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第4章 细胞的物质输入和输出
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
本节聚焦
细胞在什么情况下吸水或失水
植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么
两种被动运输的方式有什么异同
一、水进出细胞的原理
（一）渗透作用
半透膜：水分子自由透过它，而蔗糖分子则不能
一、水进出细胞的原理
学生活动1：回忆初中物理所学的“扩散”现象
扩散：
指溶质从高浓度→低浓度
的运动。
如花香的飘散；
蔗糖的溶解；
一、水进出细胞的原理
1.概念:水分子透过半透膜的扩散。
①半透膜
②膜两侧的溶液具有浓度差
3.渗透作用需要的条件
2.水分子运输方向
（一）渗透作用
物质的量浓度
顺浓度梯度
一、水进出细胞的原理
（一）渗透作用
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
蔗糖溶液
讨论1.漏斗管内液面为什么会升高？
水分子进入漏斗>水分子出漏斗
讨论2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
如果漏斗管足够长,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会加快漏斗中水分向外扩散的速度,液面将不再上升。
讨论3.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的
现象吗？
不会,因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可以自由透过。
半透膜
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？
单位时间内,透过玻璃纸的水分子数 = 渗出玻璃纸的水分子数量，液面不会升高。
浓度差
讨论5.该装置中液面高度稳定时，烧杯和漏斗中溶液的
浓度相等吗？水分子在运动吗？
漏斗中因为有蔗糖分子，因此液面高度稳定时，
漏斗中溶液浓度>烧杯中溶液浓度。
水分子进出平衡。
讨论6.下列装置中两侧液面高度如何变化？
液面不变
右侧液面升高
思 考
如图是研究渗透作用的实验装置,漏斗内外有不同浓度的同一种溶液S1和S2,实验起始时漏斗内外液面相平。下列说法错误的是 (　　)
A.实验开始时S1浓度大于S2浓度
B.渗透平衡时S1浓度大于S2浓度
C.渗透平衡时无物质透过半透膜
D.如果将S2浓度适当降低,则
渗透平衡时液面差更大
C
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
蔗糖溶液
半透膜：细胞膜
内侧: 细胞质
外侧: 外界溶液
类比推理
一、水进出细胞的原理
（二）动物细胞吸水和失水
一、水进出细胞的原理
（二）动物细胞吸水和失水
清水中
0.9%NaCl溶液
19%的NaCl溶液
外界溶液浓度 < 细胞质浓度
外界溶液浓度 > 细胞质浓度
外界溶液浓度 = 细胞质浓度
（等渗溶液）
（低渗溶液）
（高渗溶液）
--水分进出动态平衡
---吸水膨胀
---失水皱缩
（三）植物细胞吸水和失水
一、水进出细胞的原理
腌黄瓜
（细胞失水）
蔬菜置于清水中
（细胞吸水）
烧苗现象
（细胞失水导致）
原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
（三）植物细胞吸水和失水
一、水进出细胞的原理
观察植物细胞的质壁分离和复原
中央液泡的大小 原生质层的位置 细胞大小
0.3 g/mL蔗糖溶液
清水
变小
原生质层与
细胞壁发生分离
恢复原来大小
原生质层恢复
原来位置
基本不变
基本不变
质壁分离
质壁分离的复原
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达交流
原生质层是否相当于半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
（三）植物细胞吸水和失水
一、水进出细胞的原理
细胞壁的伸缩性
原生质层的伸缩性
＜
外因：
外界溶液浓度
细胞液浓度
＞
内因:
细胞渗透失水
质壁分离
质壁分离的概念：指原生质层和细胞壁发生分离的现象
问1：对材料有哪些要求？
思 考
液泡有颜色、成熟植物活细胞
问2：能否利用该实验判断细胞的死活？
发生质壁分离
不发生质壁分离
（死细胞）
待测细胞+蔗糖溶液---
（活细胞）
思 考
问3：如何利用该实验比较溶液浓度的大小？
www.themegallery.com
同一细胞+未知浓度的溶液
质壁分离所需的时间
问4：如何利用该实验测定细胞液浓度？
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
问5：
将洋葱表皮细胞浸入浓度为一定浓度的KNO3溶液中，
细胞发生质壁分离。但过一段时间，自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。请分析原因？
由于细胞可选择性地吸收K＋和NO3－，导致细胞液浓度大于外界溶液的浓度，细胞开始吸水，从而发生质壁分离自动复原
注意：
只要该溶质细胞能吸收，都能发生质壁分离自动复原
思 考
二、自由扩散和协助扩散
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。
被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。
你需要掌握：两种运输方式的特点
（一）被动运输的概念
二、自由扩散和协助扩散
（二）被动运输的类型
阅读教材64-65页，回答下列问题：
问题1：通常哪些物质进出细胞不需要消耗能量？这类物质
在细胞外和细胞内的浓度有什么差异？
问题2：除了水分子还有什么物质可以通过自由扩散进出细胞？
问题3：协助扩散和自由扩散主要区别是什么？
问题4：通过载体蛋白进入细胞，与通过通道蛋白进入细胞
有什么不同？
二、自由扩散和协助扩散
（二）被动运输的类型
（2）方向：
高浓度
低浓度(顺浓度梯度）
不需要转运蛋白，不需要能量（主要指ATP）
（4）实例：
部分H2O、O2、CO2等气体；甘油、乙醇、苯等
脂溶性物质
（3）特点：
（5）影响因素：
1.自由扩散
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，
叫作自由扩散，也叫简单扩散
（1）定义：
浓度差、温度
二、自由扩散和协助扩散
（二）被动运输的类型
（2）方向：
高浓度
低浓度(顺浓度梯度）
需要转运蛋白，不需要能量（主要指ATP）
（4）实例：
①大多数H2O通过水通道蛋白进出细胞
②离子和一些小分子有机物，如葡萄糖、氨基酸等
（3）特点：
（5）影响因素：
2.协助扩散
借助膜上的转运蛋白进出细胞的方式，
叫协助扩散，也叫异化扩散。
（1）定义：
浓度差、转运蛋白数量、温度
载体蛋白 通道蛋白
运输的物质
物质是否与 转运蛋白结合
转运蛋白构像
举例
改变
不改变
能与自身部位相适应
与通道直径和形状相配、
大小和电荷相适宜
结合
不结合
红细胞吸收葡萄糖
水、钾离子、钠离子
注意：载体蛋白、通道蛋白均有特异性，只能运输某种或某类物质。
方式 自由扩散(简单扩散) 协助扩散(易化扩散)
运输方向 顺浓度梯度 转运蛋白 不需要 需要
能量 不消耗 不消耗
曲线模型
举例 ①气体：O2、CO2等 ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物 ③少部分水 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞
②大部分水
自由扩散与协助扩散的比较
一、概念检测
1.(1)√；(2)×；(3)×。（P67）
2.D。（P67）
3.B。（P67）
二、拓展应用
1.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。（P67）
2.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 的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的 和浓度必须相等，以确保实验的准确性。（P67）
课堂小结

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