高一生物必修一知识点：第四章物质跨膜运输的方式
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物质跨膜运输的方式(一)
思考：漏斗管内液面为什么会升高?
由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量,使得管内液面升高.
半透膜：半透膜是一类可以让某些小分子离子的物质通过而大分子的物质不能通过的一类薄膜的总称。 一.渗透作用
1、水分子(或其他溶剂分子)透过半透膜的扩散，称为渗透作用 实质：(即顺着水的相对含量梯度的扩散) 2、条件;(1)半透膜(2)膜两侧的溶液具有浓度差
3、原理：溶液A浓度大于溶液B，水分子从B A移动 溶液A浓度小于溶液B，水分子从A B移动
在渗透作用中，水分是从溶液浓度 低 的一侧向溶液浓度 高 的一侧渗透。 扩散：物质从高浓度到低浓度的运动
渗透：水及其他溶剂分子通过半透膜的扩散
区别：渗透与扩散的不同在于渗透必须有渗透膜(半透膜)。 二、动物细胞的吸水和失水
外界溶液的浓度= 细胞质的浓度 水分子进出细胞达到动态平衡 外界溶液的浓度 〉细胞质的浓度 失水皱缩 外界溶液的浓度〈细胞质的浓度 吸水涨破
把红细胞看作一个渗透装置 细胞膜相当于半透膜 细胞质与外界溶液存在浓度差 细胞吸水或失水的多少取决于什么条件?
取决于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. 三、植物细胞的吸水和失水 细胞吸水的方式 (1)吸涨吸水
机理：靠细胞内的亲水性物质(蛋 白质﹥淀粉﹥纤维素)吸收水分 实例：未成熟植物细胞、干种子 (2)渗透吸水(主要的吸水方式) 实例：成熟的植物细胞 条件：有中央液泡
细胞膜;液泡膜;两层膜之间的细胞质统称原生质层 把成熟的植物细胞看作一个渗透装置
原生质层(选择性透过膜)相当于半透膜，细胞内有细胞液与外界溶液具有浓度差 当外界溶液浓度 ﹥ 细胞液的浓度 ，细胞失水，发生质壁分离现象
外界溶液浓度 ﹤ 细胞液的浓度，细胞吸水，发生质壁分离复原现象
质壁分离外因：当外界溶液浓度 ﹥ 细胞液的浓度 ，细胞失水，发生质壁分离现象 质壁分离内因：细胞壁伸缩性﹤原生质层的伸缩性 探究、植物细胞的吸水和失水问题
1.提出问题：原生质层相当于半透膜么? 2.作出假设：原生质层相当于半透膜 3.设计方案：
实验原理：将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察大小的变化;再浸润在清水中，观察其大小的变化。原生质层相当于半透膜，蔗糖溶液浓度大于细胞液的浓度细胞失水发生质壁分离;清水小于细胞液浓度，细胞吸水发生质壁分离的复原。 4.预期实验的结果 ：
由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子则不能通过，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会缩小，细胞皱缩;在清水中植物细胞的液泡又会变大，细胞膨胀。
5、设计实验：
(1.)制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片。
(2.)用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，以及原生质层的位置，并记录。
(3.)从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，盖玻片下面的洋葱鳞片叶外表皮就浸润在蔗糖溶液中。
(4)用低倍显微镜观察，看细胞的中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置，细胞大小是否变化。
(5)在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮又浸润在清水中。
(6)用低倍显微镜观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质的位置有没有变化，细胞的大小有没有变化。 6、进行实验：(按预定方案进行实验) 记录现象，
蔗糖溶液中，中央液泡变小，原生质层脱离细胞壁，细胞大小基本不变
清水中，中央液泡逐渐恢复原来大小，原生质层恢复原来位置，细胞大小基本不变 8、分析实验结果，得出结论：
当细胞液的浓度<外界溶液浓度 (细胞失水)质壁分离 当细胞液的浓度>外界溶液浓度 (细胞吸水)质壁分离复原 水的进出方向——顺相对含量的梯度进出植物细胞 注意：1.渗透作用原理的运用
物质跨膜运输的方式(二)
被动运输
自由扩散(简单扩散)
定义：物质通过简单扩散作用(simple transport)进出细胞，叫做自由扩散.
其特点是：①沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散;
②不需要提供能量;
③没有膜蛋白的协助。
某种物质对膜的通透性(P)可以根据它在油和水中的分配系数(K)及其扩散系数(D)来计算：
P=KD/t，t为膜的厚度。
脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小;非极性分子比极性容易透过，小分子比大分子容易透过。具有极性的水分子容易透过是因水分子小，可通过由膜脂运动而产生的间隙。
非极性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透过脂双层，不带电荷的极性小分子，如水、尿素、甘油等也可以透过人工脂双层，尽管速度较慢，分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过，而膜对带电荷的物质如：H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的
事实上细胞的物质转运过程中，透过脂双层的简单扩散现象很少，绝大多数情况下，物质是通过载体或者通道来转运的。离子、葡萄糖、核苷酸等物质有的是通过质膜上的运输蛋白的协助，按浓度梯度扩散进入质膜的，有的则是通过主动运输的方式进行转运。
举例：氧气，二氧化碳，水，甘油，乙醇，苯，脂肪酸，尿素，胆固醇，脂溶性维生素，气体小分子等
协助扩散
也称促进扩散、易化扩散(faciliatied diffusion)，其运输特点是： ①比自由扩散转运速率高; ②存在最大转运速率; 在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。如超过一定限度，浓度不再增加，运输也不再增加。因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和; ③有特异性，即与特定溶质结合。这类特殊的载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型。④不需要提供能量。
举例：红细胞摄取葡萄糖
载体蛋白：能够与溶剂结合，通过对自身构象的改变而介导该溶质跨膜运输。
具有高度特异性(其上有结合点，只能与某种物质进行结合)
通道蛋白：能形成贯穿膜两层的充满液体的通道，孔开放时溶质通过孔道运输。
主动运输
其概念是：主动运输涉及物质输入和输出细胞和细胞器，并且能够逆浓度梯度或电化学梯度。
主动运输是指物质逆浓度梯度，在载体的协助下，在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程。
植物对水分的吸收和对无机盐的吸收是两个相对独立的过程;同种植物对不同种类无机盐的吸收具有选择性;不同植物对同一种无机盐的吸收具有选择性;不同微生物对无机盐的吸收具有选择性;物质的跨膜运输既有顺浓度的又有逆浓度的;从而认识细胞膜和其他生物膜都具有选择透过性，即水分子可以自由通过，有些离子和小分子也可以通过，一些离子、小分子和任何大分子则不能通过。 Na+、K+和Ca2+等离子，都不能自由地通过磷脂双分子层，它们从低浓度一侧运输到高浓度一侧， 需 要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输
其特点是：
①逆浓度梯度(逆化学梯度)运输(小肠运输葡萄糖时也有顺浓度梯度的特例);
②需要能量(由ATP直接供能)或与释放能量的过程偶联(协同运输)，并对代谢毒性敏感;
③都有载体蛋白，依赖于膜运输蛋白;
④具有选择性和特异性。
举例：小肠吸收K+、Na+、Ca2+等离子，葡萄糖，氨基酸，无机盐，核苷酸，带电荷离子等。
偶联转运蛋白
协同运输，例如：小肠吸收葡萄糖
反向运输，例如：Na+-Ca2+交换机、Na+-H+交换机
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