资源简介

(共33张PPT)
细胞的物质输入和输出
第4章
第1节 被动运输
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
问题探讨
Q1.漏斗内的液面为什么会升高？
单位时间
进入漏斗的水分子数量
单位时间
从漏斗渗出的水分子数量
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜)
扩散:是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
Q2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
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，当
__________________________最终达到平衡，液面将不再上升。
漏斗内渗透压 = 液柱的压力
溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
问题探讨
A
B
C
(不会)
发生渗透作用的条件是什么？
①具有半透膜(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜)
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
一.水进出细胞的原理——渗透作用
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
思考： B和C的液面会升高吗？
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
渗透作用中水分子的运动方向：
相对含量高 相对含量低
溶液浓度
水的含量
低浓度溶液 高浓度溶液
渗透压
低渗透压 高渗透压
小结：一、水进出细胞的原理——渗透作用
1.渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
最后结果通过半透膜的溶剂分子达到动态平衡。
②半透膜的两侧的溶液具有浓度差。
①具有半透膜。
3.方向：
2.条件：
低浓度溶液（水多）
（渗透压低）
高浓度溶液
（水少）
（渗透压高）
水分子数多
水分子数少
溶液浓度低
溶液浓度高
水分子数量多
水分子数量低
半透膜
糖链
膜蛋白
细胞质
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗 细胞膜是否相当于一层半透膜呢 （案例：红细胞吸水）
2、水进出动物细胞的原理
细胞是个开放的生命系统
细胞膜作为细胞的边界具有选择透过性
选择透过性膜：指具有活性的生物膜。对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。
选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜
2、水进出动物细胞的原理
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质基质
相当于
相当于
①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。
②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出红细胞。
C外吸水膨胀
C外>C内
失水皱缩
C外=C内
动态平衡
0.5%NaCl溶液
（低渗溶液）
13%NaCl溶液
（高渗溶液）
0.9%NaCl溶液
（等渗溶液）
1、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？
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
3、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？
4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？
5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
思考·讨论
红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”所示装置中的蔗糖分子。
是，相当于（因为它具有选择透过性）。
不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，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。
取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。
因为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上的异常。
吃腌制的咸菜，连续嗑带盐瓜子会感觉口渴，这是为什么呢？
口腔细胞失水
学以致用
与生活中的联系
清水泡过的青菜
盐腌制过的黄瓜
生活中我们会观察到：
盐腌制过的黄瓜皱皱巴巴，还会出很多水；
而用清水泡过的青菜却很硬挺，
这是为什么呢？
问题探讨
水又是怎样进出植物细胞呢？
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
是否满足发生渗透作用的条件：①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
已知：细胞膜和液泡膜都是生物膜，都具有选择透过性。
能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？
？
提示：
水分主要存在于成熟植物细胞的液泡中。因此我们说的水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡
科学探究的步骤：
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
得出结论
表达与交流
（设计思路、预期结果…）
（按预定方案进行实验，记录结果）
（分析实验结果，得出结论… ）
（总结，写实验报告并适当交流）
探究植物细胞的吸水和失水
材料用具
方法步骤
原生质层相当于一层半透膜
原生质层相当于一层半透膜吗？
教材第64页
实验现象
液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3 g/ml 蔗糖溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本不变
基本不变
质壁分离
1.（1）质壁分离复原的“质”与“壁”分别指什么？
提示:“质”指原生质层，“壁”指细胞壁。
（2）要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
提示：有细胞壁（植物细胞）；
有中央大液泡（颜色为深色）；
活细胞（原生质层相当于半透膜）
思考：根尖分生区等处在发育过程的植物细胞以及动物细胞能否发生质壁分离？
成熟的植物细胞
（3）如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？
提示：不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用，像动物细胞一样的吸水涨破或失水皱缩。
小组讨论，问题探究
2.植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？
提示：内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度；
小组讨论，问题探究
3.实验中共涉及三次低倍显微镜观察，这三次观察的目的是什么？
提示：观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便将处理前与处理后的细胞状态形成对照。（前后自身对照）
4.如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果有什么不同？滴加一定浓度的KNO3溶液呢？滴加高浓度的盐酸或酒精溶液呢？
提示： 0.5 g/ml的蔗糖溶液中细胞失水过度，失去活性，质壁分离后不能发生质壁分离复原。
在一定浓度的KNO3溶液中质壁分离后，会发生自动复原。
5. 植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些作用？
小组讨论，问题探究
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。
（1）判断细胞的死活、观察植物细胞的细胞膜；
（2）测定细胞液浓度范围；
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度；
（4）农业生产中的水肥管理；
（5）生活中杀菌、防腐、腌制食品；
（6）鉴别不同种类的溶液。
成熟植物细胞+不同种类溶液→质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）； 质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液）
质壁分离及其复原实验的应用
（1）对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低土壤溶液浓度，促进对水分的吸收。
（2）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。
（3）糖渍、盐渍食品不变质的原因。----食品外面形成很高浓度的溶液，使微生物失水过多而死亡，不能在上面生存。
与生活中的联系
三、被动运输
被动运输
自由扩散（简单扩散）
协助扩散（易化扩散）
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式
三、被动运输——自由扩散
1.概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
2.运输方向：
高浓度
低浓度
顺浓度梯度，不需要载体，不需要能量
4.实例：
水、O2、CO2，甘油、脂肪酸、乙醇、苯、性激素等脂溶性物质
3.特点：
5.影响自由扩散的因素：
细胞外
细胞内
气体分子
细胞膜
比方:球往低处滚
浓度差
扩散速度
口诀：气油
浓度差
三、被动运输——协助扩散
1.概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式叫作协作扩散。
2.运输方向：
高浓度
低浓度
顺浓度梯度，需膜上转运蛋白的协助，不需要能量
4.实例：
水、红细胞吸收葡萄糖、神经细胞静息状态下K+外流和兴奋时Na+内流
3.特点：
5.影响自由扩散的因素：
细胞外
细胞内
细胞膜
比方:车载货下坡
口诀：红水
P点后速率受转运蛋白数量限制
浓度差和转运蛋白数量
被动运输
通道蛋白
载体蛋白
转运蛋白
协助扩散
载体蛋白通道蛋白转运特点自身构象是否与转运的分子结合是否有特异性实例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结合结合具有具有葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞水分子通过水通道蛋白进出细胞1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？运输动力是什么？
不需要。因为两者都是顺物质浓度梯度。浓度差。
共同点：都是顺物质浓度梯度，不需要细胞消耗能量。
不同点：前者不需要蛋白质的协助， 后者必须有蛋白质的协助。
2、自由扩散和协助扩散有什么异同？
思考：
3、水分子进出细胞的方式：
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的方式进出细胞的。
三、被动运输——水分子
细胞的物质输入和输出
细胞的吸水和失水
自由扩散
渗透作用的两个条件
动物细胞
特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量
植物细胞
1、半透膜。
2、浓度差。
外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水
外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞失水
外界溶液浓度=细胞液浓度 细胞形态不变
外界溶液浓度＜细胞液浓度 质壁分离
外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁复原
质壁分离超过一定限度不能复原。
例子：气体分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物质
协助扩散
特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量
例子：红细胞吸收葡萄糖
转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白
课堂总结
一、概念检测
1. 物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。
（1）细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（ ）
（2）水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。 （ ）
（3）载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。 （ ）
2. 基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ）
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁的伸缩性大
C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞
√
×
×
D
练习与应用
3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是（ ）
A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
B
【提示】可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
二、拓展应用
1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
二、拓展应用
2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散 速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
【答案】假设：温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率。设计实验提示：可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速度，实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。
低温
高温

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