4.1.1 被动运输-2024-2025学年高一生物同步教学课件（人教版2019必修1）

4.1.1 被动运输 第4章 细胞的物质输入和输出 1.渗透作用 2.细胞的吸水和失水、探究植物细胞的吸水和失水 3.被动运输 学习目标 课本 62 扩散作用： 分子或离子从相对含量高向相对含量低运动的现象。 (注意：含量看的是单位体积内的分子数) 渗透作用： 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 小资料：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。常见的半透膜有玻璃纸、羊皮纸等。水分子可以自由透过玻璃纸（又叫赛璐玢），而蔗糖分子则不能。 (是扩散的一种特殊形式) 课本 62 问题探讨 在一个长颈漏斗的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，会出现漏斗液面升高的现象。 玻璃纸是一种半透膜，水分子可以透过它，而蔗糖分子则不能。 课本 62 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 水分子能透过半透膜而蔗糖分子不能；烧杯中清水的水分子含量比蔗糖溶液中的水分子含量高，单位时间内从清水进入蔗糖溶液的水分子多于从蔗糖溶液进入清水的水分子。 不会；漏斗中的液面上升的高度产生的压力，将加快水出来扩散速度，最终平衡，液面高度不上升。 因为：在蔗糖溶液中，溶质浓度高，渗透压 ，吸水力 。 高 强 1.漏斗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？ 课本 62 问题探讨 清水 玻璃纸 (半透膜) 蔗糖溶液 渗透装置 蔗糖分子 水分子 2.如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管的液面还会升高吗？ 不会；纱布孔隙大，蔗糖分子可通过。(最终使得两侧浓度相同，即两侧单位体积中水分子数相同，水分子进出平衡) 渗透作用发生条件1：半透膜 3.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，液面高度如何变化？ 液面不会升高，膜两侧浓度相同，水分子进出平衡。 渗透作用发生条件2：浓度差 水的相对含量高 水的相对含量低 4.结合第2和第3题，总结渗透作用发生的条件： ①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 ①水分子在半透膜两侧进行双向运动！ 渗透作用发生的条件 总趋势 流向 ②但水分子运动的总趋势是： 顺着水的相对含量梯度跨膜运输！(即水分子的运动是由水多→水少) 5.结合以上问题探讨，总结水分子渗透的方向： （溶液浓度低） （溶液浓度高） （此浓度指溶质的物质的量浓度） 课本 62 [辨正误] (1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( ) 提示：发生渗透作用需要具备两个条件：具有半透膜和膜两侧存在浓度差。 (2)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。( ) 提示：水分子仍会通过半透膜，只是进出水分子数相等。 [微思考] 当漏斗内液面达到稳定后，是否还有水分子进出半透膜？ 提示：有。此时水分子进出半透膜的速率达到平衡，故液面不再变化。 × √ (3)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。( ) 提示：渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度。 (4)渗透作用是扩散的一种特殊形式。( ) × × 大本 55 (5)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？ 提示：不同。漏斗内液面不再上升，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加大，阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。 大本 55 大本 56 2.(2024·江苏盐城期中)将水和一定浓度的淀粉溶液置于如图所示渗透装置。下列说法正确的是(　　) C A.淀粉分子可以从乙侧扩散到甲侧 B.水分子只能从甲侧进入乙侧 C.甲侧液面下降，乙侧液面上升 D.液面静止时，甲、乙两侧的浓度相等 大本 56 2.渗透作用中水分子的运动 (1)从微观水平分析，两溶液间的水分子进行双向流动，而我们观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。 (2)当液面高度不再变化时，半透膜两侧的水分子仍进出，只是进出速度相同。 (3)若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一方液面升高，随后另一方液面上升，最后达到渗透平衡。 若图中A侧为清水，B侧为葡萄糖溶液(葡萄糖可通过半透膜: ①渗透平衡时液面如何变化？ ②半透膜两侧溶液的浓度大小如何？ 液面相平 相同 大本 56 1.渗透作用的原理分析 ①若A侧溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则最终B侧液面______。 ②若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则最终浓度高的一侧液面_____。 ③若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则最终两侧_______高度差(存在/不存在)。　　　 升高 升高 不存在 大本 58 【学以致用】 3.(2024·重庆巴蜀中学期末)当根尖成熟区表皮细胞细胞液的浓度大于土壤溶液的浓度时，水分子的运输情况是(　　) A.水分子只进不出 B.水分子只出不进 C.单位时间内进入细胞的水分子数多于从细胞中出来的水分子数 D.单位时间内从细胞内出来的水分子数多于进入细胞的水分子数 C 大本 58 C 4.(2024·江苏宿迁期末)图甲、乙为两个渗透装置(装置中溶质均不能透过半透膜)。图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后达到动态平衡的状态。下列有关叙述错误的是(　　) A.若③为一层纱布，则不会发生此现象 B.甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度 C.图乙中溶液①与溶液②之间没有水分子运动 D.图甲到图乙过程中水柱上升速度逐渐减慢 课本 62 长时间侧含棒棒糖，或长时间嗑咸瓜子，有什么感觉？ 如果将装置中的漏斗换成动物细胞,还会不会渗透吸水？ 如果细胞吸水胀破或失水皱缩，则说明细胞也能发生渗透作用，也说明细胞膜也相当于一层半透膜。 课本 63 水进出动物细胞的原理 以哺乳动物红细胞为例 低浓度溶液 高浓度溶液 外界溶液浓度 细胞质的浓度 小于 吸水膨胀 大于 失水皱缩 等于 保持原状(形态不变) 等浓度溶液 课本 63 水进出动物细胞的原理 以哺乳动物红细胞为例 外界溶液 细胞膜 半透膜 蔗糖溶液 细胞质 相当于 相当于 ①红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。 ②红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过_____作用进出红细胞。 渗透 课本 63 水进出动物细胞的原理(思考·讨论) 不能透过细胞膜； 相当于P62装置中的蔗糖分子。 相当于 (是“相当于”，不是“等同”) 不一定，要看浓度差大小。 取决于红细胞内外的浓度差。 因为生理盐水的浓度与血细胞细胞质的浓度基本一致，水分进出平衡，可维持红细胞的正常形态。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。 大本 56 C 1.(2024·河北唐山一中期中)下列现象中属于渗透作用的是(　　) A.水分子通过细胞壁渗出细胞 B.K＋通过细胞膜进入细胞 C.水分子通过细胞膜进入细胞 D.葡萄糖分子通过细胞膜进入细胞 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 课本 63 水进出植物细胞的原理 细胞壁是 的，即 的物质可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是支持和保护细胞。 细胞壁的 较小！ 成熟的植物细胞由于中央大液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是 。 ▲成熟植物细胞模式简图 全透性 水分子和水溶性 伸缩性 水进出植物细胞，主要是指 。 液泡里面的细胞液 原生质层 水经过 原生质层进出液泡 细胞壁 细胞液 细胞膜 细胞质 液泡膜 课本 63 水进出植物细胞的原理 植物细胞也是通过_____作用吸水和失水的： (1)原生质层：指_______、______以及两层膜之间的_______。 原生质层具有选择透过性，相当于一层_______。 (2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡里面的________， 当细胞液和外界溶液有_______时，细胞发生吸水或失水。 （结合渗透作用的2个条件） 渗透 细胞膜 液泡膜 细胞质 半透膜 细胞液 浓度差 课本 63 水进出植物细胞的原理 植物细胞也是通过_____作用吸水和失水的： 渗透 动植物之间的区别 (1)结构：植物细胞的细胞膜外有一层_______，是全透性的，______比原生质层小。 (2)吸水后对细胞的影响：动物细胞会吸水涨破，植物细胞吸水过多______涨破。 (3)对于成熟的植物细胞，先置于适宜的高浓度溶液再换至低浓度溶液中，分析： 当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会_____，发生__________； 当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会_____，发生________________。 不会 细胞壁 伸缩性 质壁分离 失水 吸水 质壁分离的复原 细胞壁 原生质层 细胞液 外界溶液 【判断】当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，可能会发生质壁分离，即细胞质与细胞壁分离。( ) 质壁分离是原生质层与细胞壁分离。 × 大本 58 动植物细胞都能形成渗透系统 大本 57-58 ①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 渗透作用发生的条件 大本 58 2.(2024·广东茂名调研)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 B D 1.(2024·焦作一中高一月考)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 课本 64 探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水 水进出植物细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 课本 64 探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水 原生质层是否相当于一层半透膜？ 水分进出细胞是通过渗透作用吗？ 原生质层相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出植物细胞。 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、原生质层、细胞大小的变化。 实验思路： 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果得出结论 课本 64 探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水 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 实验材料要有中央大液泡！ 洋葱鳞片叶内表皮细胞的液泡无色， 又没有叶绿体，可作为实验材料，但是不便于观察 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果得出结论 课本 64 探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水 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、原生质层、细胞大小的变化。 实验思路： 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果得出结论 课本 64 探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水 变小 逐渐恢复原来大小 原生质层 恢复原来位置 原生质层 脱离细胞壁 基本不变 基本不变 质壁分离 质壁分离的复原 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果得出结论 第一次观察 第二次观察 第三次观察 课本 65 探究·实践：探究植物细胞的吸水和失水 植物细胞的___________相当于一层半透膜， 植物细胞也是通过__________吸水和失水的。 实验结论： 原生质层 渗透作用 [微思考] 如果在显微镜下一个视野中发现有一个细胞未发生质壁分离而其他细胞都发生了质壁分离，可能的原因是什么？ 该细胞死亡，不能发生渗透作用。 只有活细胞才能发生质壁分离与复原 大本 59 1.如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)、再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析回答下列问题： (1)甲过程中，⑤的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？ 提示：颜色逐渐变深，吸水能力逐渐增强。 (2)有位同学错取了质量浓度较高的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相关现象，分析原因可能是什么？ 提示：蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水死亡，不能发生质壁分离复原。 大本 59-60 (3)发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是什么物质？ 因为细胞壁是全透性的，所以发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。 (4)为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮而不选择内表皮细胞作实验材料？ 原因是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞有大液泡且细胞液呈紫色，便于观察； 内表皮细胞的细胞液无色，不便于观察。 (5)“观察植物细胞质壁分离与复原”实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？ 观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。 大本 60 (6)某同学观察到某细胞处于如图所示状态，能否确定正在发生质壁分离？ 提示：不能确定此细胞一定正在发生质壁分离。 此时细胞可能正在发生质壁分离， 也可能正在发生质壁分离复原， 也可能正处于水分子进出平衡状态。 2.(2024·河北保定期中)取某种植物新鲜叶片，去除主脉、剪成小块放入一定浓度的蔗糖溶液中。一段时间后，观察到叶肉细胞的情况如图所示。下列说法错误的是(　　) D A.①处充满了蔗糖溶液 B.②处液体的浓度升高 C.③处液体是细胞液 D.细胞处于质壁分离后的复原状态 大本 63 若图中A侧为清水，B侧为葡萄糖溶液(葡萄糖可通过半透膜） B侧高度的变化是？ 先上升后下降 质壁分离的自动复原 如果所用溶液中的溶质为KNO3、NaCl、甘油、乙二醇等， 质壁分离后因溶质微粒进入细胞使细胞液浓度增大，从而引起细胞吸水后发生质壁分离的自动复原。 大本 60 2.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(即植物细胞中细胞壁以内的部分)体积变化情况如图所示： 2 min后，不同于处于2(mol·L－1)的蔗糖溶液中的细胞，处于2(mol·L－1)的乙二醇中的细胞自动发生了_____________现象，发生该现象的原因是：_______________ ______________________________________________________________________。 乙二醇逐渐进入细胞内，引起细胞液的浓度增大，细胞吸水导致质壁分离后自动复原 质壁分离复原 课本 67 做2、3题 D B 2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ） A.成熟植物细胞的死活 B.原生质层比细胞壁的伸缩性大 C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水 D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞 3．假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是（ ） A．甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 B．甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原 C．只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原 D．甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原 1.(1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。（ ） × 2.(2024·湖南长郡中学调研)如图所示为某学生利用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行的某实验的基本操作步骤。请据图回答问题： (1)你认为他做该实验的目的是__________________________________________ ________________________________，该实验____(填“有”或“无”)对照实验。 观察植物细胞的质壁分离与复原(或探究植物 细胞的失水和吸水，答案合理即可) 有 大本 60-61 (2)B步骤主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色______的大小和_________的位置。 (3)C步骤中吸水纸的作用是______________________________。 (4)某学生在F步骤观察时，视野中的细胞与D步骤看到的完全一样，最可能的原因是______________________________________。 液泡 原生质层 引流，使细胞浸润在蔗糖溶液中　 外界溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡 大本 58 3.(2024·山东日照期中)将新鲜紫色洋葱绿色叶片的叶肉细胞放入加有少量红墨水的0.3 g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察到其细胞状态如图所示。有关此时叶肉细胞的生理过程，下列相关叙述正确的是(　　) A.细胞可能正在吸水，恢复原状 B.在该状态下的细胞，单位时间内进出的水分子数目相同 C.此时图中的①为红色，②为绿色 D.图中②和③构成的结构称为原生质层 C $$