(共50张PPT)
第4章 第1节
被动运输
1 渗透现象
3 水进出植物细胞的原理
被动运输-水进出细胞的原理
2 水进出动物细胞的原理
细胞是个开放的生命系统
思考：为什么细胞膜具有选择透过性？
细胞膜怎样控制物质输入和输出？
糖链
膜蛋白
细胞质
一、水进出细胞的原理
1.渗透现象
学习任务1:
一、水进出细胞的原理
1.渗透现象
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
1.渗透现象
讨 论：
（1）如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
一、水进出细胞的原理
1.渗透现象
讨论：
（2）如果用纱布或不透水的塑料布代替玻璃纸，漏斗管内的液
面会升高吗？
（3）如果将烧杯中的清水换成与漏斗中等浓度的蔗糖溶液，结
果会怎样？
请你总结发生渗透作用的条件。
一、水进出细胞的原理
1.渗透现象
渗透作用产生的条件：
（1）半透膜；
（2）膜两侧的溶液具有浓度差。
一、水进出细胞的原理
2.水进出动物细胞的原理
学习任务2:
为什么以哺乳动物的成熟红细胞为实验材料？
1.哺乳动物的成熟红细胞，没有细胞核及细胞器，避免细胞核及各种具膜的细胞器对细胞吸水、失水的影响；
2.哺乳动物的红细胞具有运输氧气的功能，其内部有大量的血红蛋白。
基于红细胞的结构特点及图示结果，你认为水进出红细胞的方式是什么？请说明原因。
是渗透作用。
1.细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜;
2.红细胞中富含大分子的血红蛋白等有机物，不能透过细胞膜，当将其置于低浓度溶液中时，膜两侧存在浓度差。
一、水进出细胞的原理
3.水进出植物细胞的原理
请说出植物细胞和动物细胞在结构上的主要区别
液泡
叶绿体
细胞壁
显微镜下观察多个纤维素分子集结成束，纵横交错构成植物细胞壁
植物细胞壁 全透性
成熟植物细胞
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞核
探究植物细胞的吸水和失水
实验目的：
做出假设：
设计实验：
探究水分进出植物细胞是否通过渗透作用
水分通过渗透作用进出植物细胞
学习任务3:
成熟植物细胞
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞核
思 考：
1.该实验过程共观察了3次，制作临时装片后观察，滴加蔗糖溶液后观察，再次滴加清水后观察。每一次是什么样的实验现象呢？
第一次观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
思 考：
2.解释滴加 0.3g/mL的蔗糖溶液后液泡变小的原因。
细胞外蔗糖溶液的浓度高于细胞液，水从细胞液透过原生质层进入到蔗糖溶液中，液泡发生失水收缩，原生质层一定程度的收缩。
探究植物细胞的失水和吸水
质壁分离：植物细胞由于液泡失水，而使原生质层与细胞壁分离的现象。
质壁分离复原：当细胞液浓度高于外界溶液浓度时，细胞吸水使整个原生质层恢复成原来的状态。
思 考：
3.水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
相当于一层半透膜
进一步分析：
1. 发生质壁分离的细胞壁内侧的溶液是什么？判断依据？
2. 动物细胞能在高浓度溶液中发生质壁分离吗？
1.植物细胞壁是全透性的，发生质壁分离的细胞壁内侧溶液是外界溶液。
2.动物细胞不会在高浓度溶液中发生质壁分离，因为其不具有细胞壁。
请同学们解释以下现象：
1.分析盐碱地不利于植物生长的原因。为什么有些植物耐盐碱？
2.临床上为什么使用0.9%NaCl即生理盐水输液
盐碱地
耐盐碱植物-刺槐
小 结
细胞膜既是将细胞内部与外界分隔开的屏障，也是细胞与外界进行物质交换的门户；
渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，细胞可以通过渗透作用吸水或失水；
动物的细胞膜、植物细胞的原生质层都相当于一层半透膜。
1 被动运输的类型
3 影响被动运输的因素
被动运输
2 转运蛋白的类型
人工合成的脂双层对物质的通透性
非极性小分子
不带电荷的极性小分子
大的不带电荷的极性分子
离子
人工合成脂双层
细胞膜示意图
协助扩散：离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞扩散，叫做协助扩散，也叫易化扩散。
细胞膜
物质浓度
高
低
自由扩散：像O2、CO2以及甘油、乙醇、苯等，通过简单的扩散作用进出细胞的方式，称为自由扩散，也叫简单扩散。
高浓度
低浓度
自由扩散对于所有细胞都很重要
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
1.物质均以扩散的方式进出细胞
2.都是顺浓度梯度的跨膜运输
3.均不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
归纳：自由扩散和协助扩散有哪些共性
归纳：自由扩散和协助扩散有哪些共性
被动运输：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。
资料1：水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。
思考：水分子从水多的一侧向水少的一侧扩散，属于哪种方式的扩散？
后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜，由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
资料2: 1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。
水通道蛋白结构模式图
水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
水分子
水通道蛋白
肾小管对水的重吸收
肾小管对水的重吸收
肾小管对水的重吸收
血管
激素
激素受体
钾离子通道模式图
20世纪80年代，科学家又从蚕豆保卫细胞中检测出K+的通道。1998年，美国科学家麦金农（R.Mackinon）解析了K+通道蛋白的立体结构。
比较载体蛋白和通道蛋白的异同
载体蛋白 通道蛋白
图示
区别 载体蛋白需要与被运输的物质结合，每次转运时都会发生自身构象的改变 分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
通道蛋白的开放和关闭受到调控
通道关闭
通道关闭
通道开放
通道开放
①
②
运输速率
膜两侧的浓度差
运输速率
膜两侧的浓度差
判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？
请说出判断依据。
通过载体蛋白的协助扩散具饱和性
运输速率
膜两侧的浓度差
②
影响自由扩散的因素：
温度
膜两侧的浓度差
影响协助扩散的因素：
温度
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
①
②
运输速率
膜两侧的浓度差
运输速率
膜两侧的浓度差
小 结：
实例：水进出细胞的原理
