4.1.1 水进出细胞的原理课件(共32张PPT，含1个视频) 2024-2025学年高一生物学人教版（2019）必修1

(共32张PPT)
4.1 课时1 水进出细胞的原理
1.说出渗透作用的概念及发生的条件。
2.熟练掌握动物细胞和植物细胞吸水、失水的原理。
3.简述成熟的植物细胞发生质壁分离的原理和条件。
糖腌青菜有水分渗出
长时间嗑瓜子会口干
火山飘雪
生活现象：细胞在一定条件下会失水
图中这些现象说明了什么问题？
高浓度的蔗糖溶液
清水
以上图片又说明了什么问题？
细胞在一定条件下可以吸水
（一）渗透作用
1、定义
水分子（或溶剂分子）
通过半透膜
从低浓度溶液向高浓度溶液
扩散（实质）
2、半透膜
功能：允许部分物质通过，部分物质不能通过
分类
物理性的过滤膜：如玻璃纸
生物性的选择透过性膜：如细胞膜
（水多到水少）
注：选择透过性膜属于半透膜，但是半透膜不一定是选择透过性膜
一、水进出细胞的原理
3、渗透作用发生的条件有哪些？
【问题探讨】
思考：长颈漏斗中
② 液面会一直升高吗？
① 液面如何变化？为什么？
③ 液面不再升高时，长颈漏斗内外浓度大小如何？
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。
清水
玻璃纸
蔗糖溶液
(半透膜)
一段时间后
①装置的漏斗管内液面如何变化？为什么？
因为半透膜的存在蔗糖分子不能通过半透膜，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。
液面会升高
② 液面会一直升高吗？为什么？
不会无限升高，因为液面上升是在半透膜两侧有浓度差的条件下进行的，因为存在外界大气压，当水分子扩散到漏斗和水分子扩散到烧杯中的扩散速度相同，扩散处于动态平衡时，液面将保持不变。
液面不再升高时，长颈漏斗内的浓度仍然大于漏斗外的浓度。
③ 液面不再升高时，长颈漏斗内外浓度大小如何？
液面不会升高。用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通过。
④用纱布代替玻璃纸漏斗管内液面会升高吗？
⑤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？
液面将不会发生变化，因为半透膜两侧不存在浓度差。
根据上述问题你能总结出渗透作用发生的条件吗？
3、条件
半透膜
浓度差（物质的量浓度）
半透膜两侧溶液
①渗透系统的溶液浓度指物质的量的浓度而非质量浓度
②水分子双向移动，最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
③渗透平衡意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，不可以看做没有水分子移动，也不可看做膜两侧溶液浓度绝对相等。
4.渗透作用三个易错点
半透膜
A
B
A：1 g/ml葡萄糖溶液
B：1 g/ml蔗糖溶液
A：1 mol/L葡萄糖溶液
B：1 mol/L蔗糖溶液
【练一练】当A、B侧分别为下述溶液时，液面变化情况
（只允许水分子通过）
A侧液面升高
两侧液面不变
1、条件
半透膜
浓度差
细胞膜
细胞质与外界溶液
2、细胞吸水、失水原理
渗透作用
动物细胞相当于一个渗透装置
如果将长颈漏斗换成动物细胞，能否
发生渗透作用？若能发生，半透膜、
浓度差分别是什么？
二、动物细胞的吸水与失水
1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？有机物相当于“问题探讨”装置中的什么物质？
2.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
3.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？
4.红细胞吸水和失水取决于什么条件？
5.想一想临床上输液为什么要用生理盐水？
哺乳动物红细胞
思 考：
1.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？
2.红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
血红蛋白属于大分子，不能透过细胞膜。
红细胞的细胞膜有选择透过性，相当于半透膜
蔗糖分子
思 考：
动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统
①半透膜：细胞膜
②浓度差：细胞质与外界溶液
3.当外界溶液浓度低时，红细胞一定会由于吸水而胀破吗？
4.红细胞吸水或失水取决于什么条件？
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。
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。
①外界溶液溶质的浓度 < 细胞质浓度
②外界溶液溶质的浓度 > 细胞质浓度
③外界溶液溶质的浓度 = 细胞质浓度
失水皱缩
形态不变
吸水膨胀
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）
5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
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。
如果将装置中的漏斗换成植物细胞将如何？和动物细胞一样也会吸水或失水吗？
三、植物细胞的吸水与失水
细胞膜
液泡膜
细胞质
细胞壁
原生质层
：全透性
伸缩性比较小
细胞液
请根据成熟植物细胞结构，讨论植物细胞是否满足渗透作用的条件？
（一）原理：
渗透作用
（选择透过性）
细胞液
长颈漏斗中的蔗糖溶液
外界溶液
烧杯中有清水
半透膜
成熟的植物细胞
渗透系统装置
原生质层
植物细胞渗透作用的条件
1、细胞内的液体环境主要指的是__________________
2、_________________________组成原生质层
3、水分子进出细胞主要指的是水分子通过 进出______
液泡里面的细胞液
原生质层
液泡
细胞膜、细胞质、液泡膜
(二)探究植物细胞的吸水和失水实验过程
注意：本实验全程在低倍镜下观察
1.实验过程
实验：探究植物细胞的吸水和失水(视频)
0.3g/ml的蔗糖溶液处理
清水处理
2.实验现象：
细胞壁大小 细胞大小 原生质层 液泡 液泡浓度 液泡颜色 细胞吸水能力
质壁分离
质壁分离的复原
基本
不变
基本不变
变小
变小
变大
变深
升高
质壁分离
质壁分离的复原
基本
不变
基本不变
变大
变大
变小
变浅
降低
注：质指原生质层，壁指细胞壁。
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离
质壁分离复原
【归纳小结】
1、对于成熟植物细胞来说，____________相当于半透膜，其伸缩性_______
2、细胞壁是__________，溶于水的物质都可以通过细胞壁，而且细胞壁的伸缩性_____
3、当外界溶液浓度大时，细胞渗透失水，原生质层缩小程度较细胞壁缩小程度____，发生_________________________分离
4、将质壁分离的细胞置于低浓度溶液中，液泡吸水，原生质层恢复原状，即发生_______________
原生质层
大
全透的
小
大
原生质层与细胞壁
质壁分离复原
思考：本实验制作一个临时装片,但有三次观察(见实验步骤),请分析本实验的对照设置有什么特点？
本实验存在两组对照实验，均为自身对照。自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。
4.思考与讨论：
(1)如果选用动物细胞能否观察到质壁分离现象？
(3)如果选用死的洋葱细胞能否观察到质壁分离现象？
(2)如果选用植物根尖分生区细胞能否观察到质壁分离？
质壁分离的条件：
选材：(1)成熟植物活细胞(有细胞壁和中央大液泡)
(2)细胞液最好有颜色
（洋葱鳞叶片外表皮细胞）
①具有细胞壁 ②具有大液泡 ③活细胞
3.实验结论：
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
不能
不能
不能
细胞壁的伸缩性
原生质层的伸缩性
＜
外因：
C外界溶液
C细胞液
＞
内因：
原生质层相当于一层半透膜
5.质壁分离的原因
思考：
①如果滴加的是0.5g/mL蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？
②如果滴加的是一定浓度的KNO3溶液(K+和NO3-可被细胞吸收，细胞液浓度变大），实验结果又会有什么不同？
③将成熟植物细胞放在高浓度的盐酸或酒精溶液中，无法观察到质壁分离现象，为什么？
只发生质壁分离，滴加清水后不复原，活细胞失水太多死亡。
质壁分离后自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)
高浓度的盐酸或酒精会杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。
（1）判断细胞的死活
能质壁分离和复原
活细胞
不能质壁分离或质壁分离后不复原
死细胞
（2）测定细胞液浓度范围：
例：将细胞液浓度相同的紫色洋葱表皮细胞，分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，结果如下，根据此实验，可知洋葱表皮细胞的细胞液浓度大约为 （ ）
A．0．2—0．3 M
B．0．1--0．2 M
C．0．3—0．4 M
D．无法确定
A
C未发生质壁分离＜C细胞液＜C刚刚发生质壁分离
延伸拓展：质壁分离的应用
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
30%蔗糖溶液
失水越多/快，细胞液浓度 。
越小
（4）比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物细胞,不同浓度溶液
失水越多/快，未知溶液浓度 。
越大
（5）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植物细胞
不同种类溶液
蔗糖溶液
KNO3溶液
只发生质壁分离
质壁分离后自动复原
若溶质（KNO3、尿素、乙二醇、甘油、苯等 ）能进入细胞，则成熟的植物细胞置于一定浓度的该溶液中会先发生质壁分离后自动复原 。
细胞的吸
水和失水
渗透作用的两个条件
动物细胞
植物细胞
1、半透膜
2、浓度差
外界溶液浓度＜细胞质浓度 细胞吸水
外界溶液浓度>细胞质浓度 细胞失水
外界溶液浓度=细胞质浓度 细胞形态不变
外界溶液浓度>细胞液浓度 质壁分离
外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水或质壁分离复原
质壁分离超过一定限度不能复原