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必修1第1節(jié)

被動運輸

第1課時能闡明滲透作用的條件及原理。結(jié)合探究實驗，能分析理解細胞吸水和失水的過程及應(yīng)用。

兩溶液中的水分子是雙向運動的，但由于蔗糖溶液滲透壓越大，對水的吸引力越強，因此單位時間內(nèi)，由清水進入蔗糖溶液的水分子數(shù)多于從蔗糖溶液進入清水的分子數(shù)，最終使漏斗管內(nèi)的液面升高。討論1.漏斗管內(nèi)的液面為什么會升高？蔗糖溶液濃度＞燒杯清水濃度→蔗糖溶液滲透壓＞燒杯清水滲透壓不會，水柱產(chǎn)生的靜水壓F2↓，蔗糖溶液對清水的滲透壓F1↑，隨著液面的上升，水柱產(chǎn)生的靜水壓F2逐漸增大，當F2＝F1時，滲透系統(tǒng)達到滲透平衡，此時半透膜兩側(cè)水分子交換速率相等，液面不再升高。不同、滲透作用達到平衡時，水分子通過半透膜的雙向擴速率相等，漏斗內(nèi)蔗糖溶液的濃度仍高于燒杯中清水的濃度（只要有高度差，就有濃度差）討論3.滲透裝置中，當漏斗內(nèi)溶液不再上升時，半透膜兩側(cè)的溶液濃度相同嗎？討論2.如果漏斗足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？1、半透膜：一些小分子物質(zhì)（如水）能透過，而另一些較大的物質(zhì)則不能透過的多孔性薄膜，能否跨膜取決于物質(zhì)的直徑與孔徑的大小。生物膜：細胞膜、核膜、細胞器膜。非生物膜：玻璃紙、雞蛋殼的殼膜、魚鰾、動物膀胱摸、腸衣。選擇透過性膜：是指有活性的生物膜，對物質(zhì)的通過極具有半透膜的物理性質(zhì)，還具有主動的選擇性。如：細胞膜（半透膜包含選擇性透過性膜）選擇透過性膜一定是半透膜，半透膜不一定是選擇透過性膜。一、滲

透

作

用2、擴散：物質(zhì)分子從高濃度向低濃度區(qū)轉(zhuǎn)移，直到均勻分布的現(xiàn)象。3、滲透作用概念：指水分子（或其他的溶劑分子）通過半透膜的擴散。發(fā)生條件：具有半透膜、膜兩側(cè)溶液有濃度差滲透作用所指的溶液濃度為物質(zhì)的量濃度而非質(zhì)量濃度。水由相對含量高的地方向相對含量低的地方擴散溶液A＞溶液B，水分子從B→A移動，A中水分子少于B中水分子。從溶劑角度：高濃度→低濃度從溶質(zhì)角度：低濃度→高濃度滲透壓：溶液中單位體積溶質(zhì)微粒對水的吸引力，與溶液濃度成正比，單位體積溶質(zhì)微粒越多，對水的吸引力越大，溶液滲透壓越高，反之，溶液滲透壓越低。液面（等高）10%蔗糖溶液10%葡萄糖溶液半透膜葡萄糖側(cè)高于蔗糖側(cè)先葡萄糖側(cè)高于蔗糖，最終蔗糖側(cè)高于葡萄糖側(cè)。1mol/LNacl溶液＞1mol/L蔗糖溶液思考1、如果半透膜只允許水通過，一段時間后，水面高度如何變化？思考2、如果半透膜允許水和葡萄糖分子通過，一段時間后，水面高度如何變化？思考3、1mol/LNacl溶液和1mol/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等嗎？水分子通過細胞膜進出細胞也是同樣的原理嗎？將哺乳動物的紅細胞放入不同濃度的氯化鈉溶液中，紅細胞發(fā)生以下的變化。當外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度低時，細胞吸水膨脹。當外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度高時，細胞失水皺縮。當外界溶液的濃度與細胞質(zhì)的濃度相同時，細胞形態(tài)不變。二、動物細胞的吸水和失水紅細胞內(nèi)的血紅蛋白等有機物能夠透過細胞膜嗎？這些有機物相當于滲透裝置中的什么物質(zhì)？紅細胞的細胞膜是否相當于一層半透膜？當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？紅細胞中的血紅蛋白是大分子有機物，不能透過細胞膜，它相當于滲透裝置中的蔗糖分子是不一定。因為紅細胞吸水膨脹后細胞內(nèi)溶液濃度也會下降，如果外界溶液濃度不是很低，有可能細胞內(nèi)液濃度下降后與外界溶液的濃度達到平衡，此時，紅細胞將不再吸水。思考·討論4.紅細胞吸水或失水取決于什么條件？5.想一想臨床上輸液為什么要用生理鹽水？取決于紅細胞內(nèi)外溶液的濃度差，一般情況下，濃度差越大時，細胞吸水或失水越多。因為生理鹽水的濃度與血漿的濃度基本一致，血細胞不會因為過度吸水或失水而出現(xiàn)形態(tài)和功能上的異常。思考·討論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。外界溶液細胞膜半透膜蔗糖溶液細胞質(zhì)基質(zhì)相當于相當于濃度差動物細胞與外界溶液組成了一個滲透系統(tǒng)②細胞內(nèi)溶液與外界溶液存在濃度差①細胞膜相當于一層半透膜

水又是怎樣進出植物細胞的呢？圖4-2成熟植物細胞模式圖細胞膜細胞液細胞質(zhì)液泡膜細胞壁(全透性)1、提出問題：相當于半透膜？細胞液與外界溶液之間存在濃度差原生質(zhì)層伸縮性較小，主要作用是支持和保護作用植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡內(nèi)的細胞液。水進出植物細胞主要指水通過原生質(zhì)層進出液泡三、植物細胞的吸水和失水2、作出假設(shè)：原生質(zhì)層相當于一層半透膜。3、設(shè)計實驗：制作臨時裝片，觀察植物細胞正常形態(tài)。將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小變化。再將植物細胞浸潤在清水中，觀察其大小的變化。4、進行實驗：實驗器材：刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡。實驗材料的選擇：成熟的植物活細胞，保證細胞具有中央大液泡和原生質(zhì)層。細胞液應(yīng)具有顏色，紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液為紫色，易于觀察。還可以使用具有較多葉綠體的材料，如黑藻通過觀察葉綠體分布情況判斷是否發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象③實驗試劑的選擇對細胞無害：鹽酸、酒精、醋酸等溶液等殺死細胞，不適用于實驗試劑。常選用質(zhì)量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液作為外界溶液，該濃度的蔗糖溶液既能使細胞發(fā)生明顯的質(zhì)壁分離，又不會導(dǎo)致細胞過快死亡。若蔗糖溶液濃度過高，如0.5g/ml的蔗糖溶液，原生質(zhì)層分離的速度雖快，但不久就會死亡，不能再進行質(zhì)壁分離實驗，若蔗糖溶液的濃度過低，則不能使細胞發(fā)生明顯的質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度較慢。④實驗步驟：5、實驗結(jié)果：外界溶液中央液泡大小原生質(zhì)層的位置細胞大小蔗糖溶液逐漸變小逐漸脫離細胞壁基本不變清水逐漸變大，恢復(fù)原來大小逐漸貼近細胞壁基本不變0.3g/mL蔗糖溶液清水中6、實驗結(jié)論：植物細胞原生質(zhì)層相當于一層半透膜，植物細胞是通過滲透作用吸水和失水（1）外界溶液＞細胞液濃度，細胞失水，原生質(zhì)層伸縮性大于細胞壁伸縮性，發(fā)生質(zhì)壁分離。（2）外界溶液＜細胞液濃度，細胞吸水，質(zhì)壁分離復(fù)原質(zhì)壁分離發(fā)生的原因：內(nèi)因：外因：成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜。原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大。細胞液和外界溶液存在濃度差，細胞能滲透吸水和失水。植物細胞想要發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原需要滿足什么條件？細胞是活的（死細胞細胞膜具有全透性），具有細胞壁。細胞有中央大液泡

（干種子的細胞，根尖分生區(qū)等未成熟的植物細胞、死細胞、動物細胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離）③細胞外溶液的濃度高于細胞液濃度

細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，細胞壁與細胞膜之間的空隙充滿的是外界溶液。質(zhì)壁分離條件：1、溶質(zhì)不能透過半透膜的溶液中只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生質(zhì)壁分離自動復(fù)原現(xiàn)象，只有用清水或低滲溶液處理，方可復(fù)原。2、溶質(zhì)可透過半透膜的溶液中，（如：硝酸鉀、甘油、尿素、乙二醇等）可發(fā)生質(zhì)壁分離并可自動復(fù)原，因為K＋、NO3-、尿素、乙二醇等可轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)，使細胞液濃度升高，細胞滲透壓吸水而發(fā)生自動復(fù)原。3、在質(zhì)壁分離過程中，由于細胞失水、細胞液滲透壓升高，細胞對水的吸引力增強。4、質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，細胞液滲透壓逐漸下降，植物細胞吸水能力逐漸減弱，失水能力逐漸增強。5、對于植物細胞而言，由于細胞壁的存在，細胞不可能無限吸水，當細胞因吸水體積增大到細胞壁所能膨大的最大限度時，細胞將不再吸水。補

充1.判斷成熟植物細胞的死活待測成熟植物細胞高濃度蔗糖溶液

鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離無質(zhì)壁分離活細胞死細胞2.測定細胞液濃度范圍待測成熟植物細胞一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢細胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩蔗糖溶液濃度之間拓

展3.鑒別不同種類的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）成熟植物細胞不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離后自動復(fù)原溶質(zhì)不能透過半透膜（如蔗糖溶液）溶質(zhì)能透過半透膜（如KNO3溶液）拓

展1.某科研小組設(shè)計如圖所示的滲透裝置，其中蔗糖不能透過半透膜，漏斗內(nèi)溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液，液面不動(滲透平衡)時液面差為Δh。下列說法正確的是()A．滲透平衡后S1和S2濃度的大小關(guān)系為S1＝S2B．滲透平衡后無水分子通過半透膜C．漏斗中溶液液面上升速率逐漸加快D．向漏斗內(nèi)