(共46张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
生活中我们会发现：
①你吃比较咸的食物时，例如你吃腌制的咸菜，连续嗑盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？
②糖拌西红柿放置一段时间后，会出现很多“汁”， “汁”中的水是哪来的？
问题探讨
水是如何进出细胞的？
渗透作用
1. 渗透作用
扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。
渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
图1 扩散
图2 渗透
半透膜
一. 水进出细胞的原理
好香啊！
渗透现象演示
渗透现象动画演示
分子级别动画演示
蔗糖分子 水分子
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，使漏斗内外的液面高度相等。
问题探究
一. 水进出细胞的原理
渗透现象演示
分子级别演示
问题1： 漏斗内的液面为什么会升高？
(1) 渗透作用的现象
单位时间从清水流入蔗糖溶液中的水分子数
单位时间从蔗糖溶液流入清水中的水分子数
1. 渗透作用
问题2：如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
达到平衡还有水分子移动吗？
此时仍然有水分子进出半透膜
水分子进出速率相等（动态平衡）
不相等，
S1
S2
渗透平衡后，液面高的一侧溶液浓度也高（溶液浓度高的一侧液面高）；浓度差越大，液面高度差也越大。
S1
S2
此时，半透膜两侧溶液浓度相等吗？
不会，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将加快漏斗中水分向外扩散的速度（静水压），最终达到平衡，液面将不再上升。
S1>S2（渗透压=静水压）
问题3：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内液面会升高吗？
不会，因为纱布空隙很大，水分子和蔗糖分子都能自由通过。
问题4：如果烧杯中不是清水？而是同样浓度的蔗糖溶液，漏斗内液面会升高吗？
液面不会升高，膜两侧浓度相同，半透膜两侧水分子扩散速度相同。
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
总结：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
(2) 渗透作用的原理
1. 渗透作用
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
相对含量高 相对含量低
溶液浓度
水的含量
低浓度溶液 高浓度溶液
(3) 渗透作用中水分子运动的方向：
水在单位体积溶液中含量的多少
单位体积溶液中所含溶质的量
1. 渗透作用
渗透方向：水分子从水的相对含量高的一侧（低浓度溶液）向相对含量低的一侧（高浓度溶液）渗透 。
课堂检测
1．下图表示某植物相邻的3个细胞，细胞液浓度依次为甲>乙>丙，正确表示它们之间水分子渗透方向的是( )
√
2．如图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液，据图判断，下列叙述错误的是( )
A．若c为一层纱布，则不会发生此现象
B．实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b
C．实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定
D．当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡
√
课堂检测
解析 如果c为纱布，漏斗内的蔗糖会扩散到外界溶液中，浓度差无法维持，液面不会上升，A正确；看图可知：漏斗液面上升，故实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是b>a，B错误；实验过程中漏斗管内的溶液浓度较大，水分子进入漏斗内的多于从漏斗出来的，液面先上升，达到一定高度，当上升的液柱产生的静水压＝水分子进入漏斗的渗透压时，液面不再上升，水分子进出漏斗达到动态平衡，C、D正确。
3.漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致，渗透平衡时的液面差为Δh。下列叙述错误的是
A.用纱布代替半透膜，蔗糖分子可自由通过
B.达到渗透平衡时，水分子不会透过半透膜
C.如果将S2的浓度适当降低，则渗透平衡时Δh会更大
D.实验开始时S1浓度大于S2，渗透平衡时S1浓度仍大于S2
√
课堂检测
解析 纱布是全透性的，代替半透膜后，蔗糖分子可自由通过，A正确；
达到渗透平衡时，水分子会透过半透膜，且进出半透膜的速率相同，B错误；
将S2的浓度适当降低，漏斗内外溶液的浓度差更大，则渗透平衡时Δh会更大，C正确；
实验开始时S1浓度大于S2，渗透平衡时由于有液面差Δh，所以S1浓度仍大于S2，D正确。
细胞生活在一个液体环境中需要通过细胞膜与外界进行物质交换，且细胞中含量最多的物质是水，那么水是如何进出细胞的呢？
①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度
②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度
③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度
失水皱缩
形态不变
吸水膨胀
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，细胞的变化如下：
2. 水进出动物细胞的原理
（1）原理：
（2）条件：
①动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜
②细胞质与外界溶液之间存在浓度差。
相当于
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质
相当于
2. 水进出动物细胞的原理
渗透作用
红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。
思考·讨论 P63
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜。
是。且细胞膜具有生命活性。
3、若放在盐酸溶液中，红细胞是膨胀，皱缩，保持原状还是其他？
盐酸处理后，细胞膜通透性改变，细胞不会发生渗透作用。
总结动物细胞吸水或失水的条件？
①具有细胞膜，细胞必须保持活性，此时细胞膜才相当于半透膜。
②细胞膜两侧具有浓度差：
外界溶液浓度>细胞质浓度，失水；外界溶液浓<细胞质浓度，吸水；外界溶液浓度=细胞质浓度，细胞保持原状。
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。
盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。
生活现象：
思考：以下生活现象说明什么问题？
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
提出问题
细胞壁（全透性）
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
植物细胞壁对于水和大部分溶质是通透的，且伸缩性比较小
提示：水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡，这一点与动物细胞有所区别。
成熟的植物细胞模式图
外界溶液
思考：能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？
3. 水进入植物细胞的原理
(1)要观察的现象（观察几次）(2)使用观察工具 (3)应选择的材料 (4)选择外界溶液
自主学习：请自主阅读课本P64-65的内容，观看视频思考下列问题
实验：探究植物细胞的吸水和失水
细胞膜和液泡膜都是生物膜，都具有选择透过性
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
原生质层是否相当于半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
实验：探究植物细胞的吸水和失水
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
将植物细胞（洋葱外表皮细胞）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。
预期结果
设计方案
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
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。
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
细胞失水（质壁分离）
细胞吸水（质壁复原）
实验：探究植物细胞的吸水和失水
洋葱鳞片叶外表皮细胞
② 吸水纸
① 0.3g/mL的蔗糖溶液
③ 清水
材料用具
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
细胞具有紫色大液泡，便于观察。
选用化学试剂的条件：
1.对细胞无毒害
2.浓度适当
实验：探究植物细胞的吸水和失水
实验步骤
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
1
2
3
4
滴清水
撕取洋葱鳞片叶外表皮
低倍镜观察
撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中
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
实验：探究植物细胞的吸水和失水
实验步骤
5
6
低倍镜观察
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引
中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不变。
7
8
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引
低倍镜观察
中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁;细胞大小基本不变。
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
实验：探究植物细胞的吸水和失水
第一阶段 第二阶段
现象
试剂
中央液泡大小
原生质层位置
细胞大小
名称
原因
0.3g/mL蔗糖溶液
清水
缩小，颜色变深
质壁分离
通过渗透作用失水
逐渐脱离细胞壁
变大，颜色变浅
逐渐贴近细胞壁
质壁分离复原
通过渗透作用吸水
基本不变
基本不变
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
实验结果
实验：探究植物细胞的吸水和失水
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
原生质层相当于一层半透膜
细胞渗透失水
质壁分离
质壁分离总结
质壁分离的概念：指原生质层和细胞壁发生分离的现象
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
思考：质壁分离中“质”和”壁”分别指什么？
实验：探究植物细胞的吸水和失水
质指原生质层，壁指细胞壁。
思考1：实验中共三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
观察洋葱鳞片叶外表皮细胞在清水中的正常状态，以此来判断滴加蔗糖溶液后细胞是否发生质壁分离，起到对照作用。
第一次对照
滴加蔗糖溶液
滴加清水
第二次对照
质壁分离
质壁分离复原
前后自身对照
思考2：细胞壁内侧的溶液是什么？
思考3：仅凭左图能否判断细胞细胞正在发生质壁分离？
不能，也可能正在发生质壁分离的复原
稀释后的蔗糖溶液
思考4：本试验选用0.3g/mL的蔗糖溶液，如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，会发生质壁分离的现象吗？如若发生质壁分离，滴加清水后会发生质壁分离的复原吗？
会发生质壁分离，且更快，但浓度过高会引起植物过度失水而死，将不能再发生质壁分离复原现象。
思考5：用一定浓度的KNO3溶液（NaCl等）进行实验，结果发现植物细胞质壁分离后，没有滴加清水，出现了质壁分离自动复原现象。
开始时，由于KNO3等这些外界溶液的浓度高，所以发生质壁分离；
后来，由于细胞能主动吸收溶液中 的K+和NO3-，导致细胞内浓度升高，所以将吸水发生自动复原。其他，尿素、甘油、乙二醇亦可。但盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。不适宜做植物质壁分离实验的试剂。
思考7：根尖分生区细胞会不会出现质壁分离？
不会，不是成熟的植物细胞，没有大液泡。
思考6：发生质壁分离的植物细胞，吸水后会发生质壁分离的复原，那植物细胞会出现像动物细胞的吸水胀破吗？
不会，因为植物细胞有细胞壁的限制。
思考8：紫色洋葱鳞片叶内表皮也能发生质壁分离，那可以选择它作为实验材料吗？
它是成熟植物细胞能发生质壁分离。但大液泡是无色，不易观察。
思考9：细胞质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？质壁分离复原过程中，两者又有什么变化？
质壁分离过程中，随着质壁分离程度增大，细胞液的浓度增大，植物细胞吸水能力增强；质壁分离复原过程中，随着质壁分离复原的进行，细胞液的浓度变小，植物细胞吸水能力减弱。
（3）活细胞
总结：发生质壁分离或复原的条件：
（1）具有细胞壁
（2）具有大液泡
（1）判断成熟植物细胞的死活
（2）测定细胞液浓度范围
待测成熟植物细胞
一定浓度
蔗糖溶液
镜检
发生质
壁分离
无质壁
分离
活细胞
死细胞
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
4. 质壁分离与复原实验的拓展应用
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞
同一浓度蔗糖溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大
（4）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植
物细胞
不同种
类溶液
镜检
只发生
质壁分离
质壁分离
后自动复原
溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）
溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）
4. 质壁分离与复原实验的拓展应用
问题：水分子进出细胞的方式是什么？
活动2：阅读教材p65-67，找出水分子进出细胞的方式，小组讨论完成表格比较。
方式
特点
实例
自由扩散（简单扩散）
协助扩散(易化扩散)
自由扩散
协助扩散
被动运输
像水分子这样，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。
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。
(1) 被动运输的概念
5. 被动运输
活动1：观看视频，结合课本P66,回答下列问题。
问题①：总结自由扩散的特征有哪些？
问题②：举例说明哪些物质是通过自由扩散这种方式穿过细胞膜？
(2) 自由扩散（简单扩散）：物质通过简单的扩散作用进出细胞
细胞外
细胞内
①特点：
①顺浓度梯度（高浓度→低浓度）
②不需要转运蛋白协助
③不需要消耗能量
(2) 自由扩散（简单扩散）：物质通过简单的扩散作用进出细胞
动力：浓度差
②实例：
1.气体分子，如O2、CO2、N2等
2.水、尿素等小分子
3.脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇、苯等
4.脂质分子（胆固醇、性激素等）
(3) 协助扩散 （易化扩散）：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
活动2：观看视频，结合课本P66,回答下列问题。
问题①：总结协助扩散的特征有哪些？
问题②：举例说明哪些物质是通过协助扩散这种方式穿过细胞膜？
①特点：
①顺浓度梯度运输
②需要转运蛋白协助
③不需要消耗能量
②实例：
①葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
②钠钾离子通过离子通道蛋白运输
③水分子通过水通道蛋白运输
动力：浓度差
(3) 协助扩散 （易化扩散）：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 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
自身构象 改变 改变不明显
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否有特异性 具有（更强） 具有
实例 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
(4)转运蛋白的分类
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？
思考：
自由扩散演示按钮
协助扩散演示按钮
自由扩散和协助扩散：
请判断①和②分别是哪一种被动运输方式？请说明判断理由。
运输速率
膜两侧的浓度差
①
②
P点
（转运蛋白饱和点）
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
协助扩散
自由扩散
(5)影响被动运输的因素
影响协助扩散的因素：
影响自由扩散的因素：
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
温度
温度
温度
生物膜的流动性
酶活性
呼吸速率
影响
影响
影响
影响
物质运输速率
温度对被动运输的影响
(5)影响被动运输的因素
被动运输
动物细胞：
植物细胞：
渗透作用：
半透膜；半透膜两侧要有浓度差
吸水膨胀；失水皱缩
原生质层，质壁分离及复原
分类
自由扩散
协助扩散
水进出细胞的原理
影响因素：
膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量、温度
课堂小结
特点：
①不消耗能量②顺浓度梯度运输
O2、CO2、N2、水
脂溶性小分子(乙醇、甘油、苯)等。
水、离子和一些小分子物质，如葡萄糖、氨基酸等
拓展应用
下节课见！
