4.1被动运输第1课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第4章 细胞的物质输入与输出 4.1 被动运输 目录 CONTENTS 01 02 03 04 渗透作用 水进出细胞的原理 探究植物细胞的吸水与失水 被动运输 渗透作用 01 渗透作用 蔗糖分子 水分子 蔗糖溶液 清水 半透膜 半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的薄膜的总称 渗透作用 根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题： 玻璃纸（半透膜） 清水 半透膜 蔗糖分子 水分子 蔗糖溶液 1.漏斗管内的液面为什么会升高? 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 渗透作用 指溶液中溶质微粒对水的吸引力,大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。 渗透压： 不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的重力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，当________________________最终达到平衡，液面将不再上升。 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 漏斗内渗透压 = 液柱的重力， 玻璃纸（半透膜） 清水 半透膜 蔗糖分子 水分子 蔗糖溶液 渗透作用 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？ 不同。渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，漏斗内蔗糖溶液的浓度仍高于烧杯中清水的浓度。 清水 蔗糖溶液 渗透作用 30%蔗糖溶液 清水 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？ 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。 30%蔗糖溶液 玻璃纸 纱布/不透水的塑料布 渗透作用 （2）生物膜 一些小分子物质（如水）能透过，而另一些较大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。 （1）非生物膜 细胞膜、核膜、细胞器膜 玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣 （3）选择透过性膜 是指具有活性的生物膜，对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。 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。 渗透作用 2.扩散 物质分子从高浓度向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象，如神经递质在突触间隙中的迁移就是一种扩散。 3.渗透作用 （1）概念 指水分子(或其他溶剂分子)通过_______的扩散，称为渗透作用。 半透膜 （2）原理 水由相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散。 溶液A浓度 > 溶液B浓度 ⇒A中水分子含量 < B中水分子含量 水分子从B ⥂ A移动 ☞渗透作用是扩散作用的一种特殊形式 渗透作用 （3）发生条件 ①具有 。 半透膜 ②膜两侧溶液具有 。 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。 类比推理 如果将装置中的漏斗换成动物细胞会发生什么现象？ 提出问题：细胞膜相当于一层半透膜吗？ 相当于 浓度差 半透膜 蔗糖溶液 清水 细胞膜 细胞质 外界溶液 分析结果、得出结论： 红细胞的细胞膜相当于一层半透膜 其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似 水进出细胞的原理 02 水进出细胞的原理 外界溶液浓度 小于 细胞质浓度 外界溶液浓度 等于 细胞质浓度 外界溶液浓度 大于 细胞质浓度 浓度差越大细胞吸水或失水越多 水的进出方向——从水相对含量高到相对含量低进出动物细胞的 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 保持原状态 低浓度溶液 生理盐水 高浓度溶液 水进出细胞的原理 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。 水进出细胞的原理 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，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 联系生活 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。 植物细胞会出现渗透失水和吸水的情况吗？ 探究植物细胞的吸水与失水 03 探究植物细胞的吸水与失水 成熟植物细胞模式图 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞壁(全透性),伸缩性比较小 相当于半透膜？ 细胞液与外界溶液之间存在浓度差 是否满足发生 渗透作用的条件 原生质层 细胞液 半透膜 两侧的溶液具有浓度差。 (1)成熟植物细胞的结构 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。 探究植物细胞的吸水与失水   现象 条件 细胞维持正常形态 细胞吸水膨胀 细胞发生质壁分离 外界溶液浓度等于细胞液浓度 外界溶液浓度小于细胞液浓度 外界溶液浓度大于细胞液浓度 ①半透膜 ②浓度差 原生质层 细胞液与外界溶液之间的浓度差 原理 探究植物细胞的吸水与失水 1.原生质：细胞内生命物质的总称 原生质主要成分是糖类、蛋白质、核酸和脂质等。原生质分化成细胞膜、细胞质和细胞核，构建成具有特定结构体系的原生质体，即细胞。 2.原生质体：来源于原生质，原生质体是组成细胞的一个形态结构单位。 原生质体是指除去细胞壁的细胞叫原生质体（如植物细胞、细菌），动物细胞也可算做原生质体（但与原生质体有一定区别），包括细胞膜、细胞质（包含细胞质基质和细胞器）和细胞核。 一个动物细胞就是一个原生质。植物细胞由原生质体和细胞壁组成。 探究植物细胞的吸水与失水 1.植物细胞中什么结构相当于半透膜？ 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 提出问题 细胞液 液泡膜 细胞质 细胞膜 细胞壁（全透性） 探究植物细胞的吸水与失水 提出问题 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 作出假设 原生质层相当于一层半透膜 探究植物细胞的吸水与失水 提出问题 作出假设 实施实验 分析结果 得出结论 设计实验 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。 在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小， ；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，＿＿＿＿＿ 设计 方案 预期结果 细胞皱缩 细胞膨胀 该实验设计过程是否设置对照了吗？ 有，自身前后对照 探究植物细胞的吸水与失水 材料选择： 植物活细胞 有大液泡（成熟） ①紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 洋葱鳞片叶外表皮细胞有大液泡 液泡中有紫色色素，便于观察 ②黑藻叶片 黑藻是高等植物细胞，含有大液泡（无色）和大而清晰的叶绿体（绿色），能观察到质壁分离及复原现象 探究植物细胞的吸水与失水 提出问题 作出假设 分析结果 得出结论 设计实验 实施实验 引流法 引流法 质壁分离 质壁分离复原 提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 分析结果 得出结论 液泡大小 液泡颜色 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 变小 逐渐恢复原来大小 原生质层恢复原来位置 原生质层与细胞壁分离 基本不变 基本不变 ③在清水中： 质壁分离复原 ①高浓度蔗糖溶液中: 质壁分离 变深 变浅 探究植物细胞的吸水与失水 探究植物细胞的吸水与失水 植物细胞的 相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 当细胞液的浓度 外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。当细胞不断失水时， ，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了_____________。 当细胞液的浓度 外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生 。 原生质层 小于 由于原生质层比细胞壁的伸缩性大 大于 质壁分离的复原 通过上面的探究活动可以看出： 质壁分离 探究植物细胞的吸水与失水 进一步探究 实验结论 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜， 一个成熟的植物细胞可以看做一个渗透系统。 在KNO3溶液中也会出现相同现象吗？ 蔗糖溶液很高时会发生什么现象呢？ 质壁分离后自动复原 细胞短时间大量失水死亡 注意：只要细胞能吸收该溶质，都能发生质壁分离自动复原，如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等 探究植物细胞的吸水与失水 1.条件 ①细胞是活的（死细胞的细胞膜具有全透性），具有细胞壁。 ②细胞有中央大液泡。 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。 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。 探究植物细胞的吸水与失水 2.原因 （1）外因 原生质层具有选择透过性 细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性 外界溶液浓度大于细胞液浓度 （2）内因 宏观上：植物由坚挺→萎蔫 微观上：质壁分离 （3）表现 液泡： 细胞液颜色： 原生质层与细胞壁分离 大→小 浅→深 质壁分离及其复原实验的应用 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 质壁分离及其复原实验的应用 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，反之则细胞液浓度越大 4.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） 5、验证细胞壁和原生质层的伸缩性大小。 6、农业生产中的水肥管理。 7、生活中杀菌、防腐、腌制食品。 动物细胞 植物细胞 条件 原理 现象 ①___________相当于半透性膜 ②______________________具有浓度差 ①___________（由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成）相当于半透膜 ②____________________具有浓度差 渗透作用 渗透作用 当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀 当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩 当外界溶液浓度_____ 细胞质浓度，细胞维持正常形态 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破 当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态 细胞膜 细胞质与外界溶液 小于 小于 大于 大于 等于 等于 原生质层 细胞液与外界溶液 课堂小练 深入探究6.某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。则①细胞膜和细胞壁之间的液体是什么？细胞膜和液泡膜之间是什么？液泡膜内的液体是什么？②a、b两处溶液浓度大小如何？ ②由于无法确定此时细胞的状态，所以a、b浓度大小无法确定。 ①外界溶液；细胞质；细胞液。 谢谢大家！ $$