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(共67张PPT)
第四章 细胞的物质输入和输出
第1节
被动运输
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
V进水
V出水
1. 渗透作用
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。
(1) 渗透作用的现象
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？
漏斗里的溶液浓度与烧杯里的溶液浓度相等吗？
不会，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
问题3：
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：
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
(2) 渗透作用的原理
1. 渗透作用
一段时间后
一、渗透作用
长颈漏斗液面不再上升时，漏斗里的溶液浓度与烧杯里的溶液浓度关系如何？
漏斗里的溶液浓度大于烧杯里的溶液浓度
×
×
×
1、渗透作用是扩散的一种特殊形式　　
√
3、漏斗内液面升高的原因是水分子只能通过半透膜进入漏斗内　　
4、液面高度不再变化时，即达到渗透平衡状态，此时水分子不再进出半透膜　　
5、水分子进出达到平衡状态时，半透膜两侧的溶液浓度相同
2、具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用
×
6、在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
×
液面高度不再变化，既达到渗透平衡，此时水分子不再进出半透膜（ ）
漏斗内液面升高的原因：水分子只有通过半透膜进入漏斗（ ）
当高度不再变化时，漏斗内的浓度大于烧杯的浓度（ ）
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，水分子可以通过半透膜，而蔗糖分子不能。起始时漏斗内外液面相平，当渗透达到平衡时，液面高度差为 m。下列有关叙述正确的是 （　　）
A. 渗透平衡时，S1的浓度等于S2的浓度
B. 若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时 m 变小
C. 达到渗透平衡时，仍有水分子通过半透膜进出
D. 若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时 m 将增大
C
2．如图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液，据图判断，下列叙述错误的是(　　)
A．若c为一层纱布，则不会发生此现象
B．实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b
C．实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定
D．当漏斗管内的液面停止上升时，水分
子进出漏斗达到动态平衡
B
课堂检测
渗透装置
① 水是在双向运动，液面升高因为浓度差产生渗透压，此时V进 ＞ V出
② 当液面不再上升，此时达到动态平衡，仍然有水在进出细胞， V进 ＝ V出
③ 当达到渗透平衡时，如果液面存在高度差，那么膜两侧的浓度不等
→液面高的一侧浓度更高
④ 换用纱布，全透性，不属于半透膜
膜两侧浓度相同，膜两侧没有形成浓度差
1.什么叫渗透作用？方向如何？
2.发生渗透作用的条件？
条 件：
（1）具有半透膜
（2）半透膜两侧有浓度差
如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图，则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是
A.a先降后升，b先升后降
B.a先升后降，b先降后升
C.当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D.当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
A
二、动物细胞的吸水和失水
当外界溶液浓度＞细胞质浓度时
当外界溶液浓度＜细胞质浓度时
当外界溶液浓度＝细胞质浓度时
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
细胞形态不变
1.动物细胞膜相当于半透膜
2.外界溶液与细胞质存在浓度差
动物细胞发生渗透作用的条件
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
三、植物细胞的吸水和失水：
细胞壁
细胞膜
细胞核
液泡膜
细胞质
6
细胞液
1.原生质层相当于半透膜
2.外界溶液与细胞液存在浓度差
植物细胞发生渗透作用的条件
植物细胞与经典渗透装置比较
植物细胞与经典渗透装置比较
细胞壁
（全透性）
细胞液
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
半透膜
内溶液
外界溶液
1.向猪膀胱注入0.3g/ml的蔗糖溶液，扎紧入口，然后将其浸入0.05g/mL的蔗糖溶液中，每隔半小时称一次重量（ω）下列坐标图中能正确表示测定结果的是（ ）
B
【练习】
四、探究实验：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
（原生质层是一层半透膜吗？）
（原生质层相当于一层半透膜）
设计
方案
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
预期结果
四、探究实验：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
（原生质层是一层半透膜吗？）
（原生质层相当于一层半透膜）
设计
方案
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
预期结果
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。
方法步骤:
1.制作临时装片
2.低倍镜下观察
3.滴加蔗糖溶液
4.低倍镜下观察
5.滴加清水
6.低倍镜下观察
滴清水
取 材
平展
盖盖玻片
注意：本实验只使用低倍镜，总共3次，形成自身的前后对照
思考：
可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？
你认为植物细胞发生质壁分离的条件有哪些？
选材：
（1）细胞膜的选择透过性
（2）有大的液泡；
（3）有细胞壁
活的、
成熟的
植物细胞
若用动物细胞代替洋葱表皮细胞，重复以上实验，结果会怎么样？细菌呢？
动物细胞没有细胞壁和液泡，不能发生质壁分离与复原
细菌没有大液泡，质壁分离现象不明显
条件：
（1）细胞壁的伸缩性比原生质层小（内因）；
（2）外界溶液的浓度大于细胞液的（外因）。
你认为植物细胞发生质壁分离的条件有哪些？
1.质壁分离的“质”和“壁”分别指什么？
2.质壁分离过程中细胞液的浓度和颜色变化吸水能力情况？
质壁分离复原呢？
3.发生质壁分离时，细胞膜与细胞壁之间是什么？
探究
质：原生质层
壁：细胞壁
浓度：增大
颜色：加深
吸水能力：增强
浓度：减小
颜色：变浅
吸水能力：减弱
外界溶液
3.植物细胞会由于吸水过多而涨破吗？
5.如果用葡萄糖、尿素、KNO3溶液替代蔗糖溶液洋葱表皮细胞会发生什么变化？
不会，因为有细胞壁
质壁分离后自动复原
知识延伸
植物细胞吸水、失水几种现象分析：
0.5g/ml的蔗糖溶液：
KNO3、葡萄糖、尿素、乙二醇溶液：
3. 水进入植物细胞的原理
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。
能质壁分离，并能自动复原。因为细胞能主动或被动的吸收溶质微粒使细胞液浓度升高
例如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。
质壁分离及其复原的应用
（1）判断细胞的死活
（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）
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
4. 质壁分离与复原实验的拓展应用
该植物细胞在发生质壁分离吗？
与外界溶液的浓度有什么关系？为什么？
2.(2021·山东济南一中高一期中)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增强
B.图1所示结果只能在图2中C处观察到
C.图1若视野比较暗，则只能通过调节反光镜使视野变亮
D.图2实验没有设置对照
A
在实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察(　　)
当质壁分离复原后，细胞液的浓度等于外界溶液浓度(　　)
质壁分离过程中，洋葱鳞片外表皮细胞的紫色区域逐渐变小(　　)
实验用0.3g/ml蔗糖溶液与0.5g/ml的蔗糖溶液结果相同（ ）
在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜（ ）
细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性（ ）
×
×
√
×
×
√
课堂精练
判断题
（1）具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。（ ）
（2）细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性（ ）
（3）在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜（ ）
√
×
×
A
1、以下可以发生渗透作用的（ ）
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
2、将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中心发生的变化是( )
A.液泡的颜色逐渐变浅
B.细胞吸水直至涨破
C.原生质层逐渐增厚
D.细胞体积明显增大
如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析回答下列问题：
(1)该细胞的原生质层包括图中的哪些部分(请用图中数字回答)
②③④
(2)甲过程中，⑤的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？
颜色变深，吸水能力增强
如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析回答下列问题：
(3)甲过程中，进入①和④的物质分别是什么液体？
(4)有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相关现象，分析原因可能是什么？
蔗糖溶液
水
1.(2021·江苏仪征中学期中)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
解析　不可以省略第一次显微观察步骤，这一步的观察现象要作为对照，A错误；
质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐增强，B错误；
吸水纸的主要作用是吸引液体在盖玻片下移动，使植物细胞完全浸在液体中，D错误。
解析　图1细胞若继续发生质壁分离，细胞失水，则该细胞的吸水能力不断增强，A正确；
图1所示结果可能处于质壁分离过程中或者平衡状态，也可能处于质壁分离复原过程中，因此可能在C处或E处观察到，B错误；
图1若视野比较暗，可以通过调节反光镜或者光圈使视野变亮，C错误；
图2实验前后形成自身对照，D错误。
课堂小结
10.(1)核糖体 中心体 （2） 7 核膜上的核孔
RNA、蛋白质（举一例即可） (3)③高尔基体 ④内质网
（4）参与核糖体的形成
（5）保证细胞内各种代谢高效、有序进行
11.（1）高尔基体 （2）核糖体 内质网 —COOH
（3）内质网 脂质 核膜 （4）一定的流动性 受体 信息交流
细胞膜
线粒体
高尔基体
内质网
染色质
核仁
核孔
(1)此细胞发生了____________现象，是细胞________的结果。
(2)图中②的结构名称是________，②④⑤共同构成了________。
(3)图中⑦充满了________，其浓度____________。
(4)将此细胞置于清水中，⑥的体积会________，是由于细胞____________的结果。
质壁分离
渗透失水
细胞膜
原生质层
蔗糖溶液
略小于0.3 g/mL
变大
渗透吸水
五.被动运输
（一）定义
（二）类型
自由扩散
协助扩散
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
1.自由扩散（简单扩散）
定义：
运输方向：
特点：
实例：
影响因素：
自由扩散
怎么进出细胞？ 消耗能量？
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
细胞外
细胞内
细胞膜
1.自由扩散
定义：
运输方向：
高浓度
低浓度
特点：
不需要载体，不需要能量
实例：
影响因素：
膜内外物质浓度差
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、乙醇等
2.协助扩散
实例：
特点：
定义：
运输方向：
高浓度
低浓度
需膜上载体协助，不需要能量
红细胞吸收葡萄糖，水
影响因素：
膜内外物质浓度差；
转运蛋白的种类和数量；
2.协助扩散（易化扩散）
实例：
特点：
定义：
运输方向：
影响因素：
转运蛋白
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
怎么进出细胞？ 消耗能量？
神经细胞Na+内流、K+外流、Ca+内流
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
自身构象是否改变 改变 不改变
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否有特异性 具有（更强） 具有
实例 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
被动运输 自由扩散 协助扩散
图例
运输方向 特点
影响因素
举例
高浓度→低浓度 (顺浓度梯度)
不需要 载体，不消耗能量
需要 载体，不消耗能量
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差、
转运蛋白的种类和数量
对象：一些小分子物质
eg:①红细胞吸收葡萄糖
②部分离子神经纤维上K+外流Na+内流
③ H2O（主）水通道蛋白运输水
eg：①气体分子O2,CO2
②脂溶性小分子甘油，乙醇，苯等
③H2O（少）
对象一些小分子物质和离子
自由扩散
协助扩散
被动运输
运输方式
运输方向
载体
能量
高 低
高 低
不需要
需要
不需要
不需要
被动运输的特点
运输实例
水、二氧化碳、乙醇、脂溶性物质等
葡萄糖进入红细胞等
顺浓度梯度
协助扩散
自由扩散
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 改变 不改变
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否有特异性 具有 具有
实例 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
转运蛋白的类型
自由扩散
协助扩散
影响跨膜运输的因素
影响自由扩散的因素:细胞膜内外物质的浓度差。
影响协助扩散的因素:细胞膜内外物质的浓度差, 细胞膜上转运蛋白的种类和数量。
P点后速率受转运蛋白数量限制
请判断①和②分别是哪一种被动运输方式？请说明判断理由。
运输速率
膜两侧的浓度差
①
②
P点
（转运蛋白饱和点）
P点之前膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
p点之后转运蛋白的数量
协助扩散
自由扩散
(5)影响被动运输的因素
温度会影响扩散速率吗？
同种物质在不同情况下的运输方式可能不同(　　)
载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机理是一样的(　　)
温度变化会影响分子通过细胞膜的速率(　　)
判断正误
√
×
√
相对分子质量小的物质或离子都可通过自由扩散进入细胞内
葡萄糖进入红细胞需载体蛋白，不消耗能量，属于协助扩散
水分进入细胞,是通过自由扩散方式进行的
×
√
×
1.(2020·福建龙岩高一期中)下列各项中，会显著降低细胞通过协助扩散吸收葡萄糖的速率的是
A.细胞内能量不足 B.细胞外药物影响膜蛋白结构
C.细胞外葡萄糖浓度上升 D.细胞内O2浓度下降
B
4．下列有关被动运输的说法正确的是(　　)
A．水分子主要是通过自由扩散方式进入细胞的
B．协助某些离子和小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质，称为载体蛋白
C．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
D．影响协助扩散的运输速率除膜内外物质浓度梯度外，还与转运蛋白数量有关
D
3.下列关于通道蛋白的说法，错误的是
A.一种离子通道一般只允许一种离子通过
B.水通道蛋白是覆盖在细胞膜表面的蛋白质
C.细胞膜上的Na＋通道蛋白与水通道蛋白在空间结构上有差异
D.物质通过通道蛋白的运输属于被动运输，不消耗能量
B
1.如图表示一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。回答：
哪种离子通过主动运输进入细胞？
哪种离子通过主动运输排出细胞？
K+ Mg2+
Na+ Cl-
典题应用
3.研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如图所示，下列相关叙述中错误的是
A.水分子不需要水通道蛋白协助的跨膜
运输方式为自由扩散
B.水分子通过水通道蛋白进入细胞是顺
相对含量梯度进行的
C.土壤溶液浓度过高时植物只通过水通道蛋白失水
D.根毛细胞吸水能力与其细胞液中水相对含量有关
及时反馈　知识落实
C
解析　土壤溶液浓度过高时，植物不一定只通过水通道蛋白失水，C错误。

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