Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Cell membranes and transport · ⁨ממברנות תאיות והובלה⁩

A-Level Biology · ⁨ביולוגיה A-Level⁩ · Topic 4 · ⁨נושא 4⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
14:03

ממברנות תא

כל תא חייב לשמור על החומרים הנדרשים בתוכו ולהרחיק חומרים לא רצויים. משימה זו חלה על שכבה דקה ומדהימה בודדת — ממברנת פני השטח של התא, בעובי של רק שני…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

4.1

The cell surface membrane · ⁨ממברנת פני שטח של התא⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. describe the fluid mosaic model of membrane structure with reference to the hydrophobic and hydrophilic interactions that account for the formation of the phospholipid bilayer and the arrangement of proteins
  2. describe the arrangement of cholesterol, glycolipids and glycoproteins in cell surface membranes
  3. describe the roles of phospholipids, cholesterol, glycolipids, proteins and glycoproteins in cell surface membranes, with reference to stability, fluidity, permeability, transport (carrier proteins and channel proteins), cell signalling (cell surface receptors) and cell recognition (cell surface antigens – see 11.1.2)
  4. outline the main stages in the process of cell signalling leading to specific responses: • secretion of specific chemicals (ligands) from cells • transport of ligands to target cells • binding of ligands to cell surface receptors on target cells
עברית
  1. תאר את המודל המזגמי-נוזלי של מבנה הממברנה בהתייחס לאינטראקציות הידרופוביות והידרופיליות שמוסדות את יצירת ה-דו-שכבתת הפוספוליפידים ואת סידור החלבונים
  2. תאר את הסידור של כולסטרול, גליקוליפידים ו-גליקופרוטאינים ב-ממברנות פני שטח של תאים
  3. תאר את התפקידים של פוספוליפידים, כולסטרול, גליקוליפידים, חלבונים וגליקופרוטאינים בממברנות פני שטח של תאים, בהתייחס ליציבות, זרימות, נבילות, הובלה (חלבוני נשיאה ו-חלבוני ערוץ), אותות תאיים (קולטני פני שטח) וזיהוי תאי (אנטיגנים בפני השטח – ראו 11.1.2)
  4. סקר את השלבים העיקריים בתהליך אותות תאי המובילים לתגובות ספציפיות: • שחרור כימיקלים ספציפיים (ליגנדים) מתאים • הובלת ליגנדים ל-תאי יעד • קישור ליגנדים לקולטני פני שטח בתאי יעד

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

Every cell is wrapped in a cell surface membrane 细胞膜. We describe its structure with the fluid mosaic model 流动镶嵌模型.

The phospholipid bilayer

The membrane is built mainly from phospholipids 磷脂. Each phospholipid has a hydrophilic 亲水 ("water-loving") head and two hydrophobic 疏水 ("water-fearing") tails. There is water on both sides of the membrane, so the phospholipids line up in two layers — a bilayer 双层 — with the heads facing the water outside and inside, and the tails hidden in the middle, away from water. This arrangement forms by itself because of those hydrophilic and hydrophobic interactions.

The model is called "fluid" because the phospholipids are not fixed: they slide past each other, so the membrane can move and bend. It is called a "mosaic" because many proteins 蛋白质 are dotted through it, like tiles in a picture.

What floats in the membrane

Part Where it sits Main roles
phospholipids the two layers form the basic barrier
proteins through the membrane or on its surface transport, support and signalling
carrier proteins 载体蛋白 span the membrane carry specific molecules across
channel proteins 通道蛋白 span the membrane form water-filled pores for ions to pass
cholesterol 胆固醇 between the phospholipid tails controls fluidity 流动性 and adds strength
glycolipids 糖脂 and glycoproteins 糖蛋白 carbohydrate chains on the outer surface cell recognition; some act as antigens 抗原

So the membrane molecules together give the membrane its stability 稳定性, its fluidity, its permeability 通透性 (control over what gets through), its transport jobs, its signalling jobs, and its cell recognition.

The membrane is partially permeable 半透膜: it lets some substances through easily but blocks others.

עברית

כל תא עטוף בממברנת פני שטח. אנו מתארים את מבנהה באמצעות דגם המosaic הזורם.

תאי דם אדומים הנראים במיקרוסקופ אלקטרונים סורק
תאי דם אדומים במיקרוסקופ אלקטרונים סורק — כל אחד מהם עטוף בממברנת פני שטח

דו-שכבת הפוספוליפידים

הממברנה בנויה בעיקר מפוספוליפידים. לכל פוספוליפיד יש ראש הידרופילי ("אהבן מים") ושני זנבות הידרופוביים ("יראי מים"). יש מים משני צדי הממברנה, ולכן הפוספוליפידים מסתדרים בשתי שכבות — דו-שכבה — כאשר הראשים פונים למים מחוץ לתוך התא, והזנבות מוסתרים במרכז, הרחק מהמים. סידור זה נוצר באופן עצמאי בשל האינטראקציות ההידרופיליות וההידרופוביות.

הדגם נקרא "זורם" כי הפוספוליפידים אינם קבועים: הם מחליקים זה על גבי זה, כך שהממברנה יכולה לנוע ולהתכופף. היא נקראת "מוזאיק" כי רבים חלבונים מפוזרים בה, כמו אריחים בתמונה.

מה צף בתוך הממברנה

חלק מיקום תפקידים עיקריים
פוספוליפידים השתי שכבות יוצרות את החוסם הבסיסי
חלבונים דרך הממברנה או על פני השטח שלה הובלה, תמיכה ואותות
חלבוני נשיאה חוצים את הממברנה מובילים מולקולות ספציפיות דרכה
חלבוני ערוצים חוצים את הממברנה יוצרים נקבוביות מלאות במים עבור יונים למעבר
כולסטרול בין זנבות הפוספוליפידים שולט בזרימות ומוסיף חוזק
גליקוליפידים וגליקופרוטאים שרשראות פחמימתיות על פני השטח החיצוני זיהוי תאים; חלקם פועלים כאנטיגנים
מודל המוזאיקה הנוזלית: דו-שכבה פוספוליפידית המפוזרת בחלבונים מעבר ומשאבי, כולסטרול בין הזנבות, וגליקופרוטאינים וגליקוליפידים עם שרשראות קרבوهידרטי במשטח החיצוני
מודל המוזאיקה הנוזלית: חלבונים, כולסטרול ושרשראות קרבوهידרטי ממוקמים בתוך דו-שכבה פוספוליפידית נוזלית

לכן המולקלות בשכבת הממברנה יחד נותנות לממברנה את היציבות שלה, את הנוזליות, את המעבריות (הבקרה על מה עובר), את תפקידי ההובלה שלה, את תפקידי האותות שלה, והזיהוי התאי שלה.

הממברנה היא מעברית חלקית: היא מאפשרת מעבר מסוימים בקלות אך חוסמת אחרים.

Explore · ⁨חקור⁩

Explore the cell membrane · ⁨חקור את ממברנת התא⁩

Tap each part of the fluid mosaic model — the bilayer plus the proteins and other molecules dotted through it. · ⁨לחצו על כל חלק במודל המוזאיק הנוזלי — הדבל-שכבה יחד עם החלבונים והמולקלות השונות המפוזרות בה.⁩

4.1

Cell signalling · ⁨אותות תאים⁩

English

Cells talk to each other by cell signalling 细胞信号传递. The main stages are:

  1. a cell secretes a signal chemical called a ligand 配体 (for example a hormone 激素).
  2. the ligand is carried (often in the blood) to a target cell 靶细胞.
  3. the ligand binds to a specific receptor 受体 on the target cell's surface membrane. The shape of the receptor matches that ligand only. Binding then triggers a particular response inside the target cell.
עברית

תאים מתקשרים זה עם זה באמצעות אותות תאים. שלבים עיקריים הם:

  1. תא פרוק חומר אות הנקרא ליגנד (למשל הורמון).
  2. הליגנד מועבר (לרוב בזרם הדם) לתא מטרה.
  3. הליגנד נקשר לקולט ספציפי על ממברנת משטח תא המטרה. צורת הקולט תואמת רק ליגנד זה. הקישור גורם לתגובה ספציפית בתוך תא המטרה.
תא אות משחרר ליגנד שמועבר לתא מטרה, שבו הוא נקשר לקולט בעל צורה תואמת וגורם לתגובה בתוך התא
הליגנד מתאים רק לצורת קולט אחת, ולכן רק תאים עם קולט זה מגיבים לאות
Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
cell surface membrane/sel ˈsɜːfɪs ˈmembreɪn/ ממברנת פני שטח של תא
fluid mosaic model/ˈfluːɪd məˈseɪɪk ˈmɒdl/ מודל המosaic נוזלי
phospholipid/ˈfɒsfəlɪpɪd/ פוספוליפיד
hydrophilic/ˌhaɪdrəˈfɪlɪk/ הידרופילי
hydrophobic/ˌhaɪdrəˈfəʊbɪk/ הידרופובי
bilayer/ˈbɪleɪə/ שכבה כפולה
protein/ˈprəʊtiːn/ חלבון
carrier protein/ˈkærɪə ˈprəʊtiːn/ חלבון נשיא
channel protein/ˈtʃænl ˈprəʊtiːn/ חלבון ערוץ
cholesterol/kəˈlestərɒl/ כולסטרול
fluidity/fluːˈɪdɪti/ זרימות
glycolipid/ˈɡlaɪkəlɪpɪd/ גליקוליפיד
glycoprotein/ˈɡlaɪkəprəʊtiːn/ גליקופרוטאין
antigen/ˈæntɪdʒen/ אנטיגן
stability/stəˈbɪlɪti/ יציבות
permeability/ˌpɜːməˈbɪlɪti/ פרמאיבליות
partially permeable membrane/ˈpɑːʃəli ˈpɜːməbl ˈmembreɪn/ ממברנה חלקית חדירה
cell signalling/sel ˈsɪɡnəlɪŋ/ העברת אותות לתוך התא
ligand/ˈlɪɡænd/ ליגנד
hormone/ˈhɔːməʊn/ הורמון
target cell/ˈtɑːɡɪt sel/ תא מטרות
receptor/rɪˈseptə/ קולט
passive/ˈpæsɪv/ פסיבי
energy/ˈenədʒi/ אנרגיה
4.2

Moving substances across the membrane · ⁨העברת חומרים דרך הממברנה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. describe and explain the processes of simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis, active transport, endocytosis and exocytosis
  2. investigate simple diffusion and osmosis using plant tissue and non-living materials, including dialysis (Visking) tubing and agar
  3. illustrate the principle that surface area to volume ratios decrease with increasing size by calculating surface areas and volumes of simple 3-D shapes (as shown in the Mathematical requirements)
  4. investigate the effect of changing surface area to volume ratio on diffusion using agar blocks of different sizes
  5. investigate the effects of immersing plant tissues in solutions of different water potentials, using the results to estimate the water potential of the tissues
  6. explain the movement of water between cells and solutions in terms of water potential and explain the different effects of the movement of water on plant cells and animal cells (knowledge of solute potential and pressure potential is not expected)
עברית
  1. תאר והסבר תהליכים של דיפרוזיה פשוטה, דיפרוזיה מועזרת, אוסמוזה, הובלה אקטיבית, אנציוטוז ו-אקזוציטוז
  2. חקור דיפרוזיה פשוטה ואוסמוזה באמצעות רקמת צמחים וחומרים לא-חיים, כולל צינורות דיאלזה (Visking) ואגר
  3. מדגים את העיקרון לפיו יחס השטח הכולל לנפח מצטמצם עם הגדלת המידות, על ידי חישוב שטחים ונפחים של צורות פשוטות 3-ממדיות (כפי שמוצג בדרושים המתמטיים).
  4. חקור את ההשפעה של שינוי ביחס שטח לפיחוס על דיפרוזיה באמצעות בלוקי אגר בגדלים שונים
  5. חקור את השפעת הטבילה של רקמות צמחים בתמיסות בעלות פוטנציאל מים שונה, ושתמש בתוצאות להערכת פוטנציאל המים של הרקמות
  6. הסבר את תנועת המים בין תאים ותמיסות במונחי פוטנציאל מים, והסבר את ההשפעות השונות של תנועת המים על תאי צמחים ותאי בעלי חיים (ידע לגבי פוטנציאל מומסים ופוטנציאל לחץ אינו מצופה)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English
Active transport vs diffusion
Osmosis: water crosses the membrane
Diffusion: random motion, one-way flow

There are six processes. Some are passive 被动 (they need no energy 能量), and some are active (they use energy from ATP).

Simple diffusion

Diffusion 扩散 is the net movement of particles from where they are at a high concentration 浓度 to where they are at a low concentration, until they are spread evenly. Simple diffusion 简单扩散 is when particles pass straight through the bilayer, down the concentration gradient 浓度梯度. Only small or non-polar molecules can do this — such as oxygen 氧气 and carbon dioxide 二氧化碳. It is passive.

Facilitated diffusion

Charged ions 离子 and large polar molecules (such as glucose 葡萄糖) cannot cross the oily bilayer by themselves. In facilitated diffusion 易化扩散 they cross through channel proteins or carrier proteins, still moving down the concentration gradient. It is also passive.

Osmosis

Osmosis 渗透 is the diffusion of water across a partially permeable membrane, from a higher water potential 水势 to a lower water potential. It is passive.

Active transport

Active transport 主动运输 moves a substance against its concentration gradient — from low to high concentration. This needs carrier proteins and energy from ATP.

Endocytosis and exocytosis

These move large amounts of material in bulk, using ATP.

  • in endocytosis 胞吞作用, the membrane folds inwards around material and pinches off a vesicle 囊泡 to bring it into the cell.
  • in exocytosis 胞吐作用, a vesicle fuses with the membrane and releases its contents outside the cell.
עברית
הובלה פעילה לעומת דיפוזיה
אוסמוזה: מים חוצים את הממברנה
דיפוזיה: תנועה אקראית, זרימה חד-כיוונית

ישנם שישה תהליכים. חלקם פסיביים (אינם דורשים אנרגיה), וחלקם פעילים (משתמשים באנרגיה מ-ATP).

דיפוזיה פשוטה

התפשטות היא תנועה נטו של חלקיקים מאזור בעל ריכוז גבוה לאזור בעל ריכוז נמוך, עד שהם מתפזרים באופן אחיד. התפשטות פשוטה מתרחשת כאשר חלקיקים עוברים ישירות דרך הלייביד (שכבת הדו-שכבית), מטה את שיפוע הריכוז. רק מולקולות קטנות או לא מקוטבות יכולות לעשות זאת — כמו חמצן ופחמן דו-חמצני. התהליך הוא פסיבי.

התפשטות מופעלת

יונים טעונים ומולקולות מקוטבות גדולות (כגון גלוקוז) אינן יכולות לחצות את השכבה השמנתית לבדן. בהתפשטות מופעלת הן עוברות דרך חלבוני ערוץ או חלבוני נשיאה, תוך שיהיה להן עדיין תנועה מטה שיפוע הריכוז. גם תהליך זה הוא פסיבי.

אוסמוזה

אוסמוזה היא התפשטות של מים דרך ממברנה למחצה חדירה, מאזור עם פוטנציאל מים גבוה לאזור עם פוטנציאל מים נמוך. התהליך הוא פסיבי.

תפוח אדמה עם באר של תמיסת סוכר ועמודה עולה בצינור
אוסמוטר תפוח אדמה: תמיסת הסוכר עולה בצינור כשהמים נכנסים לתפוח האדמה באמצעות אוסמוזה
מיכל המחולק על ידי ממברנה למחצה חדירה, עם מעט מומסים ומ הרבה מים בצד בעל פוטנציאל מים גבוה ומרבה מומסים בצד הנמוך; מים חוצים לכיוון פוטנציאל מים נמוך
מים חוצים לפוטנציאל מים נמוך; החומר המומס גדול מדי כדי לחצות את הממברנה למחצה חדירה

הובלה פעילה

הובלה פעילה מזיזה חומר נגד שיפוע הריכוז — מריכוז נמוך לריכוז גבוה. תהליך זה דורש חלבוני נשיאה ואנרגיה מ-ATP.

שלושה מסגורות המשווות התפשטות פשוטה ישירות דרך הלייביד, התפשטות מופעלת דרך חלבון ערוץ, והובלה פעילה המופעלת נגד השיפוע באמצעות ATP
התפשטות והתפשטות מופעלת הן פסיביות (מטה השיפוע); ההובלה הפעילה נגד השיפוע ודורשת ATP

אנדוציטוז ואקזוציטוז

תהליכים אלו מזיזים כמות גדולה של חומר בכמות כוללת, תוך שימוש ב-ATP.

  • ב-אנדוציטוז, הממברנה מתקפלת פנימה סביב חומר ונפרדת ליצירת וסיקול כדי להכניס אותו לתוך התא.
  • ב-אקזוציטוז, וסיקול מתמזג עם הממברנה ומשחרר את תוכניו מחוץ לתא.
שתי תרשימים: באנדוציטוז הממברנה מתקפלת פנימה סביב חומר ונפרדת ליצירת וסיקול בתוך התא; באקזוציטוז וסיקול מתמזג עם הממברנה ומשחרר את תוכניו החוצה
אנדוציטוז מכניס חומר על ידי יצירת וסיקול; אקזוציטוז מתמזג עם וסיקול לשחרור תוכניו
Explore · ⁨חקור⁩

Diffusion across a membrane · ⁨דיפרוזיה דרך ממברנה⁩

Set the concentration on each side. Particles spread from high to low concentration until both sides are equal. · ⁨הגדר את הריכוז בשתי הצדדים. חלקיקים מתפזרים מריכוז גבוה לנמוך עד שהשני צדדים שווים.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
diffusion/dɪˈfjuːʒn/ דיפוזיה
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ ריכוז
simple diffusion/ˈsɪmpl dɪˈfjuːʒn/ דיפוזיה פשוטה
concentration gradient/ˌkɒnsənˈtreɪʃn ˈɡreɪdɪənt/ מרווח ריכוזים
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ חמצן
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ דיóxido של פחמן
ion/ˈaɪɒn/ יון
glucose/ˈɡluːkəʊs/ גלוקוז
facilitated diffusion/fəˈsɪlɪteɪtɪd dɪˈfjuːʒn/ דיפוזיה מופעלת
osmosis/ɒzˈməʊsɪs/ אוסמוזה
water potential/ˈwɔːtə pəˈtenʃl/ פוטנציאל מים
active transport/ˈæktɪv ˈtrænspɔːt/ הובלה פעילה
endocytosis/ˌendəʊsɪˈtəʊsɪs/ אנדרוציטוזה
vesicle/ˈvesɪkl/ וסיקולה
exocytosis/eɡˌzɒsɪˈtəʊsɪs/ אקסוציטוזה
Watch lesson · ⁨צפה בשיעור⁩
4.2

Surface area to volume ratio · ⁨יחס שטח פנימי למסה⁩

English

A cell takes in and removes substances across its surface. As an object gets bigger, its volume 体积 grows faster than its surface area 表面积. So the surface area to volume ratio gets smaller as size increases.

For a cube of side $L$:

$$\text{surface area} = 6L^2, \qquad \text{volume} = L^3, \qquad \text{ratio} = \frac{6}{L}.$$

A large $L$ gives a small ratio. This is why small cells (and thin, flat shapes) exchange materials quickly, while large cells cannot rely on diffusion alone.

Worked example. Compare the surface area : volume ratio of a cube-shaped cell of side $4$ with one of side $10$.

For side $4$: surface area $= 6 \times 4^2 = 96$ and volume $= 4^3 = 64$, so the ratio is $96 : 64 = 1.5 : 1$. For side $10$: surface area $= 6 \times 10^2 = 600$ and volume $= 10^3 = 1000$, so the ratio is $600 : 1000 = 0.6 : 1$. The larger cell has the smaller ratio, so it exchanges materials across its surface more slowly for its size — which is why large organisms need specialised exchange surfaces such as lungs and gills.

You can show this with agar 琼脂 blocks of different sizes soaked in dye or acid: the smallest block, with the largest surface area to volume ratio, changes colour all the way through fastest. Diffusion across non-living materials can also be studied with dialysis tubing 透析袋 (Visking tubing).

עברית

תא סופג ומסיר חומרים דרך משטחו. ככל שאובייקט גדל, נפחו עולה מהר יותר משטח פניו. לכן, היחס בין שטח פנים לנפח הופך לקטןer ככל שהגודל גדל.

לערכי משושה בעל צלע $L$:

$$\text{surface area} = 6L^2, \qquad \text{volume} = L^3, \qquad \text{ratio} = \frac{6}{L}.$$

גודל גדול $L$ נותן יחס קטן. זוהי הסיבה לכך שתאים קטנים (וחלקים דקים ושטוחים) מתחלפים חומרים במהירות, בעוד שתאים גדולים אינם יכולים להסתמך רק על דיפוזיה.

שלושה קוביות בצידי 1, 2 ו3 עם יחסים בין שטח פנים לנפח של 6:1, 3:1 ו2:1, המראים שהיחס יורד ככל שהקובייה גדלה
ככל שקובייה (או תא) גדלה, היחס בין שטח פנים לנפח שלה הופך לקטןer

דוגמה מפורטת. השוו את היחס בין שטח פנים לנפח של תא בצורת קובייה עם צלע $4$ לתא עם צלע $10$.

עבור צלע $4$: שטח פנים $= 6 \times 4^2 = 96$ ונפח $= 4^3 = 64$, ולכן היחס הוא $96 : 64 = 1.5 : 1$. עבור צלע $10$: שטח פנים $= 6 \times 10^2 = 600$ ונפח $= 10^3 = 1000$, ולכן היחס הוא $600 : 1000 = 0.6 : 1$. התא הגדול יש לו את היחס הקטןer, ולכן הוא מתחלף חומרים דרך משטחו באיט יותר בהתאם לגודלו — והסיבה לכך היא שמאורגנים גדולים זקוקים למשטחי החלפה מיוחדים כמו ריאות וזימים.

ניתן להראות זאת עם בלוקי אגאר בגדלים שונים שטבולים בצבע או בחומצה: הבלוק הקטן ביותר, בעל היחס הגבוה ביותר בין שטח פנים לנפח, משנה צבע לכל אורכו הכי מהר. דיפוזיה דרך חומרים לא-חיים ניתן גם לחקור באמצעות צינורות דיאליזה (Visking tubing).

Explore · ⁨חקור⁩

Surface area : volume · ⁨שטח פנים : נפח⁩

Make the cube bigger: its volume grows faster than its surface, so the SA:V ratio falls — which is why exchange surfaces and cells stay small. · ⁨להגדיל את הקוביה: הנפח שלה גדל מהר יותר מאשר השטח, ולכן יחס ה-SP:V יורד — והסיבה לכך שהמשטחים להחלפה ולתאים נשארים קטנים.⁩

Explore · ⁨חקור⁩

Diffusion across the surface · ⁨התפשטות דרך המשטח⁩

Particles spread on their own from crowded to sparse. A small cell has a large surface-area-to-volume ratio, so substances diffuse in and out fast enough. · ⁨חלקיקים מתפזרים לבדם מאזור צפוף לאזור דליל. לתא קטן יש יחס שטח פנים לנפח גבוה, ולכן חומרים מתפשטים פנימה וחוץ במהירות מספקת.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
volume/ˈvɒljuːm/ נפח
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ שטח פני
agar/ˈeɪɡɑː/ אגר
dialysis tubing/daɪˈæləsɪs ˈtjuːbɪŋ/ צינור דיאליזה
solute/ˈsɒljuːt/ תמיסה
distilled water/dɪˈstɪld ˈwɔːtə/ מים מזוקקים
turgid/ˈtɜːdʒɪd/ תפיח
plasmolysis/plæzˈmɒləsɪs/ פלזמוליזה
haemolysis/hiːˈmɒləsɪs/ המוליזה
4.2

Water potential and living cells · ⁨פוטנציאל מים ותאים חיים⁩

English

Water potential measures how likely water is to leave a solution. Pure water has the highest water potential. Adding a solute 溶质 (a dissolved substance) lowers it. Water always moves by osmosis from a higher to a lower water potential.

To estimate the water potential of plant tissue, you place pieces in sucrose solutions of different water potentials. The solution that causes no change in mass or length has about the same water potential as the tissue.

Effect on plant cells

  • in a solution of higher water potential (for example distilled water 蒸馏水), water enters the cell. The cell swells and becomes turgid 膨胀, but the strong cell wall stops it bursting.
  • in a solution of lower water potential, water leaves. The cell contents shrink and the membrane pulls away from the cell wall — this is plasmolysis 质壁分离.

Effect on animal cells

Animal cells have no cell wall to protect them.

  • in a solution of higher water potential, water enters and the cell may burst. In a red blood cell this bursting is called haemolysis 溶血.
  • in a solution of lower water potential, water leaves and the cell shrinks.
עברית

פוטנציאל מים מדד את הסבירות שהמים יצאו ממערבן. למים טהורים יש את פוטנציאל המים הגבוה ביותר. הוספת ממס (חומר מומס) מפחיתה אותו. מים תמיד זזים באמצעות אוסמוזה ממקום עם פוטנציאל מים גבוה למקום עם פוטנציאל נמוך.

כדי להעריך את פוטנציאל המים של רקמת צמח, מכניסים חתיכות לתמיסות סוכרוז בעלות פוטנציאל מים שונה. התמיסה שגורמת לשינוי כלשהו במסה או באורך היא בעלת פוטנציאל מים דומה מאוד לזה של הרקמה.

השפעה על תאי צמח

  • בתמיסה עם פוטנציאל מים גבוה (למשל מים מעוכים), מים נכנסים לתא. התא מתנפח והופך לתתוח, אך הדופן התא החזקה מונעת מפיו להתפוצץ.
  • בתמיסה עם פוטנציאל מים נמוך, מים יוצאים. תכולת התא מתכווצת והממברנה נרתחת מהדופן התא — תהליך זה נקרא פלזמוליזה.

השפעה על תאי בעלי חיים

תאי בעלי חיים אין להם דופן תא להגנה עליהם.

  • בתמיסה עם פוטנציאל מים גבוה, מים נכנסים והתא עשוי להתפוצץ. בדם אדום, תהליך הפיצוץ הזה נקרא המוליזה.
  • בתמיסה עם פוטנציאל מים נמוך, מים יוצאים והתא מתכווץ.
רשת המראה תאי צמח ותחי动物 במערכונים בעלי פוטנציאל מים גבוה ונמוך: התא הצמחי נעשה טורגידי או פלזמוליטי, התא החייתי מתנפח ועשוי להתפוצץ או מתכווץ
תא צמח הופך לתתוח או לפלזמוליזה; תא בעל חיים עשוי להתפוצץ (המוליזה) או להתכווץ
Explore · ⁨חקור⁩

Water potential · ⁨פוטנציאל מים⁩

water follows the gradient · ⁨מים עוקבים אחרי הגרדינט⁩

Drag the concentrations. A water-potential gradient drives net movement — it stops only when the two sides match. · ⁨גרור את הריכוזים. גרדיאנט פוטנציאל מים מניע תנועה נטו — היא עוצרת רק כאשר שני הצדדים זהים.⁩

4.2

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • Describe the membrane as a fluid mosaic: a phospholipid bilayer with proteins, cholesterol and glycoproteins.
  • Sort each process: diffusion, facilitated diffusion and osmosis are passive (down a gradient); active transport and endo/exocytosis need ATP and can go against it.
  • For osmosis always use water potential ($\Psi$): water moves from high (less negative) to low (more negative) $\Psi$; pure water is $0$, the highest.
  • State the outcome by cell type: plant cell turgid/plasmolysed; animal cell lyses/crenates — link it to the water-potential gradient.
עברית
  • תאר את הממברנה כ-מוזאיק נוזלי: דו-שכבה של פוספוליפידים עם חלבונים, כולסטרול וגליקופרוטאינים.
  • סווג כל תהליך: דיפוזיה, דיפוזיה מופעלת ואוזמוזה הם פעילים (לפי הדרגה); הובלה אקטיבית ואנדו/אקסוציטוז נדרשת להם ATP ויכולות ללכת נגד הדרגה.
  • באוזמוזה השתמש תמיד בפוטנציאל מים ($\Psi$): מים זורמים מגבוה (פחות שלילי) לנמוך (יותר שלילי) $\Psi$; מים טהורים הם $0$, הגבוה ביותר.
  • ציין את התוצאה לפי סוג התא: תא צמחי מתנפח/פלוסמוליזה; תא בעלי חיים מתפרק/מתכווץ — קשר זאת לדרגת הפוטנציאל המים.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in A-Level Biology · ⁨ביולוגיה A-Level⁩ · ⁨נושאים נוספים בA-Level Biology · ⁨ביולוגיה A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP