资源简介

(共45张PPT)
4.1 被动运输
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
问题探讨
Q1.漏斗内的液面为什么会升高？
单位时间
进入漏斗的水分子数量
单位时间
从漏斗渗出的水分子数量
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：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称(如：膀胱膜、玻璃纸、卵壳膜)。
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
Q2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
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，当
__________________________最终达到平衡，液面将不再上升。
漏斗内渗透压 = 液柱的压力
溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。(吸水能力；溶液浓度)
问题探讨
A
B
C
(不会)
发生渗透作用的条件是什么？
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
一.水进出细胞的原理——1.渗透作用
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
纱布
清水
30%蔗糖溶液
玻璃纸
清水
思考： B和C的液面会升高吗？
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
渗透作用中水分子的运动方向：
溶液浓度
水的含量
渗透压
相对含量高 相对含量低
低浓度溶液 高浓度溶液
低渗透压 高渗透压
某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。有关该实验描述正确的是（ ）
A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下
降，最后保持内外液面基本相平
C.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保
持一定的液面差不变
D.加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
小试牛刀：
2.U型管中装有两种不同浓度的溶液R及S(溶质为大分子物质)，并为一半透性膜(X)隔开。与S相比，R为低渗溶液(即浓度较低)。开始如图a所示,15分钟后,当图中的U形管内已达到平衡时，问溶液表面是否一样高？渗透压是否相等？(参看图b) ( ）
A.右侧较高，两溶液等渗，即浓度相等
B.右侧较高,且右侧为高渗,即浓度较高
C.左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低
D.两侧高度相等，且为等渗，即浓度相同
B
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗 细胞膜是否相当于一层半透膜呢 （案例：红细胞吸水）
2、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。
盐水平衡（动态），形态不变
细胞吸水膨胀、局部涨破
细胞失水皱缩
渗透作用
半透膜。
半透膜两侧具有浓度差。
红细胞吸水或失水取决于什么条件？
半透膜：
半透膜两侧具有浓度差：
细胞膜（具有活性）
细胞质与细胞外盐水有浓度差。
外
内
外
内
外
内
0.9%NaCl
10%NaCl
清水
思考：若放在盐酸溶液中，红细胞是膨胀、皱缩、保持原状还是其他？
等渗溶液
低渗溶液
高渗溶液
吃腌制的咸菜，连续嗑带盐瓜子会感觉口渴，这是为什么呢？
口腔细胞失水
学以致用
与生活中的联系
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？
小组讨论，问题探究：
提示：红细胞中的有机物有的能通过细胞膜，有的不能。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。
2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
提示：是。但细胞膜具有生命活性，物质通过细胞膜的方式不只是简单扩散。具有选择透过性。
提示：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。
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？
提示：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。
4.红细胞吸水或失水取决于什么条件？
提示：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。
5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
如果将装置中的漏斗换成植物细胞将如何？和动物细胞一样也会吸水或失水吗？
与生活中的联系
植物细胞一样也会吸水或失水
植物细胞吸水和失水是否也是发生了渗透作用呢？
细胞壁
细胞膜
液泡膜
细胞质
原生质层
（相当于半透膜；伸缩性大）
（全透性、伸缩性小）
细胞液
成熟的植物细胞的结构
外界溶液
细胞核
漏斗内溶液
外界溶液
半透膜
原生质层　
细胞膜
液泡膜
细胞质
细胞液
细胞壁
（全透性）
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
3、水进出植物细胞的原理
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
提出问题
作出假设
（原生质层是一层半透膜吗？——观察生活现象，提出问题）。
（原生质层相当于一层半透膜）
进行实验
（按预定方案进行实验）
分析结果、得出结论
表达与交流
（总结，写实验报告并适当交流）
设计实验
设计
方案
预期结果
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。
二、探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水
外表皮紫色较浓、清水
0.3g/ml的蔗糖溶液、引流法
清水、引流法
实验现象
液泡大小 液泡颜色 原生质层的位置 细胞大小
0.3 g/ml 蔗糖溶液
清水
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本不变
基本不变
变深
重新变浅
质壁分离
1.（1）质壁分离复原的“质”与“壁”分别指什么？
提示:“质”指原生质层，“壁”指细胞壁。
（2）要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？
提示：有细胞壁（植物细胞）；
有中央大液泡（颜色为深色）；
活细胞（原生质层相当于半透膜）
思考：根尖分生区等处在发育过程的植物细胞以及动物细胞能否发生质壁分离？
成熟的植物细胞
（3）如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？
提示：不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用，像动物细胞一样的吸水涨破或失水皱缩。
小组讨论，问题探究
2.植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？
提示：内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度；
小组讨论，问题探究
3.实验中共涉及三次低倍显微镜观察，这三次观察的目的是什么？
提示：观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便将处理前与处理后的细胞状态形成对照。（前后自身对照）
4.如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果有什么不同？滴加一定浓度的KNO3溶液呢？
提示： 0.5 g/ml的蔗糖溶液中细胞失水过度，失去活性，质壁分离后不能发生质壁分离复原。
在一定浓度的KNO3溶液中质壁分离后，会发生自动复原。
5. 植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些作用？
小组讨论，问题探究
3.实验注意事项
（1）材料选择：洋葱鳞片叶外表皮。原因:细胞液呈紫色，便于观察，且为成熟细胞。
①质壁分离是细胞壁和原生质层的分离；
②只有具有中央液泡的成熟植物细胞才能发生质壁分离，如：叶肉细胞，根毛细胞（成熟区），洋葱鳞片表皮细胞。（不可选根尖分生区细胞）
③动物细胞和原核细胞能够发生质壁分离吗？
不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水
3.实验注意事项
（2）0.3g/ml的蔗糖溶液：发生质壁分离的最佳浓度。浓度过低，质壁分离现象不明显；浓度过高，质壁分离过度，细胞死亡（高浓度溶液中可发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原现象）。
①能不能把细胞放入哪些溶液能够先发生质壁分离，然后再自动复原的？如果有，试举例？
葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、甘油，乙二醇等溶液
②盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的溶液。
（3）质壁分离后，在原生质层和细胞壁之间，充满的液体为外界溶液（如蔗糖溶液）。
1、下列可以用紫色洋葱表皮做试验材料的是
①“观察细胞中核酸分布”实验
②“观察线粒体”实验
③“观察植物细胞质壁分离”实验
④“观察叶绿体”实验
A．① B．③ C．①② D．③④
B
D
2.将某细胞置于大于该细胞细胞液浓度的硝酸钾溶液中，一段时间后在显微镜下观察发现该细胞没有出现质壁分离。其原因可能是该细胞（ ）
①根尖分生区细胞 ②动物细胞 ③死细胞 ④去除了细胞壁的植物细胞 ⑤质壁分离后又自动复原
A.②④ B.①②④ C.②③④ D.①②③④⑤
3,以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是（ ）
A．滴加0.5g/ml的蔗糖溶液比0.3g/ml蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短
B．可以观察到发生质壁分离的细胞中细胞质流动速度比未分离的细胞快
C．用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液能引起细胞质壁分离
D．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B
（1）判断细胞的死活、观察植物细胞的细胞膜；
（2）测定细胞液浓度范围；
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度；
（4）农业生产中的水肥管理；
（5）生活中杀菌、防腐、腌制食品；
（6）鉴别不同种类的溶液。
成熟植物细胞+不同种类溶液→质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）； 质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液）
***质壁分离及其复原实验的应用
应用：
（1）判断植物细胞的死活
（2）测定细胞液浓度范围
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度？
比较未知浓度溶液的浓度大小？
待测细胞＋一系列浓度梯度的分离剂
细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间
不同植物细胞＋同一浓度的分离剂
同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液
1.将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中,制成装片,放在显微镜下观察,有3种状态的细胞,如图,你认为这3个细胞（均为正常的活细胞）在未发生上述情况之前,其细胞液的浓度依次是：
A．A﹥B>C B．AC．B>A>C D．BA
变形1．将相同的四组马铃薯条分别浸入四种溶液，一小时后测定薯条质量变化的百分率，结果如下表。下列叙述中正确的是(　　)
溶液 质量变化率
Ⅰ ＋8%
Ⅱ －6%
Ⅲ －4%
Ⅳ 0%
A.Ⅰ的浓度最低 B．Ⅱ的浓度较Ⅲ低
C．Ⅳ的浓度最高 D．Ⅳ可能是蒸馏水
A
2.在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理，测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，实验变量（自变量）是（ ）
A．制备的系列浓度检测液
B．一定的环境温度或其他气候数据
C．作物细胞质壁分离状态
D．作物细胞液浓度
A
渗透作用原理的运用：
（4）鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
（5）农业生产中的水肥管理
（6）生活中杀菌、防腐、腌制食品
（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
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。
扩散方式
不需要
能量
被动运输
自由扩散
协助扩散
运输的动力来自？
三、被动运输——自由扩散和协助扩散
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
（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：
浓度差
扩散速度
1.自由扩散（简单扩散）：
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
（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）
O2、CO2、N2
苯、甘油、乙醇
水
图1.人工脂双层膜对不同分子的通透性
图2.生物膜和人工膜对多种物质的通透性
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
1
102
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
1
102
O2
CO2
甘油
水
人工膜的通透性(cm/s)
生物膜的通透性(cm/s）
观察图1，你能发现什么
观察图2，你能发现什么
小组讨论，问题探究
1988年，美国科学家阿格雷在分离纯化多种红细胞膜上的蛋白质时，发现了个疏水性跨膜蛋白（命名为 “AQP1”），他将含有AQP1蛋白和不含有此蛋白的细胞进行了对比实验，将这2种细胞放在同一水溶液中，结果如图。
资料1
问题探究
含AQP1蛋白的细胞
不含AQP1蛋白的细胞
阿格雷的“水通道验证实验”发现了什么？说明了水分子在细胞的运输还存在怎样的方式？
为了进一步验证，科研人员将AQP1导入脂质体中进行重组脂质体实验，结果发现，重组脂质体对水的转运活性比普通脂质体高出了10倍。
从重组脂质体实验，你还能对细胞中水的运输方式或特点做出什么猜测吗？
资料2
问题探究
正常成年人每天产生的原尿约为180 L，最终只有约1.5 L的尿液排出。其他的水去哪了？
被肾小管细胞吸收进入血液了。该过程需要水分子大量、快速通过细胞膜进入肾脏细胞，自由扩散的运输速率远不能满足生命活动的需要，而协助扩散能提高水的转运速率。
尿的形成过程示意图
资料3
问题探究
被动运输
通道蛋白
载体蛋白
转运蛋白
协助扩散
载体蛋白通道蛋白转运特点自身构象是否与转运的分子结合是否有特异性实例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改变不改变不结合结合具有具有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1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？运输动力是什么？
不需要。因为两者都是顺物质浓度梯度。浓度差。
共同点：都是顺物质浓度梯度，不需要细胞消耗能量。
不同点：前者不需要蛋白质的协助， 后者必须有蛋白质的协助。
2、自由扩散和协助扩散有什么异同？
思考：
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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