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(共77张PPT)
第1节 被动运输
水进出细胞的原理
物质分子从相对含量多的地方向相对含量少的地方转移，直到均匀分布的现象。
扩散作用
扩 散
蔗糖分子
水分子
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薄膜的总称
问题探讨
1.漏斗管中的液面为什么会升高？
蔗糖分子
水分子
单位体积内的水分子数：
烧杯（清水）＞漏斗（蔗糖溶液）
由于单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量多于渗出的的水分子数量。
2.漏斗管中的液面会一直升高吗？
不会，当液面上升到一定高度后，管中水柱产生压力
_____________________
最终达到平衡，液面将不再上升。
漏斗内渗透压 = 液柱的压力
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
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
液面不会升高，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透。
液面也不会升高，半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
条件一 ：半透膜
条件二：浓度差
溶液S1
溶液S2
5.液面高度不发生变化，还有水分子双向运动吗？
6.动态平衡，此时溶液S1与S2的浓度相等吗？
液面高度不发生变化时，水分子双向运动速率相等，即动态平衡
平衡前：S2 S1
渗透过程：S2 S1
平衡后：S2 S1
>
>
平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。
水分子(或其它溶剂分子)透过半透膜的扩散。
（2）条件
具有半透膜
半透膜两侧溶液有浓度差
（1）概念：
（3）水分渗透方向：
低浓度溶液
高浓度溶液
水分子数多
水分子数少
渗透作用
注意：
(1) 半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是由水分子
双向运动差异所导致的。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
溶液S2
溶液S1
U型管左侧（盛放一种溶液）
U型管右侧（盛放另一种溶液）
半透膜（将两种溶液分开）
渗透装置
葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜
如图：一段时间后，U型管液面如何变化？
一段时间
浓度差是指：溶液中溶质的物质的量浓度，即单位体积中溶质分子的微粒数，微粒数多的溶液吸水力强。
只比较单位体积内的微粒数，与微粒的大小与种类无关。
左侧液面下降
右侧液面上升
下图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜，甲、丙装置中A、B、a、b溶液浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，乙、丁装置分别表示一段时间后甲、丙装置的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA>MB，Ma＝Mb>MA，则达到平衡后(　　)
A.h1>h2、Ma>Mb
B.h1>h2、MaC.h1D.h1Mb
D
下图甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间。
下列叙述不正确的是( )
A.图甲所示装置中漏斗内溶液的浓度变化可用曲线图丙表示
B.水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线图乙表示
C.漏斗管内的液面高度变化可用曲线图丙表示
D.半透膜内外溶液的浓度差可用曲线图乙表示
A
把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如图)，一段时间后液面的情况是(　　)
A.甲高于乙
B.乙高于甲
C.先甲高于乙，后乙高于甲
D.先甲低于乙，后乙低于甲
C
类比推理
细胞膜
细胞内溶液
1.如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？
2、如果吸水会发生什么呢？
如果细胞吸水涨破则说明细胞也能发生渗透吸水，动物细胞的细胞膜相当于
半透膜
细胞质
细胞膜
蔗糖溶液
半透膜
清水
生物细胞也能发生渗透作用吗？
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
外界溶液浓度<细胞质浓度
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度=细胞质浓度
细胞形态不变
细胞失水皱缩
外界溶液浓度>细胞质浓度
水进出哺乳动物红细胞的示意图
分析图所示水进出哺乳动物红细胞的现象
红细胞吸水或失水取决于什么条件？
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。
红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于教材P62“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？
血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。
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。
思考讨论
3.红细胞吸水和失水取决于什么条件？
4.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
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。
半透膜与选择透过性膜
半透膜：一些物质（一般是水分子物质）能透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。
选择透过性膜：指水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子、小分子可以通过，而其他的小离子、小分子和大分子则不能通过的膜。细胞膜就是选择透过性膜
选择透过性膜相当于半透膜，但半透膜不是选择透过性膜。
施肥过多出现烧苗现象；而用清水泡过的青菜却很硬挺，这是为什么呢？
植物细胞也通过渗透作用失水和吸水
细胞膜
细胞壁
细胞质
液泡膜
细胞液
原生质层
提示：
水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
植物细胞什么结构相当于一层半透膜？
浓度差：外界溶液与细胞液之间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？
原生质层相当于一层半透膜
提出问题
作出假设
实验设计
实验过程
实验结论
表达与交流
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 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。所以可以通过液泡体积的大小变化反映水分进出细胞的情况。
失水
缩小
吸水
增大
制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍显微镜下观察
①表皮细胞中有个紫色的中央大液泡
②原生质层紧贴细胞壁
0.3g/ml
蔗糖溶液
吸水纸吸引
重复几次
低倍显微镜下观察
②原生质层与细胞壁逐渐分离
滴清水
吸水纸吸引
低倍显微镜下观察
②原生质层逐渐贴近细胞壁
重复几次
①紫色中央大液泡逐渐变小（紫色加深）
①表皮细胞中紫色中央大液泡逐渐变大
提出问题
作出假设
实验设计
实验过程
实验结论
表达与交流
探究植物细胞的吸水和失水
滴清水
划
撕
盖
引流蔗糖
低倍镜观察
低倍镜观察
低倍镜观察
引流清水
实验过程
提出问题
作出假设
实验设计
实验过程
实验结论
表达与交流
探究植物细胞的吸水和失水
0.3g/ml的蔗
糖溶液处理
清水处理
植物细胞在高浓度溶液中失水
植物细胞在低浓度溶液中吸水
质壁分离:植物细胞因为失水收缩，原生质层与细胞壁发生分离的现象。
质壁分离的复原：发生质壁分离的植物细胞因吸水膨胀，恢复成原来的状态。
0.3g/ml的蔗
糖溶液处理
清水处理
植物细胞在高浓度溶液中失水
植物细胞在低浓度溶液中吸水
质壁分离的内因和外因：
内因：
外因：
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
外界溶液浓度大于细胞液浓度
三次观察 两次对照
试剂 中央液泡变化 原生质层位置变化 细胞大小
蔗糖溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
脱离细胞壁
恢复原位
基本不变
基本不变
2.所有质壁分离的细胞都可以复原吗？
1.质壁分离的细胞中“质”和“壁”分别指什么？
严重失水或失水时间过长会导致细胞死亡，无法质壁分离复原。
质指原生质层，壁指细胞壁
提出问题
作出假设
实验设计
实验过程
实验结论
表达与交流
1.实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的细胞状态形成对照。
第一次观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
实验结果分析
2.紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，该细胞的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？
颜色逐渐变深。吸水能力逐渐增强。
3.有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现细胞发生了质壁分离，给临时装片滴加清水并引流后几乎没有观察到质壁分离复原现象，分析原因可能是什么？
蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁
分离复原。
第一次观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
实验结果分析
4.将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的甘油、葡萄糖溶液、尿素溶液、KNO3溶液，实验结果会有什么不同？
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。
第一次观察
滴加葡萄糖溶液后观察
实验结果分析
K+、NO3-
水
水
习题检测
①用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)体积变化情况如图所示。请回答：
2 min后，不同于处于2 mol·L－1的蔗糖溶液中的细胞，处于2 mol·L－1的乙二醇溶液中的细胞自动发生了 现象，发生该现象的原因是_____________________________________________________________ _。 当质壁分离复原后，此时细胞液的浓度 外界溶液浓度。
质壁分离复原
乙二醇分子进入细胞内，引起细胞液的浓度增大，细胞吸水使质壁分离自动复原
大于或等于
要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
①成熟植物的活细胞（有细胞壁）；
②外界溶液与细胞液存在浓度差；
③有中央大液泡（颜色为深色或者
有较明显的参照物）
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
绿色植物叶肉细胞
思考
该细胞为什么
不发生变化
洋葱鳞片叶内表皮
外界溶液染色
0.3g/ml蔗糖溶液
专题：质壁分离及其复原的应用
判断细胞死活
确定某一细胞的细胞液浓度的范围
比较不同植物细胞的细胞液浓度的大小
比较不同溶液的浓度大小
判断溶液的种类
待测细胞+蔗糖溶液
不发生质壁分离
→活细胞
发生质壁分离
→死细胞
镜检
判断细胞死活
染色排除法也可以判断细胞死活，如：用台盼蓝染液染色后观察，没有染上颜色的细胞为活细胞，染上颜色的细胞为死细胞。
待测植物细胞 ＋ 一系列浓度梯度的蔗糖溶液
细胞液浓度=未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
镜检
② 确定某一细胞的细胞液浓度的范围
不同植物细胞 + 同一浓度的蔗糖溶液
镜检
比较刚刚发生质壁分离的时间
或比较发生质壁分离的程度。
刚刚发生质壁分离的时间越短，细胞液浓度越低
质壁分离的程度越大，细胞液浓度越低。
③ 比较不同植物细胞的细胞液浓度的大小
同一植物的成熟细胞 十 未知浓度的溶液
镜检
比较刚刚发生质壁分离的时间
或比较发生质壁分离的程度。
刚刚发生质壁分离的时间越短，溶液浓度越高，
质壁分离的程度越大，溶液浓度越高。
④ 比较不同溶液的浓度大小
⑤ 判断溶液的种类
下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3 g/mL蔗糖溶液、0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL尿素溶液进行相关实验（时间1表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2表示开始用清水处理洋葱表皮），测得该细胞原生质体体积变化，图中代表尿素溶液处理结果的是（ ）
A.a B.b C.c D.d
B
质壁分离与复原实验的拓展
农业生产中的水肥管理
生活中杀菌、防腐、腌制食品
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）
2.质壁分离的原因
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
内因：
细胞壁伸缩性小，具有全透性
原生质层伸缩性大，具有选择透过性
小结：
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。
3.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； 活细胞（原生质层相当于半透膜）
成熟的植物细胞
4.是否所有发生质壁分离的细胞都必需加入清水才能复原？
自动发生质壁分离复原的物质：KNO3、乙二醇、甘油、尿素、
1.将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的NaCl溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.图中所示细胞质的浓度，a组的比b组的高
B.浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量
C.若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能先皱缩后恢复原状
D.上述实验中引起细胞形态的改变而消耗能量的多少比较：c>b>a
D
2.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
3.如图为显微镜下某植物细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中的示意图(细胞仍有活性)。下列叙述错误的是(　　)
A.若将该细胞置于清水中，a基本不变
B.若将该细胞置于质量浓度为0.4 g/mL的蔗糖溶液中(细胞仍有活性)，b/a的值将变小
C.b/a的值能表示细胞失水的程度
D.a、b分别表示细胞和液泡的长度
D
4.在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是（ ）
A.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
B.质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐减弱
C.该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞的位置关系、液泡的颜色和大小等
D.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
C
5.如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法正确的是
A.图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力减弱
B.图1所示结果只能在图2中C处观察到
C.增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(D)
和第三次观察(F)实验效果更明显
D.该实验用显微镜主要观察原生质层的位
置、液泡的颜色和大小等
D
自由扩散和协助扩散
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的物质跨膜运输方式。
被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类
人工合成脂双层
细胞膜示意图
科研人员对同种物质在人工膜(只含有磷脂双分子层)和生物膜中的透性
做了比较，结果如下图。
科研人员对同种物质在人工膜(只含有磷脂双分子层)和生物膜中的透性做了比较，
结果如下图。
气体和甘油对人工膜和生物膜透性相同，它们通过扩散作用进出细胞
请据图分析气气体和甘油是如何进出细胞的
1、自由扩散
特点：
①顺浓度梯度运输
②不需要转运蛋白
③不消耗能量
概念：
：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,也叫简单扩散
运输方向：
高浓度
低浓度
相对含量高
相对含量少
自由扩散
影响因素：
膜两侧浓度差、温度（生物膜分子的运动）
浓度差
扩散速度
转运蛋白
扩散速度
O2（能量）
扩散速度
膜两侧的分子浓度差，越大，自由扩散速率越快。成正比
自由扩散实例
水
气体分子
如O2、CO2、N2等
脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇，苯等
自由扩散实例
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进出细胞。
科研人员对同种物质在人工膜(只含有磷脂双分子层)和生物膜中的透性做了比较，
结果如下图。
请据图分析水是如何进出细胞的
　水分子通过细胞膜时的速率高于自由扩散的速率，由此推断细胞膜上可能存在特殊的水的跨膜运输方式。
1988年，科学家从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，
经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的
存在
水
水分子进行细胞的方式为自由扩散和协助扩散（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。）
正常成年人每天产生的原尿约为180L，最终只有约1.5L的尿液排出。其他的水去哪了？被肾小管细胞吸收进入血液了。该过程需要水分子大量、快速通过细胞膜进入肾脏细胞，自由扩散的运输速率远不能满足生命活动的需要，而协助扩散能提高水的转运速率。
2.协助扩散
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散，也叫易化扩散。
膜转运蛋白分为两类：
载体蛋白和通道蛋白。
载体蛋白
通道蛋白
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。
2、协助扩散
特点：
①顺浓度梯度运输
②需要转运蛋白
③不需要消耗能量
实例：
①葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）
③神经纤维上Na+内流，K+外流
（离子通道蛋白）
②大部分水分子进出（水通道蛋白）
2、协助扩散
影响因素：
浓度差
扩散速度
O2（能量）
扩散速度
转运蛋白
扩散速度
P
P点后速率受转运蛋白数量限制
膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度（转运蛋白的活性）
拐点前：看横坐标
拐点后：除横坐标外其他影响因素
载体蛋白只允许与自身结合部位
的分子或离子通过，每次转运时都会发生自身 的改变。
相适应
构象
载体蛋白
通道蛋白只容许与自身通道的直径和 相适配、大小和 相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时， 与通道蛋白结合。
形状
电荷
不需要
通道蛋白
水通道蛋白
钾离子通道蛋白
载体蛋白 通道蛋白
转运特点
是否与转运的分子结合
是否有特异性
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，每次转运时构象改变
结合
具有
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
不结合
具有
协助扩散
（易化扩散）
载体的特异性
通道的特异性
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。
思考讨论：水分子进出细胞的方式
协助扩散小结
1、顺浓度梯度运输
2、需要载体参与
3、不需要消耗能量
如：葡萄糖进入红细胞
转运蛋白数量限制
影响因素
浓度差和转运蛋白数量
1.自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
不需要。因为两者都是顺物质的浓度梯度。
共同点：都是顺物质的浓度梯度，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？
3.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
两者都是顺物质浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以
统称为被动运输。
思考：
影响被动运输的因素
影响自由扩散的因素
温度
膜两侧的浓度差
影响协助扩散的因素
温度
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
①
②
运输速率
膜两侧的浓度差
运输速率
膜两侧的浓度差
请分析影响自由扩散和协助扩散的因素分别有哪些？
总结：被动运输(自由扩散+协助扩散）
1.顺浓度梯度运输，
2.不消耗细胞内化学物质所释放的能量
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（顺浓度梯度）
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

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