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问题探讨
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，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。过一段时间后，会出现如左图所示现象。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。
讨论
1.漏斗内的液面为什么会升高？
2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
为什么？
单位时间内进入漏斗的水分子数量多于从漏斗渗出的水分子数量，漏斗内溶液体积增大，液面上升。
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，最终水分子进出达到平衡，液面将不再上升。
此时膜两侧溶液浓度相等吗？
不等，蔗糖溶液渗透压=静水压
4.1 被动运输
渗透现象演示
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
半透膜的透过原理：根据膜上孔的大小来选择分子是否能通过
3.如果用用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管的液面还会升高吗？
4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，液面高度如何变化？
不会, 因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可以自由透过。
漏斗管内的液面不会升高, 单位时间内透过玻璃纸的水分子数等于渗出玻璃纸的水分子数量。
条件一：半透膜
条件二：膜两侧的溶液具有浓度差
一、水进出细胞的原理
（1）.概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
②半透膜的两侧的溶液具有浓度差
①具有半透膜
（2）.条件：
低浓度溶液
（水多）
高浓度溶液
（水少）
水分子数多
水分子数少
（物质的量浓度）
(3).方向：
1.渗透作用
10%蔗糖
10%葡萄糖
拓展：1. 渗透的溶液浓度：
①若半透膜两侧分别为质量分数10%蔗糖、
10%葡萄糖溶液，会发生渗透作用吗？
②△h的大小与什么有关？
思考：
该浓度是指摩尔浓度而非质量浓度，只比较单位体积内的微粒数，
与微粒的大小与种类无关。
会，因为10%蔗糖溶液摩尔浓度 小于
葡萄糖溶液摩尔浓度 ，蔗糖溶液中的
水多于葡萄糖溶液。
10
342
——
10
180
——
S1与S2的浓度差越大，△h越大
2. 渗透装置液面变化情况变式分析：
高浓度一侧(右侧)液面升高；渗透平衡时，一般两
侧溶液的浓度并不相等。
右侧液面先上升后下降，最终左侧液面高于右侧液面。
① 溶质不能通过半透膜
② 葡萄糖能通过半透膜，蔗糖不能通过半透膜
③ 加蔗糖酶，溶质不能通过半透膜
蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由葡萄糖溶液→蔗糖
溶液透过较多，则左侧液面升高，最终高于右侧。
若单糖能通过半透膜, 液面变化又如何呢？
质量分数
质量分数
如图A、B为两套渗透装置图
(图中S1为30%蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3
为30%葡萄糖溶液)；已知葡萄糖能通过半透膜，但蔗糖不能通过半透膜，下列叙述正确的是(　　)
A．装置A渗透过程中水分子通过半透膜的方向是S2→S1
B．装置A达到渗透平衡后，S1溶液浓度与S2溶液浓度相等
C．装置A漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D．装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平
2、动物细胞的吸水和失水
观察红细胞在不同浓度溶液中的变化，分析水进出红细胞的原理
外界溶液浓度
等于
细胞质浓度
外界溶液浓度
低于
细胞质浓度
外界溶液浓度
高于
细胞质浓度
细胞失水皱缩
保持正常形态
细胞吸水膨涨
结果分析：细胞膜相当于半透膜
细胞质与外界溶液可以具有浓度差
实验说明：动物细胞可通过渗透作用吸水和失水
高浓度溶液
生理盐水
蒸馏水
水的进出方向：顺相对含量梯度（水多 水少）进出动物细胞
思考·讨论
1. 红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这些有机物相当于
“问题探讨”所示装置中的什么物质？
不能，蔗糖分子
2. 红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
相当
3. 当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
不一定，浓度差很大时会涨破，浓度差较小时不会涨破。
4. 红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
5. 想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
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，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能的异常
水进出哺乳动物红细胞的原理
细胞壁（全透性）
3、植物细胞的吸水和失水
（选择透过性膜）
细胞液
外界溶液
具有浓度差
相当于半透膜
成熟植物细胞可通过渗透作用吸水和失水
原生质层包括细胞膜和液泡膜
以及两层膜之间的细胞质
注意：水分子进出成熟植物细胞，主要指水经过原生质层进出液泡。
植物细胞的吸水和失水可通过质壁分离及复原的实验验证
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
探究植物细胞的吸水和失水
水分进出细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜？
水分通过渗透作用进出植物细胞，原生质层相当于一层半透膜
探究·实践
探究水分是否通过渗透作用进出植物细胞
①制作临时装片, 观察植物细胞正常形态；
②将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小变化；
③再将植物细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
提出问题：
实验设计：
做出假设：
实验目的：
进行实验:
浓蔗糖
清水
(1)材料用具：
② 0.3g/mL的蔗糖溶液、清水
③ 吸水纸
引流法
刀片，镊子，滴管、载玻片、
盖玻片、显微镜等
① 材料选择：
活细胞、有细胞壁、有大液泡
如：紫色洋葱鳞片叶（液泡中有
紫色花青素，便于观察）、黑藻
(有大液泡和大而清晰的叶绿体，
便于观察)等
黑藻
(2)实验步骤：
制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍镜下观察液泡大小和原生质层位置
低倍镜下观察液泡大小和原生质层位置
滴蔗糖溶液
制片
观察
观察
滴清水
观察
滴加清水，吸水纸引流
一侧滴加0.3g/mL蔗糖溶液，另侧用吸水纸引流
低倍镜下观察（紫色的中央液泡大小，原生质层位置）
液泡
细胞壁
方法步骤：
1、制片
4、低倍镜观察
2、低倍镜观察
6、低倍镜观察
3、滴蔗糖溶液
5、滴清水
液泡
细胞壁
探究植物细胞的吸水和失水
(3)结果分析：
细胞失水
细胞壁的伸缩性 原生质层伸缩性(内因)
＜
外界溶液的浓度 细胞液浓度（外因）
＞
质壁分离
外界溶液的浓度 细胞液浓度
＜
细胞吸水
质壁分离复原
滴加蔗糖溶液
质壁分离
滴加清水
质壁分离复原
1.取材是什么？为什么？
2.用什么显微镜观察？
3.滴0.3g/ml的蔗糖溶液时，看到什么现象？液泡的体积与颜色有什么变化？细胞液浓度及细胞吸水力的变化趋势如何？
4.再滴清水时，看到什么现象？液泡的体积与颜色有什么变化？细胞液浓度及细胞吸水力的变化趋势如何？
5.若放入0.5g/ml的蔗糖溶液时，会怎样？再放清水中如何？为什么？
6.本实验是如何设置对照的？
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，有颜色、易观察
光学、低倍镜观察
质壁分离;液泡变小，颜色加深；细胞液浓度变大，细胞吸水力变大。
质壁分离复原;液泡变大，颜色变浅；细胞液浓度变小，细胞吸水力变小。
质壁分离程度更大；不会复原；过度失水死亡。
同一实验组在实验前后形成自身对照
思考讨论
7.植物细胞的哪个结构可相当于半透膜？它由什么组成？
浓度差是指哪两个溶液之间的浓度？
质壁分离指谁与谁的分离？
质壁分离时细胞壁与细胞膜之间是什么？
8.植物细胞放于清水中什么现象？为什么与动物细胞不一样？
9.哪些植物细胞能发生质壁分离？
10.若用KNO3、尿素、乙二醇等溶液（溶质能进细胞）做实验，会出现什么现象？
原生质层；包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质。
外界溶液和细胞液
略微膨胀，但不会涨破，因为有细胞壁的支持和保护。
原生质层与细胞壁
有中央大液泡的 活的
外界溶液
KNO3等溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，发生质壁分离，质壁分离后因细胞主动吸收K+和NO3-等溶质微粒，而使细胞液浓度增大，植物细胞又会吸水，引起质壁分离后的自动复原。
下列关于“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验有关叙述正确的是（　　）
A.该实验中共进行了三次观察，第一次观察为低倍镜观察，后两次为高倍镜观察
B.该实验中共进行了两次处理，第一次处理滴加的液体为清水，第二次滴加的液体为质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液
C.若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液
(4)质壁分离与复原实验的应用拓展
1、判断成熟植物细胞的死活
2、测定细胞液浓度范围
待测成熟植物细胞
一定浓度
蔗糖溶液
镜检
发生质
壁分离
无质壁
分离
活细胞
死细胞
待测成熟植物细胞
一系列浓度梯度的蔗糖溶液
镜检
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间
为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应(　　)
A.≤0.15 mol/L B． ≤ 0.2 mol/L
C.≥0.15 mol/L D．≥0.2 mol/L
浓度(mol/L) 0.15 0.2 0.25 0.3
质壁分离状态 不分离 刚分离 显著分离 显著分离
3、比较不同植物细胞的细胞液浓度
4、比较未知浓度溶液的浓度大小
不同植
物细胞
同一浓度蔗糖溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大
同一植物的
相同成熟细胞
未知
浓度的溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小
(4)质壁分离与复原实验的应用拓展
取生理状态相同的某种植物新鲜
叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，
随机分成甲、乙、丙三等份，分别放在a、b、
c三种不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后得到如图所示的细胞状态(原生质层不再变化)。下列叙述正确的是(　　)
A．实验前，蔗糖溶液浓度为a＞b＞c
B．实验后，甲细胞的吸水能力最强
C．实验后，细胞液浓度丙＞乙＞甲
D．实验中，蔗糖通过被动运输进入细胞
5、鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植
物细胞
不同种
类溶液
镜检
只发生
质壁分离
质壁分离
后自动复原
溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）
溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）
如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
如图表示以紫色洋葱表皮细胞为实验材料，用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液、质量浓度为0.3 g/mL的尿素溶液及清水进行相关实验(时间m表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间n表示开始用清水处理洋葱表皮)，测得的该细胞原生质体体积的变化，图中代表尿素溶液处理结果的是(　　)
A．a
B．b
C．c
D．d
清水：细胞吸水，细胞壁支撑保护作用
0.5 g/mL蔗糖：细胞质壁分离，蔗糖浓度过高，细胞失活，滴加清水后不能复原
0.3g/mL蔗糖：细胞质壁分离，滴加清水后质壁分离复原
0.3g/mL尿素：细胞质壁分离，能发生自动质壁分离复原
B
[不定项选择题]
将相同的两个植物细胞分别放置在A、
B两种溶液中，对细胞失水量进行统计后绘制
出如下曲线。下列叙述正确的是（　　）
A.A、B两溶液的溶质相同，只是浓度不同
B.a点之前，B溶液中的溶质已经开始进入细胞
C.在0～4 min内两条曲线有差异，说明A溶液浓度大于B溶液
D.处理到10 min时，两溶液中的细胞液浓度都等于外界溶液浓度
二、自由扩散和协助扩散
被动运输：
自由扩散
协助扩散
2.被动运输分为自由扩散和协助扩散两类。
1.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。
(一）自由扩散
物质通过简单扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
顺浓度梯度运输（高→低）
不需要转运蛋白协助
不消耗细胞代谢的能量
膜外溶液浓度
扩散速率
① 气体分子，如O2、CO2、N2等
② 水等小分子
③ 脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇，
苯、尿素 、固醇等
2.特点：
1.概念：
3.实例：
4.影响因素 :
膜内外物质浓度梯度
细胞外
细胞内
（二）协助扩散
2.特点：
3.实例：
1.概念：
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
顺浓度梯度运输
需要转运蛋白协助
不消耗能量
葡萄糖进入红细胞，钠钾离子通道运输，水通道蛋白运输
0 膜外溶液浓度
运输速度
A
曲线分析
(1)OA段：限制因素为浓度差。
(2)A点以后：达到饱和，此时
限制因素为转运蛋白的数量。
4.影响因素 :
膜内外物质浓度梯度、
转运蛋白的数量
转运蛋白
镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小分子有机物顺浓度
梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 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
自身构象
是否与转运 的分子结合
有无特异性
实例
改变
结合
具有
不改变
不结合
具有
葡萄糖进入红细胞
水分子通过水通道蛋白进出细胞
被动运输
关于水分子过膜方式问题的讨论：
P67：过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，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。
本节内容中水分子进出红细胞和成熟植物细胞的方式当以自由扩散为主，对于肾小管重吸收及小肠上皮细胞吸水等则以协助扩散为主。水通道蛋白在不同细胞含量不同，吸水方式必然不同，不应一概而论。
2.将一洋葱细胞放入大于该细胞细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后
在显微镜下发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞( )
①是死细胞 ②大量吸水 ③无紫色大液泡而不易观察
④大量失水 ⑤质壁分离后又自动复原
A. ①②③ B. ①③⑤ C. ②③⑤ D. ②④⑤
B
1.下列哪一项不是细胞发生质壁分离现象所必需的(　 　)
A.细胞是活细胞 B.不能是动物细胞
C.外界溶液浓度大于细胞液浓度 D.细胞中必须要有叶绿体
D
练一练
3、在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到
生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a、b表示该部位溶液
的浓度，由此可以推测(　　)
A.可能a>b，细胞渗透吸水
B.a＝b，渗透系统保持动态平衡
C.aD.上述三种情况都可能存在
D
4、下图表示在一定范围内细胞膜外某物质浓度变化与该物质进入细胞
膜内速度的关系，据图分析，下列说法正确的是 (　　)
A.该物质进入细胞的方式是自由扩散
B.该物质通过膜时可能与载体蛋白结合
C.该物质可能是O2或甘油
D.该物质只能从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动
膜外某物质浓度
跨膜速度
B

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