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被动运输
第四章 细胞的物质输入和输出
第1节
思考：
当在教室的某处滴几滴香水，空气会出现什么现象？
向呈有水的杯子里滴加几滴蓝墨水，会出现什么现象？
扩散：是分子或离子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧运动的现象，它使得该分子或离子均匀分布，直到平衡。此后分子或离子继续运动，以维持平衡的状态。
扩散速度与温度有关，温度越高，扩散速度越快。
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
问题探讨
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。
为什么漏斗内液面会上升？平衡后，膜两侧液体浓度相等吗？
如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
问题探讨
单位时间内
水分子的运动
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子向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
高浓度
膜
类型 扩散 渗透
概念 分子或离子从　　　　处向低浓度处运动的现象 　水分子等通过　　　　的扩散
结果 使物质分子分布均匀,直到平衡 　 水分子从水分子数相对较多(溶液浓度低)的一侧进入水分子数相对较少(溶液浓度高)的一侧
扩散与渗透的比较
渗透作用发生的条件:
①有半透膜存在; ②半透膜两侧溶液存在浓度差。
把半透膜换成全透性纱布，漏斗内液面还会上升吗？
问题探讨
尝试总结渗透作用发生的两个条件以及渗透方向
纱布
玻璃纸
不会，纱布孔隙大，水和蔗糖分子可自由通过，不具有半透性。
思考4.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？
漏斗液面保持不变, 膜两侧不具有浓度差，水分子进出平衡。
1.发生条件：①半透膜 ②半透膜两侧溶液具有浓度差
2.渗透方向：
水的含量
溶液浓度
半透膜
渗透压：溶质分子对水的吸引力
渗透压低 → 渗透压高
水（溶剂）
一、水进出细胞的原理——渗透作用
一、水进出细胞的原理——动物细胞的渗透系统
细胞内液
基于红细胞的结构特点，你认为水进出红细胞的方式是什么？红细胞中的细胞是否相当于一层半透膜呢？请说明原因。
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 = 外界溶液浓度
无变化
吸水胀破
失水皱缩
一、水进出细胞的原理——动物细胞的渗透系统
下图中发生渗透作用的有？
①
②
③
①
②
③
无变化
吸水胀破
失水皱缩
①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？
②红细胞吸水或失水取决于什么条件？
③想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
不一定。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。
取决于细胞内外溶液的浓度差，浓度差越大，细胞吸水或失水越多。
生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因吸水或失水而出现变形或死亡。
④ 当你吃比较咸的食物时，例如吃腌制的咸菜，连续嗑带盐的瓜子时，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？为什么？
外界溶液浓度高，口腔细胞失水。
一、水进出细胞的原理——动物细胞的渗透系统
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。
盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。
生活现象：
植物细胞的失水与吸水是不是通过渗透作用呢？
一、水进出细胞的原理
一、水进出细胞的原理——动物细胞的渗透系统
原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
（全透性，伸缩性比较小）
成熟的植物细胞
无变化
吸水膨胀
质壁分离
①
②
③
下图中发生渗透作用的有？
类型 动物细胞(如红细胞) 植物细胞
失水 　　　 质壁分离
吸水 膨胀或胀破 膨胀
原理 渗透作用 渗透作用
发生条件 (1)具有细胞膜 (2)膜两侧有　　　 (1)细胞壁是　　　　的
(2)具有细胞膜和液泡膜
(3)原生质层两侧具有浓度差
动、植物细胞吸水和失水的过程及原因
皱缩
全透
浓度差
【探究·实践】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。
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
材料用具：紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、
清水、刀片、镊子、滴管、盖玻片、吸水纸、显微镜等。
外表皮细胞
选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，是因为其具有中央大液泡，且细胞液呈紫色，易观察液泡的大小变化。
【探究·实践】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
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
有紫色大液泡，便于观察
思考⑴：选择紫色洋葱鳞片叶外表皮的原因？
思考⑵：不选用根尖分生区细胞的原因？
思考⑶：能否选用绿色植物的叶肉细胞，为什么？
黑藻叶片细胞
质壁分离
没有大液泡
制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍显微镜下观察
0.3g/ml的蔗糖溶液
吸水纸引流
重复几次
低倍显微镜下观察
滴放清水
吸水纸引流
低倍显微镜下观察
重复几次
【实验步骤】
实验中共涉及几次显微镜观察？
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
正常状态 高浓度状态 低浓度状态
图像
液泡变化
原生质层位置
正常大小
逐渐变小，颜色变深
恢复原来大小，颜色变浅
原生质层 紧贴细胞壁
原生质层逐渐脱离细胞壁
原生质层逐渐 贴近细胞壁
细胞体积基本不变
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
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
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。
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
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
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
质壁分离:植物细胞在渗透失水时,其质膜与细胞壁分离开来。
①外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度；
②内因：质膜的伸缩性大于细胞壁。
原因：
二、 植物细胞质壁分离及复原的观察与应用
原因：
质壁分离复原：外界浓度低于细胞液浓度时，发生质壁分离的植物细胞渗透吸水，使细胞恢复原状。
①外因：外界溶液浓度小于细胞液浓度；
②内因：质膜的伸缩性大于细胞壁。
二、 植物细胞质壁分离及复原的观察与应用
自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离
质壁分离复原
细胞液的浓度<外界溶液浓度，细胞失水
细胞液的浓度>外界溶液浓度，细胞吸水
讨论1：质壁分离复原的“质”与“壁”分别指什么？
讨论2：实验中是否存在对照？
质指原生质层，壁指细胞壁
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
细胞液
蔗糖溶液
外界溶液
液泡膜
半透膜
渗透装置与植物细胞的比较
细胞质
细胞膜
原生质层
质壁分离的原因
原生质层具有选择透过性，相当于半透膜
原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
外界溶液浓度大于细胞液浓度
外因：
内因：
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
活动：观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原
04
总结：
用洋葱鳞片叶的内表皮细胞能否作为材料能否进行该实验？
该实验采用的是什么对照？
实验过程中细胞液颜色怎样变化？细胞吸水能力怎样变化？
该实验有哪些应用？
①判断细胞的死活 ②测定细胞液浓度大小
③比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
④比较外界溶液浓度的大小
1.如果滴加的是3g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？
只发生质壁分离，滴加清水后不复原。（活细胞失水太多死亡）
2.如果滴加的是一定浓度的KNO3溶液(KNO3可被细胞吸收），实验结果又会有什么不同？
质壁分离后自动复原。（硝酸钾、甘油、尿素、葡萄糖溶液等均可复原）
3.将成熟植物细胞放在高浓度的盐酸或酒精溶液中，无法观察到质壁分离现象，为什么？
高浓度的盐酸或酒精会杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。
延伸拓展
【探究·实践】植物细胞的吸水和失水
练一练：请根据图回答以下问题：
（1)图中细胞所处的生理状态叫做 ，这种生理状态发生的原因是： 。
（2)选择图细胞中各结构的编号回答：
①从整个细胞来看，可以把 看成是一层半透膜。
而 的结构是全透性的。
② 和 之间存在着溶液浓度差。
外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞因渗透作用而失水
质壁分离
2、3、6
1
4
7
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。
被动运输分为 和 两类。
自由扩散
协助扩散
自由扩散
协助扩散
二、被动运输
自由扩散（简单扩散）过程（视频）
细胞膜
外
内
1.运输方向：
2.能量：
3.转运蛋白：
4.影响因素：
5.举例：
不需要
高浓度→低浓度
水、O2、CO2，甘油、脂肪酸、乙醇、苯、性激素等脂溶性物质
膜两侧的浓度差
概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。
不需要
球往低处滚
浓度差
扩散速度
二、被动运输--自由扩散
协助扩散（易化扩散）过程（视频）
二、被动运输--协助扩散
概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
1.方向：
2.能量：
3.转运蛋白：
4.影响因素：
5.举例：
高浓度→低浓度
不需要
需要（载体蛋白、通道蛋白）
膜两侧的浓度差；
膜上相应的转运蛋白的数量
水；红细胞吸收葡萄糖
细胞外
细胞内
细胞膜
P点后速率受转运蛋白数量限制
车载货下坡
二、被动运输--协助扩散
二、被动运输--协助扩散
转运蛋白
载体蛋白
通道蛋白
每次转运时都会发生自身构象的改变。（可逆）
具有专一性（葡萄糖进入红细胞）
分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道结合。
专一性（如水通道、钾离子通道）
载体蛋白和通道蛋白的作用机理不同（是否与转运物结合）。
自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度 低浓度 转运蛋白
能量
举例 O2、CO2、水、 乙醇、甘油、苯等。 离子和一些小分子物质，如葡萄糖 水分子
X
X
X
√
同种物质在不同情况下可能有不同的运输方式
小结
被动运输
自由扩散
协助扩散
磷脂双分子层
载体蛋白
膜转运蛋白
通道蛋白
水通道蛋白
渗透作用
水分进出细胞
质壁分离与复原
属于
原理是
会导致成熟
植物细胞
包括
穿过
借助
包括
如
小结
例2　将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子进出的多少)。下列叙述正确的是
A.一段时间后，甲细胞会发生质壁分离
B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C.光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中，甲细胞先破裂
B

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