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(共42张PPT)
4.1 被动运输
人教版生物必修一 （第四章）
第1课时 水进出细胞的原理
学习目标
1.基于细胞膜的结构与功能，理解被动运输的机制。
2.理解渗透作用的原理及其发生的条件。
3.解释动植物细胞吸水和失水。
4.探究渗透作用所需条件、探究动植物的吸水和失水的条件。
水进出细胞的原理
渗透现象
1
水进出植物细胞的原理
2
水进出动物细胞的原理
3
科学小实验
卵壳消失后的鸡蛋为什么会变“胖”呢？
一段时间后
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
玻璃纸
多
少
交流讨论
探究主题一 渗透现象
分子是在不断运动的
探究主题一
扩散作用
图1 扩 散
图2 渗 透
半透膜
渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
渗透方向：水分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
渗透作用是扩散作用的一种特殊形式。
探究主题一
交流讨论
最终液面
2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
不会。当漏斗内液面升到一定高度时，漏斗内的液面会对半透膜产生一定强度的静水压，这一强度的静水压使得单位时间内，透过半透膜渗入漏斗水分子的数量与渗出漏斗水分子的数量相等。
蔗糖溶液
初始液面
清水
半透膜
B和C的液面会升高吗？
思考
A
B
C
(不会)
发生渗透作用的条件是什么？
0.5g/mL蔗糖溶液玻璃纸0.5g/mL蔗糖溶液
0.5g/mL蔗糖溶液纱布 清水
0.5g/mL蔗糖溶液玻璃纸 清水
探究主题一 渗透现象
探究主题一 渗透现象
发生渗透作用的条件是什么？
实验一
变量？
“膜”的材质
探究“膜”的材质
对渗透作用发生的影响
分析结果，得出结论：
渗透作用的发生需要半透膜。
发生渗透作用的条件是什么？
实验二
变量？
浓度
探究膜两侧溶液浓度
对渗透作用发生的影响
分析结果，得出结论：
渗透作用的发生需要半透膜
两侧溶液存在浓度差。
通过以上学习，我们可以解释鸡蛋变“胖”的原因是……
内：0.5g/ml
蔗糖溶液
外：0.1g/ml
蔗糖溶液
内：清水
外：清水
内：0.5g/ml
蔗糖溶液
外：清水
内：0.5g/ml
蔗糖溶液
外：0.5g/ml
蔗糖溶液
探究主题一 渗透现象
探究主题二 水进出植物细胞的原理
细胞是个开放的生命系统
水分子通过细胞膜进出细胞，是否也是通过渗透作用？
探究主题二 水进出植物细胞的原理
清水泡过的青菜
盐腌制过的黄瓜
生活中我们会观察到：
盐腌制过的黄瓜皱皱巴巴，还会出很多水；
而用清水泡过的青菜却很硬挺。这是为什么呢？
问题探讨
这些现象都与植物细胞的吸水或者失水有关，水是如何进出植物细胞的呢？
探究主题二 水进出植物细胞的原理
一个植物细胞能否构成一个渗透系统？
0.3g/ml蔗糖溶液
半透膜
清水
探究主题二 水进出植物细胞的原理
请阅读课本P64-65的内容，完成以下任务:
1.尝试作出假设并说出作出假设的依据
2.设计实验验证假设是否正确
3.方法步骤，思考以下问题
（1）要观察的现象：
（2）使用观察工具：
（3）应选择的材料：
（4）选择外界溶液：
探究主题二 水进出植物细胞的原理
提出问题
作出假设
实施实验
设计实验
分析结果
表达与交流
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？是否满足渗透作用发生的条件？
作出假设
水分进出植物细胞是通过渗透作用，
有浓度差、有半透膜。
将植物细胞（洋葱麟叶外表皮细胞）浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小及颜色的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
设计实验
1. 材料选择
活细胞，有细胞壁，有大液泡。
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
（1） 紫色洋葱鳞片叶内表皮，液泡无色，直接观察现象不明显
（2） 黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，能观察到质壁分离及复原现象
植物细胞的质壁分离与复原实验
注意事项
植物细胞的质壁分离与复原实验
实验步骤
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
1
2
3
4
滴清水
撕取洋葱鳞片叶外表皮
低倍镜观察
撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片上的清水中。
植物细胞的质壁分离与复原实验
实验步骤
5
6
低倍镜观察
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次
观察细胞大小变化、紫色区域大小及颜色变化，记录到表格中。
植物细胞的质壁分离与复原实验
实验步骤
7
8
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次
低倍镜观察
观察细胞大小变化、紫色区域大小及颜色变化，记录到表格中。
材料用具：
紫色洋葱鳞片叶。
解剖刀、镊子、载玻片、盖玻片、滴管、吸水纸、显微镜。
质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液、清水。
在0.3g/ml蔗糖溶液中，细胞中的紫色区域缩小，颜色加深；滴加清水后恢复初始状态。
尝试一下吧
中央紫色区域大小 紫色深浅 细胞大小
蔗糖溶液
清水
变 小
逐渐恢复原来大小
变浅
变深
基本不变
基本不变
实验结果
1.洋葱外表皮细胞中的紫色物质是什么，分布在哪里？
问题探讨
细胞核
细胞璧
细胞质
细胞膜
液泡
液泡
色素；分布在液泡中
2.在0.3g/ml蔗糖溶液中液泡为什么会体积变小、颜色加深呢？
水
在0.3g/ml蔗糖溶液中，通过渗透作用液泡失水缩小，颜色加深，其中液泡膜、细胞膜及中间的细胞质相当于半透膜。
细胞膜
细胞液
细胞质
液泡膜
细胞壁
原生质层
半透膜
液泡
满足发生渗透作用的条件： ①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差
水分进出植物细胞经过细胞壁、_________（细胞膜、细胞质、液泡膜）进出细胞，主要是指水经过 ____________ 进出液泡。
原生质层
原生质层
探究主题二 水进出植物细胞的原理
探究主题二 水进出植物细胞的原理
原生质层与细胞壁发生分离,叫做质壁分离，原生质层和细胞壁之间充满了______________。
蔗糖溶液
质壁分离
2.所有质壁分离的细胞都可以复原吗？
1.质壁分离的细胞中“质”和“壁”
分别指什么？
严重失水或失水时间过长会导致细胞死亡，无法质壁分离复原。
质指原生质层，壁指细胞壁
探究主题二 水进出植物细胞的原理
用滴加若干滴蓝墨水的0.3g/ml的蔗糖溶液与洋葱鳞片叶内表皮进行实验。
观察到蓝墨水可以进入细胞壁，不能进入细胞膜；而细胞处于质壁分离状态，说明细胞渗透失水。
细胞壁具有全透性，细胞膜具有选择透过性。
探究主题二 水进出植物细胞的原理
外界溶液浓度 < 细胞液的浓度，细胞 而出现 ;
外界溶液浓度 > 细胞液的浓度，细胞 而出现 ;
失水
吸水
①在清水中：
细胞的正常形态
③在清水中：
质壁分离复原
②高浓度蔗糖溶液中:质壁分离
①是对照组②是实验组
②是对照组③是实验组
自身对照
自身对照
质壁分离
质壁分离复原
解释
实验结论: .
原生质层相当于一层半透膜
植物细胞质壁分离原因
①活的成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
②原生质层的伸缩性＞细胞壁的伸缩性
③外界溶液浓度与细胞液存在浓度差
内因:
外因:
细胞壁（全透性）
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液
（具有一定的浓度）
原生质层
S1溶液
S2溶液
半透膜
分析结果
植物细胞质壁分离及复原的条件
分析结果
死细胞的细胞膜为全透性
死细胞不发生质壁分离
1.注意：植物根分生区细胞、形成层细胞、种子细胞、细菌不能观察到质壁分离现象。
2.分离不能复原原因：细胞失水过多，原生质层的结构受到破坏。
3.细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液。
探究主题三 水进出动物细胞的原理
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
30%蔗糖溶液
半透膜
清水
水进出哺乳动物红细胞的原理
外界溶液
半透膜
蔗糖溶液
相当于
相当于
(1)红细胞的细胞膜相当于一层半透膜；
(2)水分通过渗透作用进出红细胞。
细胞膜
细胞质基质
血浆浓度与生理盐水浓度基本一致，为0.9%
探究主题三 水进出动物细胞的原理
动物细胞的吸水和失水
外界溶液溶质的浓度＜细胞质溶质的浓度时
外界溶液溶质的浓度＞细胞质溶质的浓度时
外界溶液溶质的浓度＝细胞质溶质的浓度时
连连看：
细胞形态不变。
细胞吸水膨胀。
细胞失水皱缩。
探究主题三 水进出动物细胞的原理
动物细胞的吸水和失水
清水
10%NaCl溶液
0.9%NaCl溶液
0.9%NaCl溶液
1.在动物细胞中细胞膜相当于一层半透膜；
2.红细胞吸水和失水主要取决于红细胞内外溶液的浓度差。
为什么生病输液要输生理盐水？
动物细胞
植物细胞
条件
原理
现象
①_______相当于半透性膜
②___________________具有浓度差
①___________（由细胞膜、液泡膜和两层之间的细胞质组成）相当于半透膜
②___________________具有浓度差
渗透作用
渗透作用
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩
当外界溶液浓度_____ 细胞质浓度，细胞维持正常形态
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态
细胞膜
细胞质与外界溶液
小于
小于
大于
大于
等于
等于
原生质层
细胞液与外界溶液
动植物细胞的吸水和失水
与生活的联系
把白菜剁碎做馅时，常常要放一些盐。放盐后稍等一会儿就可见到水分渗出。
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。
与生活的联系
肾透析常用的两种方法：
（1）血液透析：历史最久、应用最多的一种方法。主要是通过两个途径来完成其人工肾的替代功能：通过半透膜的弥散作用清除代谢产物；利用超滤压及渗透压将水分从血液排除。由于该方法安全、易行，可应用于绝大部分的肾衰患者。
（2）腹膜透析：利用腹膜作为半透膜，通过向腹腔内注入透析液，借助腹膜两侧的毛细血管内血浆及腹膜腔内的透析液中的溶质浓度差和渗透压差，通过弥散及渗透清除机体代谢废物和过多的水分。随着腹膜透析技术水平的不断提高，越来越多的慢性肾衰病人采取腹膜透析的方法进行治疗。
资料一
与生活的联系
海水淡化的方法：
反渗透法通常又称超过滤法，该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。
资料二
课堂小结
这节课你学到了什么？
收获
课堂小结
细胞的吸水和失水
渗透作用的两个条件
动物细胞
植物细胞
1.半透膜
2.浓度差
外界溶液浓度＜细胞液浓度
细胞吸水
外界溶液浓度＜细胞液浓度
细胞失水
外界溶液浓度=细胞液浓度
细胞形态不变
外界溶液浓度＜细胞液浓度
质壁分离
外界溶液浓度>细胞液浓度
质壁分离复原
质壁分离超过一定限度不能复原。
技能训练
1．图1表示两种物质扩散的图解，图2为甲、乙两个实验装置，则实验结果应是( )
A．图2的甲中水柱a将持续上升
B．图2的甲中水柱a将先上升后下降
C．图2的乙中水柱b上升到一定高度后维持不变
D．图2的乙中水柱b将先上升后下降
技能训练
2．用紫色洋葱A、B的外表皮细胞分别制成5个装片，依次滴加5种不同浓度的蔗糖溶液，经过相同时间，观察记录原生质体的体积变化，最终绘制结果如图所示。若同种洋葱的外表皮细胞细胞液浓度相同，下列叙述正确的是（ ）
A．紫色洋葱的外表皮细胞的细胞壁为全透性的生物膜结构
B．紫色洋葱B的外表皮细胞的细胞液浓度在甲和丙之间，戊附近
C．5种蔗糖溶液中乙的浓度最高，乙溶液处理后细胞的吸水能力减弱
D．将丙、丁组外表皮细胞装片放入清水中，都可发生质壁分离的复原现象
技能训练
3.将三种洋葱鳞片叶表皮细胞放在相同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后制成临时装片放在显微镜下观察到下图不同状态的细胞图像。这3个细胞原来细胞液浓度的大小关系是( )
A.乙>甲>丙 B.甲<乙<丙
C.丙<乙<甲 D.甲=乙=丙
名言警句
每一个不曾起舞的日子都是对生命一种的辜负。
4.1 被动运输
人教版生物必修一 （第四章）
第1课时 水进出细胞的原理

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