(共20张PPT)
4.1 课时1 水进出细胞的原理
1、说出渗透作用的条件
2、说出动物细胞的吸水和失水原理
3、通过“探究植物细胞的吸水和失水”实验理解其原理
一、渗 透 现 象
动画演示
动画演示
蔗糖分子 水分子
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？
【讨 论】
指水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧扩散
渗透作用
玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。
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？
单位时间烧杯到漏斗水分子数＞漏斗到烧杯水分子数
不会，漏斗中水柱产生的压力会加快水分子向烧杯扩散的速度，最终平衡.
【讨 论】
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,漏斗管内的液面还会升高吗
不会，纱布不是半透膜，蔗糖也可以通过
液面不变，因半透膜两侧浓度相等，水分子进出速率也会相等
【讨 论】
渗透作用发生条件
①具有半透膜
②半透膜两侧存在浓度差
吸水膨胀
失水皱缩
保持正常状态
外界溶液浓度_______细胞质浓度
外界溶液浓度____细胞质浓度
小于
等于
外界溶液浓度_______细胞质浓度
大于
低渗溶液
等渗溶液
高渗溶液
二、水进出动物细胞的原理
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。
①水进出动物细胞原理是渗透作用
②动物细胞膜相当于一层半透膜
三、水进出植物细胞的原理
细胞壁
细胞膜
细胞液
细胞质
液泡膜
原生质层
（全透性，伸缩性小）
水进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出细胞液
成熟植物的细胞结构
制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍显微镜下观察
0.3g/ml的蔗糖溶液
吸水纸吸引
重复几次
低倍显微镜下观察
滴加清水
吸水纸吸引
低倍显微镜下观察
重复几次
【实验步骤】
制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍显微镜下观察
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的蔗糖溶液
吸水纸吸引
重复几次
低倍显微镜下观察
①紫色的中央大液泡逐渐变小,紫色加深
②原生质层与细胞壁逐渐分离
滴加清水
吸水纸吸引
低倍显微镜下观察
①紫色的中央大液泡逐渐变大，紫色变浅
②原生质层逐渐贴近细胞壁
重复几次
【实验步骤】
【实验过程】
观察1 观察2 观察3
外界溶液 中央液泡 大小、颜色 原生质层的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
【实验结果】
变小；
加深
恢复原来位置
收缩，脱离细胞壁
逐渐恢复；变浅
基本不变
基本不变
②原生质层相当于一层半透膜
①水进出植物细胞原理是渗透作用
①质壁分离 外因：细胞液浓度<外界溶液浓度
内因：细胞壁伸缩性小于原生质层
【实验结论】
②质壁分离自动复原：KNO3，NaCl，甘油，尿素溶液等
原因：溶质分子可以进入细胞内
原生质体相对体积/%
时间/h
·
·
0
100
质壁分离的自动复原
植物细胞的质壁分离和复原的条件
（1）活细胞，有细胞壁；
（2）细胞液与外界溶液存在浓度差；
（3）细胞必须有大的液泡，最好细胞液中含有色素，这样便于观察。紫色洋葱外表皮的液泡是紫色的，而内表皮细胞的液泡接近无色。
（4）自动发生质壁分离复原的物质：尿素、KNO3、NaCl、甘油（它们必须是细胞需要的物质）
【知识延伸】
植物细胞吸水、失水几种现象分析：
（1）0.5g/ml的蔗糖溶液：质壁分离现象明显但不能复原。因为溶液浓度过高，细胞过度失水，导致死亡。
（2）KNO3等无机盐溶液：能质壁分离，并能自动复原。因为细胞能主动吸收溶液中 的K+和NO3-，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。
（3）醋酸溶液：无质壁分离及复原现象，因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。（盐酸、酒精溶液类似）(共26张PPT)
4.1 课时2 自由扩散和协助扩散
1.阐述自由扩散和协助扩散的特点和实例
2.说出自由扩散和协助扩散的异同点
3.阐述影响物质跨膜运输的因素
动物细胞
植物细胞
条件
原理
现象
①___________相当于半透性膜
②______________________具有浓度差
①_________（由细胞膜、液泡膜和两层之间的细胞质组成）相当于半透膜
②_____________________具有浓度差
渗透作用
渗透作用
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩
当外界溶液浓度_______细胞质浓度，细胞维持正常形态
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态
细胞膜
细胞质与外界溶液
小于
小于
大于
大于
等于
等于
原生质层
细胞液与外界溶液
温故知新：动植物细胞的吸水和失水
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物质所释放的能量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。
自由扩散
协助扩散
被动运输
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式
一、自由扩散和协助扩散
自由扩散（简单扩散）过程（视频）
1.概念：
二、自由扩散（简单扩散）
物质通过简单扩散作用进出细胞。
细胞外
细胞内
2.特点：
顺浓度梯度运输
1
不需要转运蛋白协助
2
不需要消耗能量
3
思考2: 以自由扩散的方式进出细胞的物质有哪些呢？
3.实例：
如：O2、CO2
毛细血管壁
红细胞
肺泡壁
空气
氧气 15.8
氧气 5.6
氧气 14.5
气管、支气管不断分支，最终形成肺泡
O2在肺泡中与血液的交换
、水（部分）甘油、乙醇、苯、维生素等。
思考3: 甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？
因为甘油、乙醇等都是脂溶性的物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂分子层出入细胞。
3.影响因素：
浓度差
温度
浓度差
扩散速度
转运蛋白
扩散速度
能量
扩散速度
思考4: 水分子进出细胞的方式一定是自由扩散的吗？
水通道
细胞膜
水通道蛋白结构模式图
【资料1】1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管中分离出一种未知功能的新的膜蛋白。1991年，经过N-端肽链测序和整个cDNA序列测定，阿格雷获得了蛋白氨基酸序列结构，此时的他敏锐地意识到，这很可能就是大家一直在寻找的“水通道”。并由此赢得了2003年的诺贝尔化学奖。
【资料2】麦金农利用Ｘ射线晶体成像技术，获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。这样，人们就可以“看见”离子是如何通过由不同信号控制开关的通道的。2003年，诺贝尔化学奖被授予给了这位有胆识的内科医生和生物物理学家。
三、协助扩散（易化扩散）
协助扩散（易化扩散）过程（视频）
1.概念：
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。
2.特点：
顺浓度梯度运输
1
需要转运蛋白协助
2
不需要消耗能量
3
3.实例：
实例
3
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
2
离子通过离子通道蛋白运输
1
水分子通过水通道蛋白运输
思考5: 转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白，它们比较它们有什么异同呢？
通道蛋白
载体蛋白
只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过；不需要与分子或离子结合。
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。
4.转运蛋白：
葡萄糖
K+、Na+离子、水分子
项 目 载体蛋白 通道蛋白
转运特点
转运蛋白构象是否改变
转运蛋白是否与被转运分子结合
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、通道的大小和电荷相适宜”的分子或离子通过。
载体蛋白构象改变
通道蛋白构象不改变
载体蛋白与被转运分子结合
通道蛋白与被转运分子不结合
具有特异性
不具有特异性
葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
水分子通过水通道蛋白、K+通过钾离子通道蛋白进出细胞
5.影响因素：
浓度差
扩散速度
O2（能量）
扩散速度
转运蛋白
扩散速度
P
P点后速率受转运蛋白数量限制
膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度（转运蛋白的活性）
拐点前：看横坐标
拐点后：除横坐标外其他影响因素
5.影响因素：
膜两侧浓度差、转运蛋白数量、温度（转运蛋白的活性）
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
1.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
2.下列有关被动运输说法正确的是（ ）
A.水分子进入细胞，都是通过自由扩散方式进行的
B.协助某些离子和小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质，称为载体蛋白
C.载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的
D.影响协助扩散的运输速率的因素，除膜内外物质浓度梯度外，还有转运蛋白数量
D
四、自由扩散与协助扩散比较
方式 自由扩散 协助扩散
运输方向 是否消耗能量（ATP） 是否需要转运蛋白
举例
图例
曲线图 （一定浓度范围内）
影响因素
高浓度 低浓度（顺浓度梯度）
不消耗
不需要
需要
氧气、二氧化碳、乙醇、苯等
葡萄糖、氨基酸、水等
细胞膜内外物质的浓度差
浓度差；转运蛋白的数量
与生活的联系
绝大部分保湿防冻产品中都有油脂类物质（如：甘油），想一想，这是为什么呢？
油脂类物质通过自由扩散的方式被细胞吸收，能吸收一部分空气的水分，同时它可以使一部分自由水转化为结合水，减少水分的散失，降低结冰点；从而可以防干燥，还能一定程度上防冻。
润肤霜
细胞的物质输入和输出
细胞的吸水和失水
自由扩散
渗透作用的两个条件
动物细胞
特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量
植物细胞
1.半透膜。
2.浓度差。
外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水
外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞失水
外界溶液浓度=细胞液浓度 细胞形态不变
外界溶液浓度＜细胞液浓度 质壁分离
外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁分离复原
质壁分离超过一定限度不能复原。
协助扩散
特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量
例子：水分子进出细胞（水通道蛋白）、葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）、
K+外流和Na+内流（离子通道蛋白）等P68：肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收
转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白
例子：水、尿素、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、脂肪酸、乙醇、苯）、 脂质分子（胆固醇、性激素等）
3.内质网中钙离子浓度过高时，跨膜蛋白T形成具有活性的钙离子载体，将内质网中的钙离子排出，当内质网中钙离子下降至正常水平后，钙离子载体失活。据此推测合理的是（ ）
A．内质网中钙离子正常水平的维持，依赖于正反馈调节
B．内质网中Ca2+失衡可能影响胞内脂质的正常合成
C．若敲除T蛋白基因，则内质网中钙离子浓度会下降
D．T蛋白可双向运输Ca2+从而实现内质网中Ca2+的摄取和释放
B
4．葡萄糖转运蛋白GLUT1存在于哺乳动物所有组织的细胞膜上，负责基础的葡萄糖吸收，满足细胞对葡萄糖和合成含糖大分子的需要，使血液中的葡萄糖含量降低。下列相关叙述，错误的是（ ）
A．GLUT1结构出现异常可能会导致糖尿病
B．组成GLUT1的氨基酸的R基可能有21种
C．GLUT1空间结构的形成与内质网和高尔基体有关
D．葡萄糖进出细胞的速率与膜内外物质浓度梯度的大小成正相关
D
5．视网膜病变会严重影响患者的正常生活。有研究显示，患者视网膜中的一种Muller胞的细胞膜的改变，会引起膜上需要ATP供能的K+通道、钙激活的K+通道、Ca+通道、Na+通道的改变，从而导致视网膜病变。下列有关说法正确的是（ ）
A．K+是以协助扩散方式通过视网膜中Muller细胞的细胞膜
B．K+通过Muller细胞的细胞膜时，不仅需要ATP供能，还需要钙离子供能C．Muller细胞的细胞膜上的Na+通道能让Na+通过细胞膜与其结构有关D．Ca+通道能使Ca+以自由扩散方式通过Muller细胞膜
C
6．1988年，阿格雷成功地分离了存在于细胞膜上的一种膜蛋白，该膜蛋白具有水通道的功能。离子通道是细胞膜上的另一种通道，细胞通过电位变化发出信号，控制离子通道的瞬间开放。离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道只允许一种离子通过。下列说法正确的是（ ）
①离子通道运输离子具有选择性 ②水通道运输水分时需要消耗能量 ③水通道的基本组成单位是核苷酸 ④离子通道的开启是由细胞电位的变化决定的
A．①③ B．②③ C．①④ D．③④
C
