Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Movement into and out of cells · ⁨תנועה לתוך וחוץ מתאים⁩

IGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩ · Topic 3 · ⁨נושא 3⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
7:44

תנועה פנימה וחוץ לתאים

תא מוקף בממברנה, והוא חייב לשמור על מסחר עם העולם החיצוני. חמצן צריך להיכנס. דו-חמצן פחמן צריך לצאת. מים זזים בשני הכיוונים…

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

3.1

Diffusion · ⁨הפיזור⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
Core Supplement
1 Describe diffusion as the net movement of particles from a region of their higher concentration to a region of their lower concentration (i.e. down a concentration gradient), as a result of their random movement
2 State that the energy for diffusion comes from the kinetic energy of random movement of molecules and ions
3 State that some substances move into and out of cells by diffusion through the cell membrane
4 Describe the importance of diffusion of gases and solutes in living organisms
5 Investigate the factors that influence diffusion, limited to: surface area, temperature, concentration gradient and distance
עברית
ליבה תוספת
1 תאר דיפוזיה כתנועה נטו של חלקיקים מאזור עם ריכוז גבוה יותר לאזור עם ריכוז נמוך יותר (כלומר, מטה מדרגת ריכוז), כתוצאה מתנועתם האקראית
2 ציין שהאנרגיה לתהליך התפשטות נובעת מאנרגיה קינטית של תנועה אקראית של מולקולות ויונים
3 ציין שמספר חומרים נכנסים ויוצאים מתוך תאים באמצעות תהליך התפשטות דרך הממברנה התאית
4 תאר את החשיבות של התפשטות גזים וממסים בערכים חיים
5 חקור את הגורמים המשפיעים על תהליך התפשטות, המוגבלים ל: שטח פני שטח, טמפרטורה, ריכוז הגרדיאנט ומרחק

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

English
Diffusion: random motion, one-way flow

Diffusion 扩散 is the net movement 净移动 of particles 粒子 from a region of their higher concentration 浓度 to a region of their lower concentration. We say the particles move down a concentration gradient 浓度梯度.

The particles spread out because of their own random movement 随机运动. The energy 能量 for diffusion comes from the kinetic energy 动能 of the random movement of molecules 分子 and ions 离子 — so diffusion needs no extra energy.

Some substances pass into and out of cells by diffusion through the cell membrane 细胞膜.

Why diffusion matters. Many gases 气体 and dissolved substances (solutes 溶质) move by diffusion in living things. For example, oxygen 氧气 diffuses into cells for respiration, and carbon dioxide 二氧化碳 diffuses out.

The rate of diffusion changes with four factors:

Factor Diffusion is faster when…
surface area 表面积 the surface is larger
temperature 温度 it is hotter (particles move faster)
concentration gradient the difference in concentration is bigger
distance the distance to travel is shorter (a thinner barrier)
עברית
דיפוזיה: תנועה אקראית, זרימה חד-כיוונית

הפיזור הוא התנועה הנטו של חלקיקים מאזור בעל ריכוז גבוה יותר לאזור בעל ריכוז נמוך. אנו אומרים שהחלקיקים נעים מטה במדרגת הריכוז.

החלקיקים מתפזרים בגלל התנועה האקראית שלהם. האנרגיה להפיזור מגיעה מהאנרגיה הקינטית של התנועה האקראית של מולקולות ויונים — לכן ההפיזור אינו זקוק לאנרגיה נוספת.

חומרות מסוימות עוברות לתוך ומהתאים בהפיזור דרך ממברנת התא.

חלקיקים צפופים בצד אחד של ממברנת התא מתפזרים לצד השני, עם חצים המראים את התנועה הנטו לכיוון הצד הפחות צפוף
הפיזור: חלקיקים נעים מריכוז גבוה לריכוז נמוך, מטה במדרגה

מדוע ההפיזור חשוב. גזים וחומרות מומסות (חומרי מומס) רבים נעים על ידי פיזור בבעלי חיים. לדוגמה, חמצן מפיז אל תוך התאים לנשימה, ופחמן די-אוקסיד מפיז החוצה.

קצב ההפיזור משתנה בהתאם לארבעה גורמים:

גורם ההפיזור מהיר יותר כאשר…
שטח פנים השטח גדול יותר
טמפרטורה היא גבוהה יותר (החלקיקים נעים מהר יותר)
מדרגת ריכוז ההפרש בריכוז גדול יותר
מרחק המרחק לעבור קצר יותר (מחסום דק יותר)
Explore · ⁨חקור⁩

Diffusion and osmosis · ⁨פיזור ואוזמוזה⁩

Set the concentration on each side and watch particles spread from high to low until balanced. · ⁨הגדר את הריכוז בכל צד וצפה כי חלקיקים מתפשטים מגבוה לנמוך עד לאיזון.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
diffusion/dɪˈfjuːʒn/ דיפוזיה
net movement/net ˈmuːvmənt/ תנועה נטו
particles/ˈpɑːtɪklz/ חלקיקים
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ ריכוז
concentration gradient/ˌkɒnsənˈtreɪʃn ˈɡreɪdɪənt/ מרווח ריכוזים
random movement/ˈrændəm ˈmuːvmənt/ תנועה אקראית
energy/ˈenədʒi/ אנרגיה
kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ אנרגיה קינטית
molecules/ˈmɒlɪkjuːlz/ מולקולות
ions/ˈaɪɒnz/ יונים
cell membrane/sel ˈmembreɪn/ ממברנת תא
gases/ˈɡæsɪz/ גזים
solutes/ˈsɒljuːts/ מומסים
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ חמצן
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ דיóxido של פחמן
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ שטח פני
temperature/ˈtemprɪtʃə/ טמפרטורה
solvent/ˈsɒlvənt/ ממיס
dissolve/dɪˈsɒlv/ להתמוסס
solution/səˈluːʃn/ פתרון
digestion/daɪˈdʒestʃn/ עיכול
excretion/ekˈskreʃn/ הפרשה
3.2

Osmosis · ⁨אוסמוזה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
Core Supplement
1 Describe the role of water as a solvent in organisms with reference to digestion, excretion and transport 7 Describe osmosis as the net movement of water molecules from a region of higher water potential (dilute solution) to a region of lower water potential (concentrated solution), through a partially permeable membrane
2 State that water diffuses through partially permeable membranes by osmosis
3 State that water moves into and out of cells by osmosis through the cell membrane
4 Investigate osmosis using materials such as dialysis tubing
5 Investigate and describe the effects on plant tissues of immersing them in solutions of different concentrations 8 Explain the effects on plant cells of immersing them in solutions of different concentrations by using the terms: turgid, turgor pressure, plasmolysis, flaccid
9 Explain the importance of water potential and osmosis in the uptake and loss of water by organisms
6 State that plants are supported by the pressure of water inside the cells pressing outwards on the cell wall
עברית
ליבה תוספת
1 תאר את תפקידו של המים כממס בערכים חיים בהתייחס לעיכול, פרישה והובלה 7 תאר אוסמוזה כתנועה נטו של מולקולות מים מאזור עם פוטנציאל מים גבוה (תמיסה מדוללת) לאזור עם פוטנציאל מים נמוך (תמיסה מרוכזת), דרך ממברנה למחצה חדירה
2 ציין שמים עוברים תהליך התפשטות דרך ממברנות למחצה חדירות באמצעות אוסמוזה
3 ציין שמים נכנסים ויוצאים מתוך תאים באמצעות אוסמוזה דרך הממברנה התאית
4 חקור אוסמוזה באמצעות חומרים כמו צינור דיאליזה
5 חקור ודבר על ההשפעות על רקמות צמחים הנובעות מהטבילתן בתמיסות בעלות ריכוזים שונים 8 הסבר את ההשפעות על תאי צמחים הנובעות מהטבילתן בתמיסות בעלות ריכוזים שונים, בשימוש במונחים: תחוח, לחץ תחוח, פלסמוליזה, רפה
9 הסבר את חשיבותו של פוטנציאל מים ואוסמוזה בספיגה ובאיבוד מים על ידי ערכים חיים
6 ציין שצמחים נתמכים על ידי לחץ המים בתוך התאים הלוחצים החוצה כלפי הקיר התא

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

English
Osmosis: water crosses the membrane

Water as a solvent

Water is a very good solvent 溶剂 — many substances dissolve 溶解 in it to make a solution 溶液. This matters for digestion 消化 (food must dissolve before it can be used), excretion 排泄 (wastes are carried away dissolved in water) and transport 运输 (substances travel around the body dissolved in blood and sap).

What osmosis is

Osmosis 渗透 is a special kind of diffusion: the net movement of water across a partially permeable membrane 半透膜. This kind of membrane has tiny holes that let small water molecules through but hold back larger solute particles. Water moves into and out of cells by osmosis through the cell membrane.

A concentrated solution has a lot of dissolved solute and little water. A dilute solution has little solute and a lot of water.

(Supplement) Osmosis is the net movement of water molecules from a region of higher water potential 水势 (a dilute solution — more water) to a region of lower water potential (a concentrated solution — less water), through a partially permeable membrane.

Osmosis and plant cells

When you put plant tissue into different solutions, water moves by osmosis:

  • In pure water or a dilute solution, water moves into the cells. The cells swell and become firm, or turgid 膨胀. The water presses outward on the cell wall; this outward push is the turgor pressure 膨压. Turgid cells make a plant stand up straight — this is how plants are supported.
  • In a concentrated solution, water moves out of the cells. The cells lose their firmness and become soft, or flaccid 松软.
  • (Supplement) If even more water leaves, the cell membrane pulls away from the cell wall. This is plasmolysis 质壁分离.

You can investigate osmosis using dialysis tubing 透析管 (an artificial partially permeable membrane), or using cylinders cut from a potato. Measure their length or mass before and after soaking. Cylinders in pure water or a dilute solution gain length and mass; cylinders in a concentrated solution lose length and mass; in a solution of equal concentration there is no change.

Worked example. A potato cylinder has a mass of 5.0 g before soaking and 5.6 g after soaking in a dilute solution. Find the percentage change in mass.

  • change in mass = 5.6 - 5.0 = 0.6 g (a gain).
  • percentage change = change ÷ starting mass × 100 = 0.6 ÷ 5.0 × 100 = +12%.

A positive answer means the cylinder gained water, so the solution was more dilute than the cell contents. Always work out the percentage change, not just the change in grams — it lets you compare cylinders that started at different masses fairly.

עברית
אוסמוזה: מים חוצים את הממברנה
תאי דם אדומים שנראים תחת מיקרוסקופ
תאי דם אדומים: מים נעים לתוך והתאים באוסמוזה.

מים כממס

מים הם ממס טוב מאוד — חומרות רבות מתמוססות בו ליצירת תמיסה. הדבר חשוב עבור עיכול (האוכל חייב להתמוסס לפני שהוא יכול לשמש), הפרשה (פסולת נושאת בתמיסת מים) והובלה (חומרות נעות בגוף במים מומסים בדם ובמיץ).

מהי אוסמוזה

אוסמוזה היא סוג מיוחד של דיפוזיה: התנועה הנטו של מים דרך ממברנה למחצה חדירה. ממברנה זו מכילה חורים זעירים המאפשרים מעבר למולקולות מים קטנות אך מחזיקים חלקיות מומס גדולות. מים נעים לתוך וחוץ מהתאים באמצעות אוסמוזה דרך ממברנת התא.

תמיסה רוכזה מכילה כמות רבה של מומס מומס וכמות מעטה של מים. תמיסה דלילה מכילה כמות מעטה של מומס וכמות רבה של מים.

מולקולות מים קטמות חוצות ממברנה למחצה חדירה בשני הכיוונים אך בתנועה נטו לכיוון הצד הרוכז, בעוד שחלקיות המומס הגדולות אינן יכולות לחצות
אוסמוזה: מים חוצים את הממברנה למחצה חדירה; המומס לא יכול

(תוספת) אוסמוזה היא התנועה הנטו של מולקולות מים מאזור של פוטנציאל מים גבוה (תמיסה דלילה – יותר מים) לאזור של פוטנציאל מים נמוך (תמיסה רכוזה – פחות מים), דרך ממברנה למחצה חדירה.

אוסמוזה ותאי צמח

כשמוסיחים רקמת צמח לתמיסות שונות, מים נעים באמצעות אוסמוזה:

  • במים טהורים או בתמיסה דלילה, מים נעים לתוך התאים. התאים מתנפחים ומתקשים, או גמישים. המים לוחצים החוצה על דופן התא; הדחיפה החיצונית הזו היא לחץ גמישות. תאים גמישים גורמים לצמח לעמוד ישר – כך הצמחים נתמכים.
  • בתמיסה רוכזה, מים נעים חוץ מהתאים. התאים מאבדים את קשיחותם והופכים לרכים, או רפיסים.
  • (תוספת) אם עדיין יותר מים יוצאים, ממברנת התא נמשכת הרחק מדופן התא. זהו פלזמוליזה.
שלושה תאי צמח: תא גמיש עם הממברנה לחוצה את הדופן, תא רפיס עם הממברנה נמשכת פנימה, ותא פלזמוליטי עם הממברנה נמשכת כלל הרחק מהדופן
כניסת מים או יציאתם מתא צמחי גורמת לו להיות נפוח, רך או פלסמוליזה
מראה במיקרוסקופ אור של תאי בצל אדום בתמיסה רכוזה: בתאים רבים התכולה הסגולה התכווצה והתרחקה מדפנות התא המלבניות הצבעוניות
תאי בצל אדום פלזמוליטיים: התכולה הסגולה נמשכה הרחק מדפנות התא

ניתן לבחון אוסמוזה באמצעות צינורות דיאליזה (ממברנה למחצה חדירה מלאכותית), או באמצעות צילינדרים חתוכים מתפוח אדמה. מדדו את אורכם או מסתם לפני ואחרי ההשריה. צילינדרים במים טהורים או בתמיסה דלילה מגדילים אורך ומסה; צילינדרים בתמיסה רכוזה מאבדים אורך ומסה; בתמיסה בעלת ריכוז זהה אין שינוי.

דוגמה מפורטת. צילינדר תפוח אדמה משקלו 5.0 גרם לפני ההשריה ו-5.6 גרם לאחר ההשריה בתמיסה דלילה. מצאו את השינוי באחוזים במסה.

  • שינוי במסה = 5.6 - 5.0 = 0.6 גרם (עלייה).
  • שינוי באחוזים = שינוי ÷ מסת התחלה × 100 = 0.6 ÷ 5.0 × 100 = +12%.

תשובה חיובית מעידה על כך שהצילינדר ספג מים, ולכן התמיסה הייתה דלילה יותר מתכולת התא. יש לחשב תמיד את השינוי באחוזים, ולא רק את השינוי בגרמים – כך ניתן להשוות בין צילינדרים שהתחילו במסות שונות בצורה הוגנת.

Explore · ⁨חקור⁩

Osmosis · ⁨אוסמוזה⁩

net movement down the gradient · ⁨תנועה נטו לאורך הגרדיאנט⁩

A difference in concentration drives net movement until both sides are equal. · ⁨הבדל בריכוז גורם לתנועה נטו עד שהצדדים שווים.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
osmosis/ɒzˈməʊsɪs/ אוסמוזה
partially permeable membrane/ˈpɑːʃəli ˈpɜːməbl ˈmembreɪn/ ממברנה חלקית חדירה
water potential/ˈwɔːtə pəˈtenʃl/ פוטנציאל מים
turgid/ˈtɜːdʒɪd/ תפיח
turgor pressure/ˈtɜːɡə ˈpreʃə/ לחץ טורגור
flaccid/ˈflæsɪd/ רפוי (חוסר תנוחה)
plasmolysis/plæzˈmɒləsɪs/ פלזמוליזה
dialysis tubing/daɪˈæləsɪs ˈtjuːbɪŋ/ צינור דיאליזה
Watch lesson · ⁨צפה בשיעור⁩
3.3

Active transport · ⁨הובלה פעילה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
Core Supplement
1 Describe active transport as the movement of particles through a cell membrane from a region of lower concentration to a region of higher concentration (i.e. against a concentration gradient), using energy from respiration 2 Explain the importance of active transport as a process for movement of molecules or ions across membranes, including ion uptake by root hairs
3 State that protein carriers move molecules or ions across a membrane during active transport
עברית
ליבה תוספת
1 תאר הובלה פעילה כתנועת חלקיקים דרך ממברנה תאית מאזור בעל ריכוז נמוך לאזור בעל ריכוז גבוה (כלומר, נגד ריכוז הגרדיאנט), באמצעות אנרגיה הנשחררת מתהליך נשימה 2 הסבר את חשיבותה של הובלה פעילה כתהליך להעברת מולקולות או יונים דרך ממברנות, כולל ספיגת יונים על ידי שערות שורש
3 ציין שמשאיות חלבון מעבירות מולקולות או יונים דרך ממברנה במהלך הובלה פעילה

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

English
Active transport vs diffusion

Active transport 主动运输 is the movement of particles through a cell membrane from a region of lower concentration to a region of higher concentration — that is, against the concentration gradient. Because this is "uphill", it needs energy from respiration 呼吸作用.

(Supplement) Active transport lets a cell take in useful molecules or ions even when they are already more concentrated inside the cell. For example, root hairs 根毛 take up mineral ions from the soil by active transport. Protein carriers 载体蛋白 in the membrane pick up the molecules or ions and carry them across, using energy.

עברית
הובלה פעילה לעומת דיפוזיה

הובלה פעילה היא תנועת חלקיקים דרך ממברנת תא מאזור של ריכוז נמוך לאזור של ריכוז גבוה – כלומר, נגד מדרגת הריכוז. מכיוון שמדובר ב"מעלה", דבר זה דורש אנרגיה מנשימה.

חלבון נשיא בממברנת התא לוקח חלקיק מהצד בעל ריכוז נמוך ומעביר אותו לצד בעל ריכוז גבוה, תוך שימוש באנרגיה מנשימה
הובלה פעילה משתמשת באנרגיה ובחלבון נשיא כדי להעביר חלקיקים נגד הגרדינט

(תוספת) הובלה פעילה מאפשרת לתא לספוג מולקולות או יונים מועילים גם כאשר הם כבר בריכוז גבוה בתוך התא. לדוגמה, שערות שורש סופקות יוני מינרלים מהקרקע באמצעות הובלה פעילה. חלבוני נשיאה בממברנה לוקחים את המולקולות או היונים ומעבירים אותם על פניה, תוך שימוש באנרגיה.

Explore · ⁨חקור⁩

Active transport step by step · ⁨הובלה פעילה צעד אחר צעד⁩

Step the carrier protein through its cycle: it uses energy from ATP to move a particle against the gradient, from low to high. · ⁨שלב חלבון נשיא לאורך מחזורו: הוא משתמש באנרגיה מ-ATP כדי להזיז חלקיק נגד הגרדינט, מכמות נמוכה לגבוהה.⁩

Explore · ⁨חקור⁩

Active transport — pumping uphill · ⁨הובלה פעילה — שאיבה למעלה⁩

Unlike diffusion, active transport moves substances AGAINST the concentration gradient, so it needs energy. · ⁨לעומת התפשטות, ההובלה הפעילה מזיזה חומרים נגד גרדינט הריכוז, ולכן היא דורשת אנרגיה.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
transport/ˈtrænspɔːt/ הובלה
active transport/ˈæktɪv ˈtrænspɔːt/ הובלה פעילה
respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ נשימה
root hairs/ruːt heəz/ שערות שורש
protein carriers/ˈprəʊtiːn ˈkærɪəz/ נשאים חלבוניים
Watch lesson · ⁨צפה בשיעור⁩
3.3

Comparing the three processes · ⁨השוואה בין שלושת התהליכים⁩

English
Process Direction Energy from respiration? What moves
diffusion high → low concentration no particles, gases, solutes
osmosis high → low water potential no water only
active transport low → high concentration (against the gradient) yes molecules and ions
עברית
תהליך כיוון אנרגיה מנשימה? מה זז
דיפוזיה ריכוז גבוה → נמוך לא חלקיקים, גזים, חומרים מומסים
אוסמוזה פוטנציאל מים גבוה → נמוך לא מים בלבד
הובלה פעילה ריכוז נמוך → גבוה (נגד הגרדינט) כן מולקולות ויונים
3.3

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • Always write net movement: particles move both ways, but the overall flow is down the gradient (for diffusion and osmosis).
  • Osmosis moves water only, and only through a partially permeable membrane. Diffusion can move many kinds of particle.
  • Only active transport uses energy from respiration, and only it goes against the gradient.
  • For the potato or plant experiment: water in → turgid, longer and heavier; water out → flaccid, shorter and lighter; equal concentration → no change.
  • A larger surface area, higher temperature, steeper concentration gradient and shorter distance all make diffusion faster.
עברית
  • תמיד יש לכתוב תנועה נטו: חלקיקים זזים בשני הכיוונים, אך הזרימה הכללית היא לאורך הגרדינט (עבור דיפוזיה ואוסמוזה).
  • אוסמוזה מעבירה מים בלבד, ורק דרך ממברנה חצי-חדירה. דיפוזיה יכולה להעביר מגוון רחב של סוגי חלקיקים.
  • רק הובלה פעילה משתמשת באנרגיה מנשימה, ורק היא מתרחשת נגד הגרדינט.
  • בניסוי עם תפוח אדמה או צמח: כניסת מים → צמחייה, ארוך וכבד יותר; יציאת מים → עייפות, קצר וקל יותר; ריכוז שווה → אין שינוי.
  • שטח פנים גדול יותר, טמפרטורה גבוהה יותר, גרדינט ריכוז תלול יותר ומרחק קצר יותר הופכים את הדיפוזיה למהירה יותר.

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 IGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩ · ⁨נושאים נוספים בIGCSE Biology · ⁨ביולוגיה IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP