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第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
问题探讨：
讨论：
1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。
玻璃纸（又叫赛璐纷）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。
3.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？
2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
一、水进出细胞的原理
1.渗透作用：
水分子（或其他溶剂分子）从相对含量高的地方向相对含量低的地方通过半透膜的扩散过程。
(1)渗透现象:
液面上升的原因：
单位时间由烧杯通过半透膜进入漏斗的水分子数>单位时间由漏斗通过半透膜进入烧杯的水分子数。
(2)渗透作用发生的条件
②达到平衡时仍然存在水分子透过半透膜，这时由烧杯扩散到漏斗一侧的水分字数=由漏斗扩散到烧杯一侧的水分字数。
③液面不会一直上升（因为液面上升到一定高度会产生静水压，当该压力和漏斗中的吸水能力相等时液面不再上升。
①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。
②浓度差：半透膜两侧的溶液具有浓度差
(3)发生渗透作用时水的移动方向：水往高处走
2.动物细胞的吸水和失水
细胞膜
细胞质
外界溶液
（相当于半透膜）
浓度差
渗透作用
水进出哺乳动物红细胞的原理
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度<细胞质浓度
细胞失水皱缩
水分子进出细胞动态平衡
外界溶液浓度>细胞质浓度
外界溶液浓度=细胞质浓度
低渗溶液
高渗溶液
等渗溶液
3.植物细胞的吸水和失水
液泡
(内含细胞液)
细胞质
液泡膜
原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
对于水分子来说，细胞壁是全透性的，伸缩性比较小。
水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。
细胞膜
细胞壁
原生质层相当于一层半透膜
探究&实践：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
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是否相当于半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
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
将植物细胞（洋葱麟叶外表皮细胞）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。
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。
预期结果
设计方案
细胞________,发生____________
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
失水
质壁分离
细胞________,发生____________
吸水
质壁分离复原
洋葱鳞片叶外表皮
紫色
吸水纸
吸水纸
原生质层
液泡
（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
正常的洋葱
外表皮细胞
0.3g/mL的
蔗糖溶液
质壁分离的
洋葱表皮细胞
清水
质壁分离复原的
洋葱表皮细胞
实验现象
三次观察（低倍镜观察） 两次对照（自身前后对照）
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
1.质壁分离的细胞中“质”和“壁”分别指什么？
质指原生质层，壁指细胞壁
2.所有质壁分离的细胞都可以复原吗？
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。
思考：
原生质层和细胞壁之间充满蔗糖溶液
3.右图是植物细胞置于蔗糖溶液中的图像，原生质层和细胞壁之间是纯水吗？
a
5.为什么植物细胞放在清水中不会吸收涨破？
4.将植物细胞浸泡在浓度大于细胞液的KNO3溶液中，一段时间后细胞会发生什么样的变化？
细胞先失水，发生质壁分离；一段时间后，随着KNO3进入细胞，细胞液浓度上升，细胞开始吸水，发生质壁分离自动复原现象。
植物细胞的细胞壁具有支持与保护作用
葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇、脂肪酸、甘油等可以被细胞吸收，使植物细胞质壁分离自动复原。
植物细胞质壁
分离与复原条件
①活的成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
②原生质层的伸缩性＞细胞壁的伸缩性
③外界溶液浓度与细胞液存在浓度差
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
植物细胞质壁分离与复原的应用：
①判定成熟植物细胞是死细胞还是活细胞；
②测定植物细胞细胞液的浓度范围；
③比较不同成熟植物细胞细胞液浓度大小。
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物质所释放的能量的物质跨膜运输方式。
被动运输
被动运输分为自由扩散和协助扩散两类。
细胞外
细胞内
载体蛋白
通道蛋白
1.自由扩散(简单扩散)
浓度差越大，运输速率越快
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫自由扩散，也叫简单扩散。
(1)定义：
(2)实例：
(3)特点：
(4)影响因素：
O2、CO2、H2O、甘油、脂肪酸、尿素、乙醇、苯、性激素等不带电荷的小分子和脂溶性物质。
只能顺浓度梯度(由高到低)，不需要转运蛋白，不需要能量。
膜内外物质浓度梯度的大小。
2.协助扩散(易化扩散)
(1)定义：
顺浓度梯度，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。叫协助扩散，也叫易化扩散。
通道蛋白
转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白。
载体蛋白
注意：
(2)实例：
(3)特点：
(4)影响因素：
葡萄糖进入红细胞，水通道蛋白介导水运输。
只能顺浓度梯度(由高到低)，需要转运蛋白，不需要能量。
膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量。
转运蛋白
数量限制
浓度差

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