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(共37张PPT)
必修一 第四章 第1节（第1课时）
被动运输
活动: 探究植物细胞的吸水和失水
1.实验材料：紫色的洋葱鳞片叶（紫色外表皮）
细胞膜
细胞壁
细胞质
液泡膜
原生质层
含水、无机盐、有机酸、生物碱、色素等，有一定浓度。
细胞液
液泡
向载玻片中央滴一滴清水；
撕取洋葱鳞片叶外表皮置于清水中展平，
盖上盖玻片，吸去多余的水；
用低倍镜观察细胞状态；
在载玻片一侧滴入0.3g/mL蔗糖溶液， 另一侧用吸水纸吸引(引流法)，重复几次，观察细胞在高浓度溶液中的形态变化；
在载玻片一侧滴入清水，另一侧用吸水纸吸引，重复几次，再观察细胞在低浓度溶液中的形态变化
2.实验流程
活动: 探究植物细胞的吸水和失水
实验步骤：
在载玻片上滴加1 滴清水
→取植物组织→放入水滴中
→盖盖玻片→观察
（先低倍，后高倍）
实验原理：
植物叶肉细胞较大，呈绿色，不需染色，直接观察。
活动: 用高倍镜观察叶绿体和细胞质的流动
实验操作
实验1：观察叶绿体、胞质环流
在载玻片中央滴一滴清水
取黑藻叶片(或用菠菜叶，撕取“稍带叶肉细胞的下表皮”)置于清水中展平，盖上盖玻片；
在低倍镜下观察——
叶绿体形态、胞质环流
实验2：探究植物细胞的吸水和失水
在载玻片中央滴一滴清水；
取洋葱鳞片叶外表皮置于清水中展平，盖上盖玻片，吸去多余的水；
用低倍镜观察细胞在清水中的状态；
用引流法将外界溶液换成0.3g/mL蔗糖溶液，再观察细胞在高浓度溶液中的形态变化；
（在盖玻片一侧滴入0.3g/mL蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复3次）
用引流法将外界溶液再换回清水，再观察细胞在低浓度溶液中的形态变化；
换蔗糖溶液后 换清水后
液泡 大小
液泡 颜色
原生质层 位置
细胞 大小
实验现象
变小
恢复原来大小
原生质层脱离细胞壁
原生质层恢复原来位置
基本不变
基本不变
质壁分离复原
质壁分离
正常状态
变深
变浅（恢复原来颜色）
你现在能从微观解释植物“失水”萎蔫现象了吗？
蔗糖溶液
清水
(1)当细胞液浓度______外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，
发生__________。
(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度______外界溶液浓度时，细胞吸水，
发生______________。
小于
质壁分离
大于
质壁分离复原
质壁分离
质壁分离复原
以上表达了质壁分离和复原的外因，内因是什么？
原生质层的伸缩性大，而细胞壁的伸缩性很小。
植物细胞失水和吸水的具体方式是什么呢？
实验结论
归纳：发生这种现象的
必要条件有哪些？
通过半透膜的扩散——渗透作用
半透膜
内外浓度差
　　如果内外都是换作清水或同浓度的蔗糖溶液呢？
　　如果半透膜换作全透的纱布或不透水的塑料薄膜呢？
思考&讨论
比较与分析
成熟植物细胞是通过渗透吸水失水的吗？
成熟植物细胞与渗透装置有相通之处吗？
　　成熟的植物细胞具备发生渗透作用的必要条件
原生质层相当于半透膜
内外都存在浓度差
成熟植物细胞是通过“渗透作用”吸水失水的
大胆猜想
模拟过程：
验证思路：用什么材料？怎么做？
预期结果：
如果是通过渗透作用吸水/失水的，那么红细胞：
在高浓度溶液中将会＿＿＿＿＿＿；
在清水中，将会＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
小心求证
验证实验：
动物细胞——红细胞
放在高/低浓度溶液
失水皱缩
吸水膨胀，甚至胀破
得出结论
动、植物细胞的吸水和失水都是通过“渗透作用”实现的
成熟的植物细胞就是一个渗透系统
　　请根据以上“探究细胞的吸水与失水”过程，提炼科学探究的一般流程：
提出问题
大胆假设
小心求证
证伪
修改假设
得出结论
证实
方法提炼
A．a＞b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．a＜b，细胞渗透失水
D．上述三种情况都可能
√
　　在观察植物细胞质壁分离和复原的实验过程中，某同学在视野中看到洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态，a、b表示两处溶液的浓度。由此可以推测，此时（ ）
分析&讨论
1、漏斗内液面为什么会升高？
（单位体积溶质颗粒越多，对水的吸引力越强）
　　蔗糖对水的吸引力大，水从烧杯流向漏斗。
2、在渗透的过程中，水分子是否只由低浓度一侧扩散到高浓度一侧？
　　不是。水分子是自由扩散的，只是单位时间由低浓度一侧扩散到高浓度一侧的水分子数目更多。
3、达到渗透平衡时，膜两侧溶液之间是否还存在浓度差？
　　存在。长颈漏斗中蔗糖溶液的浓度永远大于烧杯中的清水。
水多（浓度低） 水少（浓度高）
液面是否一直上升？
在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质量为13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，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侧为无色
B. a、b两液面高度一致，b侧为红色
C. a液面低于b液面，b侧为红色
D. a液面高于b液面，b侧为无色
√
　　如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图，则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是（ ）
A.a先降后升，b先升后降
B.a先升后降，b先降后升
C.当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D.当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
提示：对水分子的吸引力，取决于摩尔浓度，而不是质量浓度。
√
如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差，下列说法错误的是( )
图1中b的浓度大于c的浓度
图2中b的浓度等于c的浓度
图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率
图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率
√
发生质壁分离的原因（外因、内因）？
外因：细胞外液浓度 ＞ 细胞液浓度
内因：原生质层的伸缩性＞细胞壁的伸缩性
小结
观察到质壁分离现象的必要条件？
有细胞壁（植物细胞）
有中央大液泡（成熟的植物细胞）
液泡有色素
活细胞
细胞外液浓度 ＞ 细胞液浓度
拓展思考：洋葱鳞片叶的内表皮会发生质分离吗？
辨析：以下细胞能发生质壁分离吗？
　　　植物细胞（　）　　动物细胞（　）　　死细胞（　）
×
×
×
小结
课本：
创新 L：本节余下部分
（P56右2(2)(4) 、P58 T4 不做）
　　 S：
必修一 第四章 第1节（第2课时）
被动运输
质壁分离实验常用的材料是 .
原因 .
如果选用洋葱鳞片叶的内表皮细胞，会否发生质壁分离？
判断依据？如何验证？
如果是以上是三个不同的细胞放在相同的溶液中，
则三个细胞原来的浓度大小依次是？
⑥
⑤
④
③
②
①
洋葱鳞片紫色叶外表皮细胞
液泡大、紫色，方便观察
会
蔗糖溶液加入红墨水
紫色是哪种物质呈现的？
1 > 2 > 3
(1)此细胞发生了________现象，是细胞________的结果。
(2)图中②的结构名称是________，②④⑤共同构成了________。
(3)图中⑦充满了________，其浓度__＿＿＿＿______。
(4)将此细胞置于清水中，⑥的体积会______，是由于细胞________
　 的结果。
质壁分离
渗透失水
细胞膜
原生质层
蔗糖溶液
　略小于0.3 g/mL
变大
渗透吸水
　　在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液后，出现了如图所示的情形，请据图回答下面的问题。
1、所有植物细胞失水都能发生质壁分离吗？
　不是，具有大液泡的、活的植物细胞
分析&讨论
2、植物细胞在0.3g/mL的蔗糖溶液中发生质壁分离的原因？
　外因：外界溶液浓度 > 细胞液浓度，细胞渗透失水
　内因：原生质层伸缩性比细胞壁大
3、植物细胞在0.3g/mL的蔗糖溶液中会一直失水吗？
　 不会，当细胞内外浓度相等的时候
4、质壁分离过程中，原生质层与细胞壁的距离、细胞液浓度、细胞吸收能力怎么变化？
　距离增大、细胞液浓度变大、吸水能力增强
5、如果将0.3g/ml的蔗糖溶液改为同浓度的葡萄糖、KNO3等溶液，细胞会怎样？
现象：细胞先质壁分离，后自动复原
原因：细胞能吸收这些物质而提高细胞液浓度
6、如果将0.3g/ml蔗糖溶液改为0.5g/ml，细胞又会怎样？
现象：细胞很快发生质壁分离，再放在低浓度
　　　溶液中不能复原。
原因：高浓度溶液导致细胞死亡。
分析&讨论
3、假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是（ ）
A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
√
提示：蔗糖不能直接进入植物细胞，但甘油可以。
C
　　已知 abc 三个细胞的细胞液浓度大小关系为：a > b > c。
当它们如图所示相邻时，能正确表示水分在三者之间的流动关系的是（ ）
√
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
D
应用一：判断植物细胞的死活
　　死细胞不能发生质壁分离和质壁分离复原现象
应用二：判断植物细胞液浓度的相对大小
　　当细胞状态稳定时，视野中约50%的细胞发生质壁分离的外界溶液浓度大致等于细胞液的浓度
应用三：农业生产中的水肥管理
　　合理施肥
应用四：生活中杀菌、防腐
　　用盐水清洗伤口；腌制食品
实践&应用
　　细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。
现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞。请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
实验思路：
配置一系列浓度梯度的蔗糖溶液；
将紫色洋葱鳞片叶表皮置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中；
适当时间后用显微镜观察质壁分离的情况。
基本原理：
　　溶液浓度大于细胞液浓度，细胞会发生质壁分离；反之则不发生。
所以介于质壁分离刚好发生与刚好不发生之间的浓度，即大致为细胞液浓度。
利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（ ）
A、盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用
B、盐水中的Na＋不利于细菌的生活
C、盐水是中性的，不适于细菌的生活
D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡
√
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（ ）
A. 成熟植物细胞的死活
B. 原生质层比细胞壁的伸缩性大
C. 成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D. 水分子可以通过通道蛋白进入细胞
√
水分子的运输方向总是：__________________
顺相对含量梯度
其他的分子的跨膜运输方式也一样吗？
质壁分离的过程或复原过程中：
水分子相对含量少
即：水分子相对含量多
分析&讨论
物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散（也称简单扩散）
实例：水；氧气和二氧化碳等多种气体；
脂溶性物质（苯、甘油、乙醇等）
【资料1】当肺泡内氧的浓度大于肺泡细胞内部氧的浓度时，氧便通过扩散作用进入肺泡细胞内部，最终扩散到毛细血管，随血液循环运输到全身，供细胞使用。细胞内由于呼吸作用使二氧化碳浓度升高，二氧化碳变通过扩散作用排出细胞，进入细胞外液。
【资料2】1988年美国科学家阿格雷（Agre）在分离纯化红细胞膜上的蛋白质时，发现了跨膜蛋白AQP1。阿格雷将含有AQP1蛋白和不含此蛋白的细胞放在同一种水溶液中，出现如下实验现象：
含有AQP1
蛋白的细胞
不含有AQP1
蛋白的细胞
1.实验结果是？
2.你能做出什么推论？
参见课本对水通道的探索历程
　　借助细胞膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散（也称易化扩散）。
载体蛋白和通道蛋白有何异同？
实例：葡萄糖进入红细胞；水通过水通道蛋白进出
同：都对被转运对象有选择；
异：转运时，载体蛋白要与转运对象结合，而通道蛋白质不会与对象结合；
关于空间构象，一般认为：通道蛋白的构象也会改变（通道的开闭）。
辨析：蛋白质的空间结构发生改变，其功能一定会异常（ ）
×
物质_____浓度梯度，以扩散方式进出细胞，_________消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式统称为被动运输。
顺
不需要
1、自由扩散与协助扩散有什么异同？
　　同：都是顺浓度梯度进行（高→低）
　　异：后者需要转运蛋白的协助
2、自由扩散和协助扩散的动力是什么？
　　浓度差
被动运输（自由扩散+协助扩散）
分析&讨论
4.请绘制自由扩散、协助扩散速率的曲线。
注：物质浓度在一定范围内
自由扩散
协助扩散
3.影响自由扩散和协助扩散的因素有哪些？
自由扩散：浓度差
协助扩散：浓度差、转运蛋白数量
分析&讨论
温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？
请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
设想：会影响扩散速率，在一定温度范围内，温度越高，扩散速度越快
验证思路：
配置两套完全相同的渗透装置，分别标记为A组B组；
A组水及蔗糖溶液均调至相同的高温（如50℃）；
B组水及蔗糖溶液均为常温。让AB组的漏斗内外液面平齐；
观察比较AB两组漏斗中蔗糖液面上升速度（或达到平衡所需时长）
拓展思考：
平衡时，AB两组的液面差相同吗？
温度会影响水分通过细胞膜吗？你能用跨学科知识解释吗？

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