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(共48张PPT)
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
第四章 细胞的物质输入和输出
第4.1.1节
被动运输
1
2
3
清水
玻璃纸
(半透膜)
蔗糖溶液
蔗糖分子
水分子
5
4
渗透装置
渗透现象
玻璃纸（赛璐玢）
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？
烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高，事实上半透膜两侧的水分子都能通过扩散作用自由进出，但由于蔗糖溶液中的水的相对含量（单位体积中的水分子数），比烧杯中的水的相对含量低。因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些，导致漏斗中水量增加，液面上升，如果漏斗管足够长，当管内的液面上升到一定高度后，管中的水注产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡、液面将不再上升。
2. 如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
不会，因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。
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？
漏斗管中的液面将保持不变
单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水
分子数；漏斗内的液面上升时会产生静水压，当静水压增大到和渗透压相等
时，液面不再升高。
渗透作用
1、概念
3、发生的条件
是指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用
（1）半透膜
（2）膜两侧有浓度差
是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)
2、渗透的实质
水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
思考：
1、当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？
不相等，当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。
溶液浓度
30%蔗糖溶液
清水
高
低
水分流动方向
扩散是指某物质从浓度高的地方向浓度低的地方移动的过程；
渗透是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
渗透需要半透膜，是扩散的一种特殊形式。
有关渗透作用的三个易错点
(1)水的运输特点：水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的，但由低浓度向高浓度一侧扩散速率更快。
(2)渗透平衡的实质：渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
(3)溶液浓度：指的是物质的量浓度(单位体积中微粒的多少)，不是质量分数。
练习册63页
水进出哺乳动物红细胞的示意图
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，红细胞将会发生以下的变化。
水进出哺乳动物红细胞的原理
一、水进出细胞的原理
红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子
讨论
分析上图所示水进出不同动物红细胞的现象
1.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“问题探讨”所示装置中的什么物质？
2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
是，注意这里的“是”是相当于，并不代表等同
3.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？
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
4.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
5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
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。
（一）动物细胞的吸水和失水
1、原理
细胞膜
细胞质与外界溶液间具有浓度差
1、原理-
半透膜
浓度差
②当外界溶液浓度＞细胞质浓度时
细胞形态不变
①当外界溶液浓度＜细胞质浓度时
2、现象
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
③当外界溶液浓度＝细胞质浓度时
水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理是一样的，都是通过渗透作用
渗透作用
一、水进出细胞的原理
水又是怎样进出植物细胞的呢？
我们知道，植物细胞的结构与动物细胞有明显的区别。植物细胞的细胞膜外面有一层细胞壁。研究表明，对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。
2.当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后就可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的？
1.蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？
菜叶又重新变得硬挺起来了，叶面伸展，即水分的输入。
白菜细胞失去的水分，即水分的输出。
3.对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
农作物细胞失去的水分，即水分的输出。
成熟的植物细胞模式图
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞壁（全透性）
细胞液
1.原生质层：包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
2.成熟植物细胞有大液泡，占整个细胞很大比例，因此它的液体环境主要考虑液泡中的细胞液，植物细胞的吸水和失水主要就是通过原生质层进出液泡。
水分进出植物细胞的原理 也是通过渗透作用吗？
相当于半透膜吗？
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
外界溶液
理论分析
请阅读课本P64-65的内容，完成以下任务:
1.尝试作出假设并说出作出假设的依据
2.设计实验验证假设是否正确（说出设计思路和预测结果）
3.方法步骤，思考以下问题
（1）要观察的现象：
（2）使用观察工具：
（3）应选择的材料：
（4）选择外界溶液：
探究植物细胞的吸水和失水
实验验证
作出假设
实施实验
设计实验
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？原生质层是一层半透膜吗？
提出问题
提出问题
作出假设
实施实验
设计实验
分析结果
表达与交流
提出问题
水分进出植物细胞是渗透作用，原生质层相当于一层半透膜
设计实验
实施实验
作出假设
分析结果
表达与交流
提出问题
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
设计方案
预期结果
实施实验
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
提出问题
材料用具：
紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、
刀片、镊子、显微镜等。
外表皮细胞
探究植物细胞的吸水和失水（视频）
实施实验
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
提出问题
实验步骤：
紫色
0.3 g/mL
蔗糖溶液
植物细胞的吸水和失水
细胞液浓度小于外界溶液浓度时
细胞液浓度大于外界溶液浓度时
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
质壁分离
质壁分离复原
（充满外界溶液）
分析结果
实施实验
设计实验
表达与交流
提出问题
作出假设
正常状态 蔗糖溶液 清水
图像
液泡大小变化
原生质层位置
细胞大小
液泡颜色 正常
浓度及吸水力 正常
正常大小
逐渐变小
逐渐变大，恢复原来大小
原生质层 紧贴细胞壁
原生质层逐渐脱离细胞壁
原生质层逐渐 贴近细胞壁
正常大小
略小
略大
变深
变浅
增大
减小
表达与交流
实施实验
设计实验
分析结果
提出问题
作出假设
将本小组探究的过程、结果和结论与其他小组交流，听取他们的质疑并进行解释。如果有必要，对本小组的实验方案进行修改。
1.从实验当中的质壁分离，“质”和“壁”分别指的是什么呢？
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁
2.质壁分离的原因
质壁分离
＋
原因
外因：
内因：
（二）植物细胞的吸水和失水——质壁分离及复原实验
外界溶液浓度大于细胞液浓度
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
原生质层相当于半透膜
3.质壁分离的表现
表现
宏观上：植物由坚挺→萎蔫
微观上：
液泡（大→小）
细胞液颜色（浅→深）
原生质层与细胞壁分离
4.实验结论
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水
当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；
当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离的复原。
5.质壁分离及复原的条件：
细胞——
分离剂——
质壁分离复原
不能复原
加清水复原
自动复原
活、有大液泡（成熟的植物细胞）、最好有颜色
0.3 g/mL 蔗糖溶液
0.5 g/mL 蔗糖溶液
0.6mol/L 硝酸钾溶液
新鲜
大液泡
有
前后对比
干种子的细胞、根尖分生区等处在发育过程的植物细胞以及动物细胞不能发生质壁分离。
判断细胞是否发生质壁分离和复原的方法
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞、未成熟植物细胞不发生质壁分离。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞能发生质壁分离。
(2)从溶液角度分析
①若溶质分子不能穿膜，在一定浓度的该种溶液中细胞只发生质壁分离，不能自动复原。
②若溶质分子能穿膜，在一定浓度的该种溶液中，细胞先发生质壁分离，后自动复原，如一定浓度的KNO3溶液。
③在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离，但细胞会因过度失水而死亡，不再发生质壁分离复原。
质壁分离及其复原的实验应用
(1).判断植物细胞的死活
待测细胞+分离剂
镜检
发生质壁分离
实验单一变量：待测细胞的生活状态。
活细胞
死细胞
不发生质壁分离
(2).测定细胞液浓度的大小
实验单一变量：不同浓度的分离剂。
待测细胞+一系列浓度梯度的分离剂
分别镜检
细胞液浓度范围介于于未使细胞发生质壁分离和使细胞刚刚发生质壁分离的两种外界溶液浓度之间。
(5) 验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小
细胞吸水和失水原理的实践应用
（1）对农作物进行合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度有利于农作物对水分的吸收。
（2）盐碱地中的植物不易存活或一次性施肥过多造成“烧苗”的现象，都是因为土壤溶液的浓度过高，甚至超过了根细胞的细胞液的浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水。
（3）糖渍、盐渍食品不易变质。糖渍或盐渍食品的外面和内部有高浓度的溶液，微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间地保存。
植物细胞的吸水和失水
水分子多 水分子少
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离
质壁分离复原
扩散：指物质从高浓度区域向低浓度区域自然运动的现象。
（顺浓度梯度）
像水分子这样，物质以扩散的方式进出细胞，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被称为被动运输。
2、类型：自由扩散、协助扩散
被动运输
1、概念
自由扩散
细胞外
细胞内
小分子物质
细胞膜
自由扩散
运输方向：
不需要协助
不需能量
顺浓度梯度（高→低）
实例：水、氧气、二氧化碳、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇。
影响因素:
细胞内外浓度差
浓度差
扩散速度
定义：物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散
特点：
易混概念
扩散、自由扩散和渗透作用的比较
运动方向 是否通过半透膜 物质类型
扩散 高浓度→低浓度 不一定通过 溶质、溶剂
自由扩散 高浓度→低浓度 通过 溶质、溶剂
渗透作用 低浓度→高浓度 通过 溶剂
组织间隙
组织
细胞
管
血
细
毛
肺泡
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
组织间隙
O2是怎样进入血液以及组织细胞？
以自由扩散的方式
O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜？
（肺泡壁、毛细血管壁为单细胞层）
4层
O2从肺泡腔进入组织细胞需要穿过几层生物膜？
9层
生物膜、磷脂分子层、磷脂双分子层
协助扩散
细胞外
细胞内
细胞膜
转运蛋白
葡萄糖
协助扩散
运输方向：
从高浓度到低浓度
需膜上转运蛋白的协助
不需能量
顺浓度梯度（高→低）
实例：离子、小分子有机物葡萄糖、氨基酸（红细胞吸收葡萄糖）、水
影响因素:
细胞内外浓度差和转运蛋白的数量
定义：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。
特点：
浓度差
运输速度
转运蛋白
定义：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。
类型：
通道蛋白
载体蛋白
载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。
通道蛋白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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。
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。
H+载体模式图
磷酸盐离子载体模式图
过膜方式 浓度 梯度 是否需载体 是否耗能 举例
自由扩散
协助扩散
否
要
否
否
H2O、CO2、O2、甘油、乙醇、苯、脂肪酸等
葡萄糖进入红细胞、水通道
高 低
高 低
速问速答
课堂精练
判断题
（1）相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内（ ）
（2）葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助，但不需要消耗能量，属于协助扩散（ ）
（3）水分子进入细胞是通过自由扩散方式进行的（ ）
（4）载体蛋白和通道蛋白在运转分子和离子时，其作用机制是一样的（ ）
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