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第二节细胞的物质运输功能1．水在生物体内的作用水是生命存在的环境条件，同时也是生活物质本身化学反应所必需的成分，水对于维持生物体的正常生理活动有着重要的意义，因此水是生物体不能缺少的物质。
(1)水是细胞内的良好溶剂：生物体内的大部分无机物质及一些有机物，都能溶解于水。
水是物质扩散的介质，也是酶活动的介质。
细胞内的各种代谢过程，如营养物质的吸收，代谢废物的排出，以及一切生物化学反应等，都必须在水溶液中才能进行。
(2)由于水分子的极性强，能使溶解于其中的许多种物质解离成离子，这样也就有利于体内化学反应的进行。
(3)由于水的流动性大，水在生物体内还起到运输物质的作用，将吸收来的营养物质运输到各个组织中去，并将组织中产生的废物运输到排泄器官，排出体外。
(4)水的热容大，1 g水从15℃上升到16℃时需要4．18 J热量，比同量其他液体所需要的热量多，因而水能吸收较多的热而本身温度的升高并不多。
水的蒸发热较大，lg水在37℃时完全蒸发需要吸热2．40 kJ，所以蒸发少量的汗就能散发大量的热。
再加上水的流动性大，能随血液循环迅速分布全身，因此水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。
(5)对植物来说，水能保持植物的固有姿态。
由于植物的液泡里含有大量的水分，因而可以维持细胞的形态而使植物枝叶挺立，便于接受阳光和交换气体，保证正常的生长发育。
(6)对生物体的生命活动起重要的调控作用。
生物体内水含量的多少以及水的存在状态I的改变，都影响着新陈代谢的进行。
一般情况下，生物体内的含水量在70％以上时代谢活跃；含水量降低，则代谢不活跃或进入休眠状态。
当自由水比例增加时，生物体的代谢活跃，生长迅速：而当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
(7)水还有润滑作用。
2．主动运输主动运输是指通过细胞膜本身的某种耗能过程，将某种物质分子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。
按照热力学基本定律，溶液中的分子由低浓度处向高浓度处移动i就像物体沿着斜坡上移(图2)，必须由外部供给能量。
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中图版高一生物上册第三单元知识点：细胞膜的物质运输功能
细胞膜具有选择透过性和流动性，下面是中图版高一生物上册第三单元知识点：细胞膜的物质运输功能，一起来学习吧!
细胞物质的运输
○科学家研究细胞膜结构的历程是从物质跨膜运输的现象开始的，分析成分是了解结构的基础，现象和功能又提供了探究结构的线索。
人们在实验观察的基础上提出假说，又通过进一步的实验来修正假说，其中方法与技术的进步起到关键的作用
成分：磷脂和蛋白质和糖类
结构：单位膜(三明治)流动镶嵌模型
细胞膜特性结构特点：具有相对的流动性
生理特性：选择透过性(对离子和小分子物质具选择性)
保护作用
功能控制细胞内外物质交换
细胞识别、分泌、排泄、免疫等
1。
第2节细胞膜的物质运输功能［背景知识互动］1.细胞膜的结构特点是什么？这一结构特点有什么样的生理意义？2.细胞膜具有什么生理功能？答案:1.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
包括蛋白质、磷脂分子都具有流动性。
细胞膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。
例如跨膜物质运输、细胞信息传递等。
2.细胞膜的功能有三个：〔1〕为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。
〔2〕与细胞外界进行物质交换。
〔3〕进行细胞识别与通讯。
知识在生物学的研究中，科学家们发现一个自然规律：结构与功能相适应。
而这一点对于学习、掌握生物学知识有很重要的理论指导意义。
［典型例题探究］[例1]撕取紫色洋葱表皮，剪成大小相等的小块，分别加入不同浓度的硝酸钾溶液，经过一段时间后，用显微镜观察到的实验结果如下：规律发现这是一道实验现象分析题，由这个实验受到启发，能否设计一个实验来测定一个成熟植物细胞的细胞液浓度的大致X围呢？大家可以进行分析和讨论。
〔1〕洋葱表皮细胞的细胞液浓度为__________。
解析：见第〔4〕小题解析答案：介于0.12～0.125之间〔2〕用硝酸钾溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是________________。
解析：见第〔4〕小题解析答案：KNO3溶液浓度大于洋葱表皮细胞的细胞液浓度〔3〕C和D处理均发生质壁分离的细胞，均能自动复原，你对这种现象作出的合理解释是什么？解析：见第〔4〕小题解析答案：K+和－3NO通过主动运输方式逐步进入液泡。
〔4〕用高浓度硝酸钾溶液诱发的质壁分离，不能再诱发其复原，其主要原因是什么？解析：根据渗透作用的原理，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时植物细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时植物细胞吸水，所以细胞液浓度介于不发生质壁分离和初始分离之间；要使细胞发生质壁分离，必须是有大液泡的活细胞，并且KNO3溶液浓度大于细胞液浓度；由于K+和-3NO能够被细胞吸收而使细胞液浓度增大，随着吸收数量的增多，到一定时候细胞液浓度就会大于KNO3溶液浓度，此时会发生质壁分离复原；用高浓度KNO3溶液诱发质壁分离后，由于细胞过度失水而死亡，细胞的原生质层失去了选择性，所以不能发生质壁分离复原。
高中生物教学备课教案细胞膜与物质运输机制高中生物教学备课教案细胞膜与物质运输机制引言：细胞是生物体的基本单位，它具有卓越的生物学功能，这些功能与细胞膜以及物质运输机制密不可分。
本教案将以细胞膜与物质运输机制为主题，为高中生物教学备课提供指导。
一、细胞膜的结构与功能1.细胞膜的结构细胞膜由磷脂双分子层和蛋白质组成，磷脂双分子层中的磷脂分子具有疏水性和亲水性的特点，形成了生物学中常说的“疏水层”与“亲水层”。
2.细胞膜的功能a.细胞膜是细胞与外界环境之间的界面，起到选择性渗透作用。
通过细胞膜，细胞能够控制物质的进出，维持细胞内外环境的稳定。
b.细胞膜参与细胞识别与信号传导。
细胞膜上的受体与配体结合，传递信号，引起细胞内一系列反应，如激活酶，启动转录等。
二、物质运输机制1.被动转运被动转运是指物质的传输不需要细胞消耗能量。
包括扩散、渗透和滤过等过程。
a.扩散：指溶质自高浓度区向低浓度区的传输过程，使溶液达到浓度平衡。
b.渗透：指溶质由浓度较高的溶液通过细胞膜进入浓度较低的溶液的过程。
c.滤过：指液体通过微小的间隙或过滤器，将溶质随液体一起传输的过程。
2.主动转运主动转运是指物质的传输需要细胞消耗能量，克服浓度梯度，使物质在浓度低的区域向浓度高的区域转运。
a.主动运输：细胞降低其内浓度，将物质从低浓度区域运输到高浓度区域。
b.脑反向运输：细胞将物质从高浓度区域运输到低浓度区域，并维持浓度梯度。
c.内吞作用：细胞通过细胞膜包围外部颗粒或液滴而将其囊括入细胞内。
三、细胞膜与物质运输机制的教学案例1.课堂引入通过展示一个细胞膜结构模型，并让学生观察、思考细胞膜的结构与功能，引导学生对本课内容的兴趣。
2.讲解细胞膜的结构与功能逐步讲解细胞膜的结构与功能，先介绍磷脂双分子层和蛋白质的组成，再详细解释细胞膜在选择性渗透、细胞识别和信号传导方面的作用。
3.案例分析与讨论以兔红细胞膜渗透实验为例，引导学生分析实验结果，探讨细胞膜渗透对细胞的影响以及水分子在渗透过程中的行为。
第2节细胞膜的物质运输功能学习目标：1．说明物质进出细胞的方式。
2．观察植物细胞质壁分离和复原的过程，发展学生独立完成实验的能力。
3．通过细胞膜的结构与功能的学习，形成生物体结构与功能相统一的观点。
自学与探究:一．细胞的吸水和失水（一）洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原的实验实验内容详见课本。
讨论：1．选用紫色洋葱鳞片叶作为观察材料的原因。
2．发生质壁分离时，紫色液泡的体积发生了什么变化？颜色发生了什么变化？3．发生质壁分离后，在细胞壁与原生质层之间的液体是什么？4．质壁分离和复原中的质是指什么？5．为什么要设置３次观察？6．做植物细胞质壁分离实验时，如果蔗糖溶液浓度过高，将会发生什么现象？7．植物的死细胞会不会发生质壁分离现象？为什么？（二）渗透作用水分子或其他溶剂分子通过的扩散，叫渗透作用。
渗透作用的结构基础是。
（1）渗透作用发生的过程：装满清水的烧杯中放置了一只用半透膜封口的长颈漏斗，漏斗中装有蔗糖溶液。
实验开始时烧杯液面与漏斗液面平齐。
半透膜只允许水分子通过，不允许蔗糖分子通过。
将C处放大。
由于单位体积清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多，所以在单位时间内,水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量，多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量，因此，漏斗管内的液面上升了。
一段时间后，由于重力作用使水分子向下运动速度加快，最终水分子的上下运动速度达到平衡，漏斗内的液面不再上升。
（2）渗透作用发生的条件（3）成熟植物细胞的质壁分离与复原一个成熟的植物细胞就相当于一个渗透系统。
其中原生质层（包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质）相当于半透膜，细胞液与外界溶液的浓度差就是半透膜两侧的浓度差。
外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞，外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞。
细胞失水时，细胞壁和原生层都收缩，但细胞壁的伸缩性较差，原生质层与细胞壁分离，也就是质壁分离；外界溶液浓度降低后，细胞吸水，整个原生质层就会慢慢的恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。
第二节细胞膜的物质运输功能一、学习目标1.穿膜运输的分类和特点。
2.膜泡运输的分类和特点。
二、重难点分析1.举例说明物质进出细胞的类型、特点。
2.简述主动运输对细胞生命活动的意义。
三、学法指导（一）课前预习1.细胞膜是细胞与外界环境之间的屏障，其功能之一是物质的运输。
(1)物质通过细胞膜的运输有________和________两种方式，两种方式的机理不同，运输物质的种类______，这些都是由细胞膜的____________所决定的。
(2)被动运输有两种方式：________和________。
两者的共同特点是物质只能从______________方向运输。
(3)单纯扩散和协助扩散的主要差别是协助扩散需要____参与，单纯扩散不需要____参与。
进行单纯扩散的物质有__________________等；协助扩散的典型实例是________________。
(4)水分子通过细胞膜的扩散称为渗透作用。
渗透作用的进行需要两个基本条件：一是半透膜，二是______两侧两个溶液的浓度不同。
答案：(1)被动运输主动运输不同选择透过性(2)单纯扩散协助扩散分子密度高的地方向分子密度低的地方(3)载体载体甘油、乙醇红细胞吸收葡萄糖(4)半透膜2.细胞也可以逆浓度梯度吸收营养物质或排出有害物质，也可以吞入大的颗粒或直接排出一些物质颗粒。
(1)物质通过膜上____的参与，____细胞代谢释放的能量，把物质由____浓度一侧转运到____浓度一侧的运输方式叫主动运输。
如神经细胞和肌肉细胞对______的吸收。
(2)__________________可以通过，而其他的离子、小分子及大分子物质不能通过，表现出细胞膜具有__________。
______、______进入动物小肠绒毛上皮细胞也是主动运输。
(3)大分子和颗粒物质首先与细胞膜结合，随着细胞膜____，这些物质被包围起来形成______，然后______脱离细胞膜进入细胞中，称为____。
第二节细胞的物质运输功能一、教学目标1．说明物质进出细胞的方式。
2．观察植物细胞质壁分离和复原的过程，发展学生独立完成实验的能力。
3．通过细胞膜结构和功能的学习，形成生物体结构和功能相统一的观点。
二、重点难点重点：1．明确细胞膜运输物质的方式及其对细胞生命活动的重要意义。
2．理解并能区别不同的跨膜方式。
3．通过探究植物细胞质壁分离和复原的活动，理解渗透作用的原理及其发生的条件。
理解成熟植物细胞的渗透系统的构成。
难点：1．区别物质跨膜运输的三种方式并理解其重要意义。
2．渗透作用的原理及其应用。
三、板书设计一、穿膜运输1.被动运输：单纯扩散协助扩散2.主动运输二、膜胞运输1.内吞吞噬胞饮2.外排四、教学过程导入：上节我们学习了细胞膜的结构和功能，让我们回忆一下（学生回答），那细胞膜具有控制物质运输的功能，物质通过细胞膜进入细胞的方式是什么呢？今天我们就学习一下细胞膜上的物质运输的方式。
细胞膜上的运输方式分为两大类，一类是穿膜运输，物质直接穿过细胞膜结构完成的，包括被动运输和主动运输，一类是膜泡运输。
我们首先介绍一下穿膜运输一．穿膜运输1.被动运输单纯扩散：按照一般扩散的原理，从分子密度高的地方向密度低的地方运动，此过程中不消耗能量，不需要载体蛋白，“动力”来自与浓度差。
水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散也称渗透作用，其结构基础是身渗透系统。
通过探究实验，还要引导学生理解以下内容：渗透作用是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的单纯扩散，完成渗透作用的结构基础是渗透系统。
渗透系统的构成需两个条件：一是存在半透膜。
二是在半透膜的两侧存在溶液体系。
成熟的植物细胞是一个典型的渗透系统，首先成熟的植物细胞有大液泡，其原生质层(包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质)可看作一种半透膜(选择性透过膜)，同时细胞液和其外界溶液存在着浓度差。
当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞将渗透失水；反之，细胞将渗透吸水关于膜泡运输部分的教学，可从草履虫形成食物泡、变形虫吞食细菌、白细胞吞食病菌等学生比较熟悉的事例引入，通过引导分析其形成过程，结合插图、动画，增强直观感受和学习兴趣。
第二节 细胞膜的物质运输功能[课标要求]1． 说明物质进出细胞的方式。
2． 实验探究物质通过半透膜的扩散原理，观察植物细胞质壁分离和复原的过程，发展学生独立完成实验的能力。
3． 通过细胞膜结构和功能的学习，形成生物体结构和功能相统一的观点。
[知识梳理][复习指要]本节课复习要注重分析植物细胞质壁分离与质壁分离复原的现象和结果，明确穿膜运输与膜泡运输，被动运输与主动运输的区别,列表如下：[典题解析]1． 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ATPC ．都需要载体协助D ．既需要载体协助又需要消耗能量 解析：此题考查物质出入细胞的三种方式。
其中红细胞吸收无机盐是主动运输，既需要运输方式穿膜运输被动运输单纯扩散膜泡运输内吞胞饮 吞噬外排功能特性：概念：水或其他溶剂通过 的扩散作用 基础：渗透系统成熟植物细胞①原生质层②细胞液与外界溶液之间存在浓度差渗透吸水原理 举例：洋葱表皮细胞，根尖成熟区细胞吸水：细胞液浓度 外界溶液浓度失水：细胞液浓度 外界溶液浓度验证：质壁分离与质壁分离复原实验载体协助也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，只需要载体协助不消耗能量答案：C2．下列那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解析：穿膜运输方式主要是指自由扩散、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。
答案：D[聚焦高考]1．（2003年上海）用光学显微镜观察发生质壁分离现象的洋葱表皮细胞，不能检视到染色体的原因是：（）A．没有用龙胆紫染色 B．试剂破坏了染色体结构 C．无染色体形成 D．显微镜倍率不够2．﹙2004年北京理综高考题﹚新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收母乳中免疫球蛋白和半乳糖。
细胞膜的物质运输功能备课资料
突破思路
本节的主要问题是说明物质进出细胞的穿膜运输以及膜泡运输的方式，认识细胞膜的物质运输功能，并学会使用显微镜观察植物细胞质壁分离和复原的过程；关键问题是区别单纯扩散、协助扩散和主动运输的穿膜运输方式。
学生在上一节学习了细胞膜的结构与功能等内容，对细胞膜的基础知识有了一定的了解。
由于本节教材内容较抽象，在教学手段上应该充分运用示意图、模型，最好是结合动画的多媒体课件等直观手段，增加学生的感性认识，帮助学生对细胞膜控制物质运输功能的理解；在教学方法上，可引导学生结合具体事例进行探究，然后通过列表对比等方式，帮助学生认识穿膜运输与膜泡运输、被动运输与主动运输的区别。
通过探究实验，还要引导学生理解以下内容：渗透作用是水分子和其他溶剂分子通过半透膜的单纯扩散，完成渗透作用的结构基础是渗透系统。
渗透系统的构成需两个条件：一是存在半透膜，二是在半透膜的两侧存在溶液体系。
成熟的植物细胞是一个典型的渗透系统，首先成熟的植物细胞有大液泡，其原生质层（包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质）可看作一种半透膜（选择透过性膜），同时细胞液和其外界溶液存在着浓度差。
当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞将渗透失水；反之，细胞将渗透吸水。
关于膜泡运输部分的教学，可从草履虫形成食物泡、变形虫吞食细菌、白细胞吞食病菌等学生较熟悉的事例引入，通过引导分析其形成过程，结合插图、动画，增强直观感受和学习兴趣。
规律总结
本节重点讲述细胞的穿膜运输以及膜泡运输的方式，认识细胞膜的物质运输功能，并学会使用显微镜观察植物细胞质壁分离和复原的过程；关键问题是区别单纯扩散、协助扩散和主动运输的穿膜运输方式。
培养学生的观察能力、对于相似概念的区分能力。
相关链接__物质的穿膜运输与膜电位
不同方式的物质穿膜运输，其结果是产生并维持了膜两侧物质特定的浓度分布。
对某些带电荷的物质，特别是对离子来说，就形成了膜两侧的电位差。
插入细胞微电极便可测出细胞质膜两侧各种带电物质形成的电位差的总和，即膜电位。
人们对神经元等可兴奋细胞的膜电位及其变化的机制进行了大量的研究，在静息状态下的膜电位称静息电位（resting potential），在刺激作用下产生行使通讯功能的快速变化的膜电位称动作电位（active potential）。
静息电位主要是由质膜上相对稳定的离子穿膜运输或离子流形成的。
在多数细胞中静息电位的大小主要有Na+和K+在质膜两侧的浓度分布造成的，质膜对K+的通透性大于Na+是静息电位产生的主要原因，CI—甚至细胞中的蛋白质分子（一般静电荷为负值）对静息电位的大小也有一定的影响。
Na+—K+泵对静息电位的相对恒定起重要的作用。
膜电位不仅与质膜对K+和Na+不同的通透性有关，而且与质膜的Na+、K+通道蛋白及Na+—K+泵等膜蛋白随膜电位变化有规律的关启有关，细胞膜膜电位具有重要的生物学意义，特别是在神经、肌肉等可兴奋细胞中，是化学信号或电信号引起的兴奋传递的重要方式。
细胞膜的物质运输功能背景练习
1.细胞膜的结构特点是什么？这一结构特点有什么样的生理意义？
2.细胞膜具有什么生理功能？
答案:1.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
包括蛋白质、磷脂分子都具有流动性。
细胞膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。
例如跨膜物质运输、细胞信息传递等。
2.细胞膜的功能有三个：（1）为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。
（2）与细胞外界进行物质交换。
（3）进行细胞识别与通讯。
知识链接
在生物学的研究中，科学家们发现一个自然规律：结构与功能相适应。
而这一点对于学习、掌握生物学知识有很重要的理论指导意义。
细胞膜的物质运输功能习题解析
巩固提高：
1.解析：细胞膜从功能上来说最重要的特性是选择透
过性。
a～e五个过程中，b、c、d的穿膜运动，都是顺浓
度梯度进行的，无需细胞供能，所以是被动运输。
a、e都
是逆浓度梯度进行的，需要细胞提供能量。
答案：（1）有自由扩散、协助扩散、主动运输三种。
（2）
O 2、CO
2
、H
2
O通过细胞膜的方式都是自由扩散。
（3）Mg2+通
过该膜是以主动运输的方式；与此相关的结构是A蛋白质（载体）和线粒体（提供能量）。
（4）二者的根本区别是：是否消耗能量。
方法点拨
本题考查的问题是细胞膜的结构以及物质通过细胞膜的三种方式。
2.解析：主动运输的特点是：被运输的物质从低浓度到高浓度，需要消耗能量，需要载体的协助。
由于K+在海水中的浓度为0.01，在细胞液中的浓度为0.59，细胞液中的浓度高于细胞外，所以细胞吸收K+的方式符合主动运输的特点，此海洋植物是通过主动运输的方式从海水中吸收K+的。
主动运输对于活细胞完成各项生命活动有重要作用。
答案：（1）该细胞对K+的吸收方式是主动运输。
理由是：由低浓度运输到高浓度。
（2）意义是：能够保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。
可见，主动运输对于活细胞完成各项生命活动有重要作用。
本题考查细胞膜的功能特性
3.解析：对于一个活细胞而言，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质共同构成原生质层。
原生质层可以看成是一层半透膜，当一个活细胞处于外界溶液中时便与外界溶液构成了一个渗透系统。
当外界溶液浓度高于细胞
该题考查细胞的质壁分离的有关知识。
液浓度时，细胞便会通过渗透作用失水，当外界溶液小于细胞液浓度时，细胞便会通过渗透作用吸水。
答案：（1）该细胞处于质壁分离状态。
8的功能特点是具有选择透过性。
（2）通过细胞的质壁分离和复原实验证明。
（3）该细胞处于此状态的原因是由于细胞失水。
分析讨论：
1.要设置3次才观察的原因是：使细胞完全浸入到外界溶液中。
2.因为紫色洋葱细胞中的细胞液呈现紫色，这样便于观察。
3.“质壁分离和复原”中的“质”指的是由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成的原生质层。
细胞发生质壁分离的原因是：细胞壁的伸缩性小，而原生质层的伸缩性大；细胞外界溶液的浓度大于细胞液的浓度。
