物质穿越细胞膜的活动
进阶物质进出细胞靠扩散、渗透和主动转运：前两者属被动过程，顺浓度或水势方向进行，主动转运则逆方向并消耗能量；用水势概念可以解释植物细胞的质壁分离和红血球的溶血现象。
- 物质进出细胞的三种主要方式：扩散（顺浓度梯度）、渗透（水经半透膜、由高水势去低水势）、主动转运（逆浓度梯度、耗能）。
- 溶液越浓，水势越低；渗透时水永远由高水势流向低水势。
- 植物细胞在高渗溶液中质壁分离，在纯水中硬胀；细胞壁是关键保护。
文体小知识：科学知识说明文——讲解扩散、渗透和主动转运三种物质进出细胞的方式，并用水势概念解释质壁分离与溶血现象。
§课文原文 Passage
1细胞膜具选择通透性，有些物质容易穿过，有些则被挡下。物质进出细胞主要有三种方式：扩散、渗透和主动转运。前两者属被动运输，不需要细胞提供能量；主动转运则要消耗能量，两类方式的分别是本课的主线。
2扩散是分子或离子由浓度较高处向浓度较低处的净移动，即顺浓度梯度进行。肺部的气体交换就是典型例子：肺泡内氧气浓度高于血液，氧气扩散入血；血液中二氧化碳浓度高于肺泡，二氧化碳扩散出肺，全程不需消耗能量。
3渗透是水分子经半透膜、由水势较高的一方向水势较低的一方的扩散。纯水的水势最高；溶液越浓，水势越低。细胞没有口，水进出细胞全靠渗透，方向完全由两侧水势的高低决定。
4主动转运刚好相反：细胞利用膜上的载体蛋白，把物质由低浓度一侧逆浓度梯度运往高浓度一侧，过程消耗呼吸作用提供的能量。根毛细胞吸收土壤中的矿物离子、肠壁细胞吸收葡萄糖，都靠主动转运。
5把细胞放进不同浓度的溶液，后果截然不同：植物细胞放进较浓溶液会质壁分离，红血球放进蒸馏水会溶血。细胞吞噬则是白细胞包围并吞下细菌的大规模运送方式，同样以细胞膜的流动性为基础。
1重点摘要 Summary
物质进出细胞靠扩散、渗透和主动转运：前两者属被动过程，顺浓度或水势方向进行，主动转运则逆方向并消耗能量；用水势概念可以解释植物细胞的质壁分离和红血球的溶血现象。
2生字卡 Vocabulary
分子或离子由浓度较高处向浓度较低处的净移动，属被动过程，不需耗能。
两区域之间的浓度差；顺浓度梯度即由高浓度走向低浓度。
水分子经半透膜、由水势较高一方向水势较低一方的扩散。
只让某些分子（例如水）通过、挡住其他分子（例如蔗糖）的膜。
量度水向外移动的趋势；纯水水势最高，溶液越浓水势越低。
细胞利用载体蛋白逆浓度梯度运送物质，需要呼吸作用提供能量。
植物细胞失水时，细胞膜连同细胞质收缩、与细胞壁分离的现象。
红血球在低渗溶液中大量吸水而胀破、血红素流出的现象。
植物细胞吸水后，内容物推压细胞壁所呈现的饱满坚挺状态。
细胞伸出细胞膜包围并吞下大件颗粒（例如细菌）的耗能过程。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：细胞膜——选择通透的关卡细胞膜的磷脂双层让氧、二氧化碳等小分子自由通过，水分子细小也能穿过；但葡萄糖、氨基酸和离子等则受膜上蛋白质控制，不能随意进出。这种选择通透性令细胞可以维持与外环境不同的内部成分。举个例子：红血球内钾离子浓度远高于血浆，正是靠膜上蛋白质的精准控制，才能长期保持这种差异。
- 第二步：扩散扩散是分子或离子由浓度较高区域向浓度较低区域的净移动，顺浓度梯度进行，属被动过程，不需细胞耗能。温度越高、浓度差越大、距离越短，扩散越快。举个例子：在肺部，肺泡内氧气浓度高于血液，氧气扩散入血；血液中二氧化碳浓度高于肺泡，二氧化碳扩散出肺，整个过程不消耗能量。
- 第三步：渗透与水势渗透是水分子经半透膜进行的特殊扩散：水由水势较高的一方流向水势较低的一方。水势可理解为水的自由程度：纯水水势最高，溶液越浓，溶质越多，水势越低；半透膜只让水通过、挡住溶质。举个例子：用盐腌黄瓜，黄瓜出水变软，因为盐溶液水势低，黄瓜细胞内的水经渗透流出。
- 第四步：植物细胞在高渗溶液——质壁分离把植物细胞放进较浓的蔗糖溶液，外液水势低于细胞液水势，水经细胞膜向外流出，液泡缩小，细胞质连同细胞膜向内收缩，与坚韧的细胞壁分离，这现象称为质壁分离。若把细胞放回清水，水重新流入，质壁分离可以复原，证明细胞仍然存活。举个例子：施肥过浓会烧伤作物，正是土壤溶液水势低于根细胞，令根部反常失水。
- 第五步：植物细胞在纯水——硬胀纯水的水势最高，把植物细胞放进清水，水不断渗入液泡，细胞内容物向外推压细胞膜，细胞膜再推压细胞壁，令细胞饱满坚挺，称为硬胀。细胞壁坚韧，阻止细胞无限吸水胀破，这是植物细胞与动物细胞的关键分别。举个例子：菜市场的蔬菜不时洒水，就是令细胞保持硬胀，卖相挺直新鲜；缺少硬胀，植株便会萎蔫。
- 第六步：红血球与溶血红血球没有细胞壁，只有一层细胞膜。把它放进蒸馏水，外液水势远高于细胞内，水大量涌入，细胞不断胀大，最后细胞膜破裂，血红素流出，溶液转为透明的红色，这现象称为溶血。若放进高浓度盐水，红血球则失水皱缩。举个例子：静脉输液必须用与血液等渗的溶液，若误用蒸馏水，红血球会大量溶血，后果严重。
- 第七步：主动转运主动转运利用细胞膜上的载体蛋白，把物质由低浓度一侧运往高浓度一侧，逆浓度梯度进行，每一步都要消耗呼吸作用提供的能量；能量供应停止，主动转运便停顿。举个例子：根毛细胞吸收土壤中的硝酸盐离子、小肠壁细胞把葡萄糖吸收进血液，即使外侧浓度较低仍照样吸收，靠的就是主动转运；氰化物令细胞无法产能，主动转运随即停止。
- 第八步：细胞吞噬对于细菌、细胞碎片等大件颗粒，细胞运用另一种方式：细胞膜先伸出伪足包围目标，再向内折叠融合，把颗粒裹进细胞内形成小泡，这过程称为细胞吞噬，需要消耗能量。举个例子：白细胞在伤口处包围并吞下细菌，正是细胞吞噬；单细胞的变形虫也用同一方式摄食，可见这机制的古老与普遍。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
例题：把一片洋葱表皮放在浓蔗糖溶液中，数分钟后在显微镜下观察；另把一滴红血球悬液加入蒸馏水。试解释两项实验预期出现的结果。
- 浓蔗糖溶液的水势低于洋葱表皮细胞的水势，水分子经细胞膜由细胞内向外净流出。
- 液泡缩小，细胞膜连同细胞质向内收缩，与细胞壁分离——这就是质壁分离，细胞变得软缩。
- 蒸馏水的水势最高，高于红血球内的水势，水分子大量渗入红血球。
- 红血球没有细胞壁保护，不断胀大直至细胞膜破裂，血红素流出——这就是溶血。
- 答案：洋葱表皮在浓蔗糖溶液中，因水由高水势流向低水势而质壁分离；红血球在蒸馏水中因水势差而不断吸水，终致溶血。两例的共同原则是水永远由高水势流向低水势，分别只在植物细胞有细胞壁支撑而红血球没有，所以一个质壁分离、一个胀破。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1扩散的定义是什么？
Q2渗透与一般扩散有什么分别？
Q3为什么主动转运需要能量？能量从何而来？
Q4把植物细胞放进高渗溶液会出现什么现象？
Q5红血球放进蒸馏水为什么会爆裂，而植物细胞不会？
8重点回顾 Recap
- 物质进出细胞的三种主要方式：扩散（顺浓度梯度）、渗透（水经半透膜、由高水势去低水势）、主动转运（逆浓度梯度、耗能）。
- 溶液越浓，水势越低；渗透时水永远由高水势流向低水势。
- 植物细胞在高渗溶液中质壁分离，在纯水中硬胀；细胞壁是关键保护。
- 红血球在蒸馏水中会溶血，因为它没有细胞壁。
- 细胞吞噬让白细胞吞下细菌，靠细胞膜的流动性，属耗能过程。