 (1)质壁分离 渗透失水 (2)细胞膜 原生质层 (3)蔗糖溶液 略小于 0.3g/mL (4)变大 渗透吸水 (5)C