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生物学（新人教版）
第四章第一节
被动运输
联系生活
水是如何进出细胞的？
清水泡过的青菜
很硬挺
盐腌制过的黄瓜
皱皱巴巴，还出水
吃比较咸或甜的食物，口腔和唇的黏膜会觉得比较干。
水进出细胞的原理
问题探讨
1.漏斗内的液面为什么会升高？
2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
3.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？
5.尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件？
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
单位时间
进入漏斗的水分子数量
单位时间
从漏斗渗出的水分子数量
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜)
1.漏斗内的液面为什么会升高？
扩散：是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。
渗透：是一种特殊的扩散。仅指水分子等溶剂分子透过半透膜，从相对含量多的地方向相对含量少的地方扩散。
扩散：指物质从高浓度→低浓度的运动，可以通过半透膜，也可以不通过半透膜。如花香的飘散；蔗糖的溶解；氧气通过肺泡和毛细血管壁进入血液；甘油和脂肪酸被小肠上皮吸收等过程。一般相对于溶质而言。
小组讨论：怎样区分扩散与渗透
水进出细胞的原理
蔗糖溶液
初始液面
清水
最终液面
2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
当漏斗内液面升到一定高度时，漏斗内的液面会对半透膜产生一定强度的静水压，这一强度的静水压使得单位时间内，透过半透膜渗入漏斗水分子的数量与渗出漏斗水分子的数量相等。
3.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？
5.尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件？
水进出细胞的原理
A
B
C
5、发生渗透作用的条件是什么？
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
水进出细胞的原理
渗透作用中水的运输方向
含水量高
半透膜
水（溶剂）
溶液浓度低
渗透压低
含水量低
溶液浓度高
渗透压高
水分子顺相对含量的梯度跨膜运动
溶液中溶质微粒对水的吸引力
总体方向：
水分子多 水分子少
细胞生活在一个液体的环境中，细胞与环境的物质交换必须经过细胞膜。
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？
水进出细胞的原理
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
细胞形态不变
细胞质的浓度
外界溶液的浓度
＞
外界溶液的浓度
细胞质的浓度
＞
外界溶液的浓度
细胞质的浓度
=
等渗溶液
高渗溶液
低渗溶液
思考讨论
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？
小组讨论，问题探究：
提示：红细胞中的有机物有的能通过细胞膜，有的不能。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。
2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
提示：是。但细胞膜具有生命活性，物质通过细胞膜的方式不只是简单扩散。具有选择透过性。
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质基质
相当于
相当于
①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。
②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出红细胞。
吃腌制的咸菜，连续嗑带盐瓜子会感觉口渴，这是为什么呢？
口腔细胞失水
思考讨论
提示：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。
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？
提示：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？
提示：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。
水进出其他动物细胞的原理与水进出红细胞的原理是一样的，都是渗透作用。
那么水又是怎样进出植物细胞的呢？
细胞壁
细胞膜
液泡膜
细胞质
原生质层
（半透膜）
（全透性）
细胞液
成熟的植物细胞的结构
外界溶液
漏斗内溶液
外界溶液
半透膜
原生质层　
细胞膜
液泡膜
细胞质
细胞液
细胞壁
（全透性）
水分进出植物细胞经过细胞壁、_________（细胞膜、细胞质、液泡膜）进出细胞，主要是指水经过 _________ 进出液泡。
原生质层
原生质层
是否满足发生渗透作用的条件：①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验(结果)
实验结论
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
探究实验 探究植物细胞的吸水和失水
①细胞的正常形态
②高浓度蔗糖溶液中
③在清水中
设计思路：将植物细胞浸润在较高浓度蔗糖溶液（0.3g/mL)中，用显微镜观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小变化。
（方法步骤）
选用紫色表皮细胞
第1次
第2次
（引流法）
重复几次
重复几次
（引流法）
第3次
3次观察：前后对照、自身对照
外界溶液浓度 < 细胞液的浓度，细胞 而出现 ;
外界溶液浓度 > 细胞液的浓度，细胞 而出现 ;
失水
吸水
液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
变 小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层细胞壁与分离
基本不变
基本不变
①在清水中：
细胞的正常形态
③在清水中：
质壁分离复原
②高浓度蔗糖溶液中:
质壁分离
（7）
实验结果
①是对照组②是实验组
②是对照组③是实验组
自身对照
自身对照
质壁分离
质壁分离复原
解释
（8）实验结论: .
原生质层相当于一层半透膜
2：质壁分离产生的原因：
①内因：原生质层伸缩性 细胞壁伸缩性
②外因：外界溶液浓度 细胞液浓度
大于
大于
4:将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于下列溶液,再置于清水,分别出现什么现象？
0.3 g/mL蔗糖溶液： → 再人工置于清水： 。
0.5 g/mL蔗糖溶液： → 再人工置于清水： 。
1 mol/L KNO3溶液(或:尿素、甘油、乙二醇) 。
质壁分离
质壁分离复原
快速质壁分离
质壁不能复原
先质壁分离 , 后自动复原
1：你知道这里的“质”与“壁”分别指什么吗？
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁
3：能发生质壁分离的细胞：
① ；
② ；
③ 。
植物细胞(有细胞壁才能质壁分离)
成熟细胞(有大液泡，失水多才能质壁分离)
活细胞(死细胞的原生质层没有伸缩性)
(1)判断成熟植物细胞的死活
一定浓度
蔗糖溶液
发生
质壁分离
不发生
质壁分离
(2)测定细胞液浓度范围
一系列梯度浓度
的蔗糖溶液
细胞液浓度介于:
未质壁分离与刚质壁分离的浓度之间
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
同一浓度
蔗糖溶液
发生质壁分离所需时间越短 ,
细胞液浓度越小；
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
活的成熟
植物细胞
质壁分离，
不能自动复原
质壁分离，
且自动复原
（1）对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低土壤溶液浓度，促进对水分的吸收。
（2）盐碱地中植物因缺水不容易存活；一次施肥过多，会造成烧苗。
（3）糖渍、盐渍食品不变质的原因。----食品外面形成很高浓度的溶液，使微生物失水过多而死亡，不能在上面生存。
与生活中的联系
被动运输
像水分子这样，物质以____________进出细胞，________消耗细胞内化学反应所释放的______，这种物质跨膜运输方式称为__________。被动运输分为_________和__________两类。
扩散方式
不需要
能量
被动运输
自由扩散
协助扩散
被动运输
细胞外
细胞内
水分子
细胞膜
物质通过简单的______________进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
1.自由扩散（简单扩散）：
扩散作用
被动运输
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
不需要载体，不需要能量
（3）实例：
水，气体（O2 、CO2、N2） ；脂溶性物质（甘油、乙醇、苯等）；脂质分子（胆固醇、性激素等）
（2）特点：
（4）影响因素：
浓度差
扩散速度
浓度差
1.自由扩散（简单扩散）：
被动运输
细胞外
细胞内
细胞膜
借助膜上的____________进出细胞的物质扩散方式叫做协助扩散，也叫易化扩散。
2.协助扩散（易化扩散）：
转运蛋白
被动运输
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
（3）实例：
红细胞吸收葡萄糖
（2）特点：
需膜上转运蛋白的协助，不需要能量
（4）影响因素：
浓度差和转运蛋白数量
P点后速率受转运蛋白数量限制
2.协助扩散（易化扩散）
载体蛋白 通道蛋白
转运特点
自身构象
是否与转运的分子结合
是否有特异性
实例
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
改变
不改变
不结合
结合
具有
具有
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
被动运输
通道蛋白
载体蛋白
转运蛋白
协助扩散
被动运输
被动运输
1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？运输动力是什么？
不需要。因为两者都是顺物质浓度梯度。浓度差。
共同点：都是顺物质浓度梯度，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？
被动运输
自由扩散
协助扩散
磷脂双分子层
载体蛋白
转运蛋白
通道蛋白
水通道蛋白
水分子进出细胞
属于
包括
穿过
借助
包括
如
课堂总结
随讲随练
1、右图是渗透装置示意图，请依图说明(方括号内写图序号，横线上注名称)：
（1）典型的渗透装置必须具备： ①具有[ ]_______；
②在其两侧具有__________。
（2）图中所示，最初溶液浓度[ ]>[ ]。
（3）假如[1]为清水，[2]为淀粉糊。起始[1]与[2]的 液面相同。过一段时间后。[1] 的液面高度比[2]的___；若分别向[1]与[2]中各滴3滴碘液，则[1]显___色，[2]显__色。
3 半透膜
浓度差
2 1
低
无
蓝
随讲随练
2、如图在U型管中装有两种不同浓度的溶液
R和S，并被一半透膜X隔开。与S（右边）
相比，R（左边）溶液浓度低，图中阴影的
深浅即代表浓度高低。当U型管两侧水分进
出达到相对平衡时，U型管两侧的液面高度
情况应是（　 ）
B
生物科学史话
O2、CO2、N2
苯、甘油、乙醇
水
图1.人工脂双层膜对不同分子的通透性
图2.生物膜和人工膜对多种物质的通透性
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
1
102
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
1
102
O2
CO2
甘油
水
人工膜的通透性(cm/s)
生物膜的通透性(cm/s）
观察图1，你能发现什么
观察图2，你能发现什么
生物科学史话
1988年，美国科学家阿格雷在分离纯化多种红细胞膜上的蛋白质时，发现了个疏水性跨膜蛋白（命名为 “AQP1”），他将含有AQP1蛋白和不含有此蛋白的细胞进行了对比实验，将这2种细胞放在同一水溶液中，结果如图。
资料1
问题探究
含AQP1蛋白的细胞
不含AQP1蛋白的细胞
阿格雷的“水通道验证实验”发现了什么？说明了水分子在细胞的运输还存在怎样的方式？
生物科学史话
为了进一步验证，科研人员将AQP1导入脂质体中进行重组脂质体实验，结果发现，重组脂质体对水的转运活性比普通脂质体高出了10倍。
从重组脂质体实验，你还能对细胞中水的运输方式或特点做出什么猜测吗？
资料2
问题探究
生物科学史话
正常成年人每天产生的原尿约为180 L，最终只有约1.5 L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。
尿的形成过程示意图
资料3
问题探究

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