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(共55张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
糖拌西红柿放置一段时间后，会出现很多“汁”， “汁”中的水是哪来的？
1.实验探究膜的透性,理解水进出细胞的原理
2.记忆植物细胞的质壁分离和复原的原理
3.通过比较自由扩散和协助扩散的示意图,归纳二者的异同点,
4.说明被动运输的特点,理解被动运输的意义,
学习目标
1. 渗透作用
扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。
渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
图1 扩散
图2 渗透
半透膜
一. 水进出细胞的原理
好香啊！
渗透现象演示
渗透现象动画演示
分子级别动画演示
蔗糖分子 水分子
问题探究
半透膜：一类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)
水
往
高
处
流
？
渗透现象演示
分子级别演示
问题1： 漏斗内的液面为什么会升高？
(1) 渗透作用的现象
单位时间从清水流入蔗糖溶液中的水分子数
单位时间从蔗糖溶液流入清水中的水分子数
问题2： 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，管中的水柱产生的重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,
1. 渗透作用
扩展：溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
问题3：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内液面会升高吗？
不会，因为纱布空隙很大，水分子和蔗糖分子都能自由通过。
问题4：如果烧杯中不是清水？而是同样浓度 的蔗糖溶液，漏斗内液面会升高吗？
液面不会升高，膜两侧浓度相同，半透膜两侧水分子扩散速度相同。
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
总结：发生渗透作用的条件是什么？
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
(2) 渗透作用的原理
1. 渗透作用
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
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
(3) 渗透作用中水分子运动的方向：
水在单位体积溶液中含量的多少
单位体积溶液中所含溶质的量
1. 渗透作用
（4）渗透平衡
a.液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等，即动态平衡。
b.渗透平衡时：
溶液S1
溶液S2
平衡前：S2＞S1
S表示溶液浓度
渗透过程：S2↓ S1↑
平衡后：S2＞S1
水分移动是双向的，
总结果是单向的，
最后达到动态平衡。
P62图下
渗透现象及原理分析
t清水
s蔗糖
△h
问题5：当Δh不变时，半透膜两侧的浓度相等吗，为什么？
△h产生的压强=浓度差平衡，液面不再上升
压强
浓度差
☆有高度差，就有浓度差 始终s>t
1.渗透作用：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。
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
P62左
②从溶质的角度分析：
①从水分子自身的角度分析：
溶液浓度低
渗透压低
溶液浓度高
渗透压高
含水量高
含水量低
半透膜
水（溶剂）
蔗糖（溶质）
一. 水进出细胞的原理
(水分子进出是顺相对含量梯度的)
例1.（2013江苏高考题）图1为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为△h，此时S1和S2浓度大小关系为_________。
S1>S2
☆有高度差，就有浓度差
始终S1>S2
1.如果将质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液分别放入U形管的左右两侧，中间用半透膜隔开（葡萄糖和蔗糖分子均不能通过），如右图所示。开始时液面齐平，一段时间后
A. 左侧高于右侧
B. 右侧高于左侧
C. 左右两侧一样
D. 无法确定
决定溶液吸水能力大小的浓度为物质的量的浓度
A
E
F
0.1g/mL的蔗糖溶液
0.1g/mL的葡萄糖溶液
0.1mol/L的蔗糖溶液
0.1mol/L的葡萄糖溶液
B液面上升
摩尔浓度小
摩尔浓度大
两处液面等高
想一想
左右液面如何变化？
提示：葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖
溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
P62
2.探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论
变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜
如果将装置中的漏斗换成动物细胞还会不会吸水？
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？细胞会发生什么样的变化？
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
将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后，细胞的变化如下：
（二）水进出哺乳动物红细胞的原理
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。
2. 水进出动物细胞的原理
思考·讨论 P63
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜。
是。且细胞膜具有生命活性。
3、若放在盐酸溶液中，红细胞是膨胀，皱缩，保持原状还是其他？
盐酸处理后，细胞膜通透性改变，细胞不会发生渗透作用。
总结动物细胞吸水或失水的条件？

①具有细胞膜，细胞必须保持活性，此时细胞膜才相当于半透膜。
②细胞膜两侧具有浓度差：
外界溶液浓度>细胞质浓度，失水；外界溶液浓<细胞质浓度，吸水；外界溶液浓度=细胞质浓度，细胞保持原状。
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：
思考：以下生活现象说明什么问题？
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
提出问题
细胞壁（全透性）
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
植物细胞壁对于水和大部分溶质是通透的，且伸缩性比较小
提示：水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡，这一点与动物细胞有所区别。
成熟的植物细胞模式图
外界溶液
思考：能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？
（三）探究植物细胞的吸水和失水：
(1)要观察的现象（观察几次）(2)使用观察工具 (3)应选择的材料 (4)选择外界溶液
自主学习：请自主阅读课本P64-65的内容，观看视频思考下列问题
实验：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
分析结果
表达与交流
原生质层是否相当于半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
实验：探究植物细胞的吸水和失水
将植物细胞（洋葱外表皮细胞）浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
预期结果
设计方案
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
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（质壁分离）
细胞吸水（质壁复原）
实验：探究植物细胞的吸水和失水
要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
思考与讨论：
1.成熟的植物活细胞，保证细胞有中央大液泡和原生质层
2.细胞液最好有颜色，易于观察
你觉得植物细胞会过多吸水涨破吗？
注：1.未成熟的植物细胞没有大液泡，质壁分离现 象不明显，不易观察
2.动物细胞不能发生质壁分离。
洋葱鳞片叶外表皮细胞
② 吸水纸
① 0.3g/mL的蔗糖溶液
③ 清水
材料用具
引流法
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
细胞具有紫色大液泡，便于观察。
选用化学试剂的条件：
1.对细胞无毒害
2.浓度适当
实验：探究植物细胞的吸水和失水
植物细胞的吸水和失水
细胞液浓度＜外界溶液浓度时
细胞液浓度＞外界溶液浓度时
质壁分离
质壁分离复原
—细胞失水
—细胞吸水
洋葱紫色表皮
原生质层
间隙
（充满外界溶液）
质壁分离
质壁分离复原
实验导航
进行实验：质壁分离与复原实验流程
正常形态
质壁分离
质壁分离复原
前后自身对照
对照
实验
对照
实验
思考：①能看到细胞核吗？
②质壁分离中的“质”和“壁”代表什么？
③原生质层为什么会和细胞壁分开呢？
失水
吸水
质壁分离
质壁分离复原
正常形态
原生质层和细胞壁
不能
原生质层相当于一层半透膜，
细胞壁的伸缩性＜原生质层的伸缩性
外界溶液浓度＞细胞液浓度
原因
内因：
外因：
{
植物细胞由坚挺→萎蔫
质壁分离
{
液泡体积（大→小）
细胞液颜色（浅→深）
原生质层与细胞壁分离
表现
宏观：
微观：
{
④解释质壁分离复原现象。（P65）
外界溶液浓度＜细胞液浓度，植物细胞渗透吸水
实验现象及结果：

中央液
泡大小
原生质层
的位置
细胞
大小
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
实验结论：
原生质层相当于半透膜
细胞内有细胞液
长颈漏斗中有蔗糖液
外界溶液
烧杯中有清水
半透膜
渗透系统装置
原生质层
成熟植物细胞
成熟植物细胞主要靠渗透作用吸水和失水。
成熟的植物细胞和外界溶液组成一个渗透系统
第一次观察
a
滴加蔗糖溶液后观察
b
再次滴加清水溶液后观察
c
仅凭图b能否判断细胞细胞正在发生质壁分离？
不能，也可能正在发生质壁分离的复原
结果、分析
1、质壁分离时，细胞壁和原生质层之间充满着什么液体？
充满外界溶液（蔗糖溶液），
因为细胞壁是全透性的。
5、
KNO3等无机盐溶液：能质壁分离，并能自动复原。因为细胞能主动吸收溶液中 的K+和NO3-，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。
质壁分离的自动复原
4.醋酸溶液：无质壁分离及复原现象，因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。（盐酸、酒精溶液类似）
2、0.5g/ml的蔗糖溶液：质壁分离现象明显但不能复原。
因为溶液浓度过高，细胞过度失水，导致死亡。
质壁分离与复原实验的拓展
判断成熟植物细胞的死活
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
1
2
3
比较不同植物细胞的细胞液浓度
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拓展
质壁分离与复原实验的拓展
6
农业生产中的水肥管理
7
生活中杀菌、防腐、腌制食品
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）
1、将一小块紫色洋葱鳞片叶外表皮放在同一浓度的蔗糖溶液中，制成临时装片，在显微镜下观察到三种状态的细胞（如图所示）。推断这三个细胞在加入蔗糖溶液之前，其细胞液的浓度依次是( )
A.①>②>③ B.①<②<③ C.②>①>③ D.②<①<③
A
练习
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
二、自由扩散和协助扩散
1.自由扩散（简单扩散）：
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
细胞膜
外
内
比方：球往低处滚
有些小分子物质：如O2、CO2、少数的水、N2 和尿素等。
脂溶性的小分子有机物：如乙醇、甘油、苯、性激素、脂肪酸等。
自由扩散特征：
顺浓度梯度运输
1.
2.
不需要转运蛋白
3.
不需要消耗能量
影响运输速率的因素：
自由扩散曲线图
运输速率
浓度差
（细胞外溶液浓度）
浓度差
2.协助扩散
（易化扩散）
进出细胞的物质借助转运蛋白的扩散。
离子和葡萄糖、氨基酸等顺浓度梯度的跨膜运输。
外 细胞膜
比方：卡车载货下坡
内
实例：如葡萄糖进入红细胞，神经细胞 中K+外流，Na+内流。
项目 载体蛋白 通道蛋白
转运特点 只容许与自身结合的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
是否具有特异性
实例 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水分子主要通过水通道蛋白进出细胞（大多数水分子）
转运蛋白
改变
不改变
结合
不结合
具有
具有
载体蛋白
通道蛋白
特征：
顺浓度梯度运输
1.
需要转运蛋白参与
2.
不需要消耗能量
3.
协助扩散
协助扩散曲线图
运输速率
浓度差
（细胞外溶液浓度）
影响运输速率的因素：
1.浓度差、
转运蛋白的数量
2.转运蛋白的种类和数量
………………………
项 目 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗细胞内的能量
举例
不需要
需要
不消耗
不消耗
H2O、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、尿素
葡萄糖进入红细胞膜 氨基酸、离子、大多数水
高浓度
低浓度
高浓度
低浓度
两种被动运输方式的比较
1.顺浓度梯度运输，
2.不消耗细胞内化学反应能量。
被动运输特点：
复习巩固
练习1..下图为物质出入细胞膜的示意图，请据图回答：
（1）A代表______分子；B代表 ； D代表_______。
（2）动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有__________。
（3）在a～e的五种过程中，代表被动运输的是________。
（4）可能代表氧气转运过程的是图中编号__________；
葡萄糖进入红细胞的过程是图中编号__________。
蛋白质
磷脂双分子层
糖蛋白
流动性
b、c、d
b
d
2. 以下可以发生渗透作用的是（ ）
A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中
C.烈日下菠菜叶子下垂 D.放在盐水中的萝卜变软
D
课堂练习
3. 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（ ）
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
C
D
C
2024/1/18
4. 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
5. 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
6. 关于被动运输的说法，错误的是（　　）
A．顺浓度梯度进行 B．一定需要转运蛋白
C．不需要细胞消耗能量 D．不能主动吸收物质
B
7. 自由扩散和协助扩散的动力是（　　）
A．葡萄糖 B．浓度差 C．细胞膜 D．载体
B
8、以下过程主要通过发生渗透作用的是____.
A.煮熟的马铃薯条放入水中
B.把干种子放在清水中
C.烈日下菠菜叶子下垂
D.放在盐水中的萝卜变软
D
1.自由扩散：
自由扩散演示按钮
协助扩散演示按钮
H2O、O2、CO2、N2
苯、脂肪酸、甘油、乙醇
氨基酸、葡萄糖
H2O、 K+
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
2.协助扩散：
物质 借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式
学习目标一：构建被动运输的概念
归纳概括
水分子进出细胞有两种方式：自由扩散和协助扩散

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