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第4章 细胞的物质输入和输出
第第1节 被动运输
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，使漏斗管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
蔗糖侧
清水侧
水分子
半透膜
思考：液面为什么会升高？
渗透作用：水分子（或其他溶剂）通过半透膜的扩散。
渗透作用
（2）若漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
（3）渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？为什么？
（4）如果用纱布代替玻璃纸，漏斗液面还会升高吗？
（5）如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面还会升高吗？
思考讨论学案P2（2）~（5）四个问题
H1产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压差达到平衡时，水分子由蔗糖溶液向清水扩散的速度与由清水向蔗糖溶液扩散的速度相等，扩散达到平衡状态，液面不再升高。
半透膜
半透膜两侧存在浓度差
渗透作用
发生的条件
渗透作用：水分子（或其他溶剂）通过半透膜扩散的结果。
渗透系统：两个溶液体系以及半透膜。
发生条件：①半透膜 ②半透膜两侧溶液具有浓度差
渗透方向：
相对含量高 相对含量低
水的含量
溶液浓度
低浓度溶液 高浓度溶液
渗透压
渗透压低 渗透压高
物质的量浓度
指溶液中溶质微粒对水的吸引力
渗透作用是扩散作用的一种特殊形式
渗透作用归纳
渗透作用巩固训练
下列渗透装置中半透膜只允许水分子通过，初始液面两侧等高，预期实验结果，分析原因。
（1）实验装置①一段时间后，实验结果：__________________，原因是______________。若半透膜允许单糖、水分子通过，不允许二糖通过，则实验结果是____________________，原因是________________。
（2）实验装置②一段时间后，实验结果：__________________，原因是___________。
（3）当实验装置②达到平衡后，若在左侧加入适量蔗糖酶（对渗透压的影响忽略不计），一段时间后，实验结果：___________________，原因是：______________________。
学案P2【渗透装置变式分析】
两侧液面等高
左侧液面升高
右侧液面升高
左侧液面高于右侧
外界溶液浓度 细胞质浓度
外界溶液浓度 细胞质浓度
外界溶液浓度 细胞质浓度
<
细胞吸水膨胀
>
细胞失水皱缩
=
细胞形态不变
水进出动物细胞的原理
水进出动物细胞的原理
①红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
②红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
③当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
④红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
⑤临床上输液为什么要用生理盐水？
⑥将食物用食盐腌制为什么可以达到防止食物腐烂变质的目的？
思考讨论，填写学案P3
渗透作用的条件： ①具有半透膜
②半透膜两侧具有浓度差
渗透系统的要求：①两个溶液体系
②具有半透膜
红细胞与渗透装置的比较
一个动物细胞相当于一个渗透装置
细胞质
外界溶液
细胞膜
细胞膜
细胞质浓度与外界溶液浓度不同
水进出动物细胞的原理
渗透作用的条件：①具有半透膜
②半透膜两侧具有浓度差
渗透系统的要求：①两个溶液体系
②具有半透膜
植物细胞与渗透装置的比较
什么是原生质层？
细胞液
外界溶液
原生质层
原生质层
细胞液浓度与外界溶液浓度不同
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层
具有选择透过性
水进出植物细胞的原理
植物细胞的吸水和失水
水进出植物细胞的原理
半透膜：一类小分子物质可以通过,而大分子物质不能通过的多孔性薄膜的总称。
选择透过性膜：指具有活性的生物膜。对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性。
如玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣等
如细胞膜
选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜
水进出植物细胞的原理
材料1：将白菜剁碎做馅时，常常放一些盐，一会儿就可看到水分渗出。腌制的萝卜会变皱变软。为什么会有这样的现象？
材料2：卖菜的阿姨常往青菜上洒水。洒水的原理是什么？洒水后菜叶会有什么变化？
材料3：对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。原因是什么？
分析学案P3 材料1~3
在下图中标注植物细胞与渗透装置的关系
探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
实验结论
实验方案
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
对你提出的问题做出一个可检测的解释，如：
先将细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其形态变化；
再将细胞浸润在清水中，观察其大小变化。
预期结果
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________。
原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
盖上盖玻片制成临时装片
3
1
滴清水
2
撕取洋葱鳞片叶外表皮
4
低倍镜观察
6
低倍镜观察
5
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流
7
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流
8
低倍镜观察
中央液泡大小和颜色
原生质层的位置
细胞大小
中央液泡大小和颜色
原生质层的位置
细胞大小
中央液泡大小和颜色
原生质层的位置
细胞大小
探究植物细胞的吸水和失水
实验过程
探究植物细胞的吸水和失水
实验结果分析
实验结果 液泡大小 液泡颜色 原生质层的位置 细胞大小 吸水能力
0.3g/mL 蔗糖溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
质壁分离复原
质壁分离
基本不变
基本不变
变深
重新变浅
变大
变小
1、原生质层相当于半透膜
2、植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的
实验结论
质壁分离与复原实验的拓展
判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞
一定浓度
蔗糖溶液
镜检
发生质
壁分离
无质壁
分离
活细胞
死细胞
1
2
鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植
物细胞
不同种
类溶液
镜检
只发生
质壁分离
质壁分离
后自动复原
溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）
溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）
质壁分离与复原实验的拓展
测定细胞液浓度范围
待测成熟植物细胞
一系列浓度梯度的蔗糖溶液
镜检
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间
3
4
比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植
物细胞
同一浓度蔗糖溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大
其他：比较未知浓度溶液的浓度大小
农业生产中的水肥管理
生活中杀菌、防腐、腌制食品
被动运输
像水分子这样，物质以____________进出细胞，_________消耗细胞内化学反应所释放的_____，这种物质跨膜运输方式称为_____________。
被动运输分为______________和_______________两类。
扩散方式
不需要
能量
被动运输
自由扩散
协助扩散
自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞，也叫简单扩散。
协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。
被动运输——自由扩散与协助扩散的比较
物质出入细胞膜的方式 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否消耗能量（ATP）
是否需要转运蛋白
举例
物理模型
数学模型 曲线图 （一定浓度范围内）
物质运输动力来源
物质运输速率限制因素
高浓度 低浓度
（顺浓度梯度）
不消耗
不需要
需要（载体蛋白或转运蛋白）
O2、CO2 、水、甘油、乙醇、苯等
离子、葡萄糖、氨基酸、水等
细胞膜内外物质的浓度梯度
浓度梯度；转运蛋白的数量
膜内外物质浓度梯度（浓度差）
膜内外物质浓度梯度
转运蛋白
（1）载体蛋白
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。
（2）通道蛋白
只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。
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
图示
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
有的改变，有的不改变
不结合
结合
具有
具有
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
水分子通过水通道蛋白进出细胞
转运蛋白

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