4.1被动运输课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第1节 被动运输 第4章 细胞的物质的输入和输出 学习目标： 1.渗透现象的原理和条件 2.探究植物细胞的吸水和失水 3.掌握被动运输的方式、原理和特点。 好，下课，老师好，朋友们好，请坐。那么上一节我们结束了第三章细胞结构的学习，这一节我们走进第四章细胞的物质输入和输出。第一课时水浸出细胞的原理，那学完这一节课，我们要明白第一个，那么结合渗透装置要掌握渗透作用的条件。第二点，那么要理解动物细胞吸水和失水的原理。第三点，那么通过探究植物细胞的吸水和湿水，那么理解其原理。那么在学习之前我们先看这样一个视频。 联系生活 1 2 3 清水 玻璃纸 (半透膜) 蔗糖溶液 水分子 5 4 蔗糖分子 渗透装置 半透膜 半透膜是一类可以让小分子（水/离子/葡萄糖）物质通过，而较大分子（蔗糖）物质不能通过的一类多孔性膜。如：玻璃纸。 课本P62 好，那么我们接着生物学专家的这个问题，继续去探讨一下。渗透装置。渗透装置？什么是渗透装置？这一块有一个烧杯，烧杯里面装的是清水，那么在烧杯里面倒扣一个漏斗，里面是蔗糖溶液，那么漏斗的大口端我们用半透膜把它包裹。什么是半透膜？它像筛子一样，有一定的统计，比这个孔剂小的物质，它可以自由进步，比这个古今大的物质，它会被挡在一侧，对，挡在一侧。 蔗糖溶液 玻璃纸（半透膜） 清水 半透膜 蔗糖分子 水分子 Q1. 漏斗内的液面为什么会升高？ 烧杯中 水的相对含量 蔗糖溶液中 水的相对含量 水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。 单位时间 从清水流入蔗糖溶液中的水分子数 单位时间 从蔗糖溶液流入清水中的水分子数 由于单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量多于渗出的水分子数量。 渗透装置 课本P62 多 少 课本P62 1. 渗透作用 (1)概念：水分子（或其它溶剂分子） 通过半透膜的扩散。 (2)水分子的运动趋势： 顺相对含量梯度运输 从溶液的角度分析： 低浓度溶液→高浓度溶液 从水分子自身的角度分析： 高含量一侧→低含量一侧 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 含水量高 含水量低 溶液浓度低 溶液浓度高 渗透压低 渗透压高 渗透压：溶质微粒对水的吸引力 渗透装置 高 “水往 高 处流” 那么像这样的一个现象，水分子透过半透膜从水分子含量相对多的一方往水分子含量少的一方扩散的这个现象我们就叫做渗透作用。对，咱们现在把课本翻开到 62 页单段的三四第四行，把渗透作用的地域给它缺出来水分子或其他溶剂分子通过半透膜它的一个扩散。扩散的意思就是从水分子含量多的地方往水分子含量少少的地方运动的这种现象。 Q1.漏斗管内的液面为什么会升高？ 多 少 课本P62 【问题探讨】 由于单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量多于渗出的水分子数量。 烧杯中 水的相对含量 蔗糖溶液中 水的相对含量 单位时间 从清水流入蔗糖溶液中的水分子数 单位时间 从蔗糖溶液流入清水中的水分子数 1.渗透作用概念: 2.渗透作用发生条件: ①具有半透膜 ②半透膜两侧溶液存在浓度差 3.渗透作用结果： 溶液浓度低 渗透压低 溶液浓度高 渗透压高 含水量高 含水量低 4.渗透作用中水分子流动的方向 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散 水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡。 从溶质的角度分析： 低浓度溶液→高浓度溶液 从水分子自身的角度分析： 高含量一侧→低含量一侧 一、水进出细胞的原理 渗透压：溶质微粒对水的吸引力 Q3.清水→同样浓度的蔗糖溶液，结果如何？ Q2. 半透膜→纱布，漏斗管内的液面还会升高吗？ (3)条件：①具有半透膜； ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 1. 渗透作用 30%蔗糖溶液 玻璃纸 30%蔗糖溶液 30%蔗糖溶液 玻璃纸 清水 30%蔗糖溶液 纱布 清水 液面不会上升 液面不会上升 【问题探讨】 课本P62 渗透作用要发生必须要具备一定的条件。那现在我把这个半透抹我换成纱布，漏斗内的界面会上升吗？如果实验用的不是玻璃纸，而是纱布的话，水分子可以进出，蔗糖分子也可以进出。这样，烧杯内的水就能扩散进入漏斗中，而漏斗中的蔗糖也能扩散进入烧杯内，烧杯内和漏斗中最终就会变成浓度相等的蔗糖溶液，两者的液面仍然保持平齐。我们把纱布视作是全透性的，也就是水和溶质都可以通过；把玻璃纸视作是半透性的，对水通透，对蔗糖等溶质不通透。 如果烧杯内不是清水，而是与漏斗中相等浓度的蔗糖。由于漏斗中和烧杯内的蔗糖含量相等，因此，两者的水含量也相等，这样就不存在水的扩散了，漏斗中的液面也就不会升高。 Q4. 如果漏斗管无限长，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，最终达到渗透平衡，液面将不再上升。 不会, 漏斗内溶液浓度仍然高； 因漏斗中水柱的压力，在半透膜两侧仍然存在浓度差。 Q5. 如果漏斗管内的液面不再升高，半透膜两侧溶液的浓度大小一样吗？为什么？ 渗透压：溶质微粒对水的吸引力 你需要注意的是：液面不再升高时，既有水分子从烧杯进入漏斗，也有水分子从漏斗进入烧杯，只不过两种水分子相互抵消了，所以液面不会升高。 液面不变 右侧液面升高 A B A B 物质的量浓度 质量分数 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，渗透压高，水分子相对含量少，水分子由A侧向B侧运动的速率大 拓展延伸 半透膜只允许水分子通过，分析液面变化及原因? 半透膜两侧的浓度差是指溶质颗粒的物质的量浓度，不是质量浓度 1.某同学设计了图中所示用于检测渗透作用的实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记作零界面，实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为(　　) 课堂检测58页： A 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 √ 变式训练： a侧浓度大 × × 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 B ＋果糖 变式训练： 半透膜、选择性透过性膜以及生物膜的区别 概念范畴 特点 半透膜 物理学上的概念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小，如玻璃纸、动物膀胱、鱼鳔、花生种皮等，不具有选择性 生物膜选择透过性膜 生物学上的概念 具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜，活的生物膜属于选择透过性膜如细胞膜、液泡膜和由其构成的原生质层等 类比推理 如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？ 一、水进出细胞的原理 水分子通过细胞膜进出细胞，是不是也是通过渗透作用呢？ 好，我把这个漏斗给他一句，我换成了一个动物细胞，换成动物细胞在清水里面它是不是可以吸水？那它吸水是水 （一）动物细胞的吸水和失水 0.9%NaCl 红细胞 清水 9%NaCl 外界溶液： 一、水进出细胞的原理 细胞质 浓度 外界溶液 浓度 ＜ 红细胞吸水膨胀 细胞质 浓度 外界溶液 浓度 ＞ 红细胞失水皱缩 红细胞形态不变 细胞质 浓度 外界溶液 浓度 = 我们一起看一下 63 页。红细胞放入到不同浓度的溶液里面，它所发生的一个细胞形态的一个变化。当我把红细胞放在比细胞内浓度低的溶液里面的时候，会发生怎样的现象？细胞吸水膨胀？所以看当外界溶液浓度和细胞质的浓度怎样，大小关系。外界溶液浓度大为小于细胞质的浓度的时候，细胞会吸水膨胀。那么当我把红细胞放在比它这个细胞质溶液浓度高的溶液里面，会发生怎样的现象？对，所以当外界溶液浓度大于细胞质的浓度的时候，它会湿水 思考.讨论 P63 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？ 2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？ 3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？ 5.想一想临床上输液为什么要用0.9%生理盐水？ 是（相当于） 蔗糖分子 不能，血红蛋白是大分子有机物 不一定 红细胞内外溶液的浓度差 生理盐水的浓度与细胞质浓度基本一致，水进出量相同，维持细胞形态 结合对水分子进出哺乳动物红细胞现象的分析，请讨论回答P63思考与讨论的五个问题 （外界溶液） 细胞膜 半透膜 蔗糖溶液 细胞质 相当于 相当于 清水 动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统： 与外界溶液存在浓度差 相当于一层半透膜 水分子进出动物细胞的原理： 细胞膜 细胞质溶液 渗透作用 一、水进出细胞的原理 （一）动物细胞的吸水和失水 类比之前所学的渗透装置，动物细胞所处的外界溶液，相当于烧杯中的清水；细胞质相当于漏斗内蔗糖溶液，细胞膜则相当于漏斗上的半透膜，所以动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统， 一、水进出细胞的原理 1、在青菜上放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。 2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 3、放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后，又恢复新鲜。 生活现象： 植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？ 什么是烧苗？肥料过多的时候，这个苗它表现出发黄缺水的症状，他为什么会发黄？为什么会缺水？为什么会萎烟？这就是商标，他很有可能干失水了，失水了。我们再回忆一下我们第三章学的一个细胞器，哪个细胞器可以保持植物细胞的接体液泡，哎？液泡是不是？那我们再看一下这个实验，你放在清水里面，它吸水了，它变得坚清了，对不对？那它这个水分子很有可能到哪里面去。 二、水分子进出植物细胞的原理 细 胞 液 （具有一定的浓度） 外界溶液 成熟的植物细胞模式图 思考： 1.成熟植物细胞中的水主要储存在什么结构中？ 植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层 水进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡 思考： 2.水进出液泡要经过那些细胞结构？ 液泡膜 细胞质 细胞膜 细胞壁 原生质层 ：全透性 、伸缩性比较小 思考： 3.原生质层是否相当于一层半透膜？ 那水分子又是如何进出植物细胞的呢？ 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)且伸缩性比较小 原生质层 半透膜 ？ 液泡 细胞膜、细胞质、液泡膜 一、水进出细胞的原理 （二）植物细胞的吸水与失水 同学们现在把课本的 63 页倒数第三行把原生制成我们刚接触的一个内容勾出来，那么细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，我们称为原来生制成。把这句话学出来，这叫原生制成。好，那我们再讲一下，我们刚才说细胞吸水吸到哪里面去了？液泡里面去了，那么它吸水吸到液泡里面去了对于植物细胞而言，水分主要存在于中央大液泡中。细胞吸水时，外界溶液中的水进入植物细胞，先通过细胞膜进入细胞质，再通过液泡膜进入细胞液。同样地，细胞失水时，细胞液中的水，先通过液泡膜进入细胞质，再通过细胞膜进入外界溶液。为了简化叙述，随后我们说的水分进出植物细胞主要是指水分经过原生质层进出液泡。 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外界溶液（蔗糖溶液）和较低浓度的外界溶液（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 预期结果：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 。 失水 吸水 分进出成熟植物细胞主要是指水分进出液泡，因此，选择液泡可见的植物细胞，就容易观察到液泡中水分的增加或减少。怎样才能让液泡可见呢？这就可以借助液泡中的色素，当液泡中含有色素时，液泡就可见了。那么，什么植物细胞的液泡中含有色素呢？洋葱鳞片叶外表皮细胞就符合这个要求。如果，我们看到紫色范围变大了，紫色也变浅了，这就表明水分进入了液泡，也就是植物细胞吸水；如果紫色范围变小了，紫色也变深了，这就表明液泡失去了水，也就是植物细胞失水。注意一下，鳞片叶外表皮细胞的液泡才富含紫色色素，内表皮细胞的液泡中是缺乏色素的。 3. 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 洋葱鳞片叶外表皮细胞 优点： 有紫色大液泡，便于观察 0.3g/ml 蔗糖溶液 0.3g/ml 蔗糖溶液 清水 清水 ＞ 细胞液浓度 ＜ 细胞液浓度 实验步骤 盖上盖玻片 制成临时装片 滴清水 撕取洋葱鳞片叶外表皮 1.制片 低倍镜观察 2.观察（第一次） 第一次观察结果 ①有一个______的中央大液泡 ②原生质层 细胞壁 紫色 紧贴 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 3. 探究植物细胞的吸水和失水 实验步骤 3.第一次实验处理 4.观察（第二次） 第二次观察结果 一侧滴加0.3g/mL蔗糖溶液 另一侧用吸水纸吸引 浸润在蔗糖溶液中 重复几次 低倍镜观察 ①中央液泡逐渐_____，颜色______ ②原生质层与细胞壁逐渐______ ③细胞大小____ __ 分离 变小 变深 基本不变 质壁分离 3. 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 实验步骤 5.第二次实验处理 6.观察（第三次） 第三次观察结果 一侧滴加清水 另一侧用吸水纸吸引 浸润在清水中 重复几次 低倍镜观察 ①中央液泡逐渐_____，颜色______ ②原生质层与细胞壁逐渐______ ③细胞大小____ __ 紧贴 变大 变浅 基本不变 质壁分离复原 3. 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 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 注意： 本实验在低倍镜下观察了三次，形成了两次自身前后对照 自身前后对照：对照组和实验组在同一研究对象上进行 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 得出结论： (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 分析结果： 质壁分离 质壁分离复原 3. 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 清水处理 正常状态 质壁分离 0.3g/ml的蔗糖 质壁分离复原 进一步分析： 思考1：质壁分离的“质”与“壁”分别指什么？ “质”指原生质层（细胞膜和液泡膜及两层膜之间的细胞质） “壁”指细胞壁 思考2：要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？ 有细胞壁（植物细胞） 有中央液泡（成熟的植物细胞，颜色为深色较好） 活细胞（原生质层相当于半透膜） 活的成熟的植物细胞 死细胞 未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞） 动物细胞→不发生质壁分离 大本P55-P56 清水处理 正常状态 质壁分离 0.3g/ml的蔗糖 质壁分离复原 进一步分析： 思考3：发生质壁分离的细胞，细胞壁和原生质层间的溶液是什么？ 蔗糖溶液（外界溶液） 蔗糖溶液（外界溶液） 思考4：用洋葱内表皮细胞观察质壁分离，如何使现象更明显？ 可滴加有颜色的外界溶液使现象明显 思考5：能否用叶肉细胞观察质壁分离？ 可以，叶肉细胞有大液泡，且有叶绿体，使原生质层呈绿色，便于观察 观察植物细胞的质壁分离和复原 探究·实验 →有紫色大液泡，便于观察 紫色洋葱鳞片叶外表皮（原因） 注意： 1.不能用未成熟的细胞， 如根尖分生区细胞（原因） 没有大液泡 2.可以用绿色植物的叶肉细胞，如黑藻叶片（为什么） 黑藻叶片细胞 质壁分离 注意 分进出成熟植物细胞主要是指水分进出液泡，因此，选择液泡可见的植物细胞，就容易观察到液泡中水分的增加或减少。怎样才能让液泡可见呢？这就可以借助液泡中的色素，当液泡中含有色素时，液泡就可见了。那么，什么植物细胞的液泡中含有色素呢？洋葱鳞片叶外表皮细胞就符合这个要求。如果，我们看到紫色范围变大了，紫色也变浅了，这就表明水分进入了液泡，也就是植物细胞吸水；如果紫色范围变小了，紫色也变深了，这就表明液泡失去了水，也就是植物细胞失水。注意一下，鳞片叶外表皮细胞的液泡才富含紫色色素，内表皮细胞的液泡中是缺乏色素的。 清水处理 正常状态 质壁分离 0.3g/ml的蔗糖 质壁分离复原 进一步分析： 思考6：质壁分离的原因（内因、外因）是？ 蔗糖溶液（外界溶液） 外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离 外因： 内因： 1.原生质层相当于一层半透膜 2.原生质层伸缩性比细胞壁大 清水处理 正常状态 质壁分离 0.3g/ml的蔗糖 质壁分离复原 进一步分析： 思考7：如果将0.3g/ml的蔗糖溶液换成0.5g/ml的蔗糖会发生什么变化？ 蔗糖溶液（外界溶液） 质壁分离明显，但不能复原 （原因：外界溶液浓度过高，植物细胞失水过多而死亡） 注1： 用过高浓度溶液处理：质壁分离现象明显但不能复原 清水处理 正常状态 质壁分离 0.3g/ml的蔗糖 质壁分离复原 进一步分析： 思考8：如果将0.3g/ml的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3结果会如何？ 蔗糖溶液（外界溶液） 资料：蔗糖是二糖不能被细胞吸收，质壁分离后滴加清水后才能复原；而K+和NO3+可被植物细胞吸收。 质壁分离后自动复原 （原因：在一定浓度的KNO3溶液中失水发生质壁分离，但细胞会吸收K+和NO3+微粒，使细胞液浓度上升，发生吸水，质壁分离自动复原） 注2： 用一定浓度KNO3、尿素、甘油、葡萄糖、NaCl溶液、乙二醇等处理： 质壁分离后自动复原 清水处理 正常状态 质壁分离 0.3g/ml的蔗糖 质壁分离复原 进一步分析： 思考9：如果将0.3g/ml的蔗糖溶液换成酒精、盐酸、醋酸的等结果会如何？ 蔗糖溶液（外界溶液） 观察不到质壁分离及复原现象 （原因：酒精、盐酸、醋酸等会杀死细胞） 注3： 用酒精、盐酸、醋酸等处理：细胞被杀死，不可观察质壁分离及复原 清水处理 正常状态 质壁分离 0.3g/ml的蔗糖 质壁分离复原 进一步分析： 思考10：质壁分离程度及复原程度与植物细胞吸水能力分别有什么关系？ 蔗糖溶液（外界溶液） 质壁分离程度越大，吸水能力越强 （原因：分离程度越大，细胞液浓度越大，因此吸水能力越强） 质壁分离复原程度越大，吸水能力越弱 （原因：复原程度越大，细胞液浓度越小，因此吸水能力越弱） 提出问题 实验：探究植物细胞的吸水和失水 作出假设 设计实验 阅读教材P64参考案例回答问题： 1.本实验选的生物材料是？ 有何优点？ 如何制成临时装片？ 2.实验中总共用显微镜观察了几次？ 是高倍镜还是低倍镜观察？ 每次观察都用了什么溶液处理？ 观察到怎样的现象？ 3.本实验是否有对照？ 如何形成对照？ 进行实验 记录结果 分析结果 得出结论 表达与交流 进一步探究 洋葱鳞片叶外表皮细胞 有紫色大液泡，便于观察 擦→滴→撕→展→盖 3次 低倍镜 清水、蔗糖、清水 原生质层紧贴细胞壁 原生质层与细胞壁分离 分离的原生质层与细胞壁逐渐贴近 有 自身前后对照 注意 大本P57 滴加蔗糖溶液 滴加清水 质壁分离 质壁分离复原 归纳小结： 1、对于成熟植物细胞来说，____________相当于半透膜，其伸缩性_______ 2、细胞壁是__________，溶于水的物质都可以通过细胞壁，而且细胞壁的伸缩性________ 3、当外界溶液浓度大时，细胞渗透失水，原生质层缩小程度较细胞壁缩小程度____，发生_________________________分离 4、将质壁分离的细胞置于低浓度溶液中，液泡吸水，原生质层恢复原状，即发生________________________ 原生质层 大 全透的 小 大 原生质层与细胞壁 质壁分离复原 3次观察，形成前后自身对照 原生质体与原生质层有什么不同？ 原生质体 植物细胞中特指除去细胞壁后剩余部分。（包括细胞膜、细胞质和细胞核）。 一个动物细胞 即 一团原生质体。 原生质层 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 3. 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 液泡带有一定颜色的植物组织 有浓度差 外界溶液 （因为细胞壁具有全透性） 3. 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. 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？ 不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用） 2. 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果如何？ 蔗糖溶液浓度过高，细胞可以发生质壁分离，但不能质壁分离复原。（因为细胞已经严重失水而死亡了) 3. 将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3（葡萄糖、乙二醇、NaCl等)，实验结果如何？ 先质壁分离，后质壁分离自动复原。 因细胞吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 注意 1．如图A为两个渗透装置，溶液a、b为不同浓度的同种溶液，且a溶液浓度<b溶液浓度，c为清水，图B为显微镜下观察到的某植物表皮细胞，下列叙述错误的是(　　) 对点训练55页 A.图A中装置2的液面一段时间后会高于装置1的液面 B．图B中的⑤④⑥相当于图A中的② C．若图B所示为某农作物的根毛细胞，此时应及时灌溉 D．图B中的⑦与图A中的②通透性不同 B 2．将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的NaCl溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A．图中所示细胞质的浓度，a组的比b组的高 B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量 C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能先皱缩后恢复原状 D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗能量的多少比较：c>b>a D 对点训练55页 3．在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述错误的是(　　) A．第二次吸水纸的作用是引导清水在盖玻片下流动，使植物细胞完全浸润在清水中 B．若第一次滴加的液体是适宜浓度的乙二醇，不用滴加清水也能观察到质壁分离的复原 C．第一次显微镜观察主要是观察紫色液泡的大小以及原生质层的位置 D．用质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液完成该实验，效果更好 D 对点训练56页 4．洋葱内表皮细胞质壁分离和复原实验过程中，在①②时刻滴加了相应的溶液(30% 蔗糖溶液或清水)，液泡的体积会随外界溶液浓度的变化而改变，如图甲所示；图乙为实验中不同时期两个细胞图像。下列有关叙述错误的是(　　) A．①②两处滴加的溶液分别为30%蔗糖溶液、清水 B．图甲的①到②过程中对应图乙中的a，细胞吸水能力逐渐增大 C.图甲②时刻可对应图乙中的Y细胞，此时细胞液浓度最大 D．图乙中Y细胞一定是正处于发生质壁分离过程的细胞 D 对点训练56页 从细胞膜的结构分析，你认为外界的物质可以如何进入细胞？ 穿过磷脂分子之间的缝隙 借助于膜上的蛋白质 糖链 膜蛋白 细胞质 问题探讨 是否带电 分子的大小 分子的极性 问题探讨 据图分析，被运输物质穿过磷脂双分子层的速率与哪些因素有关？ 问题探讨 被动运输 （1）概念： 物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 （2）特点：①不消耗能量； ②顺浓度梯度:高浓度→低浓度。 （3）种类：自由扩散 协助扩散 课本P66 51 细胞外 细胞内 细胞膜 ① 小分子物质：少部分的水、气体：O2、CO2、N2等 1.自由扩散（简单扩散）：物质通过简单的扩散作用进出细胞。 ② 脂溶性小分子：乙醇、甘油、苯、尿素等 （1）特点： ①顺浓度梯度（高→低） ③不需要转运蛋白 ②不耗能(ATP) （2）实例： ①顺浓度梯度（高→低） ③需要转运蛋白 ②不耗能（ATP） 2.协助扩散（易化扩散）：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。 （2）例子： 大部分的水分子通过细胞膜 钠钾离子通过离子通道蛋白 （Na+进入神经细胞、K+运出神经细胞） 葡萄糖进入红细胞 （1）特点： Administrator (A) - 通道蛋白 载体蛋白 转运蛋白 协助扩散 3.转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白 构象 物质是否与转运蛋白结合 运输的物质 举例 会改变 不改变 能与自身部位结合 与通道直径和形状相配 大小和电荷相适宜 结合 不结合 红细胞吸收葡萄糖 水、钾离子、钠离子 细胞膜 细胞外 细胞内 注意：研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。 课本P66 图4-4 思考？ 现象： 生物膜对水分子的通透性高于人工膜 研究结果：水分子除了自由扩散还可以借助水通道蛋白进出细胞，且以水通道蛋白介导为主 假设： 水分子除自由扩散外，还存在其它运输方式 57 影响自由扩散和协助扩散的直接因素可能有哪些？ 1.膜内外物质的浓度梯度 2.膜上的转运蛋白种类和数量对协助扩散的速率有直接影响 影响自由扩散的因素 温度 膜两侧的浓度差 影响协助扩散的因素 温度 膜两侧的浓度差 转运蛋白的种类和数量 4.影响跨膜运输的因素 三、影响跨膜运输的因素 ￫ 被动运输——自由扩散 浓度差（Mmol/L） 5 10 15 20 25 30 运输速度 （离子/秒） 2.4 4.7 7.3 9.5 12.2 14.4 结论：物质的运输速度与物质浓度差成______关系，自由扩散过程只受_______影响。 正比 浓度差 三、影响跨膜运输的因素 ￫ 被动运输——协助扩散 结论：在一定浓度范围内，物质的运输速率与物质浓度差成______关系，超过一定的浓度后，协助扩散中物质运输速率受________限制。 正比 蛋白质 浓度差 （Mmol/L） 1.5 3 4.5 6 7.5 9 速率 （离子/秒） 8 15 24 30 31 31 P点后速率受转运蛋白数量限制 P点 不需要 不需要 不需要 需要 O2、CO2、脂溶性小分子 离子，葡萄糖、氨基酸 被运物质浓度高的一侧→浓度低的一侧（顺梯度） 浓度差 浓度差、转运蛋白 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 被动运输 自由扩散 协助扩散 特点：高 低 特点：高 低 、需要载体蛋白 5．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散方式进入细胞，如果以人工合成的不含蛋白质的磷脂双分子膜替代细胞膜，并维持其他条件不变，则 (　　) A．甲物质的运输被促进 　　 B．乙物质的运输被促进 C．甲物质的运输被抑制 D．乙物质的运输被抑制 D 对点训练 6．图中①②③表示物质出入细胞的不同方式，下列说法不正确的是(　　) A．①是自由扩散，影响其物质运输速率的因素只有细胞内外的物质浓度差 B．②中载体蛋白与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质 C．②中的物质运输速率与载体蛋白的数量有关，不需要消耗能量 D．③中离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合 A 对点训练 2.将紫色洋葱鳞片叶外表皮浸润在一定浓度的蔗糖溶液中，稍后进行显微观察，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　) A．①具有选择透过性 B．③是细胞质基质，其中不含色素 C．②中溶液的渗透压可能小于或等于蔗糖溶液渗透压 D．视野中各细胞的细胞液浓度相等 C 课堂检测 3．下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是 (　　) A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察 B．用黑藻叶片进行实验时，其原生质体相当于一层半透膜 C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位的细胞观察到的质壁分离程度可能不同 D．用无色洋葱鳞片叶外表皮细胞通过调节光线也可以观察实验现象 B 课堂检测 4．下列关于物质出入细胞方式的叙述，错误的是(　　) A．CO2以自由扩散方式通过细胞膜 B．O2和酒精以扩散方式进入细胞 C．膜蛋白不参与物质跨膜的被动运输过程 D．物质通过磷脂双分子层的扩散速率与其脂溶性有关 C 课堂检测 5．如图是物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。下列叙述正确的是(　　) 课堂检测 B A．物质通过离子通道需要消耗能量 B．载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性 C．膜蛋白在细胞膜上的分布是对称的 D．人体肌肉细胞中CO2的跨膜运输方向与①不一致 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。(x) (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。(x) 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(D) 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 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(B) 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璧分离复原 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 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。 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。 二、拓展应用 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。 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。 Lavf58.29.100 $$