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第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
一、水进出细胞的原理
半透膜：是可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。
(如：膀胱膜,玻璃纸,卵壳膜)
半透膜
小分子物质通过
讨论：
根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题：
升高原因：单位时间内进入漏斗中的水分子数量比出来的水分子数量多。
玻璃纸（半透膜）
清水
蔗糖溶液
半透膜
蔗糖分子
水分子
1.漏斗管内的液面为什么会升高
如果漏斗管足够长，液面会无限升高吗
清水
清水
纱布
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？
不会，因纱布的孔隙很大，水和蔗糖分子都能通过且两者速率相等。
3.若内外都是清水或都是同样的蔗糖溶液，液面还会升高吗？
不会，因为水进出的速率相等。
半透膜
一、水进出细胞的原理
水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
含水量高－－
低浓度溶液（低渗透压）
含水量低－－
高浓度溶液（高渗透压）
水分子是顺浓度梯度扩散
1、 概念：
3、方向：
2、条件：
①具有半透膜；②膜两侧溶液存在浓度差
1.渗透作用的概念
水进出细胞的原理
2.渗透作用发生的条件
是指 分子通过半透膜的扩散。方向是从水相对含量高的一侧相对含量低的一侧扩散。
（1）具有半透膜
（2）膜两侧有浓度差
水分子或其他溶剂
一、渗透作用
3、渗透作用的原理
（1）当溶液浓度A>B时，单位时间内，水通过半透膜由B到A的的分子数多于由A到B的分子数。
（2）当溶液浓度A（3）当溶液浓度A=B时，水分子的移动处于动态平衡状态
水分子透过半透膜，水分子相对含量高→相对含量低
溶液：低浓度→高浓度
浓度越高越吸水，反之失水。“水往高处流”
（一）动物细胞的吸水和失水
二、水分子的运输实例
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
①细胞膜相当于一层半透膜
其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似
相当于
浓度差
半透膜
蔗糖溶液
清水
细胞膜
细胞质
外界溶液
外界溶液浓度
小于
细胞质浓度
外界溶液浓度
等于
细胞质浓度
外界溶液浓度
大于
细胞质浓度
浓度差越大细胞吸水或失水越多
水的进出方向——从水相对含量高到相对含量低进出动物细胞的
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
保持原状态
低浓度溶液
生理盐水
高浓度溶液
换成植物细胞后现象是否也一样？
（二）植物细胞的吸水和失水
成熟植物细胞模式图
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞壁(全透性),伸缩性比较小
原生质层
植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。
水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
细胞液
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，观察并记录结果
分析结果,得出结论
表达与交流
进一步探究
原生质层是否相当于一层半透膜？
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，水分进出植物细胞是通过渗透作用
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验
1.如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，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.对实验结果做出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？
失水
吸水
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
实验思路：将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液
和清水中，用显微镜观察液泡、原生质层、
细胞大小的变化。
进行实验，观察并记录结果
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
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
三次观察 两次对照
探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
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
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
(1) 质壁分离的内因和外因：
(2) 观察质壁分离和复原，对材料的要求：
(3) 介于细胞膜与细胞壁之间的溶液：
内因：原生质层具有选择透过性
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
外因：外界溶液浓度 > 细胞液浓度
活细胞
细胞有大液泡
外界溶液浓度 > 细胞液浓度
外界溶液
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
探究
科学探究的一般过程
2. 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液， 实验结果如何？
1. 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
发生质壁分离，但不能质壁分离复原。
（因为细胞已经严重失水而死亡了)
不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用）
3. 可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？
思考
1、你知道这里的“质”与“壁”分别指什么吗？
2、植物细胞发生质壁分离的内在因素和外在因素是什么？
3、在质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度的变化趋势如何？
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁
外在因素：外界溶液浓度大于细胞液浓度。
内在因素:由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分开，从而发生质壁分离。
质壁分离——细胞液浓度变大
复原——细胞液浓度变小
4.在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞壁，结果会有什么不同吗？
不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水
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
三、被动运输
2023/11/28
1、自由扩散（简单扩散）：物质通过简单的扩散作用进出细胞。
2023/11/28
自由扩散（简单扩散）：
（1）特点：
①从高浓度到低浓度；
②不需要转运蛋白的协助；
③不消耗细胞内化学反应产生的能量。
（2）实例：气体（氧气、二氧化碳）、少部分水、脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯等）。
2023/11/28
甘油、乙醇、少部分水等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？
因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞。（相似相溶原理）
少部分水可经磷脂分子之间的间隙，出入细胞。
2023/11/28
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。
协助扩散（易化扩散）：
（1）特点：①从高浓度到低浓度；
②需要转运蛋白的协助；
③不消耗细胞内化学反应产生的能量。
（2）实例：水分子*、离子、葡萄糖、氨基酸顺浓度梯度跨膜运输。
*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。
转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白
转运特点
自身构象
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
转运蛋白：
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
不消耗
不需要
需要
氧气、二氧化碳、乙醇、苯等
葡萄糖、氨基酸、水等
细胞膜内外物质的浓度差
浓度差；转运蛋白的数量
被动运输
自由扩散
协助扩散
特征：顺浓度梯度运输
典例：气体分子、脂溶性小分子
特征：顺浓度梯度运输，需要转运蛋白
典例：离子和小分子有机物
水分子
动物细胞
植物细胞
吸水会膨胀，甚至胀破；
失水皱缩
失水会发生质壁分离；
吸水会发生质壁分离复原
实验
实验材料：成熟的植物细胞
实验原理：植物细胞的原生质层相当于半透膜；细胞壁的伸缩性比原生质层小
课堂小结
1.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（ ）
C
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
C
D
2.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
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
B
3.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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