4.1 被动运输（第一课时）-2024-2025学年高一生物上学期同步授课课件（2019人教版必修1）

第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 （第一课时） 课 型： 授课人： likezhisheng 问题探讨 【学习目标】 1、通过对渗透作用现象进行分析，阐明渗透作用的条件及原理。 2、理解水进出动物细胞的原理。 3、通过“探究植物细胞的吸水和失水”实验，说明水分子进出植物细胞的原理。 likezhisheng 有水分渗出 1、连续嗑带盐的瓜子时，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉呢？ 2、包水饺用白菜做馅时，放一些盐，过一会儿发现什么现象？ 干涩的感觉 likezhisheng 问题探讨 扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动，直到均匀分布的的现象。 渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 渗透作用是扩散作用的一种特殊形式。 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 从扩散和渗透作用的示意图中，可以看出两种方式有什么异同吗？ likezhisheng 问题探讨 在一个长颈漏斗是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。过一段时间后，会出现如右图所示现象。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。 1.漏斗管内的液面为什么会升高？ 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 3.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 4.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？ 【讨论】 likezhisheng 问题探讨 蔗糖溶液 玻璃纸（半透膜） 清水 半透膜 蔗糖分子 水分子 1.漏斗内的液面为什么会升高？ 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 渗透作用：水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。 半透膜：一类膜上有小孔，可以让小分子物质 (水) 自由通过，大分子物质 (蔗糖) 不能通过的膜的总称，如玻璃纸、卵壳膜等。 likezhisheng 问题探讨 30%蔗糖溶液 清水 玻璃纸 Δh 不会 漏斗中的溶液浓度较大，所以水分子有进入漏斗的趋势。管内的水柱（Δh）会产生一个向下的静水压，当静水压与渗透压平衡时，半透膜两侧水分子的进出速率相同，液面将不再升高。 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 达到渗透平衡时，水分子双向移动 likezhisheng 问题探讨 不相等。 漏斗液面升高形成的向下的静水压（Δh），需要一个水分子进入漏斗的趋势与其相抵，所以仍是漏斗内浓度高于漏斗外的浓度。 30%蔗糖溶液 清水 玻璃纸 Δh 3.渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度是否相同？为什么？ likezhisheng 问题探讨 4.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？ 30%蔗糖溶液 清水 不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。 5.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。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内进出半透水分子数量相等。 30%蔗糖溶液 玻璃纸 纱布/不透水的塑料布 likezhisheng 问题探讨 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 likezhisheng 问题探讨 一、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 浓度差 一个动物细胞能否构成一个渗透系统？ 讨论: 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 likezhisheng 一、水进出动物细胞的原理 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 小于 吸水膨胀 大于 失水皱缩 低渗溶液 高渗溶液 等渗溶液 等于 保持原状 0.9% NaCl溶液中 20%的蔗糖溶液中 清水中 likezhisheng 一、水进出动物细胞的原理 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P62“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 2.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？ 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞液浓度下降后与外界溶液浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。 思考.讨论 血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。 likezhisheng 一、水进出动物细胞的原理 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，细胞不会过度吸水或失水导致形态、功能异常。 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？ 对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 将有些萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久，菜叶就会变的硬挺。 盐腌制过的黄瓜,皱皱巴巴，还出水。 likezhisheng (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 半透膜 原生质层相当于 细胞内的 液体环境 —细胞液 浓度差 外界溶液 存在 渗透系统 二、水进出植物细胞的原理 细胞液 植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。 水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 【探究·实践】 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 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。 科学探究的一般过程 提出问题 作出假设 设计实验 1.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 。 2.如何使细胞外溶液的浓度提高或降低？ 3.如何看到细胞？需要用到什么材料和器具？ 4.对实验结果做出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？ 失水 吸水 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 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 1.实验思路：将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液和清水中，用显微镜观察液泡大小、原生质层位置的变化。 科学探究的一般过程 提出问题 作出假设 设计实验 本实验是教材中涉及的显微观察实验中唯一的一个在低倍镜下(可不换高倍镜)即可观察现象的实验。 2.材料用具:紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞/黑藻叶片，0.3g/ml的蔗糖溶液，清水，刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜 (黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体) likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 滴清水 ① 撕取洋葱鳞片叶外表皮 ② 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 ③ 低倍镜观察 ④ 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流 ⑤ 低倍镜观察 ⑥ 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流 ⑦ 低倍镜观察 ⑧ 三次观察 实验过程 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 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 两次对照 自身对照 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 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。 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 质壁分离 质壁分离复原 分析结果，得出结论 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 表达与交流 1.观察质壁分离和复原，对材料的要求： 必须是活的、成熟的植物细胞有大液泡 优先选择细胞液或原生质层带有颜色的细胞 实验试剂浓度不宜过高（细胞失水死亡）或过低（质壁分离现象不明显） 溶质不能对细胞具有破坏性，如酒精、盐酸、醋酸等会杀死细胞 观察质壁分离的时间不宜过长，以免细胞长时间处 于缺水状态死亡，影响质壁分离复原现象的观察。 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 2.实验当中的质壁分离，“质”和“壁”分别指的是什么呢？ “质”指原生质层，“壁”指细胞壁 3.质壁分离的原因 质壁分离 ＋ 原因 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 内因： 细胞壁伸缩性小，具有全透性 原生质层伸缩性大，具有选择透过性 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 4. 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） 5. 将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的甘油，实验结果会有什么不同？ 因细胞主动或被动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。 6.已经发生质壁分离的细胞，再放入清水也不能复原的原因？ 细胞死亡 likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 7. 植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些应用？ ①判断成熟植物细胞的死活 ②测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞 一定浓度 蔗糖溶液 镜检 发生质 壁分离 无质壁 分离 活细胞 死细胞 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 （细胞过度失水死亡将不能发生质壁分离复原） likezhisheng 二、水进出植物细胞的原理 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，反之则细胞液浓度越大 ③比较不同植物细胞的细胞液浓度 ④比较未知浓度溶液的浓度大小 同一植物的 相同成熟细胞 未知 浓度的溶液 镜检 发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之则未知溶液的浓度越小 likezhisheng ⑤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） 如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动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。 二、水进出植物细胞的原理 likezhisheng 易错提示 (1)水的运输方向：从含水量高的一侧到含水量低的一侧； 从低浓度溶液到高浓度溶液。 (2)半透膜两侧的水分子一直双向移动。当液面高度不再变化时，水分子仍双向移动，但进出达到平衡。 2.渗透平衡 ≠ 浓度相等 渗透平衡：半透膜两侧水分子进出平衡，不可看作无水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，液面高的一侧溶液浓度高；浓度差越大，液面高度差也越大。 3.紫色洋葱鳞片叶内表皮是成熟的植物细胞，含有大液泡，能发生质壁分离及复原，但液泡无色，直接观察现象不明显。 likezhisheng 判断题 1.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破(　　) 2.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成(　　) 3.具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( ) 4.渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等，水分子不再通过半透膜。( ) 5.将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。( ) 6.动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。( ) × × × × × × likezhisheng 课堂检测 1. 下列关于植物细胞质壁分离与复原实验的叙述，错误的是(　　) A．该实验已存在对照，不需要增设一组对照组 B．在该实验中，操作步骤为：制片→低倍镜观察→滴加蔗糖→高倍镜观察 C．用黑藻叶做该实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察 D．材料不同位置的细胞质壁分离程度并不完全一致 B likezhisheng 2．物体内有三个相邻的细胞 a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是（ ） c 课堂小结 下节提示： 细胞的物质输入和输出（2） 本课结束 likezhisheng 问题探讨 $$