师：同学们，今天我们要学习高一人教版生物学必修一第四章第一节被动运输第二课时。上节课我们进行了植物细胞吸水和失水探究实验的前三步：提出问题、做出假设和设计实验。我们设计了实验步骤，那接下来就要进行实验并观察结果。
与自然状态相比，滴加0.3克每毫升蔗糖溶液一段时间后，能观察到中央液泡体积逐渐变小，颜色逐渐加深，原生质层位置逐渐脱离细胞壁。那细胞的体积如何变化呢？细胞最外层是细胞壁，我们以细胞壁为界限定细胞体积。可以看到，原生质层体积变小，但细胞壁基本不变，所以细胞体积也基本不变。而滴加清水一段时间后，细胞发生相反变化，逐渐恢复原来形态。中央液泡体积逐渐变大并恢复原来大小，颜色逐渐变浅，原生质层逐渐贴近细胞壁并回到原来位置，细胞体积仍基本不变。
为什么会出现这样的变化呢？我们用模型分析一下。与初始状态相比，滴加蔗糖溶液后，原生质层与细胞壁发生分离，这种现象叫质壁分离，其中“质”指原生质层，“壁”指细胞壁。为什么两者会分离？中央液泡颜色和体积为何改变？当外界溶液是蔗糖溶液时，外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，水分从液泡移动到外界溶液，所以中央液泡体积变小。同时，因中央液泡水分减少，液泡内色素浓度升高，液泡颜色变深。原生质层伸缩性较大，液泡体积变小会牵拉原生质层使其体积变小。但细胞壁伸缩性小，形态基本不变，所以原生质层与细胞壁分离，而细胞体积基本不变。所以质壁分离发生的外因是外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水；内因是原生质层伸缩性大于细胞壁。换用清水后，分离的原生质层与细胞壁逐渐贴合，这种现象叫质壁分离复原。
发生的原因是什么呢？当外界溶液换为清水，外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水，中央液泡水分增加，体积变大，颜色变浅。原生质层伸缩性大，随着中央液泡牵拉逐渐与细胞壁贴合，恢复原始状态。从宏观上看，如果植物组织大量细胞失水，植物组织会怎样？我们知道充盈的液泡可使植物细胞保持坚挺，一旦液泡内细胞液减少，植物不再坚挺，表现为萎蔫。若大量植物细胞发生质壁分离复原，液泡恢复充盈，植物将重新保持坚挺。
通过对植物细胞质壁分离和复原的分析，我们得出结论：成熟的植物细胞与外界溶液共同构成渗透系统，植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。植物细胞通过渗透作用吸水和失水，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。那细胞处于质壁分离状态时，植物细胞的原生质层和细胞壁之间是什么物质呢？同学们从什么物质能进入这个空间的角度分析。因为植物细胞壁具有全透性，外界溶液可通过细胞壁，同时细胞失水使细胞液中的水分通过原生质层渗透出来，所以质壁分离后，原生质层与细胞壁之间是稀释的外界溶液。
发生质壁分离的细胞一定能复原吗？不一定。复原前提是细胞吸水，而吸水前提是原生质层具有活性。如果外界溶液与细胞液浓度差过大，导致细胞失水过多，或质壁分离时间过长，都会使细胞死亡，质壁分离就不能复原。那植物细胞会因吸水而胀破吗？不会，因为细胞壁有支持和保护作用。
在此实验基础上，我们进一步探究。比如课本课后习题有这样一道题：基于对植物细胞质壁分离原理的理解，判断下列各项无法通过质壁分离实验证明的是哪一项？A选项，只有活的成熟植物细胞才能发生质壁分离，所以质壁分离实验能证明成熟植物细胞死活。B选项，发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性比细胞壁大，所以可以证明。C选项，质壁分离实验中质壁分离复原现象，说明成熟的植物细胞能进行渗透吸水，所以也能证明。D选项，质壁分离实验能证明水可以进出细胞，但无法确定是通过哪种方式进出细胞，所以无法证明。正确答案是D。
基于水分进出植物细胞的原理，同学们分析一下上节课提到的三个生活现象的原因。图一，在青菜中洒水，因为外界溶液浓度低于细胞液浓度，细胞吸水，宏观表现为植物坚挺。图二，用蜂蜜腌制番茄，外界溶液浓度高于细胞液浓度，细胞失水，所以番茄渗出水分。图三，农作物施肥过多，使外界土壤溶液浓度高于根毛细胞液浓度，细胞失水导致农作物烧苗。通过研究不同条件下水进出动植物细胞，我们知道水进出细胞的原理是通过渗透作用。在动物细胞中，相当于半透膜的是细胞膜，细胞膜两侧细胞质与外界溶液的浓度差决定水分子进出动物细胞的方向。在植物细胞中，相当于半透膜的是原生质层，两侧细胞液和外界溶液浓度差决定水分子进出植物细胞的方向。
那水分子具体通过什么方式扩散进出细胞呢？同学们看模式图，绿色圆点代表水分子，橙色部分为细胞膜的磷脂双分子层，箭头表示水分子移动方向。如图，水分子是如何进入细胞的？跨膜运输方式有何特点？可以看出，水分子直接通过细胞膜的磷脂双分子层进入细胞，方向特点是从水分子相对含量高的膜外运输到水分子相对含量低的膜内，简称顺浓度梯度运输。水分子跨膜运输的能量由浓度梯度产生的势能提供，所以不需要消耗细胞释放的能量。我们把这种物质通过简单扩散作用进出细胞的方式称为自由扩散或简单扩散。肺泡内氧气和二氧化碳的气体交换也是通过自由扩散跨膜。当肺泡内氧浓度大于肺泡细胞内氧浓度时，氧通过扩散进入肺泡细胞内部。细胞内由于呼吸作用使二氧化碳浓度升高，二氧化碳通过扩散排到细胞外。也就是说，除水外，氧、二氧化碳、尿素等小分子物质也易自由通过细胞膜的磷脂双分子层，跨膜运输方式也属于自由扩散。此外，甘油、乙醇和苯等也是通过自由扩散进行跨膜运输。为什么它们以这种方式进出细胞呢？同学们结合细胞膜结构思考。细胞膜基本骨架是磷脂双分子层，甘油、乙醇和苯等都是脂溶性小分子有机物，与磷脂分子有较强亲和力，所以能容易地通过磷脂双分子层进出细胞。