資源簡介

(共69張PPT)
施肥過多導致“燒苗”
第一節
被動運輸
第四章
細胞的物質輸入和輸出
學習目標
1、結合滲透作用裝置，掌握滲透作用的條件（生命觀念）
2、結合圖示，理解動物細胞吸水和失水的原理（科學思維）
3、通過探究“植物細胞的吸水和失水”實驗理解原理（科學探究）
4、掌握被動運輸的類型、特點和實例（科學思維）
滲透現象
自學任務：
1.分析滲透裝置的主要構成，半透膜的含義。
2.預測漏斗內的液面變化。
3.完成課本中的思考討論題。
半透膜：是一類可以讓小分子物質通過（如水分子），而較大分子物質（如蔗糖）不能通過的一類多孔性膜。比如：
水分子
5
4
蔗糖分子
玻璃紙，腸系膜，蛋殼膜，魚鰾等
1
2
3
清水
玻璃紙
(半透膜)
蔗糖溶液
水分子和蔗糖分子都能通過半透膜嗎？水分子只能從燒杯中擴散到漏斗中嗎？
思考
1.漏斗管內的液面為什么會升高?若管足夠長，管內液面會無限上升嗎？
閱讀課本P62“問題探究”，思考、討論完成下列問題
科學探究------------滲透現象
①半透膜兩側的水分子都能夠通過擴散作用自由進出，但由于蔗糖溶液中水的相對含量（單位體積中的水分子數）比燒杯中的水的相對含量低，所以燒杯中的水擴散到漏斗中的速度比漏斗中水擴散到燒杯中的速度相對更快些，導致漏斗中水量增加，液面上升。
②如果漏斗管足夠長，當管內的液面上升到一定高度后，管中水柱產生的壓力將加快漏斗中水分向外擴散的速度，最終半透膜兩側水子進出達到動態平衡（滲透平衡），液面不再上升。
2.如果用一層紗布代替玻璃紙,漏斗管內的液面還會升高嗎?
液面不會升高，因紗布的孔隙很大，可溶于水的物質如蔗糖分子也可以自由通過。
3.如果燒杯中不是清水,而是同樣濃度的蔗糖溶液結果會怎樣?
管中液面將保持不變。因為半透膜兩側溶液的濃度相等時，單位時間內透過半透膜進入長頸漏斗的水分子數量等于滲出的水分子數量。
閱讀課本P62“問題探究”，思考、討論完成下列問題
科學探究------------滲透現象
滲透作用:水分子等其他溶劑分子透過半透膜的擴散，稱為滲透作用。
滲透作用發生條件:
①具有半透膜（主要）
②半透膜兩側溶液存在濃度差
歸納總結:
滲透作用原理
“濃度”指物質的量濃度
水分子可以通過半透膜進行雙向擴散。從宏觀觀察，水分是由低濃度溶液流向高濃度溶液，直到達到動態平衡（滲透平衡）。
溶液濃度低
滲透壓低
溶液濃度高
滲透壓高
水分子是順相對含量梯度跨膜運輸。
滲透壓：溶質對水的吸引力
含水量高
含水量低
滲透作用中水的運輸方向
半透膜
水（溶劑）
蔗糖（溶質）
發生滲透平衡只意味著半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態（兩側水分子進出速率相等），既不可看作沒有水分子移動也不可看作兩側溶液濃度相等。
滲透作用的結果：
滲透：是一種特殊的擴散。僅指水分子等溶劑分子透過半透膜，從相對含量多的地方向相對含量少的地方擴散。
擴散：指物質分子從高濃度→低濃度的運動，直到均勻分布的現象，不需要半透膜。如花香的飄散；蔗糖的溶解；氧氣通過肺泡和毛細血管壁進入血液；甘油和脂肪酸被小腸上皮吸收等過程。一般相對于溶質而言。
怎樣區分擴散與滲透
擴散作用
滲透作用
類比推理
如果將裝置中的漏斗換成細胞還會吸水嗎？
水進入細胞的原理
01
水分子通過細胞膜進出細胞也是同樣的原理嗎？
思考
·
討論
吸水膨脹
失水皺縮
吸水和失水動態平衡，形態不變
低濃度溶液中:由于外界溶液濃度＜細胞質的濃度　紅細胞_________。
高濃度溶液中:由于外界溶液濃度＞細胞質的濃度　紅細胞_______。
在等滲溶液中:由于外界溶液濃度=細胞質的濃度
紅細胞_________。
實驗現象記錄
低濃度溶液
高濃度溶液
人的紅細胞
生理鹽水
思考
·
討論
1.紅細胞內的血紅蛋白等有機物能夠透過細胞膜嗎？
這些有機物相當于“問題探討”所示裝置中的什么物質？
血紅蛋白是大分子有機物，不能透過細胞膜。
蔗糖分子。
思考
·
討論
2.紅細胞的細胞膜是否相當于一層半透膜？
3.當外界溶液溶質的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？
紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜。
不一定。因為紅細胞吸水膨脹后細胞內液濃度也會下降，如果外界溶液濃度不是很低，有可能細胞內液濃度下降后與外界溶液的濃度達到平衡，此時，紅細胞將不再不吸水。
思考
·
討論
4.紅細胞吸水或失水取決于什么條件？
5.想想臨床上輸液為什么要用生理鹽水。
紅細胞吸水或失水的多少主要取決于紅細胞內外溶液濃度的差值。一般情況，濃度差越大，紅細胞吸水或失水越多。
生理鹽水是質量分數為0.9%的NaCl溶液，與人體細胞質的濃度基本相同，可保證細胞在輸液過程中形態不變。
相當于
濃度差
半透膜
蔗糖溶液
清水
細胞膜
細胞質
外界溶液
分析結果、得出結論：
紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜
其他動物細胞的吸水或失水與紅細胞相似
水的進出方向——順相對含量的梯度進出動物細胞的
1、食物較咸時，口腔和唇粘膜有什么感覺？為什么？
干燥難受的感覺，外界濃度高，口腔和唇粘膜細胞失水
2、將食物用食鹽腌制為什么可以達到防止食物腐爛變質的目的？
在高濃度的溶液中，細菌等微生物會因為失水過多而死亡。
課堂反饋
1．下列現象屬于滲透作用的是（
）
A．蔗糖在水中溶解后使水變甜
B．暴露在空氣中的氯化鈉潮解
C．鉀離子通過原生質層
D．紅細胞吸水破裂
D
2．下面是滲透裝置示意圖，下列在長頸漏斗管內液面上升過程中的有關敘述，正確的是（　　）
A.水分子只能通過半透膜從燒杯進入漏斗進行單向移動
B.
液面上升的速率先逐漸加快然后減慢最終液面維持穩定
C.
當半透膜兩側水分子進出速率相等時，兩側溶液濃度相等
D.
半透膜兩側溶液的濃度相差越大，上升的高度越高
D
若將圖中的蔗糖溶液改為溶質能通過半透膜的葡萄糖溶液，滲透時平衡液面如何變化？半透膜兩側溶液的濃度大小如何？
液面相平
半透膜兩側溶液的濃度相同
3．現有體積相同、質量分數相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液。圖1表示這兩種物質透過半透膜的情況，圖2表示滲透作用裝置圖，下列敘述合理的是（
）
A．圖1體現了半透膜的選擇透過性B．圖2甲中水柱a先上升后下降
C．圖2乙中水柱b先上升后不變
D．平衡后水柱a的高度高于水柱b
D
判斷滲透現象的技巧
（1）液面變化：看溶液濃度的高低。溶液濃度高的一側上升，濃度低的一側下降。
（2）平衡時液面差大小：取決于膜兩側的濃度差大小。濃度差越大，平衡時液面差越大。若溶質分子能通過半透膜。達到平衡時，不存在濃度差，也不出現液面差。
（3）平衡時膜兩側的濃度高低：看半透膜兩側原溶液濃度的高低。原溶液濃度高的平衡時濃度高。
滲透作用
概念：
條件
方向
水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜的擴散。
溶液：低濃度溶液→高濃度溶液
水：順相對含量梯度
有半透膜
半透膜兩側的溶液存在濃度差
課堂小結
外界溶液濃度
細胞質濃度，細胞吸水膨脹。
外界溶液濃度
細胞質濃度，細胞失水皺縮。
外界溶液濃度
細胞質濃度，水進出處動態平衡。
原理：
吸失水的量取決于細胞膜內外的濃度差。
＝
＜
＞
水進出
動物細胞
現象
滲透作用
→
細胞膜相當于一層半透膜
課堂小結
水進出其他動物細胞的原理與進出紅細胞的原理是一樣的，都是通過
滲透作用
水又是怎么進出植物細胞的呢？
探究植物細胞的吸水和失水
02
復習：植物細胞的細胞膜外還有一層什么？其特點作用是什么？
閱讀課本P63
1、成熟植物細胞有大液泡，占整個細胞很大比例，因此它的液體環境主要考慮液泡中的細胞液，植物細胞的吸水和失水主要就是通過原生質層進出液泡。
2.原生質層：包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質
成熟的植物細胞模式圖
細胞膜
細胞質
液泡膜
原生質層
細胞壁（全透性）
細胞液
1.植物細胞中什么結構相當于半透膜？
作出假設
設計實驗
實施實驗
分析結果
得出結論
提出問題
細胞液
液泡膜
細胞質
細胞膜
細胞壁（全透性）
提出問題
設計實驗
實施實驗
分析結果
得出結論
作出假設
原生質層相當于一層半透膜
提出問題
作出假設
實施實驗
分析結果
得出結論
設計實驗
將植物細胞浸潤在較高濃度（0.3g/mL）的蔗糖溶液中，觀察液泡、原生質層及細胞大小的變化；再浸潤在清水中，觀察其大小的變化。
在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變小，細胞皺縮；
在清水中植物細胞的中央液泡會變大，細胞膨脹。
設計
方案
預期結果
提出問題
作出假設
分析結果
得出結論
材料用具：紫色洋蔥鱗片葉、質量分數為0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、刀片、鑷子、顯微鏡等。
外表皮細胞
內表皮細胞
設計實驗
實施實驗
提出問題
作出假設
設計實驗
分析結果
得出結論
實施實驗
1、滴清水
2、取材
3、平展
4、蓋蓋玻片
①制片
5、顯微觀察：
6、滴0.3g/mL蔗糖溶液觀察現象
　　7、滴清水再觀察現象
②觀察
三次觀察
前后觀察構成自身對照
正常狀態
高濃度狀態
低濃度狀態
觀察到的圖像
液泡大小變化
原生質層位置
逐漸變小
原生質層逐漸脫離細胞壁
逐漸變大，恢復原來大小
原生質層逐漸
貼近細胞壁
正常大小
原生質層
緊貼細胞壁
記錄實驗結果
探究植物細胞的吸水與失水
細胞大小
基本不變
提出問題
作出假設
設計實驗
實施實驗
外界溶液濃度
＞
細胞液的濃度，細胞失水
質壁分離
外界溶液濃度
＜細胞液的濃度，細胞吸水
質壁分離的復原
分析結果
得出結論
內溶液
外界溶液
半透膜
原生質層
細胞膜
液泡膜
細胞質
細胞液
細胞壁
（全透性）
與經典滲透裝置比較
成熟的植物細胞和外界溶液組成一個
滲透系統
要觀察細胞發生質壁分離和復原，對材料有哪些要求？
有細胞壁（植物細胞）；有大液泡；
顏色鮮艷的活細胞（原生質層相當于半透膜）
0.3g/mL的蔗糖溶液
注：
能發生質壁分離的細胞：成熟的植物細胞。
不能發生質壁分離的細胞：干種子的細胞、根尖分生區等處在發育過程的植物細胞以及動物細胞。
濃度過小，質壁分離現象不明顯，影響觀察；
濃度過大，會使細胞在短時間內因失水過多而死亡，無法觀察質壁分離復原現象。
發生質壁分離的原因？
原生質層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性
外界溶液濃度大于細胞液濃度
植物細胞會由于過多吸水而漲破嗎？
不會。植物細胞含有細胞壁，細胞壁的作用主要是保護和支持細胞，伸縮性較小，因此植物細胞不會因吸水過多而漲破。
內因
外因：
原生質層相當于一層半透膜
1、你知道這里的“質”與“壁”分別指什么嗎？
2、在質壁分離及復原的過程中，細胞液濃度的變化趨勢如何？
“質”指原生質層，“壁”指細胞壁
質壁分離——細胞液濃度變大，細胞液顏色變深
質壁分離復原——細胞液濃度變小，細胞液顏色變淺
思考
2、當你把白菜剁碎準備做餡時，常常要放一些鹽，過一段時間后就可見有水分滲出，這些水分是從哪里來的？
1、蔫了的青菜葉放入清水中浸泡一段時間后，會有什么變化？
細胞外部溶液的濃度小于細胞內部濃度，細胞吸水脹大
細胞外部溶液的濃度大于細胞內部濃度，細胞失水。
實例
3.對農作物施肥過多，會造成“燒苗”現象。
土壤溶液的濃度過大，根細胞失水。
將洋蔥鱗片葉表皮細胞分別放入一定濃度的蔗糖溶液和硝酸鉀溶液中,二者均發生了質壁分離,過一段時間后觀察發現,放入硝酸鉀溶液中的細胞則自動發生了質壁分離復原,而放入蔗糖溶液中的細胞無此現象,請解釋。
總結
質壁分離可以說明以下問題：
（1）判斷細胞的死活；
（2）測定細胞液的濃度范圍；
（3）比較不同植物細胞的細胞液濃度；
（4）比較未知溶液濃度的大小；
（5）驗證原生質層和細胞壁伸縮性的大小。
1.以下可以發生滲透作用的是（
）
A.煮熟的馬鈴薯條放入水中
B.把干種子放在清水中
C.烈日下菠菜葉子下垂
D.放在鹽水中的蘿卜變軟
D
2.a、b、c是三個相鄰的細胞，已知a細胞液濃度>b細胞液濃度>c細胞液濃度,如圖所示，能正確表示水分在三者之間關系的是（
）
C
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
C
D
3.利用高濃度鹽水（NaCl溶液）殺菌防腐的原理是（
）
A.鹽水中的Cl－有殺菌防腐的作用
B.鹽水中的Na＋不利于細菌的生活
C.鹽水是中性的，不適于細菌的生活
D.由于滲透作用使細菌細胞內的水分滲出而死亡
D
4．將一張洋蔥鱗片葉放在某一濃度的蔗糖溶液中,制成裝片,放在顯微鏡下觀察,有3種狀態的細胞,如圖1－3,你認為這3個細胞在未發生上述情況之前,其細胞液的濃度依次是(
)
A．A﹥B>C
B．AC．B>A>C
D．BB
像水分子這樣，物質以擴散的方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種物質跨膜運輸方式被稱為被動運輸。
被動運輸分為自由擴散和協助擴散。
自由擴散和協助擴散
03
擴散現象：
一種物質從相對高濃度區域移動到低濃度區域（順濃度梯度）的過程，稱為擴散。
復習
流動鑲嵌模型的內容：
膜的基本支架是
，具有流動性。
蛋白質分子有的
磷脂雙分子層表面，有的部分或全部
磷脂雙分子層中，有的
整個磷脂雙分子層。
細胞膜的結構特點
；
細胞膜的功能特點是
。
磷脂雙分子層
鑲在
嵌入
貫穿于
具有一定的流動性
選擇透過性
1、什么樣的分子能夠通過脂雙層？
2、葡萄糖等小分子有機物和離子不能通過無蛋白質的脂雙層，細胞卻需要不斷補充葡萄糖以提供能量，也就是說葡萄糖肯定是可以通過細胞膜進入到細胞內部的。對此該如何解釋？
脂溶性物質
二、講授新課
自由擴散
被動運輸：物質以順濃度梯度的擴散方式進出細胞不需要消耗能量
1、自由擴散：物質通過簡單擴散作用進出細胞，
叫做自由擴散。也叫簡單擴散。
如：O2、CO2等小分子物質和苯、乙醇、甘油等脂溶性小分子有機物。
從高濃度到低濃度（順濃度梯度）；
不需要載體蛋白的協助；
不消耗能量。
被動運輸——自由擴散
2、特點：
濃度差（Mmol/L）
5
10
15
20
25
30
運輸速度
（離子/秒）
2.4
4.7
7.3
9.5
12.2
14.4
結論：物質的運輸速度與物質濃度差成______關系，自由擴散過程只受_______影響。
正比
濃度差
?
被動運輸——自由擴散
二、講授新課
被動運輸：物質以順濃度梯度的擴散方式進出細胞不需要消耗能量
協助擴散
被動運輸——協助擴散
1、協助擴散：進出細胞的物質借助膜上的轉運蛋白的擴散，叫做協助擴散，也叫易化擴散。
如：水、氨基酸以及葡萄糖進入紅細胞。
從高濃度到低濃度（順濃度梯度）；
需要轉運蛋白（兩種）的協助；
載體蛋白轉運時發生自身構象的改變；
不需要能量
2、特點：
濃度差
（Mmol/L）
1.5
3
4.5
6
7.5
9
速率
（離子/秒）
8
15
24
30
31
31
結論：在一定濃度范圍內，物質的運輸速率與物質濃度差成______關系，超過一定的濃度后，協助擴散中物質運輸速率受________限制
正比
蛋白質
?
被動運輸——協助擴散
自由擴散和協助擴散需要消耗能量嗎？
自由擴散與協助擴散有什么異同？
不需要消耗能量
需要消耗能量
不需要。因為二者都是順物質的濃度梯度進行的。
自由擴散與協助擴散有什么異同？
相同：順濃度梯度，不消耗能量。
不同：協助擴散需要載體蛋白，自由擴散不需要。
過膜方式
濃度
梯度
是否需載體蛋白
是否消耗能量
影響因素
舉例
自由擴散
協助擴散
葡萄糖進入紅細胞（載體蛋白）；水分子進出細胞（通道蛋白）；氨基酸
否
是
高
低
高
低
否
否
水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等
主要取決于膜內外物質的濃度差
受濃度差和轉運蛋白數量的影響
被動運輸
1、紅細胞吸收無機鹽和葡萄糖得共同點是（
）
A、都可以從低濃度的一邊到高濃度的一邊
B、都需要供給ATP
C、都需要載體協助
D、既需要載體協助又需要消耗能量
C
2.下圖為物質出入細胞的3種方式示意圖，請據圖回答([???]內填序號)：
?
(1)物質利用載體出入細胞的運輸方式是圖[?]?
???。
(2)物質從細胞膜高濃度一側運到低濃度一側的運輸方式是圖[
]和[?]。
(3)①、②兩種運輸方式合稱為?
?。
協助擴散
1
1
2
被動運輸
3.下圖為物質出入細胞膜的示意圖，請據圖回答：
（1）A代表______分子；B代表_______；
D代表_______。
（2）動物細胞吸水膨脹時B的厚度變小，這說明B具有__________。
（3）在a～e的五種過程中，代表被動轉運的是________。
（4）可能代表氧氣轉運過程的是圖中編號__________；
葡萄糖進入紅細胞的過程是圖中編號__________。
蛋白質
磷脂分子
糖蛋白
流動性
b、c、d
b
d

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