资源简介

(共47张PPT)
学习目标：
1.细胞在什么情况下吸水或失水
2.植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么
3.两种被动运输的方式有什么异同
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
阅读P62-63，思考
1.什么是扩散？什么是渗透作用？
2.水进出动物细胞的原理是？
3.什么是原生质层？
4.水进出植物细胞的原理是？
把一滴红墨水滴入一杯水中，不需搅拌，一会整杯水都会变红，这就是墨水分子在水中不断运动的结果，这种现象称为扩散。
扩散：物质从高浓度处向低浓度处运动，直到均匀分布的现象。
①物质：气体、固体、液体等
②扩散的速率与 有关 。
物质的浓度差、温度
问题探讨
漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
如果烧杯内不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
玻璃纸（赛璐玢）：一种半透膜，水分子可以透过它，而蔗糖分子则不能。
半透膜：某些物质可以通过，而另一些物质不能通过的一类多孔性膜。
Na+
葡萄糖
Na+
葡萄糖
水
水
蔗糖
蛋白质
半透膜
物质能否通过取决于分子的直径大小
玻璃纸
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？
答：
①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。
②如果漏斗管足够长，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。
2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
答：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。
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？
答：漏斗中的液面将保持不变。
（1）概念：
（2）条件：
（3）方向：
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散
水从相对含量高→相对含量低 渗透
即：低浓度溶液→高浓度溶液
①半透膜
②膜两侧溶液具有浓度差（注意：物质的量浓度）
一、水进出细胞的原理
1.渗透作用
10%的蔗糖溶液
30%的蔗糖溶液
10%的蔗糖溶液
10%的葡萄糖溶液
B液面上升
结果
物质的量浓度
小
物质的量浓度
大
F液面上升
C为半透膜，葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜，液面如何变化？
E
F
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
水分进出细胞
处于平衡状态
低渗溶液 高渗溶液 等渗溶液
2.水分进出动物细胞
低渗溶液 等渗溶液 高渗溶液
吸水 维持正常形态 失水
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.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
答：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”中的蔗糖分子。
答：是，是“相当于”而不是“等同”。
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.红细胞吸水和失水取决于什么条件？原理是什么？
5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
答：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，有可能细胞内液下降后外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。
答：①红细胞内外溶液的浓度差，一般浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。②渗透作用的原理
答：生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，可维持血细胞正常的形态和功能。
（1）原理：
2.水分进出动物细胞
渗透作用
（2）动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
①细胞膜相当于半透膜
②细胞质有一定浓度，与外界溶液存在浓度差
成熟的植物细胞模式图
植物细胞内的液体环境主要指的是
。
原生质层：
水分进出细胞，主要是指水经过 进出液泡。
思考：
①原生质层是不是相当于一层半透膜呢？
②植物细胞还具有细胞壁，它对细胞的吸水和失水有没有影响呢？
液泡里面的细胞液。
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
原生质层
3.水分进出植物细胞
细胞壁
细胞膜
液泡膜
细胞质
原生质层，伸缩性较大
细胞液
成熟的植物细胞模式图
（具有一定的浓度，糖类、无机盐、色素、蛋白质等）
①全透性，水分子和溶解在水里的物质均能自由通过
②保护和支持，伸缩性较小
思考：成熟的植物细胞与外界溶液能否组成一个渗透系统？
（1）原理：
3.水分进出植物细胞
渗透作用
（2）植物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
①原生质层相当于半透膜
②细胞液与外界溶液存在浓度差
原生质层：细胞膜和 液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
“原生质层”和“原生质体”的区别
原生质体：去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。
一个动物细胞就是一个原生质体。
思考与讨论：
1.所有植物细胞都通过渗透作用吸水和失水吗？
2.植物细胞会由于过多吸水而涨破吗
答：细胞吸水有三种方式：
未形成液泡的细胞，靠吸涨作用吸水；
液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水；
与渗透作用无关的代谢性吸水。
例：风干种子、分生组织细胞等通过吸涨作用吸水
吸涨作用：靠亲水胶体（蛋白质、淀粉、纤维素等）吸水并膨胀的现象。
探究·实践
探究植物细胞的吸水和失水
生活现象
1.萎蔫的叶片浸泡在清水中，不久，菜叶就会变得硬挺。
2.将白菜剁碎做馅时，常常放一些盐，一会儿后就可看到水分渗出。
3.对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
探究实验的一般过程：
实验：探究植物细胞的吸水和失水
1.提出问题
2.作出假设
3.设计实验
4.进行实验
5.分析结果，得出结论
6.表达与交流
现象：
植物细胞会吸水或失水，且与外界溶液浓度有关
1.提出问题：
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层相当于一层半透膜吗？
2.作出假设：
探究植物细胞的吸水和失水
原生质层相当于一层半透膜
实验设计思路分析：
1.如果假设正确，当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，植物细胞就会 ；当外界溶液浓度低于细胞液时，植物细胞就会 。
2.如何使细胞外溶液的浓度提高或降低
3.如何看到细胞 需要用到什么材料和器具
4.对实验结果作出预测：
细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化
失水
吸水
3.设计实验
(1)制作植物细胞临时装片，观察细胞正常状态
(2)浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察细胞失水后的变化；
(3)再将其浸润在清水中，观察细胞变化。
观察指标：
中央液泡大小；
原生质层的位置
细胞大小
4.进行实验（仅低倍镜观察）
制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍镜观察
低倍镜观察
低倍镜观察
0.3g/mL蔗糖溶液（重复几次）
吸水纸
清水
吸水纸
紫色中央大液泡
原生质层紧贴细胞壁
中央液泡 （紫色 ）
原生质层与细胞壁 。
中央液泡 （紫色 ）
原生质层与细胞壁 。
逐渐变小
逐渐变大
加深
分离
变浅
贴近
第一次观察：对正常细胞的液泡体积、颜色进行观察
结果：
紫色中央大液泡
原生质层紧贴细胞壁
较小的无色细胞质基质区域
第二次观察：质壁分离首先发生在细胞的角隅处
结果：
液泡逐渐变小，颜色变深
原生质层与细胞壁逐渐分离
细胞大小基本不变
此时细胞壁与原生质层之间的空隙充满的是 ；
质壁分离的过程中，植物细胞细胞液的浓度 ，
细胞的吸水能力 ，最后趋于稳定。
蔗糖溶液
增大
增强
第三次观察：
结果：
液泡逐渐变大，颜色变浅
原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁
细胞大小基本不变
质壁分离复原的过程中，植物细胞细胞液的浓度 ，细胞的吸水能力 。
减弱
减小
5.实验结果
试剂 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3g/mL 蔗糖溶液
清水
变小
原生质层脱
离细胞壁
基本不变
逐渐恢复原来大小
逐渐恢复原来位置
基本不变
①当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水发生质壁分离
②当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水发生质壁分离复原
6.实验结论
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，
植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
(1)当细胞液的浓度小于外界溶液浓度时，细胞液中的水透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层发生一定程度的收缩，当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。
(2)当细胞液的浓度大于外界溶液浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地发生恢复原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。
7.植物细胞发生质壁分离的主要原因：
(1)外因：
(2)内因：
原生质层相当于一层半透膜
细胞壁的伸缩性小于原生质层
导致渗透失水
导致质壁分离
外界溶液浓度＞细胞液浓度
下列哪些细胞能发生质壁分离
a.叶肉细胞 b.根毛成熟区细胞 c.分生区细胞
d.洋葱表皮细胞 e.干种子细胞 f.动物细胞 g.导管细胞
能发生质壁分离的细胞：a、b、d
有大液泡（成熟）的活的植物细胞，才能发生质壁分离。
动物细胞、无大液泡的或死的植物细胞不能发生质壁分离。
8.细胞发生质壁分离需具备的条件：
（1）活的（前提）
（2）成熟的（具有中央大液泡）
（3）植物细胞（具有细胞壁）
9.注意事项
（1）选材：带有颜色的成熟植物组织
（2）试剂：浓度要适宜
（3）操作：
有颜色便于观察
成熟植物细胞具有中央大液泡，质壁分离及复原现象明显
例：洋葱鳞片叶外表皮、水绵、黑藻叶等
过低：
过高：
盐酸、酒精、醋酸：
观察质壁分离时，时间不要过长，以免细胞失水过多死亡，影响复原现象的观察。
不能发生质壁分离
细胞失水过多而死亡
能杀死细胞，不适合做溶液
探究KNO3溶液中分子跨膜运输的实验现象
开始
细胞发生质壁分离的自动复原
一段时间后
0.3g/mL KNO3溶液(K+,NO3- 可以透过生物膜）
细胞发生质壁分离
若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现质壁分离自动复原现象，原因是：
外界溶液中溶质能够通过生物膜，进入到细胞内而引起
细胞液浓度升高，细胞吸水能力增强，外界溶液中的水分会透过原生质层进入细胞液中，发生质壁分离自动复原。
二、被动运输
1.概念：
2.特点：
3.类型：
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。
顺浓度梯度，不需要消耗细胞的能量
自由扩散和协助扩散
协助扩散
载体蛋白
通道蛋白
自由扩散
自由扩散和协助扩散
阅读P66-67思考：
1.自由扩散和协助扩散的概念、物质运输方向、特点、特点？
2.影响自由扩散和协助扩散的运输速率的因素有？
3.载体蛋白和通道蛋白的特点与区别是？
（2）运输方向：
高浓度
低浓度
不需要转运蛋白，不需要消耗能量
（4）实例：
O2、CO2等气体分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物质；少数H2O
（3）特点：
（5）影响因素：
思考：甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？
因为甘油、乙醇等都是脂溶性的物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂分子层出入细胞。
1.自由扩散
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散
（1）概念：
物质浓度差、温度
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？
（1）概念：
（2）运输方向：
（3）特点：
（4）实例：
（5）影响因素：
2.协助扩散
高浓度
低浓度
需膜上转运蛋白的协助，不需要消耗能量
①大多数H2O通过水通道蛋白进出细胞
②葡萄糖进入红细胞
③神经细胞K+外流、Na+内流
物质浓度差、转运蛋白数量、温度
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
载体蛋白：
与自身结合部位相适应的
自身构象
通道蛋白：
直径和形状
大小和电荷
不需要
转运蛋白：具有特异性，即一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质
只允许 分子或离子通过，每次转运时都会发生 的改变。
只容许与自身通道的 相适配、 相适宜的分子或离子通过。
分子或离子通过通道蛋白时， 与通道蛋白结合。
即：载体蛋白要与转运的物质结合，转运时自身构象会改变。
水通道蛋白：
离子通道蛋白：
只允许水而不允许离子或分子通过
一种离子通道只允许一种类型离子通过，如K+ 、Na+、Ca2+离子通道
水通道蛋白结构模式图 K+ 离子通道结构模式图
阿格雷 麦金农
科学史话：P68
方式 自由扩散(简单扩散) 协助扩散(易化扩散)
运输方向 转运蛋白
能量
曲线模型
举例
自由扩散与协助扩散的比较
顺浓度梯度
不需要
需要
不消耗
不消耗
①气体：O2、CO2等
②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物
③少部分水
①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞
②大部分水
A点速率受限的因素：物质浓度差
B点后速率不变的限制速率因素：转运蛋白数量有限
温度适宜
一、概念检测
1.(1)√；(2)×；(3)×。（P67）
2.D。（P67）
3.B。（P67）
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。
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
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 的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的 和浓度必须相等，以确保实验的准确性。

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