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(共40张PPT)
第1节 被动运输
第4章 细胞的物质输入和输出
掌控着道道闸门，驱动着各式舟车，
输入输出中忙碌，被动主动间选择，
生物大分子铸就，神奇的生命之膜。
问题探讨 P62
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如图所示现象。
玻璃纸(又叫赛璐玢)是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。
渗透现象示意图
半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称。物质能否通过只与膜上孔径直径的大小有关。例：玻璃纸、肠系膜、蛋壳膜、鱼鳔等。，蛋
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
单位时间内：
从烧杯扩散到漏斗中的水分子数 ＞ 从漏斗中扩散到烧杯的水分子数
半透膜
蔗糖分子
水分子
清水
玻璃纸(半透膜)
蔗糖溶液
S2
S1
水多
水少
扩散：物质分子从相对含量多的地方向相对含量少的地方运动 ，直到均匀分布的现象。
渗透装置
不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。
液面不再上升时，还有水分子移动吗？半透膜两侧溶液浓度相等吗？
此时仍然有水分子进出半透膜
半透膜两侧浓度不相等
2、如果漏斗足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
漏斗内溶液浓度仍然高，由于漏斗管内液面升高形成的静水压会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故半透膜两侧溶液浓度关系仍是漏斗内溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。
渗透平衡时水分子进出速率相等
a、b溶液浓度
拓展：液面升高的程度受什么因素影响？
半透膜两侧溶液的浓度差。浓度差越大，高度差就越大。
b溶液浓度高
3、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
4、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
不会。因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。
根据3和4，概括漏斗内液面升高(渗透现象)需要什么条件？
单位时间内玻璃纸两侧水分子进出平衡，漏斗中的液面将保持不变。
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
1、发生渗透现象的条件
（一）渗透作用：
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
（1）具有半透膜
（2）半透膜两侧的溶液具有浓度差
2、水分子渗透的方向：
半透膜
含水量
含水量
浓度溶液
浓度溶液
低
高
高
低
一、水进出细胞的原理
从水（溶剂）的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透
浓度：指物质的量浓度，不是质量浓度
1、如图所示U型管中间被一种只允许水分子通过，单糖和二糖都不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入等物质量浓度的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，一段时间后液面高度如何变化？
蔗糖
葡萄糖
液面没有变化
右侧液面上升
假设在两侧分别加等质量浓度的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，一段时间后液面高度如何变化？
1、如图所示U型管中间被一种能允许水分子和单糖通过而二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加等质量浓度的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，一段时间后液面高度如何变化？
注意：半透膜两侧的浓度差是指溶质颗粒的物质的量浓度，不是质量浓度。
蔗糖
葡萄糖
右侧液面上升
2、假设半透膜只允许水分子通过，单糖和二糖都不能通过，在左侧的蔗糖溶液中加入少量的蔗糖酶（不考虑酶的存在所引起的浓度变化），液面高度如何变化？
左侧液面上升
①外界溶液的浓度 < 细胞质浓度
②外界溶液的浓度 > 细胞质浓度
③外界溶液的浓度 = 细胞质浓度
失水皱缩
形态不变
吸水膨胀
（二）动物细胞的吸水与失水
实验：将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中。一段时间后，红细胞将会发生以下变化。
【思考与讨论】
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
2、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水涨破吗？
3、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
4、输液时，为了维持红细胞正常的形态结构，应输入怎样的溶液呢？
等渗溶液，如质量分数为0.9%的NaCl溶液（生理盐水） 。
不能，蔗糖分子
不一定
细胞内外浓度差，正相关
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质基质
相当于
相当于
（二）动物细胞的吸水与失水
动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
②细胞质与外界溶液存在浓度差
①细胞膜相当于一层半透膜
（三）探究植物细胞的吸水和失水 P63
细胞壁
细胞膜
液泡膜
细胞质
原生质层（伸缩性大）
细胞液
①
②
③
④
⑤
1、原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
2、水进出植物细胞：主要是指水经过原生质层进出液泡。
（全透性，支持和保护细胞，伸缩性比较小）
成熟植物细胞结构模式图
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
实验结论
表达与交流
水进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜？
水是以渗透作用的方式进出植物细胞的，原生质层相当于一层半透膜。
实验：探究植物细胞的吸水和失水
设计方案：将植物细胞浸润在 的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在 中，观察其大小的变化。
（设计方案、预期结果…）
缩小
皱缩
变大
膨胀
较高浓度
清水
预期：由于原生质层相当于一层半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会 ，细胞 ；在清水中植物细胞的液泡又会 ，细胞 。
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水
刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜
材料用具
实验：探究植物细胞的吸水和失水
（细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，有利于观察。）
（三）探究植物细胞的吸水和失水 P64
实验步骤
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
1
2
3
4
滴清水
撕取洋葱鳞片叶外表皮
低倍镜观察
撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡。
实验：探究植物细胞的吸水和失水
有一个紫色的中央大液泡，原生质层紧贴细胞壁 。
实验：探究植物细胞的吸水和失水
实验步骤
5
6
低倍镜观察
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引
7
8
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引
低倍镜观察
0.3g/mL
蔗糖溶液
清水中
中央液泡大小及颜色 原生质层的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
中央液泡变小、颜色加深
逐渐恢复原来大小，颜色变浅
原生质层脱离细胞壁
基本不变
基本不变
原生质层恢复原来位置
质壁分离
质壁分离复原
细胞失水
细胞吸水
自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。
自身对照
滴加蔗糖溶液
滴加清水
自身对照
质壁分离
质壁分离复原
(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；
(2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
结论：
一、质壁分离
1、概念：
指原生质层和细胞壁发生分离的现象。
2、原因：
②外界溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水
①原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
二、质壁分离复原
1、概念：
发生质壁分离的植物细胞因吸水，恢复为原来的状态。
2、原因：
外界溶液浓度小于细胞液的浓度，细胞吸水。
实验：探究植物细胞的吸水和失水
内因
外因
1、发生质壁分离的条件有哪些？
死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离。
具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。
①活细胞 ②具有中央大液泡 ③外界溶液的浓度大于细胞液浓度。
2、可以用黒藻叶片来观察植物细胞的质壁分离与复原吗？
液泡无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，可以观察叶绿体的分布范围
绿色植物叶肉细胞
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
如果所用溶液为甘油、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，发生质壁分离后因细胞吸收溶质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。
3、已经发生质壁分离的细胞，再放入清水也不能复原的原因？
因为细胞已经严重失水而死亡。
4、把蔗糖溶液换成KNO3溶液，实验结果怎样呢？
发生质壁分离自动复原
例1、把紫色洋葱细胞放在0.3g/mL蔗糖溶液中，如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析：
（1）b的颜色和大小如何发生变化？
（2）c处的浓度与细胞外的浓度
（3）当停止质壁分离时，b与c的浓度？
颜色逐渐加深；b逐渐变小。
相等,细胞壁是全透性的。
相等
11.图甲是人的成熟红细胞长时间处在不同浓度的 NaCl 溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的 NaCl 溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是
A.据图甲可知，用 50 mmol·L－1NaCl溶液处理人成熟红细胞后，再经离
心处理可分离出细胞核
B.据图甲可知，若病人输液用到生理盐水，其最佳浓度约为 150 mmol·L－1
C.分析图乙可知，A点时细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小
D.分析图乙可知，B点时液泡体积和细胞液浓度均恢复到O点时的状态
小本 P161
B
增大
质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
质壁分离和复原实验的拓展应用
像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输分为自由扩散和协助扩散。
二、自由扩散和协助扩散
组织间隙
组织
细胞
管
血
细
毛
肺泡
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
组织间隙
O2是怎样进入血液以及组织细胞？
以自由扩散的方式
O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜？
（肺泡壁、毛细血管壁为单细胞层）
4层
O2从肺泡腔进入组织细胞需要穿过几层生物膜？
9层
氧气的被动运输
1、自由扩散
①特征
顺浓度梯度运输（高到低）
不需要转运蛋白
不需要消耗能量
②举例：
③影响自由扩散速率的因素：
运输速率
浓度差
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，也叫简单扩散。
气体（O2 、CO2、N2 等）、
脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯）、
脂质分子（胆固醇、性激素等）
浓度差
2、协助扩散
物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式，也叫易化扩散。
①特征
顺浓度梯度运输
需要转运蛋白参与
不需要消耗能量
②举例：
水分子进出细胞(水通道蛋白）
离子进出细胞(离子通道蛋白）
葡萄糖进入红细胞(载体蛋白)
③影响协助扩散速率的因素：
浓度差、 转运蛋白数量
运输速率
浓度差
P
P点后速率受转运蛋白数量限制
载体蛋白 通道蛋白
转运特点
自身构象
是否与转运的分子结合
是否有特异性
实例
转运蛋白:
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过
只容许与自身通道的直径和形状相适配，大小和电荷相适宜的分子或离子通过
改变
不改变
结合
不结合
具有
具有
葡萄糖进入红细胞
水分子通过水通道蛋白进出细胞
K+通过钾离子通道蛋白进出细胞
项 目 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗细胞内的能量
举例
不需要
需要
不消耗
不消耗
水、气体（O2 、CO2、N2）、
脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯）
脂质分子（胆固醇、性激素等）
水分子进出细胞(水通道蛋）
离子进出细胞(离子通道蛋白）
葡萄糖进入红细胞(载体蛋白)
高浓度
低浓度
高浓度
低浓度
比较自由扩散和协助扩散的异同
练习与应用（P67）
一、概念检测
1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。
(1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜 ( )
(2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的（ ）
(3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的（ ）
√
×
×
2.下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ）
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁的伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
D
3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，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，但甲细胞随后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
B
可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
二、拓展应用
1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
二、拓展应用
2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
假设：温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率。设计实验提示：可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速度，实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。
低温
高温
17．肌红蛋白是哺乳动物肌肉中储氧的蛋白质，由一条肽链盘绕一个血红素辅基形成，血红素辅基和肽链间不发生脱水缩合，下图甲为血红素辅基结构，图乙为肽链结构。
(2)由图推知，肌红蛋白至少含有________个肽键，至少含有____个游离的羧基。
(3)若组成肌红蛋白的肽链含有5个丙氨酸（分子式为C3H7O2N），分别位于第26、71、72、99、153位（见图乙）。现用有关的酶水解掉丙氨酸，则得到的肽链有_____种，肽键数量减少____。
(5)若某链状多肽的分子式是C55H70O19N10，将它彻底水解后只能得到下列4种氨基酸：
该多肽进行水解，需要消耗______个水分子，得到______个谷氨酸分子。
152
3
4
8
4
9
18．图甲表示某哺乳动物乳腺细胞内各种蛋白质的合成和转运过程，图中①②③④⑤⑥⑦代表细胞结构，A、B、C、D、E代表物质。用35S标记一定量的氨基酸来培养该乳腺细胞，测得内质网、核糖体、高尔基体上放射性强度的变化曲线如图乙所示，在此过程中高尔基体膜、细胞膜、内质网膜面积的变化曲线如图丙所示。请据图回答下列问题：
(1)图甲中不含有磷脂分子的细胞器是______（填序号），分离出各种细胞器的方法是 。
(2)图甲中A、B、C、D代表细胞内合成的各种蛋白质，其中下列物质中属于D类物质的是 。
①呼吸酶 ②胰岛素 ③血红蛋白 ④线粒体膜的组成蛋白 ⑤抗体
(3)D物质从合成到运输到细胞外的过程中一共穿过_____层磷脂双分子层，能够大大增加细胞内的膜面积的细胞器是____（填序号）。
(4)E是合成D物质的原料，则E物质从细胞外进入细胞形成D物质并排出细胞外，需要经过的膜结构依次是（用“→”和序号表示） 。
(7)实验期间在该乳腺细胞分泌物中分离出了α－乳蛋白、脂肪、抗体和乳糖四种物质，其中具有放射性的物质是 。
①②
②⑤
0
③
⑦→③→④→⑦
α－乳蛋白、抗体

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