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(共38张PPT)
第1讲 水进出细胞的原理
课标要求：
1.阐明质膜具有选择透过性。
2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。
第三单元 细胞的物质输入和输出
河源中学 刘少梅老师 （ QQ：609073376）
本节聚焦：
10分钟，并完成大本P36-37
1.什么是渗透作用？P62 渗透作用产生的条件？
2.细胞在什么情况下吸水或失水？P63 图4-1
3.原生质层的概念？P63
4.质壁分离和复原实验：原理？步骤？结果分析？
5.质壁分离和复原实验有哪些具体应用？
渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。
水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散,称为渗透作用。
1.概念：
渗透作用
1
渗透作用 VS 扩散
渗透作用 VS 自由扩散
具有半透膜
半透膜两侧溶液存在浓度差
2.产生条件：
单位体积溶质微粒越多,对水的吸引力 ,
溶液渗透压 。
越大
越高
水往高（浓度高）处流
渗透作用 扩散作用
∩
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
水分子从水的相对含量高的一侧向水的相对含量低的一侧渗透。
含水量高
含水量低
——低浓度溶液
——高浓度溶液
半透膜
3.渗透方向:
渗透作用
1
思考：
1.水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？
不是,水分子既能从烧杯扩散到漏斗,
也能从漏斗扩散到烧杯。
2.漏斗管内液面为什么会升高？
单位时间进入漏斗的水分子 渗出漏斗的水分子
3.漏斗管液面不再升高时，水分子还移动吗？
有水分子移动，且进出漏斗的水分子数相等
不一样，漏斗内溶液浓度 漏斗外溶液浓度。
>
4.在达到渗透平衡后，若存在液面差，半透膜两侧溶液的浓度大小一样吗？为什么？
>
高度差越大，
浓度差越大。
高度差的需要渗透压来维持。
1.渗透达到平衡后,半透膜两侧的水分子是静止不动的。(　 )　
2.渗透平衡后，Δh不变时，S1、S2的浓度大小关系为：S1 ____ S2
×
>
升高
降低
先升高,再稳定
>
×
4.常见的渗透作用装置：
渗透作用
1
易错警示：
1.渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度，而不是质量浓度。
2.水分子在半透膜两侧进行双向运动，但运动的总趋势是由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
3.渗透平衡≠浓度相等。渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
【典例】A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：
①A图中渗透达到平衡，半透膜两侧 （填“有”或“没有”）水分子的进出。
②A图中Δh不变时，S1、S2溶液浓度的大小关系为：S1 S2
（填“>”“<”或“＝”；S1、S2中溶质不能通过半透膜）。
有
>
③在B图所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。
a.一段时间后，两管中液面的变化为：
左管液面 ，右管液面 。
b.液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面 ，右管液面 ，最后 。
升高
降低
下降
上升
稳定在一定高度
葡萄糖 麦芽糖
渗透装置的分析
1.溶质不能通过半透膜的情况
①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，表现为S1溶液液面上升。
②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，
则情况相反，表现为S1溶液液面下降。
③在达到渗透平衡后，若存在如图所示
的液面差Δh，则S1溶液浓度 S2溶液浓度
2.溶质能通过半透膜的情况
①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平。
②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。
大本P36
>
考向一　渗透作用的原理及应用分析
1.如图是平衡时的渗透装置，二糖不能通过半透膜，在此基础上继续实验。下列判断正确的是
A.若向漏斗中滴入清水，平衡时m将不变
B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变
C.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m减小
D.向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大
C
↓
↑
↓
提示：高度差取决于平衡时的浓度差
2.下图装置中，甲、乙、丙中分别放置了相等物质的量浓度的蔗糖溶液、麦芽糖溶液和乳糖溶液(溶液体积关系：V甲＝V丙A.若向甲、丙中分别加入等体积相同
物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶，
稳定后液面高度：乙>甲>丙
B.若向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液，
稳定后液面高度：乙<甲＝丙
C.若向丙中加入一定量的半乳糖后，稳定后液面高度：甲＝乙＝丙，
并且甲、乙、丙中半乳糖含量相同
D.本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透
膜的扩散称为渗透作用
蔗糖 麦芽糖 乳糖
B
乙＞甲＝丙
因为乙体积最大，所以乙中半乳糖含量最多
甲、乙、丙中半乳糖的浓度相同
属于溶质，而不是溶剂
源于必修1 P63“思考·讨论”：红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是 薄膜，物质能否通过取决于____________；选择透过性膜是 的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于 ，还与 有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
无生命的物理性
微粒的大小
具有活性
分子大小
细胞的需求
半透膜 vs 选择透过性膜
【对点训练】将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15％的蔗糖溶液，然后放在装有清水的烧杯中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是( )
A. 卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B. 半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水渗入蛋壳所致
C. 若将清水换为15％的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉
D. 若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破
D
高度差越大，
浓度差越大。
渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。
水进出细胞的原理
2
——渗透作用
作出假设：
一个动物细胞就是一个渗透系统
细胞膜相当于半透膜
与 存在浓度差
蔗糖溶液
清水
半透膜
细胞质
细胞膜
外界溶液
外界溶液
细胞质
1.动物细胞的吸水和失水
提出问题：一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
外界溶液浓度 细胞质浓度
外界溶液浓度 细胞质浓度
吸水膨胀或涨破
失水皱缩
保持正常形态
低渗溶液
高渗溶液
等渗溶液
外界溶液浓度 细胞质浓度
小于
等于
大于
实验结论：动物细胞通过 吸水和失水
质量分数为0.9%NaCl溶液（生理盐水）
质量分数为5%的葡萄糖溶液
渗透作用
设计实验：将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后，观察细胞形态变化
实验结果：
3.当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
4.红细胞吸水或失水取决于什么条件？
5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
思考讨论：课本P63
不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时红细胞将不再吸水。
取决红细胞内外溶液的浓度差，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。
因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，
血细胞不会因为过度吸水或失水而保持正常的形态和功能。
水进出细胞的原理
2
——渗透作用
将萎蔫的青菜浸泡在清水中，不久，菜叶就会变得硬挺。
将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
①植物细胞在什么情况下会吸水和失水？
②什么结构相当于一层半透膜？
③如何验证你的假说？
提出问题：
细胞膜
液泡膜
细胞质
细胞壁
原生质层
（全透性）
水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。
思考讨论：
1.成熟的植物细胞中央液泡的体积占90%以上，那么这个细胞中的液体环境主要是指？
2.液泡中的水到达细胞外依次穿越的结构是什么？外界溶液中的水进入细胞液依次穿越的结构又是什么？
原生质层比细胞壁的伸缩性大。
细胞液
细胞液
2.植物细胞的吸水和失水
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果得出结论
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
探究 实践 探究植物细胞的吸水和失水
①制作临时装片, 观察植物细胞 正常形态 ；
②将植物细胞浸润在 适宜浓度的蔗糖溶液 中，观察其大小变化；③再将植物细胞浸润在 清水 中，观察其大小的变化。
①细胞的正常形态
②在蔗糖溶液中
③在清水中
预测结果
实验步骤：
紧贴细胞壁
0.3 g/mL的
蔗糖溶液
逐渐变小
变深
清水
逐渐变大
变浅
（引流法）
1.使用高倍镜还是低倍镜观察？观察几次？哪几次？
2.观察指标？
3.是否设置了对照组？有无对照实验？
整个实验过程细胞都保持活性，
都只用低倍镜观察。
液泡的大小、细胞液颜色、原生质层的位置
无对照组，有自身前后对照
实验结果：
植物细胞的质壁分离
植物细胞的质壁分离复原
实验结论：
植物细胞的 相当于一层半透膜，植物细胞是通过 吸水和失水的。
原生质层
渗透作用
讨论：此细胞正在吸水or失水？
2.质壁分离的原因：
内因：
原生质层伸缩性 细胞壁伸缩性
外因：
外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞失水
1.质壁分离是指：
原生质层和细胞壁分离
细胞液
细胞液
大于
大于
提醒：
3.质壁分离后在细胞膜与细胞壁之间是什么？为什么？
4.实验材料为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮？
5.实验材料可以选择洋葱鳞片叶内表皮、黑藻、细菌、 根尖分生区细胞吗？
（浓度降低的）外界溶液
细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗透出来
①有大液泡，质壁分离现象明显；②呈紫色，便于观察
选材要求：活的、成熟的（具有大液泡的）、植物细胞
×
黑藻细胞
绿色
无色
6.将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于下列溶液会出现什么现象？
0.3 g/mL蔗糖溶液： → 再人工置于清水： 。
0.5 g/mL蔗糖溶液： → 再人工置于清水： 。
1 mol/L KNO3溶液(或尿素、甘油、乙二醇) 。
1 mol/L 盐酸、酒精、醋酸等溶液： 。
质壁分离
质壁分离复原
快速质壁分离
质壁分离不能复原
质壁分离后自动复原
细胞失水过度死亡
会杀死细胞（不会发生质壁分离）
大本P38
【对点训练】下列有关质壁分离及复原实验的叙述，正确的是（ ）
A.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
B.观察植物细胞质壁分离及复原实验时，必须始终保持细胞的活体状态
C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D.以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离
E.用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
F.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质、和细胞核
G.成熟植物细胞在发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减弱
H.需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离
可以，现象不明显
ABC
质壁分离和复原实验的应用 P39
1.判断成熟植物细胞的死活
一定浓度
蔗糖溶液
发生
质壁分离
不发生
质壁分离
实验拓展:
判断细胞死、活的方法：
染色排除法、
质壁分离和复原
质壁分离和复原实验的应用 P39
实验拓展:
2.测定细胞液浓度范围
一系列梯度浓度
的蔗糖溶液
细胞液浓度介于: 未发生质壁分离与刚发生质壁分离的浓度之间
【例】将洋葱鳞片叶放在0.45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35 mol/L的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势，放在0.4 mol/L的蔗糖溶液中，细胞几乎不发生变化，这表明( )
A.洋葱表皮细胞已经死亡 B.细胞膜不允许水分子自由通过
C.蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D.细胞液浓度为0.4 mol/L左右
D
质壁分离和复原实验的应用 P39
实验拓展:
3.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
同一浓度
蔗糖溶液
发生质壁分离所需时间越短 ,
细胞液浓度 。
越小
【例】将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如下图。则有关各细胞实验前细胞液浓度的判断，正确的是( )
A.甲>乙>丙　　B.乙>甲>丙
C.乙>丙>甲　 D.丙>甲>乙
B
变式：实验后蔗糖浓度大小为？
乙>甲>丙
同一蔗糖溶液
4.鉴别不同种类的溶液 (如KNO3溶液和蔗糖溶液)
活的成熟
植物细胞
质壁分离
不能自动复原
质壁分离
且自动复原
质壁分离和复原实验的应用 P39
实验拓展:
【例】下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3 g/mL蔗糖溶液、0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL尿素溶液进行相关实验（时间1表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2表示开始用清水处理洋
葱表皮），测得该细胞原生质体体积变化，
图中代表尿素溶液处理结果的是（ ）
A.a B.b C.c D.d
B
【对点训练】质壁分离和复原实验可以说明或证明下列中的(　 　)
①植物细胞的死活　
②原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大　
③当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水；反之，细胞则渗透吸水
④原生质层具有选择透过性　
⑤细胞壁的主要成分是纤维素
A．①③④⑤ B．①②③④
C．②③④⑤ D．①④⑤
才能产生浓度差
B
1.农业生产中的水肥管理
【合理施肥：施肥要适度】
【合理灌溉】
2.生活中杀菌、防腐、腌制食品
【过高浓度杀死细胞】
细胞吸水和失水原理的应用
解释教材中相关的生物学现象：
① 当吃咸的食物时，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？
② 白菜剁馅时，常常要放一些盐，为什么稍后有水渗？
③ 对农作物施肥过多，为什么会造成“烧苗”？
④ 说出萎蔫的菜叶浸泡在清水中能够变得硬挺的原因。
⑤ 解释果脯在腌制过程中慢慢变甜。
⑥ 不同饮料的浓度不同，浓度低的饮料可以用来补充体内水分，浓度高的饮料能起这样的作用吗？生产高浓度饮料的厂家能够宣传他们的产品很解渴吗？
复习与提高：课本P74
（1）原生质体体积A-B段的变化说明：在该段时间内水从原生质体______，细胞液的浓度______。（2）在1min后，处于2 mol L-1蔗糖溶液中细胞的细胞液的浓度将__________________，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了_________溶液。要使该细胞快速复原，应将其置于_____中。（3）在2 min后，处于2mol L-1乙二醇溶液中细胞的原生质体体积的变化是由于_______ 逐渐进入细胞内，引起细胞液的浓度______。（4）并不是该植物的所有活细胞都能发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有_________等结构特点。
渗出
增大
缓慢增大后趋于稳定
蔗糖
清水
乙二醇
增大
大液泡
3.用物质的量浓度为2 mol L-1的乙二醇溶液和2 mol L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。
易错辨析
1.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度(　　)
2.在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
(　　)
3.虽然红细胞没有具膜细胞器，但将其放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作用(　　)
4.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核(　　)
5.成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中，细胞吸水能力逐渐减弱(　　)
6.在蔗糖溶液中加入适量红墨水，可观察紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的质壁分离(　　)
×
×
×
√
×
√
真题再现
1.(2021·湖南，3)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是（ ）
A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关
B.质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁
C.质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低
D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
D
3.(2020·全国Ⅱ，5)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是
A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B.若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C.若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D.若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
D
真题再现

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