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(共39张PPT)
第四章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
学习目标：
1.阐述渗透现象的原理及发生条件。
2.说出动物细胞吸水和失水的条件。
一种物质从相对高浓度区域移动到低浓度区域（顺浓度梯度）的过程，称为扩散。
情景创设
红墨水在水中扩散现象
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
问题探讨
Q1.漏斗内的液面为什么会升高？
单位时间
进入漏斗的水分子数量
单位时间
从漏斗渗出的水分子数量
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜)
点拨精讲
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
Q2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当
__________________________最终达到平衡，液面将不再上升。
漏斗内渗透压 = 液柱的压力
溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
问题探讨
A
B
C
(不会)
发生渗透作用的条件是什么？
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
思考： B和C的液面会升高吗？
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
渗透作用中水分子的运动方向：
相对含量高 相对含量低
溶液浓度
水的含量
低浓度溶液 高浓度溶液
渗透压
低渗透压 高渗透压
某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。有关该实验描述正确的是（ ）
A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下
降，最后保持内外液面基本相平
C.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保
持一定的液面差不变
D.加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
小试牛刀：
问题导学：
请同学们阅读课本P62-63，思考本回答下列问题。
1、水分子（或其他溶剂）通过半透膜的扩散，称为 ，方向是从 。
2、动物细胞吸水与失水条件：
当外界溶液浓度比细胞质浓度低时，细胞 ；比细胞质浓度高时，细胞 ；与细胞质浓度相等时，细胞 。
渗透作用
水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透
吸水涨破
形态不变
失水皱缩
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗 细胞膜是否相当于一层半透膜呢 （案例：红细胞吸水）
外界溶液
细胞膜
半透膜
蔗糖溶液
细胞质基质
相当于
相当于
①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。
②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出红细胞。
一.水进出细胞的原理——渗透作用
点拨精讲
盐水平衡，形态不变
细胞吸水膨胀、局部涨破
细胞失水皱缩
渗透作用
半透膜。
半透膜两侧具有浓度差。
红细胞吸水或失水取决于什么条件？
半透膜：
半透膜两侧具有浓度差：
细胞膜（具有活性）
细胞质与细胞外盐水有浓度差。
0.9%NaCl
10%NaCl
清水
思考：若放在盐酸溶液中，红细胞是膨胀、皱缩、保持原状还是其他？
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
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
红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”所示装置中的蔗糖分子。
是，相当于（因为它具有选择透过性）。
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。
取决于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出现形态和功能上的异常。
一、渗透作用
1、概念：
2、发生渗透作用必须具备的条件
二、动物细胞的吸水和失水
1、吸水
2、失水
课堂小结：1'
当堂检测：15'
1.如图，在U形管中部c处装有半透膜（只允许水分子通过，不允许葡萄糖和蔗糖分子通过）在a侧加入质量分数为10％的葡萄糖溶液，b侧加入质量分数为10％的蔗糖溶液，并使a、b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是（ ）
A．a、b 两液面高度一致
B．a、b两液面高度无变化
C．a液面低于b液面
D．a液面高于b液面
2.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（ ）
A、根细胞从土壤中吸收的养分过多
B、根细胞不能从土壤中吸水
C、根系不能将水向上运输
D、根系被肥料分解释放的热能烧毁
B
D
3.a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ）
C
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
C
D
如果将装置中的漏斗换成植物细胞将如何？和动物细胞一样也会吸水或失水吗？
吃腌制的咸菜，连续嗑带盐瓜子会感觉口渴，这是为什么呢
口腔细胞失水
学以致用
与生活中的联系
植物细胞一样也会吸水或失水
与生活中的联系
植物细胞吸水和失水是否也是发生了渗透作用呢？
细胞壁
细胞膜
液泡膜
细胞质
原生质层
（半透膜）？？？
（全透性）
细胞液
成熟的植物细胞的结构
外界溶液
问题导学：
【目的要求】
（1）了解探究性学习的基本思路与方法过程
（2）进行植物细胞失水与吸水的探究，观察植物细胞的质壁分离和复原
（3）说明植物细胞吸水和失水的条件
【材料用具】
（1）材料：紫色的洋葱鳞片叶 （外表皮细胞）
（2）用具：略
（3）试剂：质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液，清水。
活细胞；含有大液泡；细胞液应有色素，易观察。
蔗糖溶液溶度过低，不足引起质壁分离；浓度过高可能细胞因失水过多而死亡。
一、探究植物细胞的吸水和失水
点拨精讲一：15'
提出问题
作出假设
设计实验
分析结果
表达与交流
（原生质层是一层半透膜吗？）
（原生质层相当于一层半透膜）
设计方案
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
预期结果
进行实验
实验步骤：
制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍显微镜下观察
质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液
吸水纸吸引
（临时装片）
低倍显微镜下观察
清水
吸水纸吸引
（临时装片）
低倍显微镜下观察
①紫色大液泡
②原生质层紧
贴细胞壁
【实验设计】
探究植物细胞的吸水和失水----实验现象
实验现象
液泡大小 液泡颜色 原生质层的位置 细胞大小
0.3 g/ml 蔗糖溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本不变
基本不变
变深
重新变浅
1.（1）质壁分离复原的“质”与“壁”分别指什么？
（2）要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
（3）如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？
思考：
2.植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？
提示：内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度；
3.实验中共涉及三次低倍显微镜观察，这三次观察的目的是什么？
提示：前后自身对照
4.如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果有什么不同？
滴加一定浓度的KNO3溶液呢？
提示： 0.5 g/ml的蔗糖溶液中细胞失水过度，失去活性，质壁分离后不能发生质壁分离复原。 在一定浓度的KNO3溶液中质壁分离后，会发生自动复原。
应用
质壁分离说明以下问题
（1）判断细胞的死活；
（2）验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小
（3）测定细胞液的浓度范围；比较不同植物细胞的细胞液浓度。
（4）比较未知溶液浓度的大小
（活的植物细胞均可以发生质壁分离？）
待测细胞+蔗糖溶液-----
发生质壁分离和复原
不发生质壁分离
（活细胞）
（死细胞）
练习：将一块新鲜马铃薯切成5块，放在一定浓度的蔗糖溶液中，通过显微镜观察细胞，结果如图，则马铃薯的细胞液浓度大约为 g/ml
蔗糖浓度g/ml 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
质壁分离情况 不发生 不发生 刚发生 发生 发生
A、0.05—0.10 B、0.10-0.15 C、0.15-0.20 D、0.20-0.25
B
12.某实验小组欲比较三种植物叶肉细胞的细胞液浓度。取三种植物新鲜叶片若干，编号为甲、乙、丙，分别放入相同浓度的蔗糖溶液中(蔗糖分子不能进出叶肉细胞)，一段时间后测定叶片平均质量发现，甲变小、乙几乎不变，丙变大。下列相关实验分析错误的是（ ）
A.实验前，三种叶肉细胞液的浓度是丙>乙>甲
B.甲的叶肉细胞质量不再减小时，仍然有水分子进出细胞
C.乙的叶肉细胞质量不变时，细胞液浓度与外界溶液的浓度相等
D.丙的叶肉细胞质量不再增大时，细胞液的浓度等于外界溶液的浓度
（1）对农作物合理灌溉：
既满足作物对水分的需要，同时也降低土壤溶液浓度，促进对水分的吸收。
（2）盐碱地中植物因缺水不容易存活；一次施肥过多，会造成烧苗。
（3）糖渍、盐渍食品不变质的原因：
食品外面形成很高浓度的溶液，使微生物失水过多而死亡，不能在上面生存。
与生活中的联系
像水分子这样，物质以________________进出细胞，________________消耗细胞内化学反应所释放的_____________，这种物质跨膜运输方式称为_____________。被动运输分为______________和_______________两类。
扩散方式
不需要
能量
被动运输
自由扩散
协助扩散
运输的动力来自？
三、被动运输——自由扩散和协助扩散
细胞外
细胞内
水分子
细胞膜
物质通过简单的______________进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
1.自由扩散（简单扩散）：
扩散作用
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
不需要载体，不需要能量
（3）实例：
水，气体（O2 、CO2、N2） ；脂溶性物质（甘油、乙醇、苯等）；脂质分子（胆固醇、性激素等）
（2）特点：
（4）影响因素：
浓度差
扩散速度
浓度差
1.自由扩散（简单扩散）：
细胞外
细胞内
细胞膜
借助膜上的____________进出细胞的物质扩散方式叫做协助扩散，也叫易化扩散。
2.协助扩散（易化扩散）：
转运蛋白
（1）运输方向：
高浓度
低浓度（顺浓度梯度）
（3）实例：
红细胞吸收葡萄糖
（2）特点：
需膜上转运蛋白的协助，不需要能量
（4）影响因素：
浓度差和转运蛋白数量
P点后速率受转运蛋白数量限制
2.协助扩散（易化扩散）
被动运输
通道蛋白
载体蛋白
转运蛋白
协助扩散
载体蛋白通道蛋白转运特点自身构象是否与转运的分子结合是否有特异性实例只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过只容许与自身通道的直径和形状相适配，大小和电荷相适宜的分子或离子通过改变不改变不结合结合具有具有葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞水分子通过水通道蛋白进出细胞1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？运输动力是什么？
不需要。因为两者都是顺物质浓度梯度。浓度差。
共同点：都是顺物质浓度梯度，不需要细胞消耗能量。
不同点：前者不需要蛋白质的协助， 后者必须有蛋白质的协助。
2、自由扩散和协助扩散有什么异同？
思考：
1、成熟植物细胞的结构
2、植物细胞的吸水和失水实验
外界溶液浓度 ＞ 细胞液的浓度，细胞失水 质壁分离
外界溶液浓度 ＜ 细胞液的浓度，细胞吸水 质壁分离复原
3、质壁分离的原因：①外因；②内因
4、质壁分离的条件：活细胞、浓度差、大液泡
1、渗透作用的概念：水分子通过半透膜从低浓度到高浓度的扩散
2、渗透作用发生的条件：①半透膜；②浓度差
一、渗透作用的原理
二、动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度 ＞ 细胞质浓度 细胞失水皱缩
外界溶液浓度 ＜ 细胞质浓度 细胞吸水膨胀
外界溶液浓度 ＝ 细胞质浓度 水分子进出细胞达到动态平衡
三、植物细胞的吸水和失水
课堂小结
被动运输
自由扩散
协助扩散
磷脂双分子层
载体蛋白
转运蛋白
通道蛋白
水通道蛋白
水分子进出细胞
属于
包括
穿过
借助
包括
如
课堂总结
2、(多选)下列说法中，植物细胞发生质壁分离的原因是(　　)
A.外界溶液浓度小于细胞液浓度
B.外界溶液浓度大于细胞液浓度
C.原生质层的伸缩性小于细胞壁的伸缩性
D.原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
当堂检测：13'
1、将新鲜的绿色苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水的质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到苔藓细胞的状态如右图所示。此时,部位①和部位②的颜色分别是 ( )
A．无色、绿色 B．红色、绿色
C．红色、无色 D．红色、红色
A.马铃薯细胞液的浓度约为30g·L-1
B.当溶液浓度为40g·L-1时，细胞开始发生质壁分离
C.在溶液浓度为30g·L-1～90g·L-1的范围内，细胞
壁也有一定程度的收缩
D.在溶液浓度为20g·L-1，细胞能发生质壁分离
4、(多选)将新鲜马铃薯切成5cm的长条（粗细相同），分别放在浓度不同的甘露醇溶液中，4h后测量每条的长度，结果如图所示。以下有关分析正确的是：( )
3、右图是某同学用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做“植物细胞的质壁分离及复原”的实验所观察到的细胞图，下列叙述正确的是（ ）
A.图中1、2、6组成了细胞的原生质层B.图中细胞处于质壁分离状态，此时6处于的浓度一定大
于7处的浓度C.图中1是细胞壁，6中充满了蔗糖溶液D.图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色
逐渐变浅
1.B 2.BD 3.C 4.AC
(备选题）5、下图是在不同情况下，成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化而变化的曲线图。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述，错误的是(　　)
A.图甲中C点时细胞液浓度最低
B.图乙中MN时间段，细胞吸水能力逐
渐增强
C.图丙中B点之后，细胞液浓度下降
速度减慢可能与细胞壁有关
D.图丁中C点时原生质体体积最大、
吸水能力最强
D
(备选题）6、下图是用洋葱表皮细胞做质壁分离和复原实验时，细胞吸水力随质壁分离程度变化的曲线，请回答相关问题：
(1)植物细胞质壁分离是指____________，植物细胞质壁分离的实验原理是__________________________________。
(2)据图可知，实验中细胞质壁分离程度与细胞吸水力的关系是______________________。
(3)实验过程中，细胞处于A点时，细胞液浓度________(填“一定”或“不一定”)小于外界溶液浓度，原因是________________________________________________________________________。

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