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第3节 物质通过多种方式出入细胞
第1课时
第3节 物质通过多种方式出入细胞
糖拌西红柿是一道制作便捷却清爽美味的家常菜，将西红柿切开并撒上白糖，过一段时间后会有西红柿的汁液流出，汁液是从哪来的呢？
物质出入细胞有哪些方式？
各自的特点和意义是什么？
细胞要维持正常的代谢，必须从周围环境中获得氧和营养物质，同时向周围环境中排出各种代谢产物。细胞由一层具有选择透过性的细胞膜包被着，细胞膜具有调控物质出入细胞的功能。不同物质通过细胞膜出入细胞的方式是不同的。
1.能概述渗透作用及其条件
2.能阐明动物细胞吸水和失水的原理
3.能阐明植物细胞质壁分离及复原的过程
【学习目标】
1.概念
2.原因
3.结果
分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象
组成气体或液体的溶质分子和离子的随机运动
扩散使得该分子或离子分布均匀，直到平衡
此后分子仍在继续运动，维持着平衡的状态
扩散与渗透作用
氧、二氧化碳等气体分子通过扩散出入细胞，酒精、甘油等脂溶性物质也以这种方式跨膜运输。扩散是物质出入细胞的一种方式。
将少许硫酸铜晶体投入水中
静置数分钟后，蓝色的铜离子向晶体周围扩散
两天后，蓝色扩散至较大范围
数日甚至更长时间后，蓝色会扩散到全部溶液中
扩散速度与温度有关，温度越高，扩散速度越快
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
水分子通过半透膜的扩散——渗透
渗透
1.为什么漏斗液面会上升？
2.水分子运动方向如何？
3.当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因？
1.为什么漏斗液面会上升？
浓度：蔗糖＞清水
单位体积水分子数：蔗糖<清水
单位时间内由清水 → 蔗糖溶液的水分子数多于蔗糖溶液→ 清水
外观表现： 漏斗液面上升，一段时间后达渗透平衡
2.水分子运动方向如何？
水分子的移动是双向的
清水
半透膜
蔗糖
3.当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因？
由于水槽与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是H1产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换率相同时，液面不再升高。
溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。(物质的量浓度)
1.渗透作用
（1）概念
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用
（2）渗透方向
溶剂相对含量高的一侧→溶剂相对含量低的一侧
（3）发生条件
具有半透膜（内在条件）
膜两侧溶液具有浓度差（物质的量浓度）
玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣等
渗透作用结果：
水分子通过半透膜双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡
渗透作用中水分子的运动方向：
半透膜
水（溶剂）
蔗糖（溶质）
水的含量
相对含量低
相对含量高
溶液浓度
高浓度溶液
低浓度溶液
溶质角度“水往高处流”
渗透压
高渗透压
低渗透压
顺相对含量梯度
扩散前 扩散中 扩散平衡
【思考】水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？
外界溶液浓度
等于
细胞质浓度
细胞失水皱缩
保持原正常形态
高浓度溶液
生理盐水
蒸馏水
外界溶液浓度
低于
细胞质浓度
外界溶液浓度
大于
细胞质浓度
细胞吸水胀破
动物细胞的吸水和失水
细胞膜相当于一层半透膜；细胞质有一定浓度，与外界溶液能形成一定浓度差，动物细胞通过渗透作用吸水和失水。
【思考】红细胞生活于血浆中，正常红细胞形态的维持与血浆的渗透压密切相关，而血浆渗透压的大小90%和Na+、Cl-有关，在医院给病人输液时需使用0.9%的NaCl溶液，为什么？
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。
半透膜与细胞膜（生物膜）的区别与联系
半透膜和细胞膜（生物膜）都是选择透过性膜，但二者在对物质选择透过的方式上有所区别：
半透膜的选择透过性是由半透膜的孔径决定的，只是物理特性的筛选。
细胞膜的选择特性，是一种化学特性和生物识别的过程，是否能通过是由物质的化学性质和膜上的蛋白质决定。
细胞质
液泡膜
细胞膜
细胞壁
全透性
选择透过性
选择透过性
原生质层
原生质层相当于半透膜，具有选择透过性，伸缩性大
液泡里的液体具有一定的渗透压
原生质层≠原生质体：原生质体由细胞膜、细胞核和细胞质构成，即植物细胞除去细胞壁的部分
植物细胞的吸水和失水
观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
①表皮细胞中有个紫色的中央大液泡
②原生质层紧贴细胞壁
0.3g/mL 蔗糖溶液
清 水
②原生质层与细胞壁逐渐 。
①紫色中央大液泡逐渐 （紫色加深）
③细胞大小 。
②原生质层与细胞壁逐渐 。
①紫色中央大液泡逐渐 （紫色变浅）
变大
恢复贴近
③细胞大小 。
基本不变
次观察 次对照（自身前后对照）
三
两
正常状态
变小
分离
基本不变
失水状态
吸水状态
植物细胞发生质壁分离的条件
（1）活细胞
（2）存在中央大液泡
（3）细胞外溶液的浓度大于细胞液浓度
植物细胞发生质壁分离的原因
外因：外界溶液浓度 > 细胞液浓度
内因：①原生质层相当于一层半透膜
②原生质层的伸缩性 > 细胞壁
导致渗透失水
原生质层具有选择透过性
成熟植物细胞
原生质层与细胞壁分离开来
思考：1.实验前后有几组对照？
2.实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的细胞状态形成对照。
本实验存在两组前后对照实验
第一组
实验组：质壁分离的洋葱表皮细胞
对照组：自然状态下的洋葱表皮细胞
第二组
实验组：质壁分离复原的洋葱表皮细胞
对照组：质壁分离的洋葱表皮细胞
3.如果实验过程没有观察到质壁分离复原现象，原因是什么？
（1）外界溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡
（2）处理时间过长，导致细胞失水死亡
（3）选材失误：
① 选取KNO3、尿素、甘油等试剂，细胞质壁分离后自动复原
②选取了盐酸、酒精等试剂杀死细胞
③选取根尖分生区等无中央大液泡的植物细胞
1.判断成熟植物细胞是否有生物活性/是否是活细胞
知识拓展
待测成熟植物细胞
+
一定浓度的蔗糖溶液
镜检
发生质壁分离→有生物活性
不发生质壁分离→无生物活性
2.测定细胞液浓度范围
待测细胞
+
一系列浓度梯度的蔗糖溶液
镜检
细胞液浓度
原生质层的选择透过性只有活细胞具有，死细胞将失去这种特性，不会发生质壁分离。
思考：为何该实验能用于判断细胞死活。
能引起约50%的细胞发生初始质壁分离的蔗糖浓度就是细胞液的浓度
1.图1、图2表示渗透作用装置,一段时间后图2中液面上升的高度为h。这两个装置所用的半透膜都不能让蔗糖分子通过，但可以让葡萄糖分子和水分子通过。下列叙述错误的是( )


A.图1中，若A侧为0.3g/mL的蔗糖溶液,B侧为清水,则平衡后A侧液面高于B侧
B.图1中，若A侧为0.3g/mL的葡萄糖溶液, B侧为清水,则平衡后A侧液面与B侧液面一样高
C.图2中，若每次平衡后都将产生的水柱移走,多次操作后h的高度保持不变
D.图2中,如果A、a均为蔗糖溶液,则开始时浓度大小关系为Ma>MA,达到平衡后Ma>MA
C
2.将数量相同的小鼠成熟红细胞分别放入a、b、c三种不同浓度的等量蔗糖溶液中，浸泡一段时间后，三种溶液中红细胞的形态如下图所示。下列说法正确的是( )
A.三种溶液的浓度关系为c>b>a
B.a中的细胞在此过程中吸水能力下降
C.a组细胞在浸泡过程中不发生渗透作用
D.若将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液，则细胞可能出现先皱缩后恢复原状的现象
D
3.植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是( )
A.水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B.水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
C

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