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1、第1节 被动运输第4章 细胞的物质输入与输出一、渗透现象的原理及条件溶质？溶剂？蔗糖溶液、葡萄糖溶液中，溶质？溶剂？问题探讨：渗透现象问题探讨：渗透现象1 1、漏斗管内的液面为什么会升高？、漏斗管内的液面为什么会升高？烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高。斗液面升高。事实上半透膜两侧的水分子都能够通过事实上半透膜两侧的水分子都能够通过扩散作用自由进出，但由于蔗糖溶液中扩散作用自由进出，但由于蔗糖溶液中水的相对含量水的相对含量(单位体积中的水分子数单位体积中的水分子数)比烧杯中的水的相对含量低，因此烧杯比烧杯中的水的相对含量低，因此烧杯中的水扩散到漏斗中的速度比
2、漏斗中的中的水扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些，导水扩散到烧杯中的速度相对更快些，导致漏斗中水量增加致漏斗中水量增加,液面上升。液面上升。2 2、如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？、如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？为什么？如果漏斗管足够长，当如果漏斗管足够长，当管内的液面上升到一定高管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度最终达到向外扩散的速度最终达到平衡平衡，液面将不再上升。，液面将不再上升。注意：平衡时水分子进出平衡！3 3、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗
3、管、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？内的液面还会升高吗？不会不会,因为纱布不是半透膜，孔隙因为纱布不是半透膜，孔隙很大很大,可溶于水的物质都能够自由通可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。漏斗管中的液面将保持不变，单位时间内进出漏斗管中的液面将保持不变，单位时间内进出漏斗的水分子数一样多漏斗的水分子数一样多4 4、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶、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？液，结果会怎样？半透膜：指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。物质能否透过半透膜取决于物质分子的
4、大小。半透膜种类不同，则其孔径大小不同。如：鸡蛋的壳膜、鱼鳔、膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散原理：原理：渗透作用 水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。渗透方向：发生条件：具有半透膜ab半透膜两侧存在浓度差注意：浓度，通常指物质的量浓度物质的量浓度，而非 质量浓度。渗透现象：注意：渗透作用中，膜两侧溶液的浓度不是指质量浓度，而是指物质的量浓度，实质是指渗透压。如，质量分数为10%的蔗糖溶液质量分数为10%的葡萄糖溶液，质量浓度 ，物质的量浓度 ，且蔗糖溶液物质的量浓度小，渗透压小，葡萄糖溶液物质的量浓度大，渗透压大 相同不同渗透压：指溶液中溶质微
5、粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目：溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高；溶质微粒越少，即溶液浓度越低，对水的吸引力越弱，溶液渗透压越低。AB溶液浓度AB,溶液浓度A达到渗透平衡后，只要存在 h，则S1S2注意：（3）在B图所示的U 形玻璃管内，左右管分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时，两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面 ，右管液面如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面 ，右管液面 。升高降低降低升高浓度谁大？（4）若溶质能通过半透膜，则上述A、
6、B装置内S1、S2液面如何变化?S1S2时，S1溶液液面先上升，然后下降，最后两侧液面持平。S1S2时，S2溶液液面先上升，然后下降，最后两侧液面持平。质量分数相等的葡萄糖溶液和蔗糖溶液质量分数相等的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液都是葡萄糖的物质的量浓度大二、细胞的吸水和失水相当于相当于浓浓度度差差半透膜半透膜蔗糖溶液蔗糖溶液清水清水细胞膜细胞膜细胞质细胞质外界溶液外界溶液将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后，红细胞将会发生以下变化：吸水膨胀失水皱缩形态不变外界溶液浓度细胞质浓度，细胞失水皱缩外界溶液浓度=细胞质浓度，细胞形态不变1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些
7、有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？红细胞中的有机物有的能通过细胞膜，有的不能。血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？是。但细胞膜具有生命活性，物质通过细胞膜的方式不只是简单扩散。讨论讨论:3.当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。4.红细胞吸水或失水取决于什么条件？5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水。取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况
8、下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。水又是怎样进出植物细胞的呢？水进出细胞，主要指水经过原生质层进出液泡1、水分进出植物细胞施通过渗透作用吗？2、原生质层是否相当于一层半透膜？观察现象，提出问题：实验：探究植物细胞的吸水和失水实验：探究植物细胞的吸水和失水作出假设：水分进出细胞是通过渗透作用，原生质层相当于一层半透膜。设计实验实施实验分析结果，得出结论表达和交流原理：1 将成熟植物细胞放到一定浓度的溶液中，即能构成一个渗透系统。2 细胞大量失水时，由于原生质层与细胞壁的伸缩性不同-当细胞不断失水时，
9、原生质层就会与细胞壁分离开来。实验：探究植物细胞的吸水和失水实验：探究植物细胞的吸水和失水本实验是高中生物涉及“显微镜观察”的实验中唯一只在低倍镜下观察，而不换高倍镜的。成熟成熟的植物细胞的植物细胞细胞膜细胞膜原原生生质质层层细胞质细胞质液泡膜液泡膜细胞液细胞液外界溶液外界溶液半透膜半透膜清水清水蔗糖蔗糖溶液溶液相相当当于于浓浓度度差差材料用具：紫色洋葱鳞片叶。紫色洋葱鳞片叶。刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜质量浓度为质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液，清水。的蔗糖溶液，清水。选取新鲜洋葱鳞片叶，用刀片在外表皮上划一方框，用镊子撕
10、下表皮。在洁净的载玻片上滴一滴清水，将撕下的表皮放在水滴中展平，盖上盖玻片，制成临时装片。实验过程：1 制作装片 2 低倍镜观察 3 滴加蔗糖溶液 4 低倍镜观察 5 滴加清水 6 低倍镜观察 用低倍镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央大液泡的大小，以及原生质层的位置。实验过程：1 制作装片 2 低倍镜观察 3 滴加蔗糖溶液 4 低倍镜观察 5 滴加清水 6 低倍镜观察 从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮细胞就浸润在蔗糖溶液中。实验过程：1 制作装片 2 低倍镜观察 3 滴加蔗糖溶液 4 低倍镜观察 5 滴加清水 6 低倍镜观察 用低倍显微
11、镜观察，看细胞的中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置，细胞大小是否变化。实验过程：1 制作装片 2 低倍镜观察 3 滴加蔗糖溶液 4 低倍镜观察 5 滴加清水 6 低倍镜观察注意：观察质壁分离时间不宜过长，以免细胞因长时间处于失水状态而死亡，影响对质壁分离复原现象的观察。在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮又浸润在清水中。实验过程：1 制作装片 2 低倍镜观察 3 滴加蔗糖溶液 4 低倍镜观察 5 滴加清水 6 低倍镜观察 用低倍显微镜观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质层的位置有没有变化，细胞的大小有没有变化。实验过程：1 制作装片 2 低倍
12、镜观察 3 滴加蔗糖溶液 4 低倍镜观察 5 滴加清水 6 低倍镜观察1.1.植物细胞植物细胞原生质层原生质层相当于半透膜相当于半透膜2.成熟的植物细胞可以发生成熟的植物细胞可以发生渗透作用渗透作用而吸水和失水而吸水和失水分析结果，得出结论分析结果，得出结论细胞液浓度细胞液浓度 外界溶液浓度时（外界溶液浓度时（外因外因），植物细），植物细胞胞渗透失水渗透失水，由于，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大原生质层比细胞壁的伸缩性大（内因内因），而发生），而发生 现象。现象。细胞液浓度细胞液浓度 外界溶液浓度，植物细胞外界溶液浓度，植物细胞渗透吸渗透吸水水，细胞膨胀而发生，细胞膨胀而发生 。大于大于小于小
13、于 质壁分离质壁分离质壁分离的复原质壁分离的复原1 实验材料紫色的洋葱鳞片叶选择的材料必须是活细胞,因为只有活细胞的原生质层才具有选择透过性,否则将不会出现质壁分离及其复原现象。要用含有大液泡的植物细胞。细胞液应有颜色,紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色,易于观察。2 实验试剂：（1）对细胞无害。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于用作实验试剂。（2）浓度适当。浓度过小，质壁分离现象不明显或不发生质壁分离，影响观察；浓度过大，会使细胞在短时间内因失水过多、原生质层迅速凝聚而死亡，无法观察到质壁分离的复原现象。注意事项3 实验操作过程滴加蔗糖溶液或清水时,应在载物台上操作,滴加液体不要
14、太多,避免污染物镜镜头。观察质壁分离的时间不宜过长,以免细胞因长时间处于失水状态而死亡,影响对质壁分离复原现象的观察。4 该实验中存在两次自身对照,第一次是自然状态与质壁分离状态的细胞对照,第二次是质壁分离状态与复原后状态对照。被动运输被动运输：1 定义：物质以扩散的方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。3 分类：自由扩散（简单扩散）协助扩散（易化扩散）2 特点：不消耗能量、顺浓度梯度运输（由高浓度到低浓度）自由扩散（简单扩散）自由扩散（简单扩散）定义：物质能通过简单的扩散作用进出细胞的方式举例：氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等小分子物质特点：顺浓度梯度不消耗能量不需要转运蛋白协助
15、扩散（易化扩散）协助扩散（易化扩散）1 定义：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式3 举例：顺浓度梯度不消耗能量需要转运蛋白2 特点：水分子通过通道蛋白进入细胞；葡萄糖分子进入红细胞；K+排出神经细胞；Na+进入神经细胞自由扩散自由扩散协助扩散：协助扩散：转运蛋白转运蛋白载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，且每次转运是都会发生自身构象的改变通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过时候，不需要与通道蛋白结合。离子通道蛋白分为离子通道蛋白和水通道蛋白过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细
16、胞的，但后来研究证明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。水通道蛋白项目载体蛋白通道蛋白转运特点允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、大小和电荷相适宜的分子或离子通过自身构象是否与转运物质结合是否具有特异性实例葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞水分子通过水通道蛋白进出细胞备注：构象可理解为蛋白质分子的空间结构。改变结合具有不改变不结合具有项目项目自由扩散（简单扩自由扩散（简单扩散）散）协助扩散（易化扩散）协助扩散（易化扩散）物质运输方向顺浓度梯度运输（高浓度低浓度）顺浓度梯度运输（高浓度低浓度）特点是否耗能是否需转运蛋白影响因素膜内外物质浓度梯度的大小膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量实例氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯葡萄糖、氨基酸、钾离子影响被动运输速率的因素：影响被动运输速率的因素：1.浓度差浓度差:物质运输的动力来自浓度差。一般来说,浓度差越大,运输速率越快。2.转运蛋白转运蛋白:自由扩散不需转运蛋白的协助,协助扩散需要转运蛋白的协助,因此,随着细胞外物质浓度的增大,自由扩散速率逐渐增大,而协助扩散的速率先增大,后来
