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人教版 必修1
第1节 被动运输
第1课时
能阐明渗透作用的条件及原理。
结合探究实验，能分析理解细胞吸水和失水的过程及应用。
两溶液中的水分子是双向运动的，但由于蔗糖溶液渗透压越大，对水的吸引力越强，因此单位时间内，由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于从蔗糖溶液进入清水的分子数，最终使漏斗管内的液面升高。
讨论1.漏斗管内的液面为什么会升高？
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
不会，水柱产生的静水压F2↓，蔗糖溶液对清水的渗透压F1↑，随着液面的上升，水柱产生的静水压F2逐渐增大，当F2＝F1时，渗透系统达到渗透平衡，此时半透膜两侧水分子交换速率相等，液面不再升高。
不同、渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩速率相等，漏斗内蔗糖溶液的浓度仍高于烧杯中清水的浓度（只要有高度差，就有浓度差）
讨论3.渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？
讨论2.如果漏斗足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
1、半透膜：一些小分子物质（如水）能透过，而另一些较大的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。
生物膜：细胞膜、核膜、细胞器膜。
非生物膜：玻璃纸、鸡蛋壳的壳膜、鱼鳔、动物膀胱摸、肠衣。
选择透过性膜：是指有活性的生物膜，对物质的通过极具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性。如：细胞膜（半透膜包含选择性透过性膜）
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。
一、渗 透 作 用
2、扩散：物质分子从高浓度向低浓度区转移，直到均匀分布的现象。
3、渗透作用
概念：指水分子（或其他的溶剂分子）通过半透膜的扩散。
发生条件：具有半透膜、膜两侧溶液有浓度差
渗透作用所指的溶液浓度为物质的量浓度而非质量浓度。
水由相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散
溶液A＞溶液B，水分子从B→A移动，A中水分子少于B中水分子。
从溶剂角度：高浓度→低浓度
从溶质角度：低浓度→高浓度
渗透压：溶液中单位体积溶质微粒对水的吸引力，与溶液浓度成正比，单位体积溶质微粒越多，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高，反之，溶液渗透压越低。
液面
（等高）
10%
蔗糖
溶液
10%
葡萄糖
溶液
半透膜
葡萄糖侧高于蔗糖侧
先葡萄糖侧高于蔗糖，最终蔗糖侧高于葡萄糖侧。
1mol/LNacl溶液＞1mol/L蔗糖溶液
思考1、如果半透膜只允许水通过，一段时间后，水面高度如何变化？
思考2、如果半透膜允许水和葡萄糖分子通过，一段时间后，水面高度如何变化？
思考3、1mol/LNacl溶液和1mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等吗？
水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的原理吗？
将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，红细胞发生以下的变化。
当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀。
当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞失水皱缩。
当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，细胞形态不变。
二、动物细胞的吸水和失水
红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于渗透装置中的什么物质？
红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于渗透装置中的蔗糖分子
是
不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内溶液浓度也会下降，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。
思考·讨论
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？
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。
思考·讨论
水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理是一样的，都是通过渗透作用。
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
浓度差
动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
②细胞内溶液与外界溶液存在浓度差
①细胞膜相当于一层半透膜
水又是怎样进出植物细胞的呢？
图4-2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)
1、提出问题：相当于半透膜？
细胞液与外界溶液之间存在浓度差
原生质层
伸缩性较小，主要作用是支持和保护作用
植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。
水进出植物细胞主要指水通过原生质层进出液泡
三、植物细胞的吸水和失水
2、作出假设：原生质层相当于一层半透膜。
3、设计实验：
制作临时装片，观察植物细胞正常形态。
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。
再将植物细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
4、进行实验：
实验器材：刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜。
实验材料的选择：
成熟的植物活细胞，保证细胞具有中央大液泡和原生质层。
细胞液应具有颜色，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察。
还可以使用具有较多叶绿体的材料，如黑藻通过观察叶绿体分布情况判断是否发生质壁分离现象
③实验试剂的选择
对细胞无害：盐酸、酒精、醋酸等溶液等杀死细胞，不适用于实验试剂。常选用质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液作为外界溶液，该浓度的蔗糖溶液既能使细胞发生明显的质壁分离，又不会导致细胞过快死亡。
若蔗糖溶液浓度过高，如0.5g/ml的蔗糖溶液，原生质层分离的速度虽快，但不久就会死亡，不能再进行质壁分离实验，若蔗糖溶液的浓度过低，则不能使细胞发生明显的质壁分离或质壁分离速度较慢。
④实验步骤：
5、实验结果：
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 逐渐变小 逐渐脱离细胞壁 基本不变
清水 逐渐变大， 恢复原来大小 逐渐贴近细胞壁 基本不变
0.3g/mL
蔗糖溶液
清水中
6、实验结论：
植物细胞原生质层相当于一层半透膜，植物细胞是通过渗透作用吸水和失水
（1）外界溶液＞细胞液浓度，细胞失水，原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性，发生质壁分离。
（2）外界溶液＜细胞液浓度，细胞吸水，质壁分离复原
质壁分离发生的原因：
内因：
外因：
成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
原生质层比细胞壁的伸缩性大。
细胞液和外界溶液存在浓度差，细胞能渗透吸水和失水。
植物细胞想要发生质壁分离复原需要满足什么条件？
细胞是活的（死细胞细胞膜具有全透性），具有细胞壁。
细胞有中央大液泡
（干种子的细胞，根尖分生区等未成熟的植物细胞、死细胞、动物细胞不能发生质壁分离）
③细胞外溶液的浓度高于细胞液浓度
细胞发生质壁分离后，细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是外界溶液。
质壁分离条件：
1、溶质不能透过半透膜的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离自动复原现象，只有用清水或低渗溶液处理，方可复原。
2、溶质可透过半透膜的溶液中，（如：硝酸钾、甘油、尿素、乙二醇等）
可发生质壁分离并可自动复原，因为K＋、NO3-、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透压吸水而发生自动复原。
3、在质壁分离过程中，由于细胞失水、细胞液渗透压升高，细胞对水的吸引力增强。
4、质壁分离复原过程中，细胞液渗透压逐渐下降，植物细胞吸水能力逐渐减弱，失水能力逐渐增强。
5、对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。
补 充
1.判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞
高浓度
蔗糖溶液
镜检
发生质
壁分离
无质壁
分离
活细胞
死细胞
2.测定细胞液浓度范围
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
拓 展
3.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）
拓 展
1.某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是(　　)
A．渗透平衡后S1和S2浓度的大小关系为S1＝S2
B．渗透平衡后无水分子通过半透膜
C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D．向漏斗内加适量清水Δh将变小
D
2.如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法正确的是(　　)
A．图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力减弱
B．图1所示结果只能在图2中C处观察到
C．增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(D)和第三次观察(F)实验效果更明显
D．该实验用显微镜主要观察原生质层的位置、液泡的颜色和大小等
D

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