分子與細(xì)胞第1節(jié)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)谒恼录?xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出學(xué)習(xí)目標(biāo)1.描述細(xì)胞失水或者吸水的情況2.說出植物質(zhì)壁分離及復(fù)原的過程3.對(duì)比被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞絾栴}探討細(xì)胞生活在一個(gè)液體環(huán)境中，細(xì)胞與環(huán)境的交換必須經(jīng)過細(xì)胞膜，細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)含量有很大的差別。為什么細(xì)胞膜具有選擇透過性？細(xì)胞膜如何控制物質(zhì)輸入和輸出？水進(jìn)出細(xì)胞的原理墨水滴入清水中，清水很快變紫色。——溶質(zhì)分子在水中擴(kuò)散的結(jié)果擴(kuò)散：

物質(zhì)分子從高濃度向低濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移直到均勻分布的現(xiàn)象。水進(jìn)出細(xì)胞的原理滲透：是一種特殊的擴(kuò)散，僅指水分子等溶劑分子透過半透膜。方向：從相對(duì)含量多的地方向相對(duì)含量少的地方擴(kuò)散。水分子含水量高溶液濃度低滲透壓低含水量低溶液濃度高滲透壓高水分子是順相對(duì)含量梯度跨膜運(yùn)輸水進(jìn)出細(xì)胞的原理水進(jìn)出細(xì)胞的原理1.漏斗管內(nèi)液面為什么會(huì)升高？單位時(shí)間進(jìn)入漏斗的水分子數(shù)多于流出漏斗的水分子數(shù)水進(jìn)出細(xì)胞的原理2.若漏斗管足夠長(zhǎng)，液面會(huì)無限升高嗎？不會(huì)，上升水柱產(chǎn)生壓力會(huì)加快漏斗中水分子向外擴(kuò)散的速度，使水分子進(jìn)出達(dá)到平衡，液面不再上升。注意：此時(shí)膜內(nèi)外濃度并不相等水進(jìn)出細(xì)胞的原理3.如果用紗布代替玻璃紙，還會(huì)出現(xiàn)原來的現(xiàn)象嗎？不會(huì),紗布孔隙大,蔗糖分子也可自由透過。水進(jìn)出細(xì)胞的原理4.如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會(huì)怎樣？漏斗管內(nèi)液面不會(huì)升高,單位時(shí)間內(nèi)透過玻璃紙的水分子數(shù)等于滲出玻璃紙的水分子數(shù)量。水進(jìn)出細(xì)胞的原理小結(jié)：滲透作用的發(fā)生需要具備哪些條件？②半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差①具有半透膜水進(jìn)出細(xì)胞的原理水分子通過細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞也是同樣的原理嗎？細(xì)胞會(huì)發(fā)生什么樣的變化？如果將裝置中的漏斗換成細(xì)胞還會(huì)不會(huì)吸水？水進(jìn)出細(xì)胞的原理外界溶液濃度<細(xì)胞質(zhì)濃度細(xì)胞吸水膨脹外界溶液濃度=細(xì)胞質(zhì)濃度細(xì)胞形態(tài)不變細(xì)胞失水皺縮外界溶液濃度>細(xì)胞質(zhì)濃度水進(jìn)出細(xì)胞的原理1.紅細(xì)胞吸水或失水取決于什么條件？取決于細(xì)胞內(nèi)外的濃度差，一般情況下，濃度差越大，吸水或失水越多。2.紅細(xì)胞的細(xì)胞膜是否相當(dāng)于一層半透膜？紅細(xì)胞的細(xì)胞膜允許水分子通過，而細(xì)胞質(zhì)中的大分子，如血紅蛋白不能通過，相當(dāng)于一層半透膜。水進(jìn)出細(xì)胞的原理3.水進(jìn)出紅細(xì)胞的方式是什么？水通過滲透作用進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜紅細(xì)胞膜兩側(cè)存在濃度差水進(jìn)出細(xì)胞的原理10%蔗糖10%葡萄糖假設(shè)葡萄糖和蔗糖分子不能通過半透膜,且均為質(zhì)量濃度，則一段時(shí)間后，液面高度會(huì)如何變化?10%蔗糖半透膜兩側(cè)的濃度差是指溶質(zhì)顆粒的物質(zhì)的量濃度，不是質(zhì)量濃度10%葡萄糖一段時(shí)間后探究植物細(xì)胞的吸水和失水清水泡過的青菜很硬挺鹽腌制過的黃瓜皺皺巴巴，能擠出水探究植物細(xì)胞的吸水和失水細(xì)胞壁液泡葉綠體細(xì)胞液植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別？顯微鏡下觀察多個(gè)纖維素分子集結(jié)成束，縱橫交錯(cuò)構(gòu)成植物細(xì)胞壁細(xì)胞壁伸縮性小，對(duì)水為全透性探究植物細(xì)胞的吸水和失水成熟植物細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層細(xì)胞核探究植物細(xì)胞的吸水和失水提出問題：做出假設(shè)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模核诌M(jìn)出植物細(xì)胞是否通過滲透作用，原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？水分進(jìn)出植物細(xì)胞是通過滲透作用，原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。探究水分進(jìn)出植物細(xì)胞是否通過滲透作用探究植物細(xì)胞的吸水和失水外表皮細(xì)胞探究植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1.材料用具：紫色洋蔥鱗片葉、質(zhì)量分?jǐn)?shù)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。選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮，是因?yàn)槠浼?xì)胞液呈紫色，易觀察液泡的大小變化探究植物細(xì)胞的吸水和失水2.實(shí)驗(yàn)步驟制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片低倍鏡下觀察液泡大小和原生質(zhì)層位置滴蔗糖溶液制片觀察觀察一側(cè)滴加0.3g/mL蔗糖溶液，另側(cè)用吸水紙引流低倍鏡下觀察紫色的中央液泡大小

原生質(zhì)層位置探究植物細(xì)胞的吸水和失水2.實(shí)驗(yàn)步驟低倍鏡下觀察液泡大小和原生質(zhì)層位置滴清水觀察滴加清水，吸水紙引流蔗糖溶液中細(xì)胞的液泡變小，原生質(zhì)層遠(yuǎn)離細(xì)胞壁；清水中細(xì)胞的液泡變大，原生質(zhì)層緊貼細(xì)胞壁。3.預(yù)期結(jié)果：探究植物細(xì)胞的吸水和失水第一次觀察a滴加蔗糖溶液后觀察b再次滴加清水溶液后觀察c探究植物細(xì)胞的吸水和失水1.“質(zhì)”與“壁”分別指什么？“質(zhì)”指原生質(zhì)層，“壁”指細(xì)胞壁。思考討論以下問題：2.質(zhì)壁分離原因有哪些？外部原因：外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度；內(nèi)部原因：具有大液泡（活細(xì)胞）

原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大。探究植物細(xì)胞的吸水和失水3.選用蔗糖溶液時(shí)，濃度一般是多少？若用更高濃度的蔗糖溶液，例如0.5g/ml，預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果？一般選用質(zhì)量濃度0.3g/ml的蔗糖溶液若用高濃度蔗糖溶液，質(zhì)壁分離會(huì)更迅速。但可能無法復(fù)原，因?yàn)榧?xì)胞失水過多，已經(jīng)死亡。探究植物細(xì)胞的吸水和失水4.

質(zhì)壁分離及復(fù)原過程中細(xì)胞液的濃度變化？吸水能力的變化？質(zhì)壁分離過程中細(xì)胞液的濃度逐漸升高，吸水能力的逐漸增強(qiáng)。質(zhì)壁分離復(fù)原過程中細(xì)胞液的濃度逐漸下降，吸水能力的逐漸減弱。探究植物細(xì)胞的吸水和失水5.實(shí)驗(yàn)中用顯微鏡觀察幾次？第一次觀察的目的？第一次觀察可以省略嗎？整個(gè)實(shí)驗(yàn)要用顯微鏡觀察三次，第一次是觀察洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的初始狀態(tài)，第二次是觀察質(zhì)壁分離的過程，第三次是質(zhì)壁分離復(fù)原的過程。第一次是觀察洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的初始狀態(tài)作為對(duì)照，不能省略。探究植物細(xì)胞的吸水和失水6.列舉出圖片中各序號(hào)代表的結(jié)構(gòu)或物質(zhì)細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)外界溶液細(xì)胞液液泡膜細(xì)胞核探究植物細(xì)胞的吸水和失水7.紫色洋蔥鱗片內(nèi)表皮能否發(fā)生質(zhì)壁分離？該材料能用于觀察質(zhì)壁分離嗎？可以發(fā)生質(zhì)壁分離可以用于質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)觀察，為使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，可以將外界溶液染色。探究植物細(xì)胞的吸水和失水8.黑藻細(xì)胞中有明顯的葉綠體，能用于觀察質(zhì)壁分離嗎？黑藻細(xì)胞中富含葉綠體，是原生質(zhì)層呈綠色，當(dāng)選用黑藻葉片為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，可以清晰的分辨出細(xì)胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離。探究植物細(xì)胞的吸水和失水將一新鮮馬鈴薯塊莖切成4根粗細(xì)相同且長(zhǎng)為5.0cm的小條，再將這4根馬鈴薯小條分別放在不同濃度的KNO3溶液中，分兩次（浸入30min和4h）測(cè)量每一根的長(zhǎng)度，結(jié)果如圖所示。下列結(jié)論錯(cuò)誤的是（）DA.a條馬鈴薯細(xì)胞滲透吸水B.b條馬鈴薯細(xì)胞質(zhì)壁分離后逐漸復(fù)原C.c條馬鈴薯細(xì)胞質(zhì)壁分離D.d條馬鈴薯細(xì)胞外KNO3濃度增加探究植物細(xì)胞的吸水和失水9.選用適宜濃度的KNO3溶液時(shí)，能觀察到質(zhì)壁分離和自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象，原理是什么？當(dāng)外界KNO3溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水發(fā)生質(zhì)壁分離。由于細(xì)胞能夠主動(dòng)吸收K+和NO3-，使細(xì)胞液濃度逐漸增加，直至其濃度高于外界KNO3溶液濃度時(shí)，細(xì)胞開始吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離自動(dòng)復(fù)原。探究植物細(xì)胞的吸水和失水10.放在適宜濃度的KNO3溶液中的細(xì)胞從什么時(shí)候開始吸收K+和NO3-？細(xì)胞浸潤(rùn)在KNO3溶液即開始吸收K+和NO3-11.試再舉兩種可以使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和自動(dòng)復(fù)原的溶液？甘油、尿素等溶質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞的溶液，可以使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象探究植物細(xì)胞的吸水和失水質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用拓展1.判斷成熟植物細(xì)胞的死活待測(cè)成熟植物細(xì)胞一定濃度蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離無質(zhì)壁分離活細(xì)胞死細(xì)胞探究植物細(xì)胞的吸水和失水2.測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍待測(cè)成熟植物細(xì)胞一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢細(xì)胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩蔗糖溶液濃度之間探究植物細(xì)胞的吸水和失水3.比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度不同植物細(xì)胞同一濃度蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小，反之則細(xì)胞液濃度越大探究植物細(xì)胞的吸水和失水4.比較未知濃度溶液的濃度大小同一植物的相同成熟細(xì)胞未知濃度的溶液鏡檢

發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，未知溶液的濃度越大，反之則未知溶液的濃度越小探究植物細(xì)胞的吸水和失水5.鑒別不同種類的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）成熟植物細(xì)胞不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原溶質(zhì)不能透過半透膜（如蔗糖溶液）溶質(zhì)能透過半透膜（如KNO3溶液）探究植物細(xì)胞的吸水和失水6.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水肥管理（1）對(duì)農(nóng)作物合理灌溉，降低了土壤溶液濃度，有利于農(nóng)作物對(duì)水分的吸收。（2）鹽堿地中的植物更易缺水或不易存活，一次施肥過多，會(huì)造成“燒苗”現(xiàn)象。這是因?yàn)橥寥廊芤喝苜|(zhì)濃度過高，甚至超過根的細(xì)胞液溶質(zhì)濃度，這樣根就因不易吸水或失水過多而出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散O2、CO2、N2、苯H2O、尿素、甘油葡萄糖、蔗糖帶電離子非極性小分子不帶電荷的極性小分子大的不帶電荷的極性分子H+、Na+、k+、Ca2+、Mg2+自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散回憶：水通過滲透作用進(jìn)出半透膜自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散像水分子這樣，物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動(dòng)運(yùn)輸。通道蛋白載體蛋白細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)圖4-4自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散示意圖自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散1.自由擴(kuò)散①方向：

濃度→

濃度高(順濃度梯度）低物質(zhì)通過簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式,叫做自由擴(kuò)散，也叫簡(jiǎn)單擴(kuò)散。氣體、甘油、苯、乙醇等②實(shí)例：③動(dòng)力：細(xì)胞膜內(nèi)外的

濃度差自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散1.自由擴(kuò)散思考：物質(zhì)自由擴(kuò)散速率與濃度差呈_______正比影響自由擴(kuò)散速率的因素有哪些？濃度差溫度氣管、支氣管不斷分支，最終形成肺泡

O2在肺泡中與血液的交換自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散科學(xué)家比較生物膜和人工膜（雙層磷脂）對(duì)多種物質(zhì)的通透性，結(jié)果如右圖。1.生物膜與人工膜在化學(xué)成分上有什么差異？2.甘油，CO2和O2的跨膜運(yùn)輸方式是什么？3.你還能得出哪些結(jié)論？生物膜具有蛋白質(zhì)和糖類自由擴(kuò)散細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)可能會(huì)促進(jìn)水分子、離子的運(yùn)輸自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散概念：借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散，叫做協(xié)助擴(kuò)散，也叫易化擴(kuò)散。②方向：③動(dòng)力：④實(shí)例：高濃度→低濃度濃度差葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞載體蛋白通道蛋白①膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的類別：載體蛋白和蛋通道白1.協(xié)助擴(kuò)散自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散需要與被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)結(jié)合，每次轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)都會(huì)發(fā)生自身構(gòu)象的改變。分子或離子通過通道蛋白時(shí)，不需要與通道蛋白結(jié)合，只容許與自身通道直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。載體蛋白通道蛋白自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散特點(diǎn)：①順濃度梯度運(yùn)輸②需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助③不需要消耗能量1.協(xié)助擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量限制限制因素：拐點(diǎn)之前看橫軸，拐點(diǎn)之后看其他轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量溫度影響自由擴(kuò)散速率的因素有哪些？膜兩側(cè)的濃度差自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散有哪些相同點(diǎn)?通道蛋白載體蛋白細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)圖4-4自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散示意圖①物質(zhì)都以擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞②都是順濃度梯度的跨膜運(yùn)輸（從高濃度到低濃度）③都不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散有哪些不同點(diǎn)?通道蛋白載體蛋白細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)圖4-4自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散示意圖自由擴(kuò)散：不需要載體協(xié)助擴(kuò)散：需要載體載體蛋白通道蛋白自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散被動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散圖例運(yùn)輸方向特點(diǎn)影響因素舉例高濃度→低濃度(順濃度梯度)不需要載體，不消耗能量需要載體，不消耗