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

被动运输 第四章 第1节 第四章 细胞的输入和输出 本节聚焦 细胞在什么情况下吸水或失水？ 植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？ 两种被动运输的方式有什么异同？ （3课时） 2 情景创设 红墨水在水中扩散现象 在清水中滴入一滴红墨水 渗透作用： 水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散 某种半透膜 水分子可以通过，蔗糖分子不能通过 半透膜：小分子物质能通过， 而较大分子物质不能通过的一类多孔薄膜 如：玻璃纸,膀胱膜, 卵壳膜 3 一、渗透作用 烧杯、长颈漏斗、玻璃纸、半透膜（离子和……；比如我们实验选择的这种半透膜水分子能通过，蔗糖分子不能通过） 4 1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 问题探讨 两侧溶液有浓度差，单位时间内由进入漏斗的水分子数量多于从漏斗出来的水分子数量； 管内液面上升到一定高度之后，管中液柱产生的压力将加快漏斗中水分向烧杯扩散的速度，最终水分子进出半透膜达到平衡，液面将不再上升。 水多 水少 5 2.如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 问题探讨 不会，纱布不是半透膜，孔隙大， 水分子和蔗糖分子都能通过。 3.如果烧杯内换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？为什么？ 漏斗中液面不会升高，因为半透膜 两侧没有浓度差，水分子进出平衡。 ①半透膜 ②半透膜两侧存在浓度差 液面升高的条件： 6 问题探讨 4.当漏斗内溶液不再上升时,还有无水 进出漏斗？膜两侧溶液浓度是否相等? 有水分子进出，水分子进出达到平衡。 不相等，当液面不再上升时， 液面高的一侧其浓度也较高！ 7 动画演示 动画演示 蔗糖分子 水分子 半透膜 宏观： 水相对含量高→水相对含量低 1.渗透作用： 水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散 2.水分子渗透作用的方向： 水多 水少 微观：水分子是双向运动的 ①半透膜 3.渗透作用发生条件： ②膜两侧有浓度差 顺相对含量梯度 AB 【例1】右图所示是渗透装置示意图,关于在长颈漏斗管内液面上升过程中的有关叙述,正确的是(　　) A.水分子只能通过半透膜从烧杯进入漏斗进行单向移动 B.液面上升的速率先逐渐加快，然后减慢，最终液面维持稳定 C.当半透膜两侧水分子进出速率相等时,两侧溶液浓度相等 D.半透膜两侧溶液的浓度差越大,上升的高度越高 D 【延伸】若将图中的蔗糖溶液改为溶质能通过半透膜的葡萄糖溶液，渗透平衡时液面如何变化？ 半透膜两侧溶液的浓度大小如何？ 液面相平 相同 结论语句辨一辨 (1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。(　　) (2)如果半透膜两侧存在浓度差,渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。(　　) (3)在渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子不再通过半透膜。 (　　) × √ × 对点应用•突破 突破点 渗透作用 1.如图为研究渗透作用的实验装置,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,水分子可以透过半透膜,而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时,液面差为m。下列叙述正确的是(　　) A.渗透平衡时,溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度 B.若向漏斗中加入蔗糖分子,则平衡时m变小 C.达到渗透平衡时,仍有水分子透过半透膜进出 D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m将增大 C 方法归纳•拓展 1.渗透作用中水分子的运动规律 (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,但进出达到动态平衡。 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； 渗透平衡后,溶液浓度高的一侧液面高;浓度差越大,液面高度差也越大。 如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？ 长时间侧含棒棒糖，或长时间嗑咸瓜子，有什么感觉？ 水分子通过细胞膜进出细胞也是渗透作用吗？ 什么相当于一层半透膜呢？ 实验：水进出动物细胞 蒸馏水 10% NaCl溶液 0.9% NaCl溶液 外界浓度＜细胞质浓度 吸水膨胀可能涨破 外界浓度=细胞质浓度 吸水、失水平衡， 细胞维持正常形态 外界浓度＞细胞质浓度 失水皱缩 条件 实验结果 （低渗溶液） （高渗溶液） （等渗溶液） 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、当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。 红细胞中的血红蛋白是大分子有机物， 不能透过细胞膜，相当于装置中的蔗糖分子。 是，相当于（因为它具有选择透过性）。 不一定。红细胞吸水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。 取决于红细胞内外溶液的浓度差 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·讨论： ，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。 水分进出动物细胞是通过渗透作用吗？什么结构相当于一层半透膜呢?（案例：红细胞吸水） 外界溶液 细胞膜 半透膜 蔗糖溶液 细胞质 相当于 相当于 ①红细胞的细胞膜——半透膜 ②红细胞内液体浓度与外界溶液——膜两侧浓度差 水分通过渗透作用 进出红细胞 水进出动物细胞的原理 在卡文迪许实验室，经过漫长而复杂的过程发现了dna双螺旋结构。 18 将人类的红血球置于不同浓度蔗糖液中，浸泡半小时之后的结果如图。依照血球外形的变化判断蔗糖液的浓度，由高到低排列，正确的是（ ） A．甲＞乙＞丙＞丁 B．丁＞甲＞乙＞丙 C．丙＞丁＞甲＞乙 D．丙＞乙＞丁＞甲 D 甲　 　 乙 丙　　 丁 吸水涨破 吸水膨胀 失水皱缩 水进出动态平衡 菜上洒水保持细胞坚挺 对农作物施肥过多， 会造成“烧苗”现象 吸水 失水 失水 水分进出植物细胞是否发生了渗透作用？什么结构相当于一层半透膜呢？ 盐腌制过的黄瓜皱巴巴 植物细胞也能发生吸水和失水现象，吸水或失水同样与外界溶液的浓度有关。 全透性， 保护和支持细胞， 伸缩性较小 植物细胞 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 伸缩性大 细胞液 成熟的植物细胞内主要的液体环境 水进出植物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和失水 水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？什么结构相当于一层半透膜呢？ 1.提出问题 水分进出植物细胞是通过渗透作用， 相当于一层半透膜 2.作出假设 若假设正确， 当外界溶液浓度高于 浓度时，细胞 水； 当外界溶液浓度低于 浓度时，细胞 水。 结果预测 原生质层 细胞液 失 细胞液 吸 3. 实验设计思路 1、选择什么实验材料?(能否用其他的植物材料进行观察?没有色素的细胞在显微镜下难以观察到细胞发生变化过程该如何解决?) 2、如何使细胞外溶液的浓度升高或降低? 活的成熟的植物细胞 如：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 0.3g/mL的蔗糖溶液、清水 探究植物细胞的吸水和失水 3. 实验设计思路 选择材料 下列材料中能用于本次实验的是 。 A.大蒜根尖分生区细胞 B.人的口腔上皮细胞 C.菠菜或黑藻叶肉细胞 D.蛙的红细胞 E.洋葱鳞片叶外表皮细胞 F.洋葱鳞片叶内表皮细胞 C E F 活的成熟的植物细胞！ 探究植物细胞的吸水和失水 3、如何看到细胞，需要借助到什么材料和用具? 4、植物材料是先放在外界溶液中还是先观察? 5、在整个探究植物细胞的吸水和失水的过程中至少要在显微镜下进行几次观察? 3. 实验设计思路 探究植物细胞的吸水和失水 0.3g/ml蔗糖溶液 清水 3. 实验设计思路 探究植物细胞的吸水和失水 C ED C D 外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 第一次观察 加蔗糖溶液后观察 加清水后观察 4. 进行实验，记录结果 探究植物细胞的吸水和失水 27 中央液泡大小 液泡颜色 原生质层的位置 细胞大小 第一次观察 加蔗糖溶液后观察 加清水后观察 水分进出植物细胞是通过渗透作用，原生质层相当于一层半透膜。 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层与细胞壁发生分离——质壁分离； 当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水膨胀,恢复为原来的状态——质壁分离的复原。 逐渐变小 变深 与细胞壁逐渐分离 基本不变 逐渐变大 变浅 逐渐贴近细胞壁 基本不变 紫色 紧贴细胞壁 中央大液泡 4. 进行实验，记录结果 5. 分析结果，得出结论 思考:质壁分离过程细胞液 浓度如何改变?吸水能力？ 探究植物细胞的吸水和失水 讨论4：实验中是否存在对照？ 讨论2：要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？ 讨论3：植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？ 讨论1：质壁分离复原的“质”与“壁”分别指什么？ “质”指原生质层，“壁”指细胞壁 存在，三次显微镜观察为自身前后对照 有细胞壁（植物细胞） 有中央大液泡（颜色为深色） 活细胞（原生质层相当于半透膜） 活的成熟的植物细胞 内因：原生质层相当于半透膜,原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度； 探究植物细胞的吸水和失水 29 思考1：如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果有什么不同？ 0.5 g/ml的蔗糖溶液中细胞失水过度，失去活性，质壁分离后可能不能发生质壁分离的复原 思考2：滴加一定浓度的KNO3溶液呢？ 在一定浓度的KNO3溶液中质壁分离后，细胞会主动吸收K+、NO3- ，细胞液浓度逐渐增大，细胞开始吸水，发生质壁分离后的自动复原。（能发生自动复原的溶液除KNO3，还有尿素、甘油、乙二醇等） 课本P74，题3 探究植物细胞的吸水和失水 在卡文迪许实验室，经过漫长而复杂的过程发现了dna双螺旋结构。 30 1.用物质的量浓度为2 mol • L-1的乙二醇溶液和2 mol•L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞， 观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。 (1)原生质体体积A-B段的变化说明：在该段时间内水从原生质体______ ，细胞液的浓度_______ 。(2)在1min后，处于2 mol• L-1蔗糖溶液中细胞的细胞液的浓度将____ __ ，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了______ 溶液。要使该细胞快速复原，应将其置于______ 中。 (3)在2 min后，处于2mol • L-1乙二醇溶液中细胞的原生质体体积的变化是由于_______ 逐渐进入细胞内，引起细胞液的浓度______ 。(4)并不是该植物的所有活细胞都能发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有______等结构特点. 渗出 增大 缓慢增大后趋于稳定 蔗糖 清水 乙二醇 增大 大液泡 《教材》P74 课堂小结 质壁分离超过一定限度不能复原。 小结：质壁分离及复原现象的拓展应用 (1)判断成熟植物细胞的活性 (2)测定细胞液浓度范围 P67拓展1. (2)测定细胞液浓度范围 (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液镜检,比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短,细胞液浓度越小)。 (4)鉴别不同种类的溶液(以KNO3溶液和蔗糖溶液为例) (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度 材料 初始质量 10min质量 20min质量 萝卜条 10.51 9.62 9.13 马铃薯条 11.76 11.14 10.93 实验1 探究不同植物在相同NaCl溶液中的失水情况实验结果 结论语句辨一辨 (1)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。(　　) (2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。(　　) (3)“观察植物细胞质壁分离与复原”实验中,至少需要对装片进行三次观察。 (　　) (4)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(　　) (5)质壁分离过程中,原生质层先在角隅处脱离细胞壁。(　　) × × √ × √ 对点应用•突破 突破点1 细胞的吸水和失水 3.下列有关动植物细胞渗透作用的叙述,正确的是(　　) A.发生渗透作用时,水分子只能单方向运动 B.动物细胞在质量分数为1.2%的氯化钠溶液中不能发生渗透作用 C.半透膜和膜两侧的浓度差是发生渗透作用的必要条件 D.在含有红墨水的质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,洋葱鳞片叶内表皮细胞的液泡显红色 C 突破点2 质壁分离实验 4.(2024广东广州高一期末改编)成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中,会发生质壁分离现象,图甲为在①②时间滴加相应的溶液(质量分数为30%的蔗糖溶液或清水),液泡的体积会随着外界溶液浓度的变化而改变;图乙为实验中不同时期的两个细胞图像。请回答下列问题。 甲 乙 (1)植物细胞的质壁分离指的是细胞壁和__________的分离,发生质壁分离植物细胞自身应具备的结构特点是_______________________________。 (2)图甲①处滴加的溶液为_________________________,从①到②的过程对应图乙中的_______(填字母)过程,细胞的吸水能力逐渐__________。 (3)将图乙中的Y细胞放入清水中,是否会吸水涨破?__________,原因是_____________________________________________________________。 (4)若将植物成熟表皮细胞浸在一定浓度的KNO3溶液中,发生了质壁分离和质壁分离的自动复原,自动复原过程是_____________进入细胞引起________的渗透压升高导致的。  原生质层 有大液泡,原生质层的伸缩性大于细胞壁 质量分数为30%的蔗糖溶液 a 增强 不会 植物细胞最外面有细胞壁,起保护支持作用,使植物细胞具有一定的形状 K+、 细胞液 5.(2024山东淄博高一期末)将形状、大小相同的萝卜条A和萝卜条B各4段,分别称重,放入4种不同浓度的蔗糖溶液(甲~丁)中,一段时间后,取出萝卜条再称重,结果如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.实验前,萝卜条A的细胞液浓度小于萝卜条B的细胞液浓度 B.萝卜条B的细胞在甲、乙溶液中均处于失水状态 C.蔗糖溶液浓度从大到小依次是乙>甲>丁>丙 D.甲蔗糖溶液中加入适量的清水,一段时间后萝卜条A的细胞液浓度降低 A Lavf58.20.100 下列探究渗透作用的实验装置中，能观察到漏斗管内液面升高的有(　　) Lavf58.46.101 UTC 2024-11-20 04:00:14 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 N $$