生物人教版（2019）必修1 4.1 渗透作用（共29张ppt）

(共29张PPT)
《细胞的物质输入和输出》
第1节 渗透作用
半透膜两侧的水分子都可以通过半透膜自由进出，由于蔗糖溶液中水的相对含量低，最终总体上水分子进入漏斗导致水量增加，液面上升；
当管内的液面上升到一定高度后，管中的水柱产生的压力会加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面不再上升
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？
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。
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？
不会，纱布不是半透膜，蔗糖分子和水分子都能通过
漏斗管中的液面保持不变
一、渗透作用
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过。
漏斗内溶液体积增大，液面上升
蔗糖分子(太大)不能通过半透膜
水分子能透过半透膜
清水中水分子密度较大
单位时间进入漏斗的水分子数多于出来的分子数
渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散
半透膜
膜两侧的溶液具有浓度差
条件
渗透的方向
水多
水少
常见的渗透作用装置
结果：液面出现△h，S1溶液浓度≈S2溶液浓度，但由于半透膜的阻隔和液柱压力的影响，高浓度一侧依旧略大于低浓度一侧。此时，半透膜两侧水分交换的数量达到动态平衡。
即高浓度一侧的吸水力 = 大气压时，液面不再变化。
1.水分子的移动是双向的，而且处于动态平衡中，但最终表现出由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子较多；
2.只能用漏斗中液面变化作为指标，不可用烧杯中液面变化作为指标，因为现象不明显；
3.达到平衡时两侧溶液内浓度不相等：液柱压强阻止水分子继续进入漏斗，因此内侧溶液浓度要稍大于外侧。
4.渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，即指渗透压，如质量分数为10%的葡萄糖溶液与质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透压小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
易错提醒
1.U形管中装有两种不同浓度的蔗糖溶液R及S，并被一半透性膜(X)隔开(如下图所示)。与S相比，R为低渗溶液(即浓度较低)。当图a中的U形管内达到平衡时(参看图b)，U形管两侧溶液的高度及浓度分别是(　　)
A．右侧较高，两溶液等渗，即浓度相等B．右侧较高，且右侧为高渗，即浓度较高C．左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低D．两侧高度相等，且为等渗
B
2.把体积与质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透膜(允许水分子和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)隔开(如图所示)，甲、乙两侧液面的情况及浓度关系是(　　)
B
A.甲侧高于乙侧
B.先甲侧高于乙侧，后甲侧低于乙侧
C.甲侧低于乙侧
D.先甲侧低于乙侧，后甲侧高于乙侧
3.如图为平衡时的渗透装置，烧杯内的液面高度为a，漏斗内的液面高度为b，液面高度差m＝b－a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，正确的是（ B ）
A.若吸出漏斗中高出烧杯内的液面的溶液，则
平衡时m增大
B.若向漏斗中加入少量蔗糖，平衡时m将增大
C.若向漏斗中加入适量且与漏斗内的蔗糖溶液
浓度相等的蔗糖溶液，则平衡时m不变
D.向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大
B【解析】A.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则其中溶质也被吸出，其漏斗中溶质减少，渗透压减弱，吸水能力也减弱，则平衡时m将减小，A错误；B.若吸向漏斗中加入少量蔗糖，则其中溶质含量，其漏斗中溶质变多，渗透压增加，吸水能力也增强，则平衡时m将增大，B正确；C.若向漏斗中加入适量等浓度的蔗糖溶液，则漏斗中溶质增多，渗透压增大，则平衡时m将增大，C错误；D.向烧杯中加入适量清水，使a液面高，而漏斗中溶质的量没变，渗透压也没改变，则吸收的水量也将保持不变，b的高度就不变，平衡时m将减小，D错误。故选B。
一个动物细胞能否构成一个渗透系统？
思考
一个动物细胞就是一个渗透系统
细胞膜构成了半透膜
细胞内溶液与外界溶液存在浓度差
二、水进出动物细胞的原理
将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的NaCl溶液中一段时间：
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？
红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
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？
红细胞吸水和失水取决于什么条件？
想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
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
不一定。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。
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。
基于红细胞的结构特点及图示结果，你认为水进出红细胞的方式是什么？请说明原因。
1.细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜;
2.红细胞中富含大分子的血红蛋白等有机物，不能透过细胞膜，当将其置于低浓度溶液中时，膜两侧存在浓度差。
二、水进出动物细胞的原理
是渗透作用。
联系生活
清水泡过的青菜
很硬挺
盐腌制过的黄瓜
皱皱巴巴，还出水
水又是怎样进出植物细胞的呢？
思考？
三、水进出植物细胞的原理
成熟的植物细胞结构
原生质层相当于半透膜，水进出细胞指的是水经过原生质层进出液泡
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层（细胞膜+液泡膜+膜之间的细胞质）：①具有选择透过性；②伸缩性大
细胞壁，全透性，伸缩性小
液泡（细胞液即液泡内的液体）
实验：探索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
实验结论
表达与交流
进一步探究
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
设计方案：将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
（设计方案、预期结果…）
预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会____，细胞_______；在清水中植物细胞的液泡又会______，细胞_____。
缩小
质壁分离
变大
质壁复原
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
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
三次观察 两次对照
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。
(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：①原生质层具有选择透过性；②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
①活细胞 ②细胞有大液泡
外界溶液
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？
从盖玻片的一侧滴加含有红墨水的30%蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，使含有红墨水的蔗糖溶液慢慢进入到盖玻片下
思考
通过观察黑藻叶片叶绿体的分布范围，来观察植物细胞的质壁分离与复原
思考
5.将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3，实验结果如何？
先质壁分离，后质壁分离自动复原。（因为细胞能主动吸收KNO3分子）
4.质壁分离的细胞中“质”和“壁”分别指什么？
质指原生质层，壁指细胞壁
①判断植物细胞的死活。②测定细胞液的浓度范围。③鉴别不同种类的溶液。④对农作物的合理灌溉（盐碱地作物不易存活，或一次施肥过多造成“烧苗”现象）⑤生活中杀菌、防腐、腌制食品。
6.质壁分离及复原的应用？
以及尿素、NaCl、葡萄糖、甘油等
3.实验拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
课堂小结
内容 动物细胞 植物细胞
条件 细胞膜具有选择透过性，相当于半透膜；胞内溶液与细胞外溶液具有浓度差 原生质层(由____________、_________、____________组成)相当于_________，细胞壁具有全透性；细胞液与外界溶液具有浓度差
原理 渗透作用 水分子运 动方向 低浓度溶液→高浓度溶液 细胞膜
液泡膜
细胞质
半透膜
提醒：具有选择透过性的膜必然具有半透性，而具有半透性的膜
不一定具有选择透过性，具有活性的生物膜才具有选择透过性。
1.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
B
2、某同学用洋葱同一片鳞片叶的外表皮细胞，制成甲、乙、丙三组临时装片，用0.3g/mL的蔗糖溶液充分处理相同时间后，甲、乙、丙三组视野的20个细胞中发生质壁分离的细胞数分别为15、18、16。下列相关分析正确的是（ ）
A.每组装片中未发生质壁分离的细胞细胞液渗透压比蔗糖溶液大
B.已发生质壁分离的细胞初始细胞液渗透压比未发生质壁分离的大
C.不同装片中大多数细胞的细胞液渗透压增大，细胞吸水能力增强
D.甲、乙、丙三组实验结果表明不同细胞细胞液中的蔗糖含量存在差异
C
【答案】C【解析】A.未发生质壁分离的细胞，说明其细胞液的渗透压大于或等于蔗糖 溶液的渗透压，也可能小于蔗糖溶液的渗透压，失去一小部分水后，两者 渗透压相等．在显微镜下观察不明显，A错误：B.已发生质壁分离的细胞的
初始细胞液渗透压比未发生质壁分离的小，B错误；C.不同装片中，大多数
细胞发生质壁分离现象，这些细胞失水后细胞液渗透压增大，细胞吸水能
力增强，C正确；D.甲、乙、丙三组实验结果表明不同细胞细胞液的渗透压
存在差异，但不能说明不同细胞中蔗糖含量存在差异，D错误。故选C。
3.质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是(　　)
A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关
B.质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁
C.质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低
D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
D
NaCl溶液中含有1molNa+和1molCl-，故其渗透压高于蔗糖溶液，D错误
4.某高二生物兴趣小组将洋葱鳞片叶外表皮制成临时装片并将其置入溶液X中一段时间后，观察到质壁分离现象；再过一段时间后，观察到质壁分离复原。下列相关叙述错误的是(　　)
A.该实验至少3次用到显微镜，且用低倍镜观察即可
B.用洋葱鳞片叶内表皮作实验材料，也可发生相同的实验现象
C.溶质分子一定被外表皮细胞以主动运输方式吸收
D.若增大溶液X的浓度进行相同操作，细胞质壁分离后可能不会复原
C