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第四章 第1节 被动运输
问题探讨
一段时间后
蔗糖分子
水分子
问：漏斗管内的液面为什么会升高？
在一个长颈漏斗的漏斗口外封上一层玻璃纸，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。一段时间后，如左图所示。
（玻璃纸是一种半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子则不能）
在清水中滴一滴红墨水，不需要搅拌，一段时间后，整瓶水都会变红。这是什么原因？
这是因为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（包括气体、固体、液体）从高浓度处向低浓度处运动，直到均匀分布的现象。
扩散的速率与浓度差和温度有关
知识点一： 渗透作用
蔗糖分子
水分子
漏斗管内的液面为什么会升高？
玻璃纸（水分子可以透过，蔗糖分子不能）
水分子进行扩散
单位体积水分子数：漏斗 烧杯
<
单位时间内：由清水 → 蔗糖溶液的水分子数多于蔗糖溶液→ 清水。
通过半透膜进入长颈漏斗的水分子数大于从长颈漏斗中渗出的水分子数。 漏斗液面上升，一段时间后达渗透平衡。
达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子的移动达到动态平衡，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
问：液面停止升高时，水运动方向如何？
清水
半透膜
蔗糖
水分子进出漏斗的速率相等，达到平衡。
此时：
漏斗内溶液浓度 漏斗外溶液浓度
>
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
不会，当液面上升到一定高度后，管中水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当漏斗内渗透压 = 液柱的压力最终达到平衡，液面将不再上升
溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
溶质微粒数目越多，渗透压越大。
30%蔗糖溶液
清水
如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
30%蔗糖溶液
玻璃纸
纱布/不透水的塑料布
①具有半透膜
②膜两侧溶液存在浓度差
渗透作用发生条件
渗透作用
1.渗透作用:
2.渗透作用发生条件:
①具有半透膜（玻璃纸、肠系膜、蛋壳膜、鱼鳔）
②半透膜两侧溶液存在浓度差
3.渗透作用结果：
4.渗透作用中水的运输方向：
水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散
水分子可以通过半透膜进行双向扩散,直到水分子进出速率达到动态平衡。
水往高处流
水分子多
水分子少
半透膜
水（溶剂）
蔗糖（溶质）
溶液浓度低
溶液浓度高
渗透压低
渗透压高
液面
（等高）
10%蔗糖溶液
10%
葡萄糖
溶液
半透膜
②同质量分数
10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，
因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液较多，右侧液面升高
液面
（等高）
2 mol/L
蔗糖溶液
2 mol/L
葡萄糖溶液
半透膜
①同物质的量浓度
液面不变
假设溶质不能通过半透膜
渗透装置的变式分析
1）渗透达到平衡 , 半透膜两侧的水分子运动的速率　　　　；
2）分析初始时的浓度大小为：S1________S2 ；
当Δh稳定时，浓度大小为：S1________S2 。
3）S2与S1的浓度差越大，△h 。
相等
>
理解：１）因为有高度差，因此平衡时也存在浓度差，原本浓度高的仍然是相对高的。
　　　２）若没有高度差，则平衡时半透膜两侧的浓度是相等的。
>
越大
如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为10%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为10%的葡萄糖溶液，初始状态如图，则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是( )
A.a先降后升，b先升后降
B.a先升后降，b先降后升
C.当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D.当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
练一练
A
蔗糖
葡萄糖
动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
②细胞内溶液与外界溶液存在浓度差
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
①细胞膜相当于一层半透膜
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质
相当于
相当于
浓度差
知识点二： 水进出细胞的原理
例1：水进出哺乳动物红细胞的原理
等渗溶液
高渗溶液
低渗溶液
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
细胞形态不变
细胞质的浓度
外界溶液的浓度
＞
外界溶液的浓度
细胞质的浓度
＞
外界溶液的浓度
细胞质的浓度
=
成熟的植物细胞模式图
细胞壁
细胞膜
细胞液
细胞质
液泡膜
(全透性、伸缩性小)
纤维素和果胶组成
例2：水进出成熟植物细胞的原理
水进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。
原生质层
(选择透过性、伸缩性大)
实验：探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是一层半透膜吗？
水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜
蔗糖溶液中细胞的液泡变小，细胞皱缩；清水中细胞的液泡变大，细胞膨胀。
预期结果：
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
方法步骤：
紫色
蔗糖溶液
逐渐变小
加深
逐渐分离
逐渐变大
变浅
试剂 中央液泡变化 原生质层的位置 细胞大小
0.3g/mL蔗糖溶液
清水
逐渐变小，颜色变深
原生质层与细胞壁分离
基本不变
基本不变
逐渐恢复原来位置
逐渐恢复原来小，颜色变浅
0.3g/mL
蔗糖溶液
清水中
实验结果
①是对照组；②是实验组
②是对照组；③是实验组
①
自身对照
自身对照
②
③
1
你知道这里的“质”和“壁”分别指的是什么？
3
质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度和吸水能力的变化趋势？
2
植物细胞能发生质壁分离的内因和外因是什么？
质指原生质层，壁指细胞壁
质壁分离——细胞液浓度变大，吸水能力增强
复原——细胞液浓度变小，吸水能力减弱
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
内因：原生质层相当于半透膜，原生质层比细胞壁的伸缩性大。
小结
质壁分离现象明显，但是不能复原，因为溶液浓度过高，细胞失水过度而死亡。
思考 讨论
1. 若使用浓度过高的蔗糖溶液做实验，会出现什么样的结果？
质壁分离自动复原，因为乙二醇可以进入细胞，使细胞液浓度增大，细胞吸水。所以质壁分离后又自动复原。
甘油、尿素、KNO3溶液等。
2. 若使用质量浓度为2mol/L的乙二醇溶液，又会出现什么样的结果？
1.判断成熟植物细胞的死活
一定浓度
蔗糖溶液
发生
质壁分离
不发生
质壁分离
2.测定细胞液浓度范围
一系列梯度浓度
的蔗糖溶液
细胞液浓度介于:
未质壁分离与刚质壁分离
的浓度之间
拓展应用：
3.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
同一浓度
蔗糖溶液
发生质壁分离所需时间越短 ,
细胞液浓度越小。
4.鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
活的成熟
植物细胞
质壁分离，
不能自动复原
质壁分离，
且自动复原
1.如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法正确的是(　　)
A．图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力减弱
B．图1所示结果只能在图2中C处观察到
C．增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(D)和第三次观察(F)实验效果更明显
D．该实验用显微镜主要观察原生质层的位置、液泡的颜色和大小等
D
实战演练
将人的红细胞置于不同浓度的食盐溶液中浸泡，结果如图所示，依照红细胞外形的变化判断食盐溶液的浓度，下列正确的是( )
A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙
C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲
D
练一练
知识点三： 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
主要通过有氧呼吸产生
载体蛋白
通道蛋白
自由扩散
协助扩散
协助扩散
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，也叫简单扩散。
1.自由扩散（简单扩散）
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
不需要转运蛋白协助，不需要消耗能量
（3）实例：
水，气体分子（O2 、CO2、N2）；
脂溶性物质（甘油、乙醇、苯等）；
（2）特点：
（4）影响因素：
浓度差
扩散速度
膜两侧的浓度差
1.自由扩散（简单扩散）
浓度差越大，
自由扩散速度越快
2.协助扩散（易化扩散）
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
（1）运输方向：
高浓度
低浓度
需要转运蛋白协助，不需要消耗能量
（3）实例：
（2）特点：
（4）影响因素：
浓度差
扩散速度
膜两侧的浓度差、
转运蛋白的数量
（顺浓度梯度）
P点后受转运蛋白数量影响
2.协助扩散（易化扩散）
①葡萄糖进入红细胞
②钠钾离子通道运输
③水分子通过水通道蛋白进出细胞
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
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
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
载体蛋白和通道蛋白
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
图例
曲线图 （一定浓度范围内）
影响因素
高浓度 低浓度（顺浓度梯度）
不消耗
不需要
需要
O2、CO2、乙醇、苯等
葡萄糖、离子、水等
膜两侧的浓度差
浓度差；转运蛋白的数量
少量水通过磷脂缝隙进细胞
　　“自由扩散”
大量水借助水通道蛋白进细胞
　　“协助扩散”
总结：水分子更多的是以　　　　　　方式进出细胞。 　　
协助扩散
★水分子进出细胞的方式
水通道蛋白结构模式图 K+ 离子通道结构模式图
1. 下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是（ ）
A、肺泡上皮细胞吸收氧气——①④
B、人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③
C、甘油进出细胞——①③
D、神经细胞吸收Na＋——①④
C
练一练
甲表示______________，乙表示______________， b、d分别表示___________和_________，水进出细胞的方式是___________（填字母）
2. 下图是物质跨膜运输方式的示意图，其中a-d表示运输方式，甲、乙表示物质，回答下列问题：
磷脂双分子层
载体蛋白
协助扩散
自由扩散
d、c

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