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(共44张PPT)
4.1 被动运输
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。
物质能否通过半透膜与半透膜的孔径大小有关
玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等
阅读教材P62问题探讨，并思考下列问题
问题探讨
1、漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
3、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？
半透膜的透过原理：根据膜上孔的大小决定分子是否能通过
渗透现象演示
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
多
少
由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
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。
此时膜两侧溶液浓度相等吗？
不相等，漏斗内高；漏斗内液柱有静水压
2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
3、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。
单位时间透过玻璃纸进出水分子的量相同，故漏斗管液面不变
发生渗透作用条件一 ：具有半透膜
发生渗透作用条件二：膜两侧的溶液具有浓度差
1、渗透作用的概念：
水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜 的扩散
3.渗透作用中水的运输方向
水相对含量高
半透膜
水（溶剂）
低浓度溶液
水相对含量低
高浓度溶液
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
一、水进出细胞的原理-----渗透作用
2、渗透作用发生的条件
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差。
方向：
相对含量高 → 相对含量低
两溶液间的水分子的移动是双向的，我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变。
比较 浓度 H2O相对含量
蔗糖液 高 低
清水 低 高
H2O扩散方向 低→高 高→低
顺相对含量梯度
影响渗透速度的因素
b.浓度差
葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜
一段时间
此浓度差是指半透膜两侧溶质的 的差值而不是质量浓度。
左侧液面下降
右侧液面上升
半透膜面积增大，液面会升高的高度 。
所需要的时间 。
a.半透膜面积
相同
缩短
物质的量浓度
渗透装置液面变化情况变式分析：
10%
葡萄糖
10%
蔗糖
高浓度一侧(右侧)液面升高；渗透平衡时，一般两
侧溶液的浓度并不相等。
右侧液面先上升后下降，最终左侧液面高于右侧液面。
① 溶质不能通过半透膜
② 葡萄糖能通过半透膜，蔗糖不能通过半透膜
③ 加蔗糖酶，溶质不能通过半透膜
蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由葡萄糖溶液→蔗糖
溶液透过较多，则左侧液面升高，最终高于右侧。
与生活的联系
你吃比较咸或甜的食物时，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？请用所学知识解释原因。
口腔上皮（动物）细胞相当于一个渗透系统，可以发生渗透吸水、失水。
细胞膜
细胞内溶液
选择性透过膜: 是具有活性的生物膜，既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如 .
细胞膜
相当于一层半透膜。
细胞膜
清水中
0.9%NaCl溶液中
20%的蔗糖溶液中
外 界 溶 液 浓 度
细 胞 质 的 浓 度
小于
吸水膨胀
大于
失水皱缩
等于
保持原状
二、动物细胞的吸水和失水
低渗溶液
高渗溶液
等渗溶液
1、动物细胞相当于一个渗透系统， 相当于半透膜；
2、当外界溶液浓度大于细胞内浓度时，细胞 ，
当外界溶液浓度小于细胞内浓度时，细胞 ；
实验小结
3、其它动物细胞吸水和失水和原理与红细胞的是 的。
细胞膜
失水
吸水
一样
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、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？3、当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。思考·讨论红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”所示装置中的蔗糖分子。是（相当于）。不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时红细胞将不再吸水。取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。探究·实践
探究植物细胞的吸水和失水
生活中观察到的现象：
（失水）
（吸水）
（有水分渗出）
用盐腌萝卜时会有水渗出，同时萝卜的体积会减少　
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象
有些萎蔫的白菜叶片置于清水中又变得硬挺
包水饺把白菜做馅时，放一些盐，过一会儿发现什么现象？
（失水）
细胞膜
液泡膜
细胞质
细胞壁
原生质层
（全透性）
细胞液
三、植物细胞的吸水和失水
水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。
植物细胞的失水与吸水与动物细胞相同吗？如果不同，不同又在哪里呢？
思考
动物细胞和成熟植物细胞都相当于渗透系统
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
进一步探究
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是不是相当于一层半透膜？
水分通过渗透作用进出植物细胞，原生质层相当于一层半透膜
探究植物细胞的吸水和失水
①制作临时装片, 观察植物细胞正常形态；
②将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；
③再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
（设计方案、预期结果…）
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_____。
缩小
失水
变大
吸水
1、材料：洋葱鳞片叶、0.3g/mL的蔗糖溶液，清水
为了便于观察到细胞中液泡的变化，最好选取鳞片叶的 （紫色外表皮细胞、无色内表皮细胞）
2、器具：显微镜、镊子、吸水纸等
3、原理：
(1)成熟的植物细胞的 相当于一层半透膜。
(2)原生质层内侧的 与 存在浓度差。
(3)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性 。
紫色外表皮细胞
探究植物细胞的吸水和失水
原生质层
细胞液
外界溶液
大
4、实验过程
第一次显微观察
----正常的洋葱表皮细胞
特点：
细胞壁
液泡
具有一个紫色的中央大液泡，原生质层紧贴着细胞壁
5、结果分析：
第二次显微观察：一侧滴 0.3g/ml的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引（引流法）
原生质层与细胞壁发生分离,叫做质壁分离
（1）外因：外界溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水
（2）内因：原生质层的伸缩性大于细胞壁伸缩性
中央大液泡逐渐变小，紫色变深（细胞液浓度变大）
质壁分离的原因
第三次显微观察现：一侧滴清水，另一侧用吸水纸吸引（引流法）
中央液泡变大，紫色变浅
原生质层恢复原来位置
发生质壁分离复原
外界溶液浓度小于细胞液的浓度，细胞吸水
质壁分离复原的原因：
6．实验结论：植物细胞质壁分离及复原
(1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生 。
(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生 。
质壁分离
质壁分离复原
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
进一步探究
探究植物细胞的吸水和失水
实验现象

中央液
泡大小
原生质层
的位置
细胞
大小
蔗糖
溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本不变
基本不变
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
植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁
思考 讨论
1、你知道质壁分离的的“质”与“壁”分别指什么吗？
2、在质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度及细胞吸水力的变化趋势如何？
质壁分离——
质壁分离复原——
3、若用KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等溶液做实验，会出现什么现象？
4、本实验是如何设置对照的
细胞液浓度变大，细胞吸水能力变大
细胞液浓度变小，细胞吸水能力变小
KNO3等溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，发生质壁分离，质壁
分离后因细胞主动吸收K+和NO3_等溶质微粒，而使细胞液浓度增大，植物
细胞又会吸水，引起质壁分离后的自动复原。
同一实验组在实验前后形成自身对照
(1)实验材料最好选择 ，以便于在显微镜下观察。
(2)植物细胞质壁分离和质壁分离复原中，水分子的移动都是双向的，实验结果是 所导致的。
(3)因为细胞壁是 的，质壁分离后，在细胞壁和细胞膜之间充满的是 。
(4)若用50%的蔗糖溶液做实验，植物细胞能发生质壁分离但不能复原，这是因为 。
(5)若用一定浓度的尿素、乙二醇、KNO3、NaCl溶液做实验会出现质壁分离自动复原现象，因为这些物质会转移到细胞内而引起
升高。
有颜色的活的成熟植物细胞
双向水分子运动的差
全透性
外界溶液
细胞过度失水而死亡
细胞液浓度
[温馨提醒]
发展素养
1．将植物细胞放在清水中，当细胞不再吸水时，细胞内外浓度是否相等？为什么？
提示：不相等。
因为细胞外清水浓度为零，肯定是细胞内浓度高。细胞不再吸水是由细胞壁的束缚造成的。
2．参照动物细胞在低浓度溶液中吸水涨破的现象，若将植物细胞放入清水中是否也会发生吸水涨破？
提示：植物细胞在清水中不会涨破。
因为细胞壁起到保护和支持作用。
待测细胞+适宜浓度的蔗糖溶液
不发生质壁分离
→活细胞
发生质壁分离
→死细胞
镜检
判断细胞死活
待测植物细胞 ＋ 一系列浓度梯度的蔗糖溶液
细胞液浓度介于未发生和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。
镜检
② 确定某一细胞的细胞液浓度的范围
质壁分离及其复原的应用
不同植物细胞 + 同一浓度的蔗糖溶液
镜检
发生质壁分离的时间越短，质壁分离的程度越大，细胞液浓度 。
③ 比较不同植物细胞的细胞液浓度的大小
同一植物的成熟细胞 十 未知浓度的溶液
镜检
发生质壁分离的时间越短，质壁分离的程度越大，未知溶液浓度 。
④ 比较不同溶液的浓度大小
越低
越高
⑤鉴别不同种类的溶液。
成熟植物细胞+不同种类溶液→只发生质壁分离，不能自动复原→
溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液)，用清水或低渗溶液处理才能复原
质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如甘油、KNO3、 尿素等溶液）
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。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。四、自由扩散和协助扩散被动运输：1.自由扩散
（3）方向：
高浓度→低浓度
（4）动力：
细胞内外浓度差
（2）实例：
①气体分子，如O2、CO2、N2等
②水等小分子
③脂溶性小分子，如甘油、尿素、脂肪酸、
乙醇，苯等
（1）概念：物质通过 作用进出细胞的方式，也叫 。
简单的扩散
简单扩散
四、自由扩散和协助扩散
浓度差
运输速率
运输速率
O2浓度 / 氧分压
以自由扩散的方式
（肺泡壁、毛细血管壁为单细胞层）
4层
1.O2是怎样进入血液以及组织细胞？
2.O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜？
3.O2从肺泡腔进入组织细胞需要穿过几层生物膜？
9层
生物膜、磷脂分子层、磷脂双分子层
肺泡
O2
O2
思考 讨论
特点：
1、顺浓度梯度运输(高浓度→低浓度）
2、不需要转运蛋白协助
3、不需要消耗能量
自由扩散
物质通过简单扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。
比方:球往低处滚：
2.协助扩散
（1）概念：借助膜上的 进出细胞的物质 ，
也叫 ，如 。
（2）方向：
高浓度→低浓度
（3）动力：
浓度差
转运蛋白
扩散方式
易化扩散
葡萄糖进入红细胞
通道蛋白
载体蛋白
0 浓度差
运输速度
A
曲线分析
(1)OA段：限制因素为浓度差。
(2)A点以后：此时限制因素为转运蛋白的数量。
特点：
1、顺浓度梯度运输(高浓度→低浓度）
2、需要转运蛋白参与
3、不需要消耗能量
协助扩散
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。
实例:水通道蛋白运输、
钠钾离子通道运输（Na+进K+出神经细胞）、人红细胞吸收葡萄糖
比方：车载货下坡
协助扩散
*研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 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
是否与转运的分子结合
是否有特异性
实例
（3）转运蛋白的类型
结合
不结合
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
镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小分子有机物跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。
通道蛋白只能介导协助扩散，载体蛋白可介导协助扩散，也可介导主动运输。
自由扩散
协助扩散
例：乙醇、甘油、 苯、性激素、
气体(O2、 CO2)、水
载体蛋白：葡萄糖进入红细胞
（需要与载体结合）
被动运输
通道蛋白：水和某些离子
（无需与通道蛋白结合）
特点
不消耗能量
顺浓度梯度运输：（高 低）
自由扩散
协助扩散
影响跨膜运输的因素
影响自由扩散的因素:膜内外物质浓度梯度的大小
影响协助扩散的因素:①膜内外物质浓度梯度的大小 ②细胞膜上转运蛋白的数量。
P点后速率受转运蛋白数量限制
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、D 3、B
√
×
×
二、拓展应用
1、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、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。
2、假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。
可以借助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率。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。
课后练习
1、以下可以发生渗透作用的是（ ）
A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中
C.烈日下菠菜叶子下垂 D.放在盐水中的萝卜变软
D
课堂练习
2、a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ）
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
C
D
C
3、下图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜，甲、丙装置中A、B、a、b溶液浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，乙、丁装置分别表示一段时间后甲、丙装置的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA>MB，Ma＝Mb>MA，则达到平衡后(　　)
A.h1>h2、Ma>Mb B.h1>h2、MaC.h1Mb
D
4、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（）A.根细胞从土壤中吸收的养分过多B.根细胞不能从土壤中吸水或失水过多C.根系不能将水向上运输D.根系被肥料分解释放的热能烧毁B5、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（ ）A.盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用B.盐水中的Na＋不利于细菌的生活C.盐水是中性的，不适于细菌的生活D.由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡D

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