资源简介

(共54张PPT)
学习目标
1.阐明渗透作用发生的原理。
2.进行关于植物细胞吸水和失水的实验探究。
3.掌握被动运输的原理和特点。
第4章细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
你吃比较咸的食物时，例如你吃腌制的咸菜，连续嗑盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？
糖拌西红柿放置一段时间后，会出现很多“汁”， “汁”中的水是哪来的？
与生活的联系
1、漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
多
少
由于蔗糖溶液中水的相对含量（单位体积中的水分子数）比烧杯中的水的含量低，因此，烧杯中的水扩散到漏斗中的速度相对更快，导致漏斗中水量增加，液面上升。
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，最终达到平衡，液面将不再上升。
当液面不再上升时，漏斗内外的溶液浓度如何？
漏斗内溶液浓度>漏斗外溶液浓度
由于水槽与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是H1产生的压强（静水压）与蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换率相同时，液面不再升高。
渗透平衡
半透膜是一类可以让小分子物质通过，而较大分子物质不能通过的一类多孔性膜。如：玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等。
物质能否通过半透膜与半透膜的孔径大小有关
2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
3、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
不会。因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。
单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变
条件一 ：半透膜
条件二：浓度差
一、渗透作用
指物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方自然运动的现象。
扩散作用
1、渗透作用的概念：水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜 的扩散
3、渗透作用中水的运输方向：双向运动
含水量高—
半透膜
水（溶剂）
—低浓度溶液－
－渗透压低
含水量低—
—高浓度溶液－
－渗透压高
水分子总体上是从含水量高到含水量低运输
此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。
2、渗透作用发生的条件
半透膜
两侧的溶液具有浓度差。
渗透压：溶质分子对水的吸引力
一、渗透作用
S1溶液
S2溶液
半透膜
S1溶液
S2溶液
半透膜
二、渗透装置的变式分析
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 由S1→S2的，外观上表
现为S1溶液液面 ；
若S1溶液浓度小于S2溶液浓度:
则情况 ，外观上表现为S1溶液液面 。
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。
多于
上升
相反
下降
仍大于
注: S1、S2表示同种溶质不同浓度的溶液。
1、溶质不能通过半透膜的渗透装置
二、渗透装置的变式分析
液面
（等高）
10%
蔗糖溶液
10%
葡萄糖
溶液
半透膜
②同质量分数
10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，
因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖
溶液较多，右侧液面升高
液面
（等高）
2 mol/L
蔗糖溶液
2 mol/L
葡萄糖
溶液
半透膜
①同物质的量浓度
液面不变
1、溶质不能通过半透膜的渗透装置
二、渗透装置的变式分析
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 由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度 ，外观上表现为S1溶液液面 ，最终S1和S2溶液液面 ；
若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，
则情况 。
多于
相等
先上升后下降
持平
相反
注: S1、S2表示同种溶质不同浓度的溶液。
2、溶质能通过半透膜的渗透装置
二、渗透装置的变式分析
S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能透过半透膜
S1的物质的量浓度大于S2的物质的量浓度
S1的物质的量浓度小于S2的物质的量浓度
S1溶液
S2溶液
半透膜
②
①
S1液面升高
S1液面始终低于S2液面
S1中的溶质透过半透膜进入S2
S2液面升高，最终高于S1
2、溶质能通过半透膜的渗透装置
二、渗透装置的变式分析
1.渗透达到平衡 , 半透膜两侧的水分子是静止不动的。(　 )　
2.Δh不变时，S1、S2的浓度大小关系为：S1________S2
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。
①一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面_____，右管液面_____。
②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 。
×
>
升高
降低
降低
升高
葡萄糖
二、渗透装置的变式分析
特别提醒：有关渗透作用的两个易错点
(1)水的运输特点:
无论细胞吸水还是失水，水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的。
(2)渗透平衡的实质:
渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子双向移动到达平衡状态，
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。
二、渗透装置的变式分析
1、如图中的渗透装置，若将水槽中的清水换成与蔗糖溶液等质量浓度的葡萄糖溶液，开始时的液面高度为a，如果半透膜不允许葡萄糖和蔗糖通过，则玻璃管中液面会发生怎样的变化
A. 上升
B. 下降
C. 上升后下降
D. 下降后上升
B
葡萄糖溶液
练习
渗透装置 动物细胞
半透膜 (玻璃纸） 半透膜( )
膜两侧有浓度差 ( )与外界溶液的浓度差
细胞膜
细胞质
类比：
思考
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
一.水进出细胞的原理
低浓度流向高浓度
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度_______细胞质浓度
细胞___________
外界溶液浓度_______细胞质浓度
外界溶液浓度大于细胞质浓度
细胞保持正常状态
小于
失水皱缩
等于
1.水进出动物细胞的原理
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。
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）。
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，一般情况下浓度差越大时，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。
1、在青菜上放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。
2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
3、放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后，又恢复新鲜 。
生活现象：
植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？
植物细胞吸水和失水是否也是发生了渗透作用呢？
一.水进出细胞的原理
2.水进出植物细胞的原理
四、探究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
实验结论
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
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 较高浓度的蔗糖溶液 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。
成熟植物细胞模式图
细胞膜
细胞液
细胞质
液泡膜
细胞壁
(全透性)
原生质层
是否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
已知：细胞膜和液泡膜都是生物膜，都具有选择透过性。
能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢？
？
1、材料选择：
活细胞
有细胞壁
有大液泡
①紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
（紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞、细胞能发生质壁分离及复原，但液泡无色，直接观察现象不明显）
洋葱鳞片叶外表皮细胞有大液泡
液泡中有紫色色素，便于观察
四、探究植物细胞的吸水和失水
②黑藻叶片
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
探究·实践——探究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，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
原生质层是否相当于一层半透膜？
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是通过渗透作用。
实验思路：将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液
和清水中，用显微镜观察液泡、原生质层、
细胞大小的变化。
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验
1、制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片
2、用低倍镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，以及原生质层的位置
3、从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流。重复几次，使洋葱鳞片叶表皮浸润在蔗糖溶液中
4、低倍镜观察：细胞的大小、液泡、原生质层的变化
5、从盖玻片的一侧滴入清水，在另一侧用吸水纸引流。重复几次，使洋葱鳞片叶表皮浸润在清水中
6、低倍镜观察：细胞的大小、液泡、原生质层的变化
洋葱鳞片叶外表皮
紫色
吸水纸
吸水纸
原生质层
液泡
（引流法）
盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片
3
1
滴清水
2
撕取洋葱鳞片叶外表皮
4
低倍镜观察
6
低倍镜观察
5
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流
7
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流
8
低倍镜观察
四、实验探究——观察植物细胞吸水和失水
探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水——低倍物镜
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
现象 试剂 中央液泡 原生质层 的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
逐渐变小，颜色变深
逐渐变大，颜色变浅
逐渐恢复原来位置
基本不变
逐渐脱离细胞壁
基本不变
三次观察 两次对照
探究·实践——探究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，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
(1) 质壁分离的内因和外因：
(2) 观察质壁分离和复原，对材料的要求：
(3) 介于细胞膜与细胞壁之间的溶液：
内因：原生质层具有选择透过性
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
外因：外界溶液浓度 > 细胞液浓度
活细胞
细胞有大液泡
外界溶液浓度 > 细胞液浓度
外界溶液
探究·实践——探究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，
观察并记录结果
分析结果，得出结论
表达与交流
进一步探究
科学探究的一般过程
2. 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液， 实验结果如何？
3. 将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3，
实验结果如何？
1. 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？
发生质壁分离，但不能质壁分离复原。
（因为细胞已经严重失水而死亡了)
先质壁分离，后质壁分离自动复原。
（因为细胞能主动吸收KNO3分子）
不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用）
3. 可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？
也可以使用黑藻叶片等通过观察叶绿体的分布范围，来观察植物细胞的质壁分离与复原
从盖玻片的一侧滴加含有红墨水的30%蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，使含有红墨水的蔗糖溶液慢慢进入到盖玻片下
1.质壁分离的细胞中“质”和“壁”分别指什么？
质指原生质层，壁指细胞壁
质壁分离及复原的应用
判断植物细胞的死活。
测定细胞液的浓度范围。
鉴别不同种类的溶液。
对农作物的合理灌溉。
盐碱地作物不易存活，或一次施肥过多造成“烧苗”现象。
生活中杀菌、防腐、腌制食品。
①观察时间
加入蔗糖溶液后不宜停留过长时间，
防止细胞长时间处于高渗溶液中，因过度失水而死亡。
如果所用溶液中的溶质为甘油、葡萄糖、NH4NO3、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
②外部溶液浓度：
③质壁分离的自动复原（一定浓度）
0.3g/mL的蔗糖溶液
选择对细胞无毒害作用，浓度适中的外界溶液，浓度过高会导致细胞失水过多而死亡
6、注意事项
四、探究植物细胞的吸水和失水
该细胞为什么
不发生变化
四、探究植物细胞的吸水和失水
1、如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？
只发生质壁分离，滴加清水后不分离。（活细胞失水太多死亡）
2、如果滴加的是一定浓度的KNO3溶液(KNO3可被细胞吸收），实验结果又会有什么不同？
质壁分离后自动复原。
3、将成熟植物细胞放在高浓度的盐酸或酒精溶液中，无法观察到质壁分离现象，为什么？
高浓度的盐酸或酒精会杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。
延伸拓展
四、探究植物细胞的吸水和失水
质壁分离与复原实验的拓展
判断成熟植物细胞的死活
测定植物细胞细胞液浓度范围
待测成熟
植物细胞
一定浓度
蔗糖溶液
镜检
发生质
壁分离
无质壁
分离
活细胞
死细胞
待测成熟植物细胞
一系列浓度梯度的蔗糖溶液
镜检
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间
1
2
约有50%细胞发生质壁分离的浓度
四、探究植物细胞的吸水和失水
3
比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
比较未知浓度溶液的浓度大小
不同植
物细胞
同一浓度蔗糖溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，
反之则细胞液浓度越大
同一植物的
相同成熟细胞
未知
浓度的溶液
镜检
发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，
反之则未知溶液的浓度越小
4
质壁分离与复原实验的拓展
四、探究植物细胞的吸水和失水
质壁分离与复原实验的拓展
6
农业生产中的水肥管理
7
生活中杀菌、防腐、腌制食品
5
鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植
物细胞
不同种
类溶液
镜检
只发生
质壁分离
质壁分离
后自动复原
溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）
溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）
五、自由扩散和协助扩散
植物细胞
被动运输：像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。
被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类
1.自由扩散：
指物质通过简单的扩散进出细胞的方式，又称简单扩散。
特点：
不需要转运蛋白的协助
不需要能量
顺浓度梯度（从高浓度到低浓度）
影响因素:
细胞内外浓度差、温度
水、O2、CO2、N2
脂溶性小分子：乙醇、甘油、苯
五、自由扩散和协助扩散
2.协助扩散：
指物质借助膜上转运蛋白进出细胞的方式，又称易化扩散。
特点：
1.顺浓度梯度（从高浓度到低浓度）
2.需要转运蛋白的协助
3.不需要能量
例如：葡萄糖进入红细胞等。
影响因素:
细胞内外浓度差、温度
转运蛋白的种类和数量
五、自由扩散和协助扩散
曲线解读
②
运输速率
膜两侧的浓度差
运输速率
膜两侧的浓度差
判断：哪条曲线是自由扩散/协助扩散？请说出判断依据。
①
通过转运蛋白的协助扩散具饱和性
影响因素
影响自由扩散的因素：
温度
膜两侧的浓度差
影响协助扩散的因素：
温度
膜两侧的浓度差
转运蛋白的数量
②
运输速率
膜两侧的浓度差
运输速率
膜两侧的浓度差
①
载体蛋白，只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过。需与运输分子结合，引起载体蛋白空间结构改变。
包括协助扩散、主动运输
通道蛋白，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。不需要与运输分子结合。
只参与协助扩散
转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型
五、自由扩散和协助扩散
五、自由扩散和协助扩散
自由扩散
五、自由扩散和协助扩散
载体蛋白
五、自由扩散和协助扩散
载体蛋白
五、自由扩散和协助扩散
通道蛋白
被动运输
水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 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
自身构象 改变，会移动 不改变，不移动
有无饱和值 有 无
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否有特异性 具有 具有
实例 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
转运蛋白的类型
五、自由扩散和协助扩散
载体蛋白的特点（协助扩散）：
1、具有特异性（或专一性）和饱和性；
2、与被转运的离子或分子结合；
3、转运过程中空间结构发生变化；（运输前和运输后结构不变；）
4、可重复利用。
五、自由扩散和协助扩散
水进出细胞的原理
渗透作用发生的条件
具有半透膜
半透膜两侧具有浓度差
动物细胞的吸水和失水
[细胞质]>[外界溶液]时
[细胞质]<[外界溶液]时
成熟植物细胞的吸水与失水
结构特点
大液泡、细胞壁
原生质层
吸水与失水的特点
[细胞液]<[外界溶液]
[细胞液]>[外界溶液]
[细胞质]=[外界溶液]时
吸水
动态平衡
失水
质壁分离
质壁分离复原
活细胞
细胞吸水能力与细胞渗透压有关
细胞浓度越大，渗透压 越大 ，细胞吸水能力 越强 。
课堂小结
2、甲、乙两种物质分别依赖自由扩散(简单扩散)和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白的磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则
A．甲运输被促进 B．乙运输被促进
C．甲运输被抑制 D．乙运输被抑制
D
1、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
练习
4、当你连续嗑带盐的瓜子，你的口腔和唇的黏膜会有干涩的感觉,其原因是
A．口腔和唇的黏膜细胞质浓度大于细胞外液浓度，细胞失水
B．口腔和唇的黏膜细胞质浓度小于细胞外液浓度，细胞失水
C．口腔和唇的黏膜细胞质浓度大于细胞外液浓度，细胞吸水
D．口腔和唇的黏膜细胞质浓度小于细胞外液浓度，细胞吸水
B
3、一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包括
A．细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质
B．细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质
C．细胞膜和液泡膜之间的细胞质
D．细胞壁、液泡膜和它们之间的细胞质
B
练习
5、图甲、乙分别表示载体蛋白介导
和通道蛋白介导的两种协助扩散
方式，其中通道蛋白介导的扩
散比载体蛋白介导的快1000倍。
下列叙述正确的是
A. 参与协助扩散的转运蛋白可以是载体蛋白或通道蛋白
B. 协助扩散时，不消耗能量，载体蛋白不会发生构象改变
C. 只有图甲所示的物质跨膜运输方式属于被动运输
D. 红细胞吸收葡萄糖的方式可用图乙表示
A
练习
7、(2020·湖南六校联盟高一期末)现有两瓶质量分数均是 30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知水分子可以透过半透膜，葡萄糖、蔗糖分子均不能透过。请回答以下问题：
(1)A同学把体积相同的葡萄
糖溶液与蔗糖溶液用半透膜
隔开(如图1所示)，在一段时
间内，甲液面的变化情况是
________(填“升高”或“降低”)，
渗透平衡状态时水分子扩散速
率________(填“相等”或“不相等”)，甲溶液浓度________(填“＞”“＜”或“＝”)乙溶液浓度。现分别往甲、乙溶液中加入等量的蔗糖酶，最后甲液面________(填“高于”“低于”或“等于”)乙液面。
升高
相等
　>
低于
练习
7、(2020·湖南六校联盟高一期末)
(2)B 同学采用紫色洋葱鳞片叶的外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行了鉴定葡萄糖和蔗糖溶液的实验。请在图2中绘出可能的实验结果。
练习
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

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