4.1被动运输第1课时课件(共46张PPT)2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共46张PPT)
第4章 第1节 被动运输（第一课时）
1 渗透现象
3 水进出植物细胞的原理
被动运输-水进出细胞的原理
2 水进出动物细胞的原理
一、水进出细胞的原理
1.渗透现象
学习任务1: 总结渗透现象发生的条件
一、水进出细胞的原理
1.渗透现象
扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。
渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
图1 扩 散
图2 渗 透
半透膜
一、水进出细胞的原理
1.渗透现象
渗透作用产生的条件：
（1）半透膜；
（2）膜两侧的溶液具有浓度差。
（2）如果用纱布或不透水的塑料布代替玻璃纸，漏斗管内的液
面会升高吗？
（3）如果将烧杯中的清水换成与漏斗中等浓度的蔗糖溶液，结
果会怎样？
讨 论：
（1）如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
探究点一
渗透作用
1.结合下图分析渗透现象发生的条件和原理。
(1)蔗糖溶液液面上升的原因是什么
答案 水分子可以通过半透膜,而蔗糖分子不能通过,单位体积的清水中的水分子含量大于蔗糖溶液中的水分子含量,因此单位时间内由烧杯进入漏斗的水分子数大于由漏斗进入烧杯的水分子数,导致漏斗内液面上升。
(2)为什么当液面上升到一定程度时,液面不再上升
答案 漏斗中的液面高于烧杯中的液面,液面差为ΔH,由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差,即具有渗透压差,所以水分子有进入漏斗的趋势。当漏斗内高出烧杯液面的液体产生的压强与渗透压处于平衡状态时,半透膜两侧水分子的交换率(进出)相同,液面不再升高。
(3)当液面不再上升时半透膜两侧的浓度相等吗
答案 不相等。当液面不再上升时半透膜两侧仍存在浓度差。
2.【科学思维】 某市一工人在高温环境下工作数小时中暑,没有及时就医,病情加重。后来,该工人被送入医院,经诊治,该工人病情加重的原因是过量饮水导致水中毒。联系渗透现象分析,为什么短时间内过量喝水会引起水中毒
答案 短时间饮用过量的水,肾脏不能及时将多余的水排出,使得血液被稀释,血浆的渗透压降低,引起水中毒。
【归纳提升】
典型渗透装置的分析
(1)半透膜内的溶质不能透过半透膜,水分子可以透过半透膜。
(2)若S1溶液浓度大于S2溶液,则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的水分子数,外观上表现为S1液面上升。
(3)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差Δh,则S1溶液的浓度仍大于S2溶液。因为液面高的一侧形成的压强,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
2.浓度、渗透压与吸水力的辨析
浓度高→渗透压高→吸水力大。
【探究应用】
1.右图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为(注:坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形)(　　)
答案 B
解析 根据图示,烧杯中的液体为蒸馏水,长颈漏斗中的液体为蔗糖溶液。故在单位时间内,由烧杯中进入漏斗中的水分子数比由漏斗中进入烧杯中的水分子数多,故开始时液面快速升高;随着液面升高,漏斗内高出烧杯内液面的液体产生的压强会阻止水分子向漏斗内扩散;当单位时间内进出漏斗的水分子数相等时,液面不再升高。
2.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c,已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c,那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是(　　)
答案 C
解析 a的细胞液浓度最大,所以b和c都失水,a吸水;b>c,所以b又从c吸水,C项正确。
3.下图表示渗透作用装置,一段时间后液面上升的高度为h,其中半透膜为膀胱膜,装置中溶液A、a起始浓度分别用MA、Ma表示;如果A、a均为蔗糖溶液,且开始时Ma>MA,则达到平衡后MA与Ma的关系是(　　)
A.MA>Ma
B.MAC.MA=Ma
D.不确定
答案 B
解析 蔗糖分子不能通过半透膜,开始时Ma>MA,水分子从水槽中进入漏斗,达到平衡时,因液面高的一侧溶液的压强大,会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散,故达到平衡后MA一、水进出细胞的原理
2.水进出动物细胞的原理
学习任务2:
为什么以哺乳动物的成熟红细胞为实验材料？
1.哺乳动物的成熟红细胞，没有细胞核及细胞器，避免细胞核及各种具膜的细胞器对细胞吸水、失水的影响；
2.哺乳动物的红细胞具有运输氧气的功能，其内部有大量的血红蛋白。
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。
是渗透作用。
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。
以上满足了发生渗透作用的两个条件，所以水进出红细胞是通过渗透作用，同理，水进出其他类型的动物细胞同样是通过渗透作用。
一、水进出细胞的原理
3.水进出植物细胞的原理
请说出植物细胞和动物细胞在结构上的主要区别
液泡
叶绿体
细胞壁
显微镜下观察多个纤维素分子集结成束，纵横交错构成植物细胞壁
植物细胞壁 全透性
成熟植物细胞
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞核
探究植物细胞的吸水和失水
实验目的：
做出假设：
设计实验：
探究水分进出植物细胞是否通过渗透作用
水分通过渗透作用进出植物细胞
学习任务3:
成熟植物细胞
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞核
思 考：
3.水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
相当于一层半透膜
思 考：
1.该实验过程共观察了3次，制作临时装片后观察，滴加蔗糖溶液后观察，再次滴加清水后观察。每一次是什么样的实验现象呢？
第一次观察
滴加蔗糖溶液后观察
再次滴加清水溶液后观察
实验步骤
紫
细胞壁
质量浓度为
0.3 g/mL的蔗糖　
缩小
变深
原生质层
清水
变大
变浅　
细胞壁
思 考：
2.解释滴加 0.3g/mL的蔗糖溶液后液泡变小的原因。
细胞外蔗糖溶液的浓度高于细胞液，水从细胞液透过原生质层进入到蔗糖溶液中，液泡发生失水收缩，原生质层一定程度的收缩。
探究点二
探究植物细胞的吸水和失水
萎蔫的叶片浸泡在清水中,很快变得硬挺;白菜剁馅放盐后很快有水分渗出;施肥过多会导致“烧苗”,这些现象都说明植物细胞也会发生渗透吸水或失水。
1.实验原理
(1)植物细胞的　　　　　　　　相当于半透膜,细胞壁与原生质层具有一定的伸缩性,原生质层的伸缩性　　　　细胞壁的伸缩性。
(2)外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞　　　　,原生质层　　　　→发生　　　　　　　　。
(3)外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞　　　　→已发生质壁分离的细胞发生　　　　　　　　　　　现象。
原生质层
大于
失水
收缩
质壁分离　
吸水
质壁分离复原
探究植物细胞的失水和吸水
质壁分离：植物细胞由于液泡失水，而使原生质层与细胞壁分离的现象。
质壁分离复原：当细胞液浓度高于外界溶液浓度时，细胞吸水使整个原生质层恢复成原来的状态。
【归纳提升】
1.质壁分离的原因和表现
2.巧判细胞能否发生质壁分离与复原
(1)从细胞角度分析
①具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。
②死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度的溶质(如蔗糖)不能跨膜运输的溶液中,发生质壁分离现象。
②在一定浓度的溶质可跨膜运输的溶液中,先发生质壁分离,后自动复原(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)。
③在高浓度溶液中质壁分离现象明显,但不能复原,因为溶液浓度过高,细胞失水过多而死亡。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于作为质壁分离实验的溶液。
3.质壁分离与质壁分离复原实验的应用
(1)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同的植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液→观察细胞吸水后的状态和质壁分离程度大小→推断不同植物细胞细胞液浓度的大小。
(2)判断植物细胞的死活
只有活的植物细胞才有质壁分离与质壁分离复原现象。
(3)测定细胞液的浓度
将细胞放入一系列具有浓度梯度的蔗糖溶液中,观察细胞质壁分离的情况,即可测定该细胞液的浓度范围。
(4)观察植物细胞的细胞膜
光镜下观察植物细胞,正常植物细胞的细胞膜很薄,又紧贴细胞壁,不容易看到,质壁分离后,原生质层的最外面即为细胞膜。
进一步分析：
1. 发生质壁分离的细胞壁内侧的溶液是什么？判断依据？
2. 动物细胞能在高浓度溶液中发生质壁分离吗？
1.植物细胞壁是全透性的，发生质壁分离的细胞壁内侧溶液是外界溶液。
2.动物细胞不会在高浓度溶液中发生质壁分离，因为其不具有细胞壁。
【探究应用】
1.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中,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。a、b表示该部位的溶液浓度,由此可推测(　　)
A.a>b,细胞渗透吸水
B.a=b,渗透系统保持动态平衡
C.aD.上述三种情况都有可能
答案 D
解析 该细胞可能正处于质壁分离过程中,也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中,也可能正处在发生质壁分离复原的过程中,D项正确。要透过“现象”看本质,避免先入为主直接认定发生了质壁分离。
小 结
细胞膜既是将细胞内部与外界分隔开的屏障，也是细胞与外界进行物质交换的门户；
渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，细胞可以通过渗透作用吸水或失水；
动物的细胞膜、植物细胞的原生质层都相当于一层半透膜。