资源简介 (共48张PPT)第4章 物质的输入和输出第1节 被动运输(第1课时)情境导入:泳池“命案”观看视频指某些物质可以通过,另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过半透膜取决于物质分子的大小。常见的半透膜还有蛋壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣和火棉胶膜等。半透膜蔗糖分子水分子在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸,往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中,使漏斗管内外的液面高度相等,静置观察。过一段时间,会观察到什么现象?玻璃纸(又叫赛璐玢)是一种半透膜,水分子可以自由透过它,而蔗糖分子则不能。现象:漏斗内的液面升高。问题探讨问题探讨玻璃纸(半透膜)清水30%蔗糖溶液水分子可以通过半透膜,而蔗糖分子不能通过。单位体积的清水中的水分子含量______蔗糖溶液中的水分子含量,因此单位时间内由烧杯进入漏斗的水分子数______由漏斗进入烧杯的水分子数,导致漏斗内液面上升。多于大于半透膜讨论:1.漏斗内的蔗糖溶液液面为什么会升高?讨论:2.为什么当液面上升到一定程度时,液面不再上升 问题探讨漏斗中的液面高于烧杯中的液面,液面差为ΔH,由于烧杯中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。长颈漏斗中的液面升高时,液体产生的静水压也随之变大,当静水压增大到和渗透压处于平衡状态时(二者的方向相反,静水压向外、渗透压向内),通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等,因此,液面就不再升高了。3.当液面不再上升时半透膜两侧的浓度相等吗 不相等。当半透膜两侧的溶液达到平衡时,是指两侧的水分子运动达到平衡,而两侧溶液的浓度并不一定相同,两侧的液面高度也不一定相同。问题探讨讨论:3.如果用纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面会不会升高?为什么?4.如果烧杯内不是清水,而是同等浓度的蔗糖溶液,漏斗管内的液面会不会升高?为什么?不会。原因是纱布是全透性的,水分子和蔗糖分子都能通过。不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时,单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。纱布30%蔗糖溶液问题探讨讨论:5.如果增加蔗糖溶液的浓度,最终形成的液面高度差H会如何变化?6. 尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件?高度差H会增大。①具有半透膜;②膜两侧溶液存在浓度差。问题探讨原理分析:水分子可以通过半透膜,蔗糖分子不能通过。单位体积内水分子含量:烧杯内>漏斗内。两侧水分子均通过半透膜向对侧运动。水分子数:进入漏斗内>进入烧杯内。烧杯内蔗糖溶液液面上升。液面保持稳定水分子进出呈现动态平衡。学习目标课标要求 素养目标概念2 2.1物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞,以维持细胞的正常代谢活动 2.1.1阐明质膜具有选择透过性 2.1.2举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白 1.生命观念:细胞膜的结构与运输物质的功能相适应2.科学思维:结合渗透装置分析渗透原理,结合物质运输实例归纳物质运输特点3.科学探究:根据植物细胞的质壁分离与复原实验过程,分析实验原理、交流实验结果4.社会责任:依据渗透作用原理,指导农业生产和选择低盐饮食的健康生活方式重点难点难点重点知识目录01渗透作用02水进出细胞的原理03被动运输扩散原理新知探究一、渗透作用1.渗透作用的概念水分子(或其他溶剂分子)通过的扩散,称为渗透作用。半透膜半透膜观看视频渗透作用特指水分子或其它溶剂分子的扩散,而且是通过半透膜的扩散。2.渗透作用发生的条件膜两侧具有________。具有________。浓度差半透膜蔗糖溶液清水新知探究一、渗透作用3.渗透作用的方向含水量低高浓度溶液渗透压高含水量高低浓度溶液渗透压低渗透作用的实质:水分子顺相对含量梯度跨膜运输。新知探究一、渗透作用归纳小结1.水分子的运动规律(1) 半透膜两侧的水分子进行双向运动,液面变化是由水分子双向运动差异所导致的。(2)当液面高度不再变化时,水分子仍进出半透膜,但进出达到平衡。2.渗透平衡 ≠ 浓度相等渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,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。渗透平衡后,溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然,即液面高的一侧溶液浓度也高);浓度差越大,液面高度差也越大。新知探究一、渗透作用随堂检测1.把体积与质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透膜(允许水分子和葡萄糖分子通过,不允许蔗糖分子通过)隔开(如图所示),最终甲、乙两侧液面的情况及浓度关系是( )A.甲侧低于乙侧,且乙侧溶液浓度较高B.甲侧高于乙侧,且乙侧溶液浓度较低C.甲侧高于乙侧,且甲、乙两侧溶液浓度相等D.甲侧低于乙侧,且甲、乙两侧溶液浓度相等A【解析】因为葡萄糖是单糖,蔗糖是二糖,所以在体积与质量分数相同的情况下,葡萄糖分子数目多于蔗糖分子数目,故开始时,水分子整体表现为由乙侧向甲侧流动,导致甲侧液面升高;由于葡萄糖能通过半透膜而蔗糖不能,故一段时间后,乙侧溶液浓度逐渐增大,最终水分子整体表现为由甲侧流向乙侧,乙侧液面高于甲侧液面。由于有液面高度差产生的静水压存在,所以乙侧溶液浓度高于甲侧,故选A。新知探究一、渗透作用随堂检测新知探究一、渗透作用2.如图为一个渗透装置,假设溶质分子或离子不能通过半透膜,实验开始时,液面a和b平齐。下列判断错误的是( )A.如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的浓度低于乙,则液面a会下降,液面b会上升B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,两者的质量分数相同,则液面a会上升,液面b会下降C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的浓度不一定相等D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的渗透压一定相等D随堂检测【解析】如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的浓度低于乙,则水分子运动的总趋势是由甲流向乙,液面a会下降,液面b会上升,A正确。如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,两者的质量分数相同,由于蔗糖是二糖,葡萄糖是单糖,因此甲的物质的量浓度大于乙,则液面a会上升,液面b会下降,B正确。当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,由于两侧的液面高度可能不同,因此甲、乙溶液的浓度不一定相等,甲、乙溶液的渗透压也不一定相等,C正确,D错误。新知探究一、渗透作用随堂检测新知探究一、渗透作用拓展应用渗透装置的变形分析如图为渗透作用的初始状态,其中半透膜只允许水分子通过(图中浓度为质量分数)。②加蔗糖酶后:一分子蔗糖被水解产生两分子单糖(葡萄糖和果糖),导致左侧溶液浓度升高,水分子流向总趋势为10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液,则左侧液面升高。(2)若将稳定后的U形管右侧液面高出的部分吸走,则右侧液面继续升高并达到新的平衡。(1)往稳定后的U形管的左侧加入少量蔗糖酶①未加酶时:葡萄糖相对分子质量较小,10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度更大,水分子流向总趋势为10%的蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液,右侧液面升高。新知探究一、渗透作用随堂检测3.某兴趣小组用图甲研究渗透作用,a和b均为蔗糖溶液,c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是( )A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度B.若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶,则Δh最终将变小C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同D.若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶,则Δh将先变大后变小D【解析】漏斗液面高于烧杯液面说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度,A错误;若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,烧杯内溶液浓度会先上升,由于c允许单糖通过,继而烧杯内溶液浓度会下降,则Δh将先变小后变大,最终将变大,B错误;t2时刻半透膜两侧水分子进出速率相等,但是由于漏斗与烧杯的液面高度不一样,因此膜两侧溶液浓度不相同,C错误;若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,漏斗内溶液浓度会先上升,由于c允许单糖通过,继而漏斗内溶液浓度会下降,则Δh将先变大后变小,D正确。新知探究一、渗透作用随堂检测知识目录01渗透作用02水进出细胞的原理03被动运输新知探究二、水进出细胞的原理1.动物细胞的吸水和失水将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中,一段时间后,红细胞将会发生以下的变化。实验材料哺乳动物的红细胞哺乳动物的红细胞呈两面凹的圆饼状,吸水膨胀和失水皱缩现象明显。选材原因1.哺乳动物的成熟红细胞,没有细胞核及细胞器,避免细胞核及各种具膜的细胞器对细胞吸水、失水的影响;2.哺乳动物的红细胞具有运输氧气的功能,其内部有大量的血红蛋白,颜色呈现红色,易于观察。新知探究二、水进出细胞的原理1.动物细胞的吸水和失水实验结果及结论分析红细胞状态 结论 水分运输情况外界溶液浓度<细胞质浓度外界溶液浓度=细胞质浓度外界溶液浓度>细胞质浓度细胞吸水膨胀细胞失水皱缩水分进出平衡低渗溶液等渗溶液高渗溶液水分进出动物细胞的原理是渗透作用。新知探究二、水进出细胞的原理1.动物细胞的吸水和失水思考·讨论红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗?这些有机物相当于教材P62“问题探讨”所示装置中的什么物质?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?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。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。新知探究二、水进出细胞的原理1.动物细胞的吸水和失水思考·讨论3.红细胞吸水和失水取决于什么条件?4.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。新知探究二、水进出细胞的原理外界溶液浓度低于细胞质浓度,细胞吸水膨胀。泳池“命案”:思考:为什么植物细胞没有胀破呢?植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗?新知探究二、水进出细胞的原理思考:与动物细胞相类比,植物细胞与外界溶液形成渗透系统的基本条件有哪些?新知探究二、水进出细胞的原理2.植物细胞的吸水和失水(选择透过性)原生质层(选择透过性)细胞膜细胞质液泡膜细胞壁(全透性)↓构成渗透系统半透膜细胞内的 液体环境(细胞液)浓度差外界溶液存在相当于细胞液成熟植物细胞模式图提出问题作出假设设计实验水分进出植物细胞是通过渗透作用吗?原生质层是一层半透膜吗?细胞膜和液泡膜是生物膜,具有选择透过性,那么原生质层也具有选择透过性,相当于半透膜。就与外界溶成熟的植物细胞液构成一个渗透系统。确定实验思路;设计实验步骤、预期实验结果。新知探究二、水进出细胞的原理2.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设计实验时请思考和讨论以下问题:①如果假设是正确的,当外界溶液浓度高于细胞液浓度时,细胞就会________;当外界溶液浓度低于细胞液浓度时,细胞就会________。②如何使细胞外溶液浓度提高或降低 ③如何看到细胞 需要用到什么材料和器具 ④对实验结果作出预测:细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化 失水吸水①中央液泡逐渐_____,颜色_____。②原生质层与细胞壁逐渐_____ 。盖玻片新知探究二、水进出细胞的原理制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片用低倍镜显微镜观察①有一个_____的中央大液泡。②原生质层紧贴_______盖玻片0.3g/mL的蔗糖溶液______吸收吸水纸吸引____紫色细胞壁吸水纸变小变深分离清水用低倍镜显微镜观察用低倍镜显微镜观察①中央液泡逐渐胀大,颜色_____。②原生质层逐渐_____细胞壁。实验流程变浅贴近新知探究二、水进出细胞的原理按照实验方案进行实验进行实验观看视频新知探究二、水进出细胞的原理按照实验方案进行实验实验结果中央液泡大小 原生质层位置 细胞大小蔗糖溶液 变小 脱离细胞壁 基本不变清水 逐渐恢复原来大小 恢复原位 基本不变蔗糖溶液清水现象:质壁分离现象:质壁分离复原新知探究二、水进出细胞的原理实验结论(1)当细胞液浓度_______外界溶液浓度时,细胞失水,原生质层和细胞壁分离,发生____________。(2)发生质壁分离的细胞,当细胞液浓度_______外界溶液浓度时,细胞吸水,发生______________。小于质壁分离复原大于质壁分离质壁分离中的“质”指的是原生质层,而不是细胞质;“壁”指的是细胞壁。发生质壁分离后,细胞膜与细胞壁的间隙内充满了外界溶液(因为细胞壁具有全透性)。本实验是自身对照,用显微镜观察三次,第二次(质壁分离状态)与第一次(正常植物细胞)对照,第三次(质壁分离复原)与第二次(质壁分离状态) 对照。【易错提醒】实验分析新知探究二、水进出细胞的原理(1)该实验过程共观察了3次,制作临时装片后观察,滴加蔗糖溶液后观察,再次滴加清水后观察。每一次观察的实验现象是什么?(2)解释滴加 0.3g/mL的蔗糖溶液后液泡变小的原因。细胞外蔗糖溶液的浓度高于细胞液,水从细胞液透过原生质层进入到蔗糖溶液中,液泡发生失水收缩,原生质层一定程度的收缩。第一次观察滴加蔗糖溶液后观察再次滴加清水溶液后观察第一次观察的目的:观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态,以便与处理后的细胞状态形成对照。新知探究二、水进出细胞的原理实验分析(3)质壁分离及质壁分离复原的原因分析:外界溶液浓度>细胞液浓度↓细胞渗透失水↓质壁分离外界溶液浓度<细胞液浓度↓细胞渗透吸水内因原生质层相当于半透膜细胞壁伸缩性<原生质层伸缩性↓质壁分离复原失水吸水←外因→泳池“命案”揭秘观看视频新知探究二、水进出细胞的原理1.判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律(1)从细胞角度分析(2)从溶液角度分析①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。①在一定浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中发生质壁分离。②在一定浓度、溶质(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原。③在高浓度溶液(如0.5 g/mL的蔗糖溶液)中质壁分离现象明显,但不会发生复原。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于作为质壁分离实验的溶液。归纳总结细胞的质壁分离与复原新知探究二、水进出细胞的原理2.质壁分离的原因及表现归纳总结细胞的质壁分离与复原(1)原因内因外因宏观微观(2)表现原生质层比细胞壁的伸缩性大外界溶液浓度>细胞液浓度植物由坚挺→萎蔫质壁分离原生质层与细胞壁分离液泡:大→小细胞液颜色:深→浅新知探究二、水进出细胞的原理3.质壁分离及复原实验的应用归纳总结细胞的质壁分离与复原(1)判断细胞的死活待测溶液+蔗糖溶液发生质壁分离和复原→活细胞不发生质壁分离→死细胞镜检将待测细胞置于一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检,细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。(2)测定细胞液浓度的范围新知探究二、水进出细胞的原理3.质壁分离及复原实验的应用归纳总结细胞的质壁分离与复原(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度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(4)比较未知浓度溶液的浓度大小同种植物细胞未知浓度的溶液镜检发生质壁分离所需时间越短,未知溶液浓度越大新知探究二、水进出细胞的原理3.质壁分离及复原实验的应用归纳总结细胞的质壁分离与复原(5)在实践生产生活中的应用①对农作物合理灌溉,既满足了农作物对水分的需要,同时也降低了土壤溶液的浓度,有利于对水分的吸收。②盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象,都是因为土壤溶液浓度过高,甚至超过了根细胞液浓度,导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。③防腐杀菌:糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液,使微生物不能在其中生存和繁殖,所以能较长时间的保存。④医用生理盐水浓度为0.9%,其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当,可以使人体细胞保持正常的形态和功能。新知探究二、水进出细胞的原理知识拓展比较原生质层、原生质体、原生质原生层质原生质层是指成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构,由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成,不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。原生质体原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构,包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分,常用作植物细胞融合的材料。一个动物细胞就是一个原生质体。原生质原生质是细胞内生命物质的总称。它的主要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂质等。二、水进出细胞的原理随堂检测4.质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是( )A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等D【解析】对农作物施肥过多,根细胞外土壤溶液浓度过高,会导致质壁分离,引起“烧苗”,A正确;质壁分离过程中,原生质层(由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成)与细胞壁分离,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁,B正确;质壁分离复原过程中,细胞液浓度逐渐降低,吸水能力逐渐降低,C正确;1 mol/L NaCl溶液中,含1 mol/L的Na+和1 mol/L的Cl-,即溶质微粒浓度为2 mol/L,而1 mol/L蔗糖溶液中,溶质为蔗糖分子,不可再拆分,故1 mol/L NaCl溶液的渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压,D错误。二、水进出细胞的原理随堂检测5.将胡萝卜块茎切成4根粗细相同、长度均为5 cm的条,再将这4根胡萝卜条分别放在不同浓度的KNO3溶液中,于30 min和4 h后分别测量胡萝卜条的长度,结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )A.胡萝卜细胞从溶液中吸收水与K+的方式不同B.KNO3溶液的浓度是该实验的自变量 C.能观察到细胞的质壁分离与复原过程的是a组和d组D.4 h后,d组胡萝卜的细胞可能不能主动吸收K+C二、水进出细胞的原理随堂检测【解析】胡萝卜吸水为被动运输,吸收K+属于主动运输,A正确;自变量是KNO3溶液的浓度和时间,因变量是30 min和4 h后胡萝卜的长度,B正确;a中胡萝卜30 min和4 h后的长度均大于原长,可知其在KNO3溶液中通过渗透作用吸水膨胀;b、c中胡萝卜在30 min后长度小于原长,可知细胞液浓度低于KNO3溶液浓度,细胞失水发生质壁分离,4 h后b组长度等于原长,c组有所恢复,说明发生了质壁分离的复原,能观察到细胞的质壁分离与复原过程的是b组和c组,C错误;4 h后,d组胡萝卜的长度不变,说明外界浓度太高了,细胞失水过多而死亡,故细胞可能不能主动吸收K+,D正确。二、水进出细胞的原理随堂检测6.保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③C二、水进出细胞的原理随堂检测【解析】蔗糖分子属于二糖,不能进入保卫细胞,在清水中,保卫细胞因渗透吸水导致气孔开放,据题图可知,滴加蔗糖溶液①,保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态一样,推测蔗糖溶液①的浓度近似等于保卫细胞细胞液浓度,滴加蔗糖溶液②,保卫细胞气孔关闭,推测蔗糖溶液②的浓度高于保卫细胞细胞液浓度,故质壁分离最可能出现在滴加蔗糖溶液②后观察的视野中,B正确;滴加蔗糖溶液③,保卫细胞气孔张开比初始状态更大,推测蔗糖溶液③的浓度低于保卫细胞的细胞液浓度,滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子进入保卫细胞,故蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度<蔗糖溶液①处理后的保卫细胞细胞液浓度,A错误,C正确;由以上分析可知,3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③,D正确。课堂小结渗透作用低浓度向高浓度方向提出问题条件原生质层细胞膜植物 动物验证实验设计实验过程实验现象实验结论作出假设探究植物细胞的吸水和失水半透膜半透膜两侧存在浓度差 展开更多...... 收起↑ 资源列表 4.1 被动运输 第1课时(教学课件)生物人教版2019必修1(共48张ppt).pptx 导入:泳池“命案”.mp4 小结:动物细胞“死亡”揭秘.mp4 视频素材1:扩散原理.mp4 视频素材2:渗透原理.mp4