資源簡介

(共50張PPT)
第1節
被動運輸
SW生老師
清水泡過的青菜
很硬挺
鹽腌制過的黃瓜
皺皺巴巴，能擠出水
水是如何進出細胞的？
滲透作用
問題探討
墨水滴入清水中，清水很快變紫—溶質分子在水中擴散的結果
擴散：物質分子從高濃度向低濃度區域轉移直到均勻分布的現象。
（從相對含量多的地方向相對含量少的地方自由運動）
滲透：是一種特殊的擴散。
僅指水分子等溶劑分子透過半透膜，從相對含量多的地方
向相對含量少的地方擴散。
半透膜：
讓小分子通過而大分子不能通過的一類多孔性薄膜的總稱
(如：膀胱膜、玻璃紙、卵殼膜等)
在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗管內外的液面高度相等。過一段時間后，會出現所示現象。
動畫演示
一、滲透作用
蔗糖溶液
玻璃紙（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
1.漏斗內的液面為什么會升高？
單位時間
進入漏斗的水分子數量
單位時間
從漏斗滲出的水分子數量
水分子可以自由透過，
蔗糖分子不能
單位體積內的水分子數：
燒杯
（清水）
漏斗
（蔗糖溶液）
易錯提醒1：水分子的移動是雙向的，
但最終表現出由低濃度溶液流向高濃度溶液的水分子較多。
2.若漏斗管足夠長，液面會無限升高嗎？
不會，上升的水柱產生壓力會加快漏斗中水分子向外擴散的速度，最終水分子進出達到動態平衡，液面將不再上升。
此時仍然有水分子進出半透膜；
不相等，漏斗內溶液濃度仍然大于燒杯內溶液濃度。
3.當漏斗管內的液面不再升高時，還有水分子移動嗎？半透膜兩側溶液的濃度大小一樣嗎？
易錯提醒2：有液面高度差就存在濃度差，液面差越大，濃度差就越大，且液面高的一側溶液濃度高。
4.如果用一層紗布（全透性）代替玻璃紙，還會出現原來的現象嗎？
5.如果燒杯中不是清水,而是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？
不會，紗布不是半透膜，蔗糖分子和水分子都能通過。
漏斗管中的液面保持不變。
因為膜兩側濃度相同，單位時間內膜兩側水分子進出平衡。
小結：滲透作用的發生需要具備哪些條件？
①具有半透膜
②半透膜兩側的溶液具有濃度差
1.滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散。
②半透膜的兩側的溶液具有濃度差
①具有半透膜
2.條件：
3.滲透作用結果：
水分子可以通過半透膜進行雙向擴散，直到水分子進出速率達到動態平衡
物質的量濃度（mol/L）
低濃度溶液
（水多）
高濃度溶液
（水少）
4.方向：
溶液濃度低
滲透壓低
溶液濃度高
滲透壓高
含水量高
含水量低
半透膜
水（溶劑）
滲透壓：溶質微粒對水的吸引力
與濃度成正比
與相對分子質量成反比
液面
（等高）
10%
蔗糖溶液
10%
葡萄糖
溶液
半透膜
②
10%葡萄糖溶液的物質的量濃度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液較多，右側液面升高后不變
液面
（等高）
2 mol/L
蔗糖溶液
2 mol/L
葡萄糖
溶液
半透膜
①
液面不變
滲透裝置的變式分析
半透膜只允許水分子通過
滲透作用原理：
當溶液濃度A>B時，水分子通過半透膜
當溶液濃度A當溶液濃度A＝B時，
A溶液
B溶液
漏斗管內的液面不再上升:
是燒杯中的水分子進出半透膜達到動態平衡的結果。
由B流向A的多于由A流向B；
由A流向B的多于由B流向A；
水分子進出半透膜達到動態平衡。
如果將裝置中的漏斗換成細胞還會不會吸水？
水分子通過細胞膜進出細胞也是同樣的原理嗎？細胞會發生什么樣的變化？
等滲溶液
高滲溶液
低滲溶液
細胞吸水膨脹
細胞失水皺縮
細胞形態不變
細胞質的濃度
外界溶液的濃度
＞
外界溶液的濃度
細胞質的濃度
＞
外界溶液的濃度
細胞質的濃度
=
二、水進出動物細胞的原理
1. 紅細胞內的血紅蛋白等有機物能透過細胞膜嗎？這些有機物相當于
“問題探討”所示裝置中的什么物質？
不能，相當于蔗糖分子
2. 紅細胞的細胞膜是不是相當于“問題探討”中所說的半透膜？
相當
3. 當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？
不一定，濃度差很大時會漲破，濃度差較小時不會漲破。
4. 紅細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？
5. 想一想臨床上輸液為什么要用生理鹽水？
細胞內外溶液濃度差。濃度差越大細胞吸水或失水越多。
防止血細胞失水或吸水，維持細胞正常形態。
外界溶液
蔗糖溶液
細胞質
相當于
細胞膜
半透膜
相當于
①紅細胞與外界溶液組成了一個滲透系統。
②紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜，水分通過滲透作用進出紅細胞。
對農作物施肥過多，會造成“燒苗”現象。
將有些萎蔫的菜葉浸泡在清水中，不久，菜葉就會變的硬挺。
鹽腌制過的黃瓜,皺皺巴巴，還出水。
與生活的聯系：
水分進出植物細胞也是通過滲透作用嗎？
三、水進出植物細胞的原理
成熟植物的細胞結構
請說出植物細胞和動物細胞在結構上的主要區別
葉綠體
細胞壁
大液泡
液泡膜
細胞質
原生質層
細胞壁
（全透性、伸縮性小）
細胞膜
細胞核
成熟的植物細胞的結構
植物細胞內的液體環境主要指的是液泡內的細胞液。
水進出植物細胞主要指水通過原生質層進出液泡
細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。
（伸縮性大）
→半透膜
【探究·實踐】植物細胞的吸水和失水
提出問題
做出假設
設計實驗
實施實驗
分析結果
得出結論
表達交流
水分進出植物細胞是通過滲透作用嗎？原生質層是一層半透膜嗎？
水分進出植物細胞是滲透作用，原生質層相當于一層半透膜
蔗糖溶液中細胞的液泡變小，細胞皺縮；清水中細胞的液泡變大，細胞膨脹。
預期結果：
將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察液泡、原生質層及細胞大小的變化；再浸潤在清水中，觀察其大小的變化。
提出問題
做出假設
設計實驗
實施實驗
分析結果
得出結論
表達交流
材料用具：紫色洋蔥鱗片葉、質量分數為0.3g/mL的蔗糖溶液、
清水、刀片、鑷子、滴管、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡等。
外表皮細胞
選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞，是因為其具有中央大液泡，且細胞液呈紫色，易觀察液泡的大小變化。
制作紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片
低倍顯微鏡下觀察
0.3g/ml的蔗糖溶液
吸水紙引流
重復幾次
低倍顯微鏡下觀察
滴放清水
吸水紙引流
低倍顯微鏡下觀察
重復幾次
【實驗步驟】
提出問題
做出假設
設計實驗
實施實驗
分析結果
得出結論
表達交流
正常狀態 高濃度狀態 低濃度狀態
圖像
液泡變化
原生質層位置
正常大小
逐漸變小，顏色變深
恢復原來大小，顏色變淺
原生質層 緊貼細胞壁
原生質層逐漸脫離細胞壁
原生質層逐漸 貼近細胞壁
細胞體積基本不變
提出問題
做出假設
設計實驗
實施實驗
分析結果
得出結論
表達交流
結論：
(1)植物細胞的原生質層相當于一層半透膜；
(2)植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水的。
細胞失水，原生質層與細胞壁分離開來
細胞吸水，與細胞壁分離的原生質層慢慢恢復原來的狀態
當外界溶液濃度 > 細胞液濃度
當外界溶液濃度 < 細胞液濃度
質壁分離
質壁分離復原
①內因：原生質層伸縮性 細胞壁伸縮性
②外因：外界溶液濃度 細胞液濃度
2. 質壁分離產生原因：
1.“質壁分離”的“質”與“壁”分別指什么？
3. 現象
“質”指原生質層、“壁”指細胞壁
大于
大于
4. 注意事項：
活細胞
、有細胞壁
、有大液泡的成熟植物細胞
（根尖分生區細胞不發生）
紫色洋蔥鱗片葉內表皮細胞？
紫色洋蔥鱗片葉內表皮是成熟的植物細胞，含有大液泡，能發生質壁分離及復原，但液泡無色，直接觀察現象不明顯（可以加少量紅墨水）
①材料選擇：
引流時要重復幾次，目的是使蓋玻片下面的洋蔥鱗片葉表皮細胞完全浸入在加入的液體。
②引流
③觀察時間
加入蔗糖溶液后不宜停留過長時間，防止細胞長時間處于高滲溶液中，因過度失水而死亡。
如果所用溶液中的溶質為葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，質壁分離后因細胞主動或被動吸收溶質微粒而使細胞液濃度增大，植物細胞會吸水引起質壁分離后的自動復原。
④外部溶液濃度：
⑤質壁分離的自動復原
0.3g/mL的蔗糖溶液
選擇對細胞無毒害作用，濃度適中的外界溶液
鹽酸、酒精、醋酸能殺死細胞，不適合
濃度過高會導致細胞失水過多而死亡
進一步探究
Q1:植物細胞會由于過多吸水而漲破嗎？
不會。（因為細胞壁具有保護和支持的作用）
Q2:實驗中共涉及幾次顯微鏡觀察？其中第一次觀察的目的是什么？
三次低倍鏡觀察；
觀察細胞正常形態，與處理后形態對照。
Q3:本實驗用顯微鏡觀察了三次，第一次與第二次形成對照，第三次與第二次形成對照，該對照方法是什么？
自身前后對照。
你觀察到了什么現象呢？細胞壁和原生質層之間的空隙充滿的是什么？
第一次觀察
a
滴加蔗糖溶液后觀察
b
再次滴加清水溶液后觀察
c
僅憑圖b能否判斷細胞正在發生質壁分離？
不能，也可能正在發生質壁分離的復原
質壁分離以及復原，稀釋后的蔗糖溶液
四、被動運輸
像水分子這樣，物質以____________進出細胞，_________消耗細胞內化學反應所釋放的_____，這種物質跨膜運輸方式稱為_____________。
被動運輸分為______________和_______________兩類。
擴散方式
不需要
能量
被動運輸
自由擴散
協助擴散
主要通過有氧呼吸產生
細胞外
細胞內
水分子
細胞膜
O2、CO2、水、N2
乙醇、甘油、苯
(也叫簡單擴散)
1、自由擴散
（1）運輸方向：
高濃度
低濃度（順濃度梯度）
不需要轉運蛋白協助，不需要消耗能量
（3）實例：
水，氣體（O2 、CO2、N2）；
脂溶性物質（甘油、乙醇、苯等）；
脂質分子（膽固醇、性激素等）
（2）特點：
影響因素:
濃度差
溫度
濃度差
運輸速率
轉運蛋白
運輸速率
氧氣/能量
運輸速率
溫度影響膜的流動性
濃度差越大，自由擴散速度越快
細胞外
細胞內
細胞膜
借助轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式
(也叫易化擴散)
2、協助擴散
轉運蛋白分為 蛋白和 蛋白兩種。
載體蛋白只允許與自身結合部位 的分子或離子通過，每次轉運時都會發生自身 的改變。
載體
相適應
構象
載體蛋白
通道
通道蛋白只容許與自身通道的直徑和 相適配、大小和 相適宜的分子或離子通過。
分子或離子通過通道蛋白時， 與通道蛋白結合。
形狀
電荷
不需要
通道蛋白只參與協助擴散，轉運時構象不改變
通道蛋白
水通道蛋白
鉀離子通道蛋白
載體蛋白 通道蛋白
轉運特點
自身構象
是否與轉運的分子結合
是否有特異性
實例
只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過
只容許與自身通道的直徑和形狀相適配，大小和電荷相適宜的分子或離子通過
改變
不改變
不結合
結合
具有
具有
葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞
水分子通過水通道蛋白進出細胞
飽和性：細胞膜上的載體蛋白數量有限，在運輸過程中當所有載體蛋白都已承擔相應的運輸任務時，運輸的速率不再因其他條件而加快。
借助轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式
（1）運輸方向：
高濃度
低濃度
要轉運蛋白協助，不需要能量
（3）實例：
紅細胞吸收葡萄糖、
鈉鉀離子通道運輸、
水通道蛋白運輸等
（2）特點：
載體蛋白
通道蛋白
（順濃度梯度）
影響因素:
濃度差
轉運蛋白的數量
溫度
氧氣/能量
運輸速率
P點前后的限制因素？
P
限制因素：濃度差
↓
限制因素：轉運蛋白的數量
↓
轉運蛋白
擴散速度
P
濃度差
運輸速率
過去人們普遍認為，水分子都是通過自由擴散進出細胞的
但從細胞膜的結構分析，由于__ __________________________，水分子自由擴散通過細胞膜時會受到一定的阻礙。
磷脂雙分子層內部具有疏水性
現在研究確認，水分子更多借助細胞膜上的水通道蛋白從低滲溶液向高滲溶液跨膜運輸，這種水分子跨膜運輸的方式是____________。
協助擴散
水通道蛋白模式圖
方式 自由擴散 協助擴散
運輸方向 是否消耗能量（ATP） 是否需要轉運蛋白
舉例
圖例
曲線圖 （一定濃度范圍內）
影響因素
高濃度 低濃度
不消耗
不需要
需要
氧氣、二氧化碳、乙醇、苯等
葡萄糖、氨基酸、水等
細胞膜內外物質的濃度差
濃度差；轉運蛋白的數量
課堂總結
課練練習
一、概念檢測
1.物質跨膜運輸的方式與物質的特點和細胞膜的結構有關。判斷下列有關物質跨膜運輸的表述是否正確。
(1)細胞膜和液泡膜都相當于半透膜。( )
(2)水分子進入細胞，是通過自由擴散方式進行的。( )
(3)載體蛋白和通道蛋白在轉運分子和離子時，其作用機制是一樣的。( )
√
×
×
2.基于對植物細胞質壁分離原理的理解判斷，下列各項無法通過質壁分離實驗證明的是( )
A.成熟植物細胞的死活
B.原生質層比細胞壁的伸縮性大
C.成熟的植物細胞能進行滲透吸水
D.水分子可以通過通道蛋白進入細胞
D
3.假如將甲乙兩個植物細胞分別放入蔗糖溶液和甘油溶液中，兩種溶液的濃度均比細胞液的濃度高，在顯微鏡下連續觀察，可以預測甲乙兩細胞的變化是( )
A.甲乙兩細胞發生質壁分離后，不發生質壁分離復原
B.甲乙兩細胞都發生質壁分離，但乙細胞很快發生質壁分離復原
C.只有乙細胞發生質壁分離，但不會發生質壁分離復原
D.甲乙兩細胞發生質壁分離，隨后都很快發生質壁分離復原
B
二、拓展應用
1.細胞液中物質的濃度對于維持細胞的生命活動非常重要。現提供紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞，請設計實驗，測定該細胞的細胞液的濃度相當于多少質量分數的蔗糖溶液。寫出你的實驗思路，并分析其中的基本原理。
可以配制出一系列濃度梯度的蔗糖溶液。將紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞置于配好的各種濃度的蔗糖溶液中，適當時間后用顯微鏡觀察細胞質壁分離情況。記錄剛好發生質壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，以及剛好尚未發生質壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，據此推算出細胞液濃度應介于這兩個濃度之間。
2.溫度變化會影響水分通過半透膜的擴散速率嗎 請你提出假設，并設計檢驗該假設的實驗方案。
假設：溫度變化會影響水分子通過半透膜的擴散速率。
設計實驗：可以借用本節問題探討中的滲透裝置進行實驗。將該滲透裝置置于不同溫度的環境中，通過比較不同溫度下漏斗管液面上升速率的快慢，判定溫度是否影響水分子的擴散速率。實驗中要注意排除各種無關變量的干擾，如置于不同溫度中的漏斗內的蔗糖溶液的量和濃度必須相等，以確保實驗的準確性。

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