第四章 细胞的物质输入和输出
第1节 物质跨膜运输的实例
复习：
细胞膜的成分？
脂质，蛋白质，糖类
细胞膜的功能？
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
薄薄的细胞膜为什么能够控制物质的出入？
半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的多孔性薄膜的总称。
一、渗透作用装置
30%蔗糖溶液
清水
溶液
浓度
高
低
水分流动方向
单位体积水分子数
多
少
漏斗
烧杯
1.装置管内液面升高的原因是什么？
单位时间内进入漏斗的水分子比进入烧杯的水分子多。
2.如果用一层纱布代替半透纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
漏斗管内的液面不会升高。因为纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通过。
3.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？
液面不会上升，单位时间内透过半透纸膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
思考讨论1
原理：半透膜两侧溶液存在浓度差
“水往 处流”
低
高
在渗透作用中，水分是从溶液浓度 的一侧向溶液浓度 的一侧渗透。
高
扩散：物质从高浓度到低浓度的运动
渗透：水及其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
条件：①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液有浓度差
扩散与渗透的区别？
(1)当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞 。
(2)当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞 。
(3)当 时，水分进出平衡。
吸水
失水
外界溶液浓度＝细胞质浓度
正常状态
清水
盐水
0.9%生理盐水
二：动物细胞的吸水和失水
思考讨论2
1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
2.红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中的半透膜？
3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定由于吸水而涨破吗？
4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
把红细胞看作一个渗透装置
细胞质
细胞膜
动物细胞的细胞膜相当于半透膜
清水
细胞质与外界溶液浓度差
细胞膜
液泡膜
细胞质
细胞液
细胞核
细胞壁
原生质层
由纤维素和果胶组成，
是全透性的
成熟的植物细胞
三 植物细胞的吸水和失水
原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
原生质层和原生质的区别？
原生质：细胞内具有生命活动的物质称为原生质。
（包括细胞膜、细胞质和细胞核）。
科学探究步骤
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
（原生质层是一层半透膜吗？）
（原生质层相当于一层半透膜）
（设计方案、预期结果…）
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
植物细胞的质壁分离及复原
实验现象
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本
不变
基本
不变
原生质层相当于半透膜
实验结论
正常情况下的细胞
发生质壁分离
1. 如果没有细胞壁，结果会有什么不同吗？
2.发生质壁分离的原因是什么？
不会质壁分离；会像红细胞一样失水皱缩或持续吸水直到涨破细胞膜。
思考讨论3
指什么？
⑴原因
原生质层具半透性且其伸缩性比细胞壁大
内因：
外因：
外界溶液浓度大于细胞液浓度
质壁分离的原因分析
{
⑵表现
植物细胞由坚挺→萎蔫
宏观：
微观：
质壁分离
{
液泡体积（大→小）
细胞液颜色（浅→深）
原生质层与细胞壁分离
{
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，成熟植物细胞是一个渗透系统
1、为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？
细胞液呈紫色，有利于观察
2、试验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
观察正常洋葱鳞片叶表皮细胞状态，以便与处理后形成对照
3、本实验运用0.3g/ml的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？
过高，细胞失水过多死亡；过低，不能质壁分离或太慢
4、如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离吗？
不会，只发生渗透作用吸水或失水
5、发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
蔗糖溶液（外界溶液）
6、若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？
会，质壁分离还会自动复原
7、动物细胞会不会出现质壁分离？
不会，因为没有细胞壁
8、根尖分生区细胞会不会出现质壁分离？
不会，因为没有大液泡
9、你认为什么细胞可发生质壁分离？
活的具有中央大液泡的成熟植物细胞
10、判断下列哪些细胞能发生质壁分离？
①洋葱根尖分生区细胞 ②洋葱根尖根毛区细胞
③人的成熟的红细胞 ④人的口腔上皮细胞
⑤大豆干种子细胞 ⑥大豆叶表皮细胞
⑦糖醋蒜的细胞
对于动物、植物细胞来说：
外界溶液浓度高
细胞内溶液浓度高
水分子少
水分子多
失水
外界溶液浓度低
细胞内溶液浓度低
水分子多
水分子少
吸水
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
⑴判断植物细胞的生活状况
⑵判断植物细胞的细胞液浓度
四、渗透作用原理的运用
⑶农业生产中的水肥管理
⑷生活中杀菌、防腐、腌制食品
假若有下表中的观察现象（浓度单位：mol/L）：
则此细胞细胞液的浓度范围为____________
0.12-0.13
1.当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间将（ ）
紧紧靠在一起 B.充满细胞液
C. 充满蔗糖溶液 D.充满清水
2.以下可以发生渗透作用的是（ ）
A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中
C.烈日下菠菜叶子下垂 D.放在盐水中的萝卜变软
C
D
3、下图是三个相邻的植物细胞，以及它们之间水分流动方向的示意图。图中三个细胞的细胞液，在浓度上的关系是（ ）
A、甲＞乙＞丙
B、甲<乙<丙
C、甲＞乙，且乙<丙
D、甲<乙，且乙＞丙
甲
乙
丙
B
原理:
失水:细胞液浓度＜外界溶液浓度 质壁分离

吸水:细胞液浓度＞外界溶液浓度 质壁分离
的复原
渗透作用
条件
有半透膜
概念
半透膜两侧的溶液有浓度差
动物细胞
细胞的吸水和失水
吸水:细胞质浓度＞外界水溶液
失水:细胞质浓度＜外界水溶液
植物细胞
结论：
物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。这取决于
细胞生命活动的需要。
四.物质跨膜运输的其他实例
20 —25倍
人体甲状腺滤泡上皮细胞
250mg/L
血液
I－
物质跨膜运输的其他实例
1、水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？
在培养过程中，水稻吸收水分及其它离子较多，吸收
Ca2+和Mg2+较少。
P64讨论：
2、不同作物对无机盐的吸收有差异吗？出现这种差异的原因是什么？
有；不同作物细胞膜上载体的种类和数量不同。
3、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？
并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。
4、细胞对物质的吸收有选择性吗？如果有，这种选择性有普遍性吗？
有，有
结论：
细胞对于物质的输出和输入有选择性。
几种微生物体内的矿物质含量
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜：
这种膜可以让水分子自由通过，
一些离子和小分子也可以通过，
而其他的离子，小分子，大分子则不能通过。
生物膜的这一特性，与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征。
（ ）3．用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水
稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72 h后
原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化(表中数
据为72 h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。
分析下表不能得出的结论是
A.不同植物对同一离子的需要量是不同的
B．与番茄相比，水稻对SiO32-需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
D
提出问题
作出假设
进行实验
分析结果，得出结论
总结：科学探究的一般方法
表达与交流
进一步探究
细胞液
液泡膜
细胞质
细胞膜
细胞壁
原生质层
清水
?
类比学习
3、植物细胞渗透实验
半透膜
科学探究步骤
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
（原生质层是一层半透膜吗？）
（原生质层相当于一层半透膜）
（设计方案、预期结果…）
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
实验现象
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本
不变
基本
不变
原生质层相当于半透膜
实验结论
结论:
细胞液浓度大于外界溶液浓度
2、细胞液浓度小于外界溶液浓度
1、
1、质壁分离的“质”和“壁”各指什么？
2、发生质壁分离的外因和内因是什么？
3、若外界溶液浓度过大，能否发生质壁分离
及复原？为什么？
能发生质壁分离，但不能复原，
因为过度失水导致细胞死亡。
质：
壁：
原生质层
细胞壁
1、为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？
2、试验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
3、本实验运用0.3g/ml的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？
4、如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离吗？
5、发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
6、若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？
7、动物细胞会不会出现质壁分离？
8、根尖分生区细胞会不会出现质壁分离？
9、你认为什么细胞可发生质壁分离？
1、为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？
细胞液呈紫色，有利于观察
2、试验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
观察正常洋葱鳞片叶表皮细胞状态，以便与处理后形成对照
3、本实验运用0.3g/ml的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？
过高，细胞失水过多死亡；过低，不能质壁分离或太慢
4、如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离吗？
不会，只发生渗透作用吸水或失水
5、发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
蔗糖溶液（外界溶液）
6、若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？
会，质壁分离还会自动复原
7、动物细胞会不会出现质壁分离？
不会，因为没有细胞壁
8、根尖分生区细胞会不会出现质壁分离？
不会，因为没有大液泡
9、你认为什么细胞可发生质壁分离？
活的具有中央大液泡的成熟植物细胞
外因
内因
例
a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ）
A
B
D
C
C
（ ）2．假定将甲乙两个同种植物的成熟细胞分别放入
蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液均比细胞液的浓度高，
蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜。在
显微镜下连续观察，甲乙两细胞的变化是
A．甲、乙两细胞发生质壁分离后，不再发生质壁分离复原
B．甲、乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁
分离复原
C．甲、乙两细胞发生质壁分离，但随后甲细胞又发生质壁
分离复原
D．甲、乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原
B
结论：
物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。这取决于
细胞生命活动的需要。
二.物质跨膜运输的其他实例
20 —25倍
人体甲状腺滤泡上皮细胞
250mg/L
血液
I－
物质跨膜运输的其他实例
1、水稻培养液里的
Ca2+和Mg2+浓度为
什么会增高？
在培养过程中，水稻吸收
水分及其它离子较多，吸收
Ca2+和Mg2+较少。
P64讨论：
2、不同作物对无机盐
的吸收有差异吗？出现
这种差异的原因是什么？
有；不同作物细胞膜上载体
的种类和数量不同。
3、水分子跨膜运输是
顺相对含量梯度的，其
他物质的跨膜运输也是
这样的吗？
并不都是这样，这取决于
细胞生命活动的需要。
4、细胞对物质的吸收
有选择性吗？如果有，
这种选择性有普遍性吗？
有，有
结论：
细胞对于物质的输出和输入有选择性。
几种微生物体内的矿物质含量
（ ）3．用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水
稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72 h后
原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化(表中数
据为72 h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。
分析下表不能得出的结论是
A.不同植物对同一离子的需要量是不同的
B．与番茄相比，水稻对SiO32-需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
D
细胞膜的功能特点
a
a
×
农业生产上的轮作正是针对不同作物根系对矿质元素
的选择性吸收而采取的生产措施。如果长期在同一块
田里种植同种作物，某种元素含量会急剧下降，这样
就会影响作物的产量。
导学案11答案
一、1、半透膜
2、不会 不会 半透膜 浓度差
3、少 多 上升
二、1、< 吸水
2、> 失水
3、=
三、1、全透性 细胞液
细胞 液泡 半透膜
2、> 质壁分离
< 质壁分离复原
四、1、（1）SiO44- Mg2+、Ca2+
Mg2+、Ca2+ SiO44-
（2）高于
（3）矿物质
2、顺相对含量梯度 选择性
3、选择透过性
训练11答案
ABBBA BB
1．下列哪种条件会发生渗透现象
A．把活的去皮马铃薯放在清水中
B．把活的去皮马铃薯放在密封的、
只有空气的容器中
C．把煮熟的马铃薯放在清水中
D．把放在50%的蔗糖溶液中且已
发生质壁分离的马铃薯放在清水中
3．用紫色洋葱鳞片叶外表皮制备“观察细胞质壁分离和
复原实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实
验操作和结果的叙述，正确的是
A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离和
复原现象
B．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到
质壁分离和复原现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能
A．同种植物对不同离子的吸收基本相同
B．植物对离子的吸收有选择性
C．不同植物对同一种离子的吸收速率不同
D．完全培养液的浓度应该低于植物根毛细胞
的细胞液浓度
6.将新鲜的苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水的质
量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会
看到苔藓细胞的状态如右图所示。此时，部位①和②的颜
色分别是
A．无色、绿色 B．红色、绿色
C．红色、无色 D．红色、红色
7.在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质
量变化的关系如图所示，若将处于b浓度溶液中的萝卜
条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将
A．不变
B．增大
C．减小
D．先增后减
（1）< 下降 <
（2）③④⑤ 外界溶液 D
（3）不能 细胞壁对原生质层有支持
和保护作用
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大
小是a______b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率
在_________，最终液面不再上升，当液面不再上升时，
c两侧浓度大小是a______b。
<
下降
<
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，
结构②中充满的液体是________。此时细胞液的浓度
与外界溶液的浓度大小关系是________。
A．细胞液＞外界溶液 B．细胞液＜外界溶液
C．细胞液＝外界溶液 D．都有可能
图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。
③④⑤
外界溶液
D
把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现
细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能
否无限吸水？________，原因是
_____________________________。
不能
细胞壁对原生质层有支持和保护作用
（ ）1．如右图所示，烧杯内装有蒸馏水，下部封有半透
膜的长颈漏斗内装有淀粉和食盐溶液，开始时，漏斗颈内的
液面与烧杯内蒸馏水的液面相同。过一段时间后，用碘液和
硝酸银溶液分别检测蒸馏水中的物质。整个实验过程中所观
察到的现象是
①漏斗颈内的液面下降　
②漏斗颈内的液面上升　
③烧杯内的液体遇硝酸银溶
液有白色沉淀生成　
④烧杯内的液体遇碘液变蓝
A．①② B．②③
C．③④ D．①⑤
B
渗透现象
1.漏斗管内的液面为什么会升高?
2.如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?
3.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?
思考讨论完成:
1.漏斗管内的液面为什么会升高?
由于单位时间内：
进入长颈漏斗的水分子数量多于进入烧杯的水分子数量
2.如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?
液面不会升高，因纱布是全透性，蔗糖分子也可以自由通透。
3.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?
液面也不会升高，半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
细胞膜
细胞质
清水
?
（标出右装置划部分名称，
并找出两装置中构成上的相似性）
二 . 动物细胞的吸水和失水
半透膜
清水
玻璃纸
(半透膜)
蔗糖溶液
渗透装置
1、水分子的跨膜运输
渗透作用必须具备的条件
具有半透膜
半透膜两侧的溶液有浓度差
什么叫渗透作用?
水分子(或其它溶剂分子)透过半透膜,从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
提出问题
动物细胞的细胞膜是不是相当于一层半透膜？
动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜
实验材料：人的红细胞液、三个烧杯、高浓度溶液、低浓度溶液、生理盐水。
一 . 细胞的吸水和失水
分析结果、得出结论
红细胞的细胞膜相当于一层半透膜
吸水膨胀
失水皱缩
吸水和失水动态平衡
低浓度溶液中:由于外界溶液浓度＜细胞质的浓度　红细胞__________。
高浓度溶液中:由于外界溶液浓度＞细胞质的浓度　细胞___________。
在等渗溶液中:由外界溶液浓度=细胞质的浓度 红细胞_______________。
实验现象记录
生理盐水
其它动物细胞吸水和失水和原理与红细胞的是一样的。