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第1节第1课时 水进出细胞的原理
第4章 细胞的物质输入和输出
扩散：指物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方自由运动。
组成液体和气体的分子都在不停地随机运动。
扩散使得该分子分布均匀，直到平衡。此过程缓慢。
平衡后分子仍在继续运动，维持着平衡的状态。
膜两侧水分子自由运动
清水
蔗糖溶液
思考1：分析漏斗液面会上升的原因是？
水分子
水分子
蔗糖分子
原因分析
①半透膜：水分子可以通过，而蔗糖分子不能
②单位体积内水分子含量：烧杯内大于漏斗内（渗透压漏斗内大于烧杯内）
水分子数：进入漏斗>进入烧杯
整体表现
液面上升
多
多
少
（1）概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散现象。
（3）条件：
①具有半透膜
②膜两侧具有浓度差
物质的量浓度
一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的薄膜的总称。
（2）方向：若半透膜两侧存在浓度差，则水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
从 低浓度溶液 移向 高浓度溶液
S1＞S2，
单位时间内由S2→S1的水分子数大于由S1→S2的数目
液面上升；反之则液面下降
渗透作用
辨析：半透膜与选择透过性膜
半透膜：
一些小分子物质（如水）能透过,而另一些较大物质则不能透过的多孔性薄膜。能否跨膜取决于物质的直径与孔径的大小。
非生物膜：
生物膜：
细胞膜、核膜、细胞器膜
玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣
选择透过性膜：
是指具有活性的生物膜，对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。
选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。
（4）渗透压
渗透压的大小取决于单位体积溶质微粒数目的多少，与溶质的相对分子质量、半径等特性无关。
溶液中的溶质微粒对水的吸引力。与溶液浓度成正比。
蔗糖溶液浓度
烧杯清水浓度
>
蔗糖溶液渗透压
烧杯清水渗透压
>
比较下列溶液的渗透压大小
0.1mol/L葡萄糖 0.1mol/L蔗糖；0.1g/ml葡萄糖 0.1g/ml蔗糖
0.1mol/L葡萄糖 0.1mol/LNacl； 10%葡萄糖 10%蔗糖
思考2：如果漏斗管足够长，管内液面会无限升高吗？为什么？
清水
蔗糖溶液
△h
渗透平衡
△h产生的压强
压强
渗透压差
膜两侧渗透压差
=
水分子进入漏斗的速度
=
水分子进入烧杯的速度
思考3：达渗透平衡时漏斗内和烧杯内溶液浓度一样吗？
漏斗内溶液浓度大于烧杯内
U形管模型
仅允许水分子通过
1.若a为0.1mol/L蔗糖，b为0.2mol/L蔗糖，则液面变化为？
2.若a为0.1mol/L蔗糖，b为0.1mol/L葡萄糖，则液面变化为？
3.若a为0.1g/ml蔗糖，b为0.1g/ml葡萄糖，则液面变化为？
a液面下降，b液面上升
基本保持不变
a液面下降，b液面上升
U形管模型
允许水分子和单糖通过
1.若a为0.1mol/L蔗糖，b为0.2mol/L葡萄糖，则液面变化为？
3.若a为0.1mol/L蔗糖，b为0.1mol/L麦芽糖，往b中加入麦芽糖酶（不考虑酶分子对渗透压的影响），则液面变化为？
2.若a为0.1mol/L蔗糖，b为0.1mol/L麦芽糖，则液面变化为？
a液面先下降后上升，最终高于b液面
基本保持不变
a液面先下降后上升，最终高于b液面
影响渗透作用中液面变化的因素分析
半透膜表面积的大小 半透膜两侧的浓度差
在浓度NB＝NC>NA，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
结果：vB＞vC，ΔhB＝ΔhC
在半透膜面积SB＝SC，其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
结果：vB＞vC，ΔhB＞ΔhC
渗透作用原理的应用
（1）验证渗透作用发生的条件
S1溶液：30%的蔗糖溶液
S2溶液：30%的蔗糖溶液
S1溶液：30%的蔗糖溶液
S2溶液：清水
S1溶液：30%的蔗糖溶液
S2溶液：清水
一段时间
一段时间
一段时间
Δh=0
Δh＞0
Δh=0
渗透作用的发生需有浓度差
渗透作用的发生需有半透膜
（2）比较不同溶液浓度的大小
比较项目 漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M＞N
②若漏斗内液面不变，则M =N
③若漏斗内液面下降，则M＜N
（3）探究物质能否通过半透膜的方法（以碘和淀粉为例）
烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论
碘能通过半透膜，而淀粉不能
变蓝
变蓝
变蓝
变蓝
不变蓝
不变蓝
不变蓝
不变蓝
淀粉能通过半透膜，而碘不能
淀粉和碘都能通过半透膜
淀粉和碘都不能通过半透膜
动物细胞也能渗透吸水，细胞膜相当于 。


类比推理
细胞膜
水
如果将装置中的漏斗换成动物细胞，还会不会发生渗透作用呢？
半透膜
动物细胞的吸水和失水
渗透作用
条件
半透膜两测溶
液存在浓度差
←细胞膜
细胞质
外界溶液
具有半透膜
现象
外界溶液浓度＜细胞质浓度，
外界溶液浓度＞细胞质浓度，
外界溶液浓度=细胞质浓度，
处于动态平衡
细胞吸水膨胀（甚至涨破）
细胞失水皱缩（失水过多可能死亡）
细胞维持正常形态，水分子进出细胞
如0.9%的NaCl溶液
成熟植物细胞的吸水和失水
具有大液泡
全透
小
细胞质
半透膜
大
液泡
原生质体：去除细胞壁外剩下的部分
细胞膜
细胞液
外界溶液
细胞质
液泡膜
←原生质层
渗透作用
条件
半透膜两测溶液存在浓度差
具有半透膜
成熟植物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度＞细胞液浓度，
细胞失水，发生质壁分离现象：
外界溶液浓度＜细胞液浓度，
细胞吸水略微膨胀，失水的细胞发生质壁分离复原
外界溶液浓度=细胞液浓度，
水分子进出平衡，细胞保持原态
不会吸水涨破
成熟植物细胞的吸水和失水
提出问题：
1.水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
2.原生质层是否相当于一层半透膜？
作出假设：
水分进出植物细胞是通过渗透作用，原生质层相当于一层半透膜。
实验设计思路：
当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞就会失水，发生质壁分离；
当外界溶液浓度低于细胞液浓度时，细胞就会吸水，发生质壁分离复原。
细胞通过渗透作用吸水或失水，液泡的大小、颜色会变化；
原生质层与细胞壁会分离或复原。
预测：
一、实验原理
（1）外因：
原生质层具有选择透过性
细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性
外界溶液浓度大于细胞液浓度
（2）内因：
宏观上：植物由坚挺→萎蔫
微观上：质壁分离
（3）表现：
液泡：
细胞液颜色：
原生质层与细胞壁分离
大→小
浅→深
二、实验材料
→有紫色大液泡，便于观察
紫色洋葱鳞片叶外表皮
注意：
1、不能用未成熟的细胞，
如根尖分生区细胞
没有大液泡
2、可以用绿色植物的叶肉细胞，如黑藻叶片
黑藻叶片细胞
质壁分离
通过观察叶绿体分布情况判断是否发生质壁分离现象
如果细胞无色，可在外界溶液中加染料，便于观察
实验试剂的选择
既能使植物细胞发生质壁分离，又不会使细胞失水过多影响复原
0.3g/mL的蔗糖溶液
浓度过低：
分离慢或不分离
浓度过高：
细胞失水过多死亡
（如0.5g/ml蔗糖）
三、实验步骤
①制作洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片
②低倍镜观察
有1个紫色的中央液泡
原生质层紧贴细胞壁
（对照）
③滴加 蔗糖溶液
0.3 g/mL
质壁分离
☆细胞体积基本不变，细胞液浓度增大，吸水能力增强
液泡逐渐减小，紫色加深
原生质层与细胞壁逐渐分离
④低倍镜观察
引流法
③滴加 蔗糖溶液
0.3 g/mL
质壁分离
液泡逐渐减小，紫色加深
原生质层与细胞壁逐渐分离
④低倍镜观察
明显发生质壁分离
充满外界溶液
(蔗糖溶液)
⑤滴加清水
⑥低倍镜观察
质壁分离的复原
中央液泡逐渐变大；
原生质层逐渐贴近细胞壁
四、实验现象
0.3 g/mL
蔗糖
清水
实验组
对照组
实验组
对照组
第一次对照
第二次对照
注意：
b、不用换高倍镜
a、“三观”
原生质层：
②④⑤
紫色：
⑦
外界溶液：
⑥
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
逐渐变小
逐渐变大，恢复原来大小
逐渐脱离细胞壁
逐渐贴近细胞壁
基本不变
基本不变
五、实验结果
六、实验结论
谢谢观看！

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