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1节 被动运输 第四章 细胞的物质输入和输出 02 水进出细胞的原理 03 探究植物的吸水和失水 04 自由扩散和协助扩散 01 渗透现象及原理分析 扩散 物质从高浓度区域向低浓度区域自然运动的现象。 01 渗透现象及原理分析 【资料】 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？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 2.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？ 3.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】 01 渗透现象及原理分析 蔗糖溶液 玻璃纸（半透膜） 清水 蔗糖分子 水分子 Q1.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： 半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称 水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。 半透膜 水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。 蔗糖溶液 玻璃纸（半透膜） 清水 蔗糖分子 水分子 半透膜 Q2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？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。 漏斗内渗透压 = 液柱的压力, 渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。 (不会) 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 30%蔗糖溶液 玻璃纸 30%蔗糖溶液 30%蔗糖溶液 纱布 清水 思考： B和C的液面会升高吗？ C B 30%蔗糖溶液 玻璃纸 清水 A 01 渗透现象及原理分析 渗透作用 水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散 含水量高－－ 低浓度溶液－ －渗透压低 含水量低－－ 高浓度溶液－ －渗透压高 半透膜 两侧的溶液具有浓度差。 溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度 3、水的运输方向 2、发生的条件 1、概念： 水分子是顺相对含量梯度跨膜运输 01 渗透现象及原理分析 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。 01 渗透现象及原理分析 ①液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等， 即动态平衡。 ②渗透平衡时： △h的液体重力=漏斗中溶液的吸水力 溶液S1 溶液S2 平衡前：S2＞S1 S表示溶液浓度 渗透过程：S2↓ S1↑ 平衡后：S2＞S1 平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。 4、渗透平衡 01 渗透现象及原理分析 5、渗透装置的拓展应用 ② 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液移动，右侧液面升高 ① 液面不变 半透膜只允许水分子通过 ③ 蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液移动，则左侧液面升高，最终高于右侧 1.一U形管中装有两种不同的溶液R和S，并被一半透膜(X)隔开。与S相比，R溶液浓度较低。图1中阴影的深浅即代表浓度高低。当U形管内达到平衡时，溶液表面与浓度的关系是（ ） 图2 B 考向突破 考向突破 2.如图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质 量为13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是（ ） A．a、b 两液面高度一致，b侧为无色 B．a、b两液面高度一致，b侧为红色 C．a液面低于b液面，b侧为红色 D．a液面高于b液面，b侧为无色 D 02 水进出细胞的原理 03 探究植物的吸水和失水 04 自由扩散和协助扩散 01 渗透现象及原理分析 水分子通过细胞膜进出动物细胞是通过渗透作用吗？ 细胞膜是否相当于一层半透膜呢？ 以哺乳动物红细胞为例进行探究，怎样设计实验？ 探究·实践 做出假设： 实验原理： 实验材料： 哺乳动物红细胞 水分子通过细胞膜进出哺乳动物红细胞原理是渗透作用。 渗透作用（水分子通过半透膜的扩散） 哺乳动物红细胞 02 水进出动物细胞的原理 02 水进出动物细胞的原理 外界溶液浓度 小于 细胞质浓度 外界溶液浓度 大于 细胞质浓度 外界溶液浓度 等于 细胞质浓度 0.09%NaCl溶液 （低渗溶液） 9%NaCl溶液 （高渗溶液） 0.9%NaCl溶液 （等渗溶液） 细胞吸水膨胀 细胞失水皱缩 细胞形态不变 水进出哺乳动物红细胞的示意图 02 水进出动物细胞的原理 Q1. 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”装置中的什么物质？ Q2. 红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？ Q3. 当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ Q4. 红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？ 红细胞中的有机物有的能通过细胞膜，有的不能。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。 是。但细胞膜具有生命活性，物质通过细胞膜的方式不只是简单扩散。 不一定，红细胞吸水后，细胞质浓度也降低，当与外界溶液浓度相等时就不吸水了，如果细胞质浓度还没降到与外界溶液浓度相等就涨破了，那么红细胞就因吸水而涨破。 浓度差，正相关 02 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 动物细胞的细胞膜是选择性透过膜，相当于半透膜。 半透膜 选择透过性膜 概念 特点 材料 蔗糖分子 半透膜 水分子 指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜 指水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜 透过的依据是分子或离子的大小，不具有选择性 膜上的蛋白质决定了一些分子可以通过，另一些分子不能通过，具有选择透过性 玻璃纸、动物膀胱、鱼鳔、花生种皮等 细胞膜、液泡膜和由其构成的原生质层等 半透膜和选择透过性膜 02 水进出细胞的原理 03 探究植物的吸水和失水 04 自由扩散和协助扩散 01 渗透现象及原理分析 图4-2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) ①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 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 伸缩性较小，主要作用是支持和保护作用。 03 探究植物的吸水和失水 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 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 探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水 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。 探究·实践——探究植物细胞的吸水和失水 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 3 1 滴清水 2 撕取洋葱鳞片叶外表皮 4 低倍镜观察 6 低倍镜观察 5 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 7 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流 8 低倍镜观察 三次观察 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 质壁分离 质壁分离复原 03 探究植物的吸水和失水 第一次对照 第二次对照 原生质层紧贴细胞壁 失水 液泡缩小 吸水 液泡增大 0.3g/mL 蔗糖溶液 清水中 正常细胞 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 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 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 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 03 探究植物的吸水和失水 03 探究植物的吸水和失水 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 细胞有大液泡 外界溶液浓度 > 细胞液浓度 外界溶液 03 探究植物的吸水和失水 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 2. 如果滴加的是0.5 g/ml的蔗糖溶液，实验结果如何？ 1. 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？ 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) 不会。（因为细胞壁具有保护和支持的作用） 3. 可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？ 03 探究植物的吸水和失水 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 4. 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？ 5. 植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些应用？ 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。 （1）判断细胞的活性： （2）测定细胞液浓度范围比较 （3）比较不同植物细胞的细胞液浓度 （4）比较未知溶液的浓度大小 （5）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）（6）农业生产中的水肥管理，施肥过多，会造成“烧苗” 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？ 联系生活 分析盐碱地不利于植物生长的原因。为什么有些植物耐盐碱？ 盐碱地 耐盐碱植物-刺槐 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 $$