4.1.1 水进出细胞的原理（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

细胞的物质输入和输出 第4章 第1节　被动运输 第1课时　水进出细胞的原理 返回目录 生物学　必修1 　 教材梳理·新知全解 关键能力·合作探究 随堂检测·要点速记 课时作业(十二) 目 录 Contents 教材梳理·新知全解 知识点1　渗透作用 水分子 半透膜 升高 返回目录 生物学　必修1 　 高 低 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 知识点2　细胞的吸水和失水 细胞膜 渗透作用 返回目录 生物学　必修1 　 小于 皱缩 等于 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 液泡 返回目录 生物学　必修1 　 关键能力·合作探究 探究点1　渗透作用的原理和条件 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 随堂检测·要点速记 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 [课标要求] 1.理解渗透现象的原理及条件(科学思维)。　2.比较动物细胞与植物细胞失水和吸水的异同点(科学思维)。 1．概念：_________(或其他溶剂分子)通过__________的扩散。 2．实验装置、发生条件及现象 实验前：漏斗管内外液面高度相等； 实验后：漏斗管内液面________。 3．方向：水分子从水的相对含量______的一侧向相对含量______的一侧渗透。 渗透装置中，当漏斗液面不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相等吗？ 提示　不相等。渗透作用停止时漏斗内液面不再上升，此时水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力增大，阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。 1．动物细胞的吸水和失水 (1)原理 ①动物细胞的__________相当于一层半透膜；当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。 ②水是通过____________进出动物细胞的。 (2)条件及现象 过程 条件 现象 吸水 外界溶液浓度________细胞质浓度 膨胀 失水 外界溶液浓度大于细胞质浓度 ________ 平衡 外界溶液浓度________细胞质浓度 不变 2.探究植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的模式图 植物细胞内的液体环境主要是指________里面的细胞液。 1．渗透作用具备的两个条件 (1)具有半透膜；(2)膜两侧溶液存在浓度差。 2．水分子的运动规律 (1)水的运输方向：从含水量高的一侧向含水量低的一侧运输。 (2)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。 (3)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。 3．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。 【例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 答案　D 解析　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，渗透平衡时液面差为Δh，此时S1和S2浓度的大小关系为S1>S2，A项错误；渗透平衡后水分子依然进出半透膜，只不过进出半透膜的水分子的量相等，B项错误；S1溶液浓度大于S2，所以漏斗中溶液液面上升，但随着液面高度差的增大，液面上升速率逐渐减慢，C项错误；向漏斗内加适量清水，S1的浓度会变得更小，则两种蔗糖溶液的浓度差变小，达到渗透平衡后Δh将变小，D项正确。 【例2】 如图的实验装置中，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。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 答案　A 解析　本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的摩尔质量较小，其物质的量浓度就较大，水分子和葡萄糖都能透过半透膜，但分子小得多的水分子渗透速率要快得多。刚开始时水分子向物质的量浓度较大的葡萄糖溶液一侧渗透，所以b液面高于a液面。之后葡萄糖也逐渐透过半透膜到达a侧，使a侧浓度升高，水又反向渗透，a液面又高于b液面。因此，a先降后升，b先升后降。由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b侧浓度低于a侧。 渗透系统的溶液浓度：研究渗透作用时溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度：质量分数10%的葡萄糖与10%的蔗糖溶液被半透膜隔开时，由于10%的蔗糖溶液的物质的量浓度小，蔗糖溶液一侧流向葡萄糖溶液一侧的水分子多于流向蔗糖溶液的。 渗透作用对生产和生活的指导作用 (1)对农作物合理灌溉，降低了土壤溶液浓度，有利于农作物吸收土壤中的水分，满足农作物对水分的需要。 (2)盐碱地中的植物更易缺水或不易存活，一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这是因为土壤溶液溶质浓度过高，甚至超过根的细胞液溶质浓度，这样，根就不易吸水或因失水过多而造成“烧苗”现象。 (3)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼肉)不易变质的原因是高浓度的外界溶液使微生物(如细菌)不能生存、繁殖，从而能较长时间保存食物。 (4)医用生理盐水是质量分数为0.9%的NaCl溶液，它可维持细胞正常的形态。 1．下列现象属于渗透作用的是(　　) A．蔗糖在水中溶解后使水变甜 B．暴露在空气中的氯化钠潮解 C．钾离子通过原生质层 D．萎蔫的菜叶放在清水中变坚挺 答案　D 解析　蔗糖在水中溶解后使水变甜，暴露在空气中的氯化钠吸水潮解，这两种现象都没有通过半透膜，不属于渗透作用，A、B项错误；钾离子不是水分子或其他溶剂分子，钾离子通过原生质层不属于渗透作用，C项错误；萎蔫的菜叶放在清水中变坚挺，细胞发生了渗透吸水，D项正确。 2．将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是(　　) A．液泡膜内外溶液有浓度差 B．原生质层相当于一层半透膜 C．细胞壁是全透性的 D．水分子可以自由出入细胞 答案　B 解析　细胞内原生质层主要包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质，原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。把成熟的植物细胞放在溶液中，原生质层两侧的溶液具有浓度差，但A项说的是液泡膜内外溶液有浓度差，故错误；C、D项的说法虽然正确，但与题意不符。 3．图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后，漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述错误的是(　　) A．图甲中③为半透膜，水分子能自由通过 B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度 C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等 D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高 答案　C 解析　在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力与渗透压达到平衡，此时漏斗内液体②的浓度仍比溶液①的浓度高，C项错误。 4．某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透计。他采用如图甲所示的装置，对收集到的四种材料Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行实验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线图(如图乙)。据图分析，该同学应选择的膜材料是(　　) A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ 答案　A 解析　图甲是渗透作用装置，漏斗内为糖水，烧杯中为清水。根据图乙可知，采用膜材料Ⅰ时，漏斗内液面先升高后趋于稳定，说明糖类不能透过膜材料Ⅰ，水分子从低浓度的一侧流向了高浓度的一侧，膜材料Ⅰ为半透膜；采用膜材料Ⅱ时，漏斗内液面没有变化，说明其可能是全透膜或不透膜；采用膜材料Ⅲ时，漏斗内液面先升高后下降，说明糖类分子可透过膜材料Ⅲ，用其作为半透膜效果可能不佳；采用膜材料Ⅳ时，漏斗内液面反而下降，水分子从高浓度一侧渗入低浓度一侧，不存在此类膜材料。 5．(2022·湖北)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是(　　) A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀 B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小 C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀 D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小 答案　B 解析　经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以通过自由扩散的形式进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会失水变小，A项正确，B项错误；未经AgNO3处理的红细胞，水可通过水通道蛋白快速进出细胞，也可通过自由扩散进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会迅速吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会迅速失水变小，C、D项正确。 要点速记 1．水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。 2．渗透作用发生的两个条件：－是半透膜，二是浓度差。 3．原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两者之间的细胞质，相当于一层半透膜。 $$