4.1 被动运输

第4章细胞的物质输入和输出
第1节被动运输
一、渗透作用
1.概念：水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。

2.问题探讨：
（1）液面上升到一定高度之后，管中水柱产生的压力加快漏斗水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面不再上升。

（2）漏斗管内液面不再上升时，水分子进出达到动态平衡（渗透平衡），但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。

3.方向：水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的，但从水的相对含量高（低浓度溶液）的一侧向相对含量低（高浓度溶液）的一侧渗透。

4.渗透作用发生的条件：
（1）具有半透膜。

（2）膜两侧溶液具有浓度差。

注意：溶液浓度指的是物质的量浓度（单位体积中微粒的多少），不是质量分数。

二、水进出细胞的原理
1.原理：
（1）植物细胞的原生质层相当于半透膜。

原生质层指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质（不包括细胞核、细胞液、细胞壁）。

（2）成熟的植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。

发生渗透作用需要比较细胞液和外界溶液之间的浓度差。

（3）当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，由于原生质层伸缩性大于细胞壁，发生质壁分离（指原生质层和细胞壁的分离）。

（4）发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离的复原。

2.探究植物细胞的吸水和失水
（1）实验材料的选择：
①具有中央大液泡的成熟植物细胞。

死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不能发生质壁分离。

①细胞液应有颜色，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色，好观察。

①无色成熟的植物细胞，也可进行该实验（如：洋葱鳞片叶内表皮细胞），但需外界溶液带有颜色（比如红墨水）。

①还可以选用叶肉细胞（如：黑藻），通过观察叶绿体分布情况判断细胞是否发生质壁分离。

（2）本实验只在低倍镜下进行观察（不换高倍镜），构成自身前后对照。

（3）质壁分离和复原实验需注意的几个问题：
①若溶质分子（蔗糖）不能穿膜，在一定浓度的该种溶液中细胞只发生质壁分离，不能自动复原。

①若溶质分子能穿膜，在一定浓度的该种溶液中，细胞先发生质壁分离，后自动复原，如一定浓度的KNO3、NaCl、乙二醇、尿素、甘油等溶液。

①本实验选用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液。

若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原。

①溶液浓度越高，吸水能力越强。

（4）当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。

三、质壁分离和复原实验的应用
（1）判断成熟植物细胞的死活：
（2）测定细胞液浓度范围：
同一植物的相同成熟细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液镜检：
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间
同一植物的相同成熟细一定浓度的蔗糖溶液镜检：
发生质壁分离的是活细胞不发生质壁分离的是死细胞
（3）比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
（4）比较未知浓度溶液的浓度大小
（5）鉴别不同种类的溶液（如KNO 3溶液和蔗糖溶液）
不同的成熟植物细胞 同一浓度的蔗糖溶液 镜检： 发生质壁分离所需时间越短，细胞液的浓度越小；反之则细胞液的浓度越大
同一植物的相同成熟细胞 未知浓度的溶液 镜检： 发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大；反之，未知溶液的浓度越小 同一植物的相同成熟细胞 不同种类的溶液 镜检： 只发生质壁分离的是蔗糖溶液 质壁分离后自动复原的是KNO 3溶液。