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(共36张PPT)
第4章
细胞的 物质输入和输出
（第一课时）
联系生活
水是如何进出细胞的？
清水泡过的青菜
很硬挺
盐腌制过的黄瓜
皱皱巴巴，还出水
吃比较咸或甜的食物，口腔和唇的黏膜会觉得比较干。
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。
漏斗内溶液体积增大， 液面上升
蔗糖分子(太大)不能通过半透膜
水分子能透过半透膜
清水中水分子密度较大
单位时间进入漏斗的水分子数多于出来的分子数
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
膜两侧的溶液具有浓度差
条件
渗透的方向
水多
水少
1.漏斗内的液面为什么会升高？
溶液浓度低
溶液浓度高
渗透压低
渗透压高
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
√
跟踪训练
细胞生活在一个液体的环境中，细胞与环境的物质交换必须经过细胞膜。
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？
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
思考·讨论
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？
红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
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？
红细胞吸水和失水取决于什么条件？
想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
血红蛋白是有机大分子物质,不能透过细胞膜,它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。
是
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。
一.水进出细胞的原理
基于红细胞的结构特点及图示结果，你认为水进出红细胞的方式是什么？请说明原因。
是渗透作用。
1.细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜;
2.红细胞中富含大分子的血红蛋白等有机物，不能透过细胞膜，当将其置于低浓度溶液中时，膜两侧存在浓度差。
与生活的联系
吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？
干燥口渴，外界浓度度高，口腔和唇粘膜失水
联系生活
水是如何进出细胞的？
清水泡过的青菜
很硬挺
盐腌制过的黄瓜
皱皱巴巴，还出水
吃比较咸或甜的食物，口腔和唇的黏膜会觉得比较干。
水进出其他动物细胞的原理与水进出红细胞的原理是一样的，都是渗透作用。
那么水又是怎样进出植物细胞的呢？
二、探究植物细胞的吸水和失水
（2）当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后就可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的？
（1）蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？
菜叶又重新恢复原状，叶面伸展，即水分的输入。
白菜细胞失去的水分，即水分的输出。
（3）对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
农作物细胞失去的水分，即水分的输出。
1.根据现象，提出问题
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
1. 提出问题:
细胞膜
液泡膜
细胞质
细胞壁
原生质层
（全透性）
细胞液
水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。
原生质层相当于一层半透膜
成熟的植物细胞：
2. 作出假设：
二、探究植物细胞的吸水和失水
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。
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验
1.如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 。
2.如何使细胞外溶液的浓度提高或降低？
3.如何看到细胞？需要用到什么材料和器具？
4.对实验结果做出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？
失水
吸水
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）
（方法步骤）
选用紫色表皮细胞
第1次
第2次
（引流法）
重复几次
重复几次
（引流法）
第3次
3次观察：前后对照、自身对照
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
结论：
(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；
(2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
细胞失水，原生质层与细胞壁分离开来
细胞吸水，与细胞壁分离的原生质层慢慢恢复原来的状态
当外界溶液浓度 > 细胞液浓度
当外界溶液浓度 < 细胞液浓度
质壁分离
质壁分离复原
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。
课堂小结
渗透装置
渗透作用原理
动物细胞
植物细胞
细胞膜
原生质层
半透膜
实例：
洋葱细胞
渗透吸水或失水
实例：
哺乳动物
红细胞
浓度差
半透膜
蔗糖溶液
清水
（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
（第二课时）
自由扩散和协助扩散
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。
被动运输
扩散方式
不需要
能量
被动运输
自由扩散
协助扩散
被动运输
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
被动运输
（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）：
被动运输
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
被动运输
（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
物质跨膜运输的方式 浓度梯度 是否需要 转运蛋白 是否
消耗能量
被动运输 自由扩散
协助扩散
顺浓度梯度
不需要
需要
不消耗
不消耗
顺浓度梯度
比较自由扩散和协助扩散，并完成下列表格。
被动运输
通道蛋白
载体蛋白
转运蛋白
协助扩散
被动运输
载体蛋白：
通道蛋白：
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。
通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道结合。
课堂总结
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
与生活的联系
绝大部分保湿防冻产品中都有油脂类物质（如：甘油），想一想，这是为什么呢？
油脂类物质通过自由扩散的方式被细胞吸收，能吸收一部分空气的水分，同时它可以使一部分自由水转化为结合水，减少水分的散失，降低结冰点；从而可以防干燥，还能一定程度上防冻。
润肤霜
一、概念检测
1. 物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。
（1）细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（ ）
（2）水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。 （ ）
（3）载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。 （ ）
2. 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
√
×
×
D
练习与应用
一、概念检测
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
B
【提示】可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞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细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
二、拓展应用
1.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。
二、拓展应用
2.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。
【答案】假设：温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率。设计实验提示：可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速度，实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。
低温
高温

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