2023-2024学年高一生物人教版必修第一册课件 4.1.1 水进出细胞的原理(共35张PPT3个视频)

(共35张PPT)
4.1.1水进出细胞的原理
第4章　细胞的物质输入和输出
干涩的感觉
有水分渗出
1、连续嗑带盐的瓜子时，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉呢？
2、包水饺用白菜做馅时，放一些盐，过一会儿发现什么现象？
观察渗透现象，分析原因：
蔗糖分子
水分子
蔗糖溶液
清水
半透膜
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
根据教材“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题：
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
蔗糖溶液
(1)漏斗管内的液面为什么会升高
由于单位体积的清水中水分子数
蔗糖溶液中的水分子数，因此单位时间内由 进入
的水分子数多于由 进入 的水分子数。
多于
清水
蔗糖溶液
蔗糖溶液
清水
任务一
渗透作用发生的条件
(2)漏斗管内的液面不会一直升高的原因：管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分子向_____扩散的速度，最终膜两侧水分子扩散的速度达到_______，液面不再上升。
任务一
渗透作用发生的条件
外
平衡
30%蔗糖溶液
清水
玻璃纸
任务一
渗透作用发生的条件
不相同。
30%蔗糖溶液
清水
玻璃纸
(3)渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度是否相同？为什么？
漏斗内溶液浓度仍然高，由于漏斗管内液面升高形成的静水压会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故半透膜两侧溶液浓度关系仍是漏斗内溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。
(4)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
30%蔗糖溶液
清水
不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
(5)如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？
不会。
半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
30%蔗糖溶液
玻璃纸
纱布/不透水的塑料布
任务一
渗透作用发生的条件
30%蔗糖溶液
清水
尝试概括渗透作用的发生需要具备怎样的条件？
玻璃纸
①具有半透膜
②膜两侧溶液存在浓度差
任务一
渗透作用发生的条件
1
概念：
水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散，称为渗透作用。
半透膜
2
方向 ：
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
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。
3
扩散：
图1 扩 散
图2 渗 透
半透膜
渗透作用特指水分子或其它溶剂分子的扩散，而且是通过半透膜的扩散
从扩散和渗透作用的示意图中，可以看出两种方式有什么异同吗？
核心归纳
1.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，但进出达到平衡。
核归纳
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，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。
1.(2023·辽宁葫芦岛高一期末)某同学为探究半透膜的透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平，最后结果如图所示。下列有关叙述错误的是
A.水分子只能通过半透膜从低浓度蔗糖
溶液向蔗糖溶液扩散
B.当半透膜两侧水分子进出速率相等时，
长颈漏斗内液面最高
C.当液柱差保持稳定时，漏斗内的溶液浓度大于烧杯溶液浓度
D.该实验证明蔗糖分子不能透过半透膜
√
2.在U形管的a、b两侧分别装入质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液，初始时两侧液面相平。下列叙述正确的是
A.因两侧溶液浓度相等，故液面一直保持不变
B.若半透膜只允许水分子通过，一段时间后，
a侧液面低于b侧
C.若半透膜允许水分子和葡萄糖通过，一段时间后，两侧液面相平，浓
度相等
D.若半透膜只允许水分子通过，同时向两侧添加等量的麦芽糖酶(不考虑
酶对渗透压的影响)，当U形管液面稳定时b侧液面更高
√
外 界 溶 液 浓 度
细 胞 质 的 浓 度
吸水膨胀
失水皱缩
保持原状
1
动物细胞的吸水和失水
(1)条件及现象
小于
大于
等于
(2)动物细胞的细胞膜相当于 。
半透膜
红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于教材P62“问题探讨”所示装置中的什么物质？
2.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？
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。
不一定。因为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。
思考.讨论
3.红细胞吸水和失水取决于什么条件？
4.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
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。
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？
成熟植物细胞模式图
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞壁(全透性),伸缩性比较小
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
细胞液
半透膜
两侧的溶液具有浓度差。
(1)成熟植物细胞的结构
植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。
水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
2
植物细胞的吸水和失水
相当于半透膜？
细胞壁具有全透性，伸缩性小，不影响水分的运输。
1.现象：将放置一段时间的马铃薯切成如图所示形状，凹槽内倒入一定量清水，一段时间后液面下降；再将适量蔗糖加入凹槽清水中，一段时间后液面上升，试解释上述现象。
凹槽内注入清水后，由于马铃薯细胞液浓度大于清水，马铃薯细胞吸水，导致清水液面下降；当向清水中加入适量蔗糖后，蔗糖溶液的浓度大于细胞液浓度，细胞失水，一段时间后导致液面升高。
任务二
探究植物细胞的吸水和失水
2.探究植物细胞的吸水和失水
水分进出细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是否相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
提出问题
作出假设
实验设计
实验过程
实验结论
表达与交流
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 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。所以可以通过液泡体积的大小变化反映水分进出细胞的情况。
失水
缩小
吸水
增大
②如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？
提供蔗糖溶液使细胞外溶液浓度升高，提供清水使细胞外溶液浓度降低。
③如何看到细胞，需要借助到什么材料和用具？
利用显微镜观察临时装片。
④对实验结果作出预测——细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？
由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离；加入清水后，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就会透过原生质层进入细胞液，发生质壁分离的复原。
①下列细胞中能发生质壁分离的是 。
A.大蒜根尖分生区细胞
B.人的口腔上皮细胞
C.菠菜叶肉细胞
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
②若该细胞代表紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，则有色区域在___(用图中数字表示)；若是黑藻叶肉细胞，则有色区域在 (用图中数字表示)；若是洋葱鳞片叶内表皮细胞做实验材料，为使实验结果方便观察，外界溶液中滴加了红墨水，则有色区域在 (用图中数字表示)。
CEF
7
5
6
(4)实验材料的选择
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。将结果记录在下表中。
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
现象 试剂 中央液泡变化 原生质层位置变化 细胞大小
蔗糖溶液 脱离细胞壁
清水 逐渐恢复原来大小 恢复原位
基本不变
基本不变
变小
(5)实验结果分析
②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，以便与处理后的细胞状态形成对照。
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
③紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，该细胞的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？
颜色逐渐变深。吸水能力逐渐增强。
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
④有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现细胞发生了质壁分离，给临时装片滴加清水并引流后几乎没有观察到质壁分离复原现象，分析原因可能是什么？
蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。
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
植物细胞发生质壁分离与复原的原因：
内因：
外因：
原生质层相当于一层半透膜
原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性
外界溶液浓度 > 细胞液浓度
(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。
(6)实验结论：
拓展应用
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(即植物细胞中细胞壁以内的部分)体积变化情况如图所示。请回答：
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的乙二醇溶液中的细胞自动发生了 现象，发生该现象的原因是
。 当质壁分离复原后，此时细胞液的浓度 外界溶液浓度。
质壁分离复原
乙二醇分子进入细胞内，引起细胞液的浓度增大，细胞吸水使质壁分离自动复原
大于或等于
可以配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液的浓度应介于这两个浓度之间。
拓展应用
②细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量浓度的蔗糖溶液。写出你的实验思路。
3.(2023·广东肇庆高一期末)图1是某同学观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤，图2是该实验中观察到的某个细胞的原生质体大小变化情况。下列有关说法正确的是
A.植物体的细胞都可以通过本实验观察
到细胞质壁分离与复原现象
B.如果图1中所用的蔗糖溶液浓度过高，
就不能观察到质壁分离后复原的现象
C.图2中乙细胞图像表明该细胞一定在发
生质壁分离
D.整个实验中观察到的细胞的原生质体大小变化的顺序：甲→乙→丙
√
4.(2023·湖北武汉高一期末)用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，得到其原生质体相对体积变化情况如图所示。下列叙述正确的是
A.a→b段变化说明，原生质体内水分子只
出不进导致体积减小
B.60 s后，处于2 mol·L－1蔗糖溶液中的细
胞的细胞液浓度缓慢降低后趋于稳定
C.处于2 mol·L－1乙二醇溶液中的细胞在120 s后，乙二醇开始进入细胞
D.能发生a→c变化的植物细胞必须是成熟的活细胞
√
渗透作用
半透膜
半透膜两侧存在浓度差
低浓度向高浓度
方向
探究植物细胞的吸水和失水
提出问题
条件
原生质层
细胞膜
植物 动物
验证
实验设计
实验过程
实验现象
实验结论
作出假设