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(共25张PPT)
第4章细胞的物质输入和输出
第1节被动运输
渗透作用
1、扩散作用：
指物质分子从相对含量多的地方向相对含量少的地方自由运动直到均匀分布的现象。
2、半透膜：某些物质可以通过，而另一些物质不能通过的一类多孔性膜。
Na+
葡萄糖
Na+
葡萄糖
水
水
蔗糖
蛋白质
半透膜
物质能否通过取决于分子的直径大小
玻璃纸
如：玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等
鱼鳔
水进出细胞的原理
【资料】 在一个长颈漏斗是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，会出现如右图所示现象。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。
半透膜
蔗糖分子
水分子
清水
玻璃纸(半透膜)
蔗糖溶液
S2
S1
单位时间内：
从烧杯扩散到漏斗中的水分子数 ＞ 从漏斗中扩散到烧杯的水分子数
水多
水少
讨论1 漏斗管内的液面为什么会升高？
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散
讨论2 如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
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向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。
液面不再上升时，还有水分子移动吗？半透膜两侧溶液浓度相等吗？
此时仍然有水分子进出半透膜，进出平衡
半透膜两侧浓度不相等
S1
S2
漏斗内溶液浓度S1>漏斗外溶液浓度S2，
渗透作用发生的条件
讨论3 如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
讨论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？
不会。因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。
单位时间内玻璃纸两侧水分子进出平衡，漏斗中的液面将保持不变。
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
小结：渗透作用的发生需要具备哪些条件？
①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差
1.渗透作用概念:
2.渗透作用发生条件:
①具有半透膜
②半透膜两侧溶液存在浓度差
3.渗透作用结果：
溶液浓度高
溶液浓度低
含水量高
含水量低
4.渗透作用中水的运输方向
半透膜
蔗糖（溶质）
水（溶剂）
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。
①从溶质的角度分析：
低浓度溶液→高浓度溶液
②从水分子自身的角度分析：
高含量一侧→低含量一侧
渗透作用小结：
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？
联系生活
①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度
②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度
③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度
失水皱缩
形态不变
吸水膨胀
动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统
二
水进出动物细胞的原理
①半透膜：细胞膜
②浓度差：细胞质与外界溶液
动物细胞的吸水与失水
红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
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？
红细胞吸水和失水取决于什么条件？
想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
哺乳动物红细胞
盐碱地中植物因缺水不容易存活；
一次施肥过多，会造成烧苗。
植物细胞也存在失水和吸水的现象，具体的原理到底是怎么样的呢？
联系生活
植物细胞的吸水与失水
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、伸缩性较小)
原生质层
半透膜
液泡
植物细胞的吸水与失水
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
做出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
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。
将细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其形态变化；
再将细胞浸润在清水中，观察其大小变化。
预期结果
原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。
外界溶液浓度小于细胞液浓度
外界溶液浓度大于细胞液浓度
细胞失水
细胞吸水
三
水进出植物细胞的原理
实验：探究植物细胞的吸水和失水(视频)
植物细胞的吸水与失水
提出问题
做出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离
质壁分离复原
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。
外界溶液浓度 > 细胞液浓度
外界溶液浓度 < 细胞液浓度
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；
植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
植物细胞的吸水与失水
材料用具
观察质壁分离和复原，对材料的要求：
活细胞，有细胞壁
细胞液与外界溶液存在浓度差；
细胞有大液泡 ( 最好细胞液中含有色素，这样便于观察。紫色洋葱外表皮的液泡是紫色的，而内表皮细胞的液泡接近无色。)
黑藻是高等植物细胞，含有大液泡（无色）和大而清晰的叶绿体，能观察到质壁分离及复原现象
内表皮
（细胞液——无色）
外表皮
（细胞液------紫色）
植物细胞的吸水与失水
②原生质层比细胞壁的伸缩性大
①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
细胞液与外界环境具有一定的浓度差，能渗透吸水和失水
内因:
外因:
质壁分离和复原的内因和外因：
交流讨论
实验总结
宏观上：植物由坚挺→萎蔫
微观上：质壁分离
表现
液泡：
细胞液颜色：
原生质层与细胞壁分离
大→小
浅→深
植物细胞的吸水与失水
交流讨论
实验讨论
1.如果把实验中0.3g/ml的蔗糖溶液换成0.5g/ml的蔗糖溶液，还会发生质壁分离和复原现象吗？
2.将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3，实验结果如何？
原因：开始外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水发生质壁分离，随着溶质分子进入细胞使细胞液浓度升高当细胞液浓度＞外界溶液浓度时，细胞吸水发生质壁分离复原。
被动运输
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。被动运输分为自由扩散和协助扩散。
自由扩散
细胞外
细胞内
运输方向：
运输特点：
运输实例：
由高浓度 低浓度
不需要转运蛋白协助；不消耗能量
气体、水、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子
自由扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,也叫简单扩散
影响因素：
膜两侧浓度差、温度（影响膜的流动性）
浓度差
扩散速度
协助扩散
运输方向：
运输特点：
由高浓度 低浓度；
需要转运蛋白协助；不消耗能量
影响因素：
膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度；
浓度差
扩散速度
P
P点后速率受转运蛋白数量限制
协助扩散:物质借助膜上转运蛋白进出细胞的扩散方式，也叫易化扩散
被动运输
自由扩散演示按钮
协助扩散演示按钮
转运蛋白的种类
载体蛋白
需与运输分子结合，引起载体蛋白空间结构改变。
例：葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
通道蛋白
膜上形成跨膜的亲水通道，使离子或水从中通过，不需要与运输分子结合。
只参与协助扩散。
例：钠钾离子通过离子通道蛋白运输；
水分子通过水通道蛋白运输
被动运输
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。
Roderick MacKinnon
水通道蛋白模式图
Peter Agre
钾离子通道模式图

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