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(共26张PPT)
第4章　细胞的物质输入和输出
第1节　被动运输
1.漏斗内的液面为什么会升高？
H2O从烧杯中进入到了蔗糖溶液中。
渗透作用：H20（溶剂）通过半透膜的扩散。
H2O从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧移动
（H2O从 低浓度溶液 到 高浓度溶液）
渗透作用条件：
（1）半透膜
（2）膜两侧具有浓度差
（H2O从 低渗透压 到 高渗透压）
允许小分子物质通过
10%的蔗糖溶液
清水
渗透作用条件：
（1）半透膜
（2）膜两侧具有浓度差
允许小分子物质通过
水和单糖能通过，二糖、多糖不能通过
1.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
不会；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，最终达到平衡，液面不再上升。
（1）半透膜两侧H2O移动达到平衡，
但仍有水的移动。
（2）两侧溶液浓度不一定相等。（存
在液面差 h时不相等，之前低
的还是低）
渗透平衡：
二、水进出细胞的原理
外界溶液浓度<细胞质浓度
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度=细胞质浓度
细胞形态不变
细胞失水皱缩
外界溶液浓度>细胞质浓度
渗透作用的条件：①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差
二、水进出细胞的原理
图4-2成熟植物细胞模式图
细胞膜
细胞液
细胞质
液泡膜
细胞壁
(全透性)
原生质层
相当于半透膜
细胞液与外界溶液之间存在浓度差
渗透作用的条件：①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差
探究植物细胞的吸水和失水
a.将萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变得硬挺；
b.将白菜剁碎做馅时，常常放一些盐，过一会儿就可见到有水分渗出。
c.对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
实验：探究植物细胞的吸水和失水（质壁分离与复原）
1.实验材料：
最适宜：紫色的洋葱鳞片叶外表皮
（成熟大液泡有颜色易观察）
有液泡(成熟植物细胞)
有细胞壁(植物细胞、细菌)
细胞液有颜色(观察原生质层的变化)
基本条件
黑藻叶、菠菜叶是否可以是理想材料？
可以。因为该细胞的液泡无色，但叶绿体的存在使原生质呈现绿色。
方法步骤
制作临时装片
低倍镜观察
有紫色液泡
原生质层紧贴细胞壁
0.3g/mL 蔗糖溶液
低倍镜观察
清水
低倍镜
观察
液泡体积变小
原生质层与细胞壁逐渐分离
液泡紫色变深
液泡体积变大、颜色变浅
质壁分离复原
探究植物细胞的吸水和失水
现象 试剂 中央液泡 原生质层 的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
逐渐变小，颜色变深
逐渐变大，颜色变浅
逐渐恢复原来位置
基本不变
逐渐脱离细胞壁
基本不变
探究植物细胞的吸水和失水
细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来
细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态
当外界溶液浓度 > 细胞液浓度
当外界溶液浓度 < 细胞液浓度
质壁分离
质壁分离复原
结论：
(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。
制作临时装片
低倍镜观察
有紫色液泡
原生质层紧贴细胞壁
0.3g/mL 蔗糖溶液
低倍镜
观察
清水
低倍镜
观察
液泡体积变小
原生质层与细胞壁逐渐分离
液泡紫色变深
液泡体积变大、颜色变浅
质壁分离复原
1.该实验用什么镜在观察
2.观察了几次？
3.观察指标是什么？
4.植物细胞是否会因吸水过多而涨破？
5.细胞渗透吸水时，水分子经过的细胞结构依次是？
6.质壁分离时，细胞膜与细胞壁之间是什么？为什么？
6.若将0.3换成0.5，现象是否完全一样？
7.若将蔗糖溶液换成KNO3溶液，有什么
改变？
100
80
60
120
时间
清水
0.12mol/LKNO3溶液
0.5mol/L蔗糖溶液
细胞吸水膨胀
细胞失水过多而死亡，不能复原
原生质相对体积%
主动运输自动复原
0.5mol/L尿素溶液
自由扩散自动复原
1.死细胞、动物细胞、未成熟植物细胞不发生质壁分离与复原
2.溶质不能通过膜：只分离，不能自动复原（滴加清水复原）
3.溶质能通过膜：分离后自动复原
4.高浓度溶液：只分离不复原
课后练习
植物细胞质壁分离的应用
1.比较浓度
A．实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高
B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的
C．a-f的变化是由蔗糖分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的
D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5mol·L-1间
实验前长度
实验后长度
吸水
失水
a
b
c
d
e
f
植物细胞质壁分离的应用
2.测定细胞液浓度
拓展应用：测定细胞液浓度范围
待测细胞 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液
分别镜检
细胞液的浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
将问题探讨中的渗透装置进行实验放于不同温度的环境中,比较漏斗管液面上升快慢,判定温度是否影响水分子的扩散速度。
被动运输
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。
被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。
相对含量高---相对含量低
被动运输
通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散，也叫简单扩散
O2、CO2、水分子、脂质、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。
①顺浓度梯度运输（高--低）
②不需要载运蛋白
③不消耗能量
相对含量低
相对含量高
甘油、乙醇等都是脂溶性物质,与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞。
实例：
特点：
概念：
1.自由扩散
旁栏思考：甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？
被动运输
P68生物科学史话：
水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜，由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
水
细胞膜
1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。
自由扩散
水
水通道蛋白
(类似于协助扩散)
被动运输
20世纪80年代，科学家又从蚕豆保卫细胞中检测出K+的通道。1998年，美国科学家麦金农（R.Mackinon）解析了K+通道蛋白的立体结构。
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。
被动运输
葡萄糖进入红细胞、氨基酸、少部分离子等
②需要转运蛋白协助
①顺浓度梯度运输
③不消耗能量
通道蛋白
载体蛋白
实例：
特点：
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。
概念：
通过载体蛋白进入细胞和通过转运蛋白进入细胞有什么区别？
2.协助扩散
被动运输
载体蛋白 通道蛋白
图示
区别
转运蛋白：载体蛋白vs通道蛋白
载体蛋白需要与被运输的物质结合，每次转运时都会发生自身构象的改变
分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
物质的浓度
运输速率
自由扩散：顺浓度梯度，不需能量，不需转运蛋白
协助扩散：顺浓度梯度，不需能量，需要转运蛋白
影响因素：浓度差
影响因素：浓度差、
转运蛋白
自由扩散
受载体蛋白数量限制
物质的浓度
运输速率
协助扩散
O2浓度（能量）
运输速率
自由扩散协助扩散

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