第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)

被

動

運(yùn)

輸

動畫演示動畫演示蔗糖分子水分子滲透作用

在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內(nèi)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(nèi)外的液面高度相等。過一段時間后，會出現(xiàn)如右圖所示現(xiàn)象。問題探討半透膜：是一種只允許離子和小分子自由通過的膜結(jié)構(gòu),水分子可以自由透過它，而蔗糖分子則不能。：動畫演示1、漏斗內(nèi)的液面為什么會升高？

單位時間內(nèi)進(jìn)入漏斗的水分子數(shù)多于從漏斗滲出的水分子數(shù)2、如果漏斗管足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？不會，當(dāng)管內(nèi)的液面上升到一定高度時，管中的水柱產(chǎn)生的靜水壓和滲透壓相等，水分子進(jìn)出平衡，液面將不再上升注意：水分子是雙向運(yùn)動的3、滲透裝置中，當(dāng)漏斗內(nèi)液面不再上升時，半透膜兩側(cè)的溶液濃度相同嗎？S1S2不同，平衡后S1與S2仍然具有濃度差濃度變化平衡前：S2＞S1滲透過程：S2↓

S1↑平衡后：S2＞S130%蔗糖玻璃紙30%蔗糖30%蔗糖溶液紗布清水4、用紗布代替玻璃紙，漏斗管內(nèi)的液面還會升高嗎？不會。紗布孔隙很大，水分子和蔗糖分子都能通過，最終會導(dǎo)致紗布兩側(cè)濃度相等5、燒杯中是同樣濃度的的蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？水分子進(jìn)出平衡，漏斗液面保持不變一、滲透作用1、定義:水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴(kuò)散

①具半透膜低濃度溶液→高濃度溶液（水相對含量高→水相對含量低）②半透膜兩側(cè)溶液存在濃度差3、發(fā)生條件：2、方向:擴(kuò)散：物質(zhì)從高濃度到低濃度的運(yùn)動拓展液面（等高）10%蔗糖溶液10%葡萄糖溶液半透膜②同質(zhì)量分?jǐn)?shù)液面（等高）2mol/L蔗糖溶液2mol/L葡萄糖溶液半透膜

①同物質(zhì)的量濃度液面不變?nèi)苜|(zhì)不能通過半透膜的滲透裝置半透膜兩側(cè)的濃度差是指溶質(zhì)顆粒的

，不是

。物質(zhì)的量濃度質(zhì)量濃度10%葡萄糖溶液的物質(zhì)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(cè)液面升高。

滲透作用吃腌制的咸菜，連續(xù)嗑帶鹽瓜子會感覺口干，為什么？口腔細(xì)胞失水①

外界溶液濃度<

細(xì)胞質(zhì)濃度②

外界溶液濃度>

細(xì)胞質(zhì)濃度③

外界溶液濃度=

細(xì)胞質(zhì)濃度細(xì)胞失水皺縮細(xì)胞形態(tài)不變細(xì)胞吸水膨脹0.9%NaCl溶液（生理鹽水/等滲溶液）實驗現(xiàn)象：高滲溶液低滲溶液二、水進(jìn)出細(xì)胞的原理（一）動物細(xì)胞的吸水和失水1．細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜2．外界溶液與細(xì)胞質(zhì)存在濃度差【總結(jié)】紅細(xì)胞發(fā)生滲透作用的條件動物細(xì)胞相當(dāng)于一個滲透裝置水進(jìn)出動物細(xì)胞的原理：滲透作用水又是怎樣進(jìn)出植物細(xì)胞的呢？液泡細(xì)胞液細(xì)胞壁成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)胞液細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層(兩膜之間)細(xì)胞壁液泡所以，細(xì)胞內(nèi)液體環(huán)境主要指細(xì)胞液，水進(jìn)出細(xì)胞，主要是指水經(jīng)過原生質(zhì)層進(jìn)出液泡成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)液泡占細(xì)胞90%左右的體積，包含細(xì)胞內(nèi)大部分液體

(二)植物細(xì)胞的吸水和失水1、成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁(全透性,伸縮性小)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層(選擇透過性，伸縮性大)植物細(xì)胞

相當(dāng)于半透膜,

有一定的濃度原生質(zhì)層所以成熟的植物細(xì)胞相當(dāng)于一個滲透裝置細(xì)胞液細(xì)胞液

清水正常形態(tài)清水質(zhì)壁分離復(fù)原蔗糖溶液質(zhì)壁分離蔗糖清水質(zhì)壁分離：指原生質(zhì)層和細(xì)胞壁發(fā)生分離的現(xiàn)象質(zhì)壁分離復(fù)原：指原生質(zhì)層和細(xì)胞壁發(fā)生分離復(fù)原的現(xiàn)象液泡膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞膜2、植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原:外界溶液濃度＞細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水外界溶液濃度＜細(xì)胞液濃度，細(xì)胞吸水將有些萎蔫的菜葉浸泡在清水中，不久，菜葉就會變的硬挺。探究植物細(xì)胞的吸水和失水生活現(xiàn)象鹽腌制過的白菜會出現(xiàn)出水現(xiàn)象。對農(nóng)作物施肥過多，會造成“燒苗”現(xiàn)象。三、實驗：探究植物細(xì)胞的吸水和失水提出問題：原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜嗎？作出假設(shè)：原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜設(shè)計實驗：進(jìn)行實驗：分析結(jié)果，得出結(jié)論：表達(dá)交流：2、實驗材料：紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液為紫色，易于觀察還可以使用黑藻，通過觀察葉綠體分布情況判斷是否發(fā)生質(zhì)壁分離如果細(xì)胞無色，可在外界溶液中加染料，便于觀察1、實驗原理：

成熟的植物細(xì)胞能通過滲透作用失水和吸水活的成熟的植物細(xì)胞3、試劑：

0.3g/ml蔗糖溶液,清水

如：尿素，硝酸鉀，甘油,乙二醇，葡萄糖原因：外界溶質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞,使細(xì)胞液濃度升高，細(xì)胞吸水自動復(fù)原4、質(zhì)壁分離自動復(fù)原

(0.5g/ml的蔗糖溶液，質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，但不能復(fù)原，因為細(xì)胞過度失水死亡)細(xì)胞液K＋NO3-K＋NO3-蓋上蓋玻片，制成洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片31滴清水2撕取洋蔥鱗片葉外表皮4低倍鏡觀察6低倍鏡觀察5在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙引流，重復(fù)幾次。7在蓋玻片的一側(cè)滴加清水，在另一側(cè)用吸水紙引流，重復(fù)幾次。8低倍鏡觀察不帶葉肉且不宜過大③細(xì)胞大小基本不變①表皮細(xì)胞有個紫色的中央大液泡②原生質(zhì)層緊貼細(xì)胞壁①紫色中央大液泡逐漸變小，顏色變深②原生質(zhì)層與細(xì)胞壁逐漸分離③細(xì)胞大小基本不變①紫色中央大液泡逐漸變大，顏色變淺②原生質(zhì)層逐漸貼近細(xì)胞壁三次均在低倍顯微鏡下觀察進(jìn)行實驗現(xiàn)象試劑中央液泡原生質(zhì)層的位置細(xì)胞大小蔗糖溶液

清水

逐漸變小，顏色變深逐漸變大，顏色變淺逐漸恢復(fù)原來位置基本不變逐漸脫離細(xì)胞壁基本不變第一次對照第二次對照正常的洋蔥表皮細(xì)胞0.3g/mL的蔗糖溶液質(zhì)壁分離清水質(zhì)壁分離復(fù)原自身對照6、與生活的聯(lián)系：燒苗：土壤溶液濃度大于根細(xì)胞液的濃度，細(xì)胞過度失水死亡糖醋蒜：醋酸殺死細(xì)胞，使生物膜失去選擇透過性，醋酸和蔗糖分子進(jìn)入細(xì)胞鹽水殺菌：細(xì)胞脫水死亡質(zhì)壁分離過程中，細(xì)胞失水，細(xì)胞液濃度升高，細(xì)胞吸水能力增強(qiáng)5、質(zhì)壁分離原因：

內(nèi)因：原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，原生質(zhì)層伸縮性大于細(xì)胞壁外因：外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度(1)測定細(xì)胞液濃度范圍待測成熟植物細(xì)胞

系列濃度梯度的蔗糖溶液細(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鏡檢(2)比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大小不同成熟植物細(xì)胞同一濃度的蔗糖溶液發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間

,細(xì)胞液濃度越小,反之，則細(xì)胞液濃度越大鏡檢(3)比較未知濃度溶液的濃度大小同一植物相同成熟細(xì)胞未知濃度的溶液發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間

,未知溶液的濃度越大，反之，未知溶液的濃度越小鏡檢質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗的應(yīng)用有哪些？越短越短(4)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)待測成熟植物細(xì)胞鏡檢不同種類的溶液只發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離后自動復(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)（5）判斷細(xì)胞的死活（發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原的是活細(xì)胞；不發(fā)生質(zhì)壁分離或復(fù)原的是死細(xì)胞）abc通過右圖，能否判斷a，c的濃度大小關(guān)系？a=b=c若是平衡狀態(tài)，若是正在質(zhì)壁分離，若是質(zhì)壁分離正在復(fù)原，a<b<ca>b>c細(xì)胞液外界溶液課下合作探究返回發(fā)生質(zhì)壁分離后，細(xì)胞膜與細(xì)胞壁之間的是什么溶液？外界溶液(1)概念:像水分子這樣，物質(zhì)以

進(jìn)出細(xì)胞,

消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的

,這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為

。擴(kuò)散方式不需要能量被動運(yùn)輸(2)類型:自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散四、自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散被動運(yùn)輸特點：①順濃度梯度運(yùn)輸②不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白③不消耗能量實例:水、氣體(O2、CO2)、脂溶性小分子(尿素、甘油、乙醇、苯)影響因素:濃度差、溫度(高濃度低濃度)濃度差擴(kuò)散速度轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白/能量擴(kuò)散速度O2（能量）擴(kuò)散速度膜兩側(cè)的分子濃度差越大，擴(kuò)散速率越快(1)自由擴(kuò)散：（簡單擴(kuò)散）概念：物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散方式概念：特點：舉例：①順濃度梯度運(yùn)輸②需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白③不消耗能量①葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞——載體蛋白②大部分水分子進(jìn)出——水通道蛋白③神經(jīng)纖維上Na+內(nèi)流，K+外流——離子通道蛋白(2)協(xié)助擴(kuò)散：（易化擴(kuò)散）名稱載體蛋白通道蛋白圖示

轉(zhuǎn)運(yùn)對象與自身

的分子或離子與自身通道的

相適配、

相適宜的分子或離子特點每次轉(zhuǎn)運(yùn)時都會發(fā)生自身

。轉(zhuǎn)運(yùn)分子

與通道蛋白結(jié)合構(gòu)象的改變不需要【任務(wù)】根據(jù)課本P66-67，完成表格：結(jié)合部位相適應(yīng)直徑和形狀大小和電荷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白影響因素：運(yùn)輸速率物質(zhì)濃度載體：專一性：一種載體只能運(yùn)輸一種或一類物質(zhì)如：葡萄糖和氨基酸的載體不同飽和性：載體飽和時，物質(zhì)運(yùn)輸速率不再隨物質(zhì)濃度的增大而增大ABCB點：受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量限制AB段：隨物質(zhì)濃度（濃度差）增大，運(yùn)輸速率加快①物質(zhì)濃度②轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量溫度生物膜的流動性酶活性呼吸速率影響影響影響物質(zhì)運(yùn)輸速率溫度對被動運(yùn)輸?shù)挠绊懰倪M(jìn)出細(xì)胞的方式

過去人們普遍認(rèn)為，水分子都是通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞的，但后來的研究表明，水分子更多的是借助細(xì)胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞的。細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出細(xì)胞的吸水和失水自由擴(kuò)散滲透作用的兩個條件動物細(xì)胞特點：順濃度梯度，不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，不需要能量植物細(xì)胞1、半透膜。2、濃度差。外界溶液濃度＜細(xì)胞液濃度

細(xì)胞吸水外界溶液濃度＜細(xì)胞液濃度

細(xì)胞失水外界溶液濃度=細(xì)胞液濃度

細(xì)胞形態(tài)不變外界溶液濃度＜細(xì)胞液濃度

質(zhì)壁分離外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度

質(zhì)壁分離復(fù)原質(zhì)壁分離超過一定限度不能復(fù)原。例子：氣體分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性物質(zhì)協(xié)助擴(kuò)散特點：順濃度梯度，需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，不需要能量例子：紅細(xì)胞吸收葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：載體蛋白和通道蛋白課堂小結(jié)課堂練習(xí)B1.某學(xué)生用紫色洋蔥鱗片葉外表皮為實驗材料，制成臨時裝片后，利用質(zhì)量濃度為0.3

g/mL蔗糖溶液和清水，進(jìn)行植物細(xì)胞吸水和失水的觀察。下列敘述不正確的是（）A.圖乙所示細(xì)胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離，b處充滿蔗糖溶液B.圖甲到圖乙的變化是由于細(xì)胞周圍溶液濃度低于細(xì)胞液濃度C.發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，說明原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁D.原生質(zhì)