4.1 被动运输ppt课件-2023新人教版(2019)《高中生物》必修第一册.pptx
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1、第第4 4章章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出第第 1 1 节节 被 动 运 输被 动 运 输新课导入新课导入问题探讨问题探讨新课导入新课导入问题探讨问题探讨 在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸,在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸,往漏斗内注入蔗糖溶液,往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入盛有清水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。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
2、能。可以自由透过它,而蔗糖分子则不能。思考思考讨论讨论1.漏斗内的液面为什么会升高?漏斗内的液面为什么会升高?2.如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗?为什么?如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗?为什么?扩散作用指物质分子指物质分子从从相对含量多相对含量多的地方向的地方向相对含量少相对含量少的地方的地方自由运动自由运动直到均匀分布直到均匀分布的现象。的现象。溶质:高浓度溶质:高浓度低浓度低浓度溶剂:溶剂:低浓度低浓度高浓度高浓度一、渗透装置半透膜半透膜蔗糖分子蔗糖分子水分子水分子清水清水玻璃纸玻璃纸(半透膜半透膜)蔗糖溶液蔗糖溶液S2S1半透膜:半透膜:是一种只允许离子和小分子自由通
3、过的膜结构。是一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构。物质物质能否通过只与膜上孔径直径的大小有关。能否通过只与膜上孔径直径的大小有关。玻璃纸,肠系膜,蛋壳膜,鱼鳔等一、渗透装置半透膜半透膜蔗糖分子蔗糖分子水分子水分子清水清水玻璃纸玻璃纸(半透膜半透膜)蔗糖溶液蔗糖溶液S2S1单位时间内:单位时间内:从从烧杯烧杯扩散扩散到漏斗中到漏斗中的水分子数的水分子数 从从漏斗漏斗中扩散中扩散到烧杯到烧杯的水分子数的水分子数水多水多水少水少讨论1 漏斗管内的液面为什么会升高?渗透作用渗透作用:水分子水分子(或其他(或其他溶剂分子溶剂分子)通过)通过半透膜半透膜的扩散的扩散讨论2 如果漏斗管足够长,管内的液面
4、会无限升高吗?不会,当管内的液面上升到一定高度之后,管中的不会,当管内的液面上升到一定高度之后,管中的水柱产生的压力水柱产生的压力将将加快漏斗中水分向外扩散的速度加快漏斗中水分向外扩散的速度,最终达到平衡,液面将不再上升。,最终达到平衡,液面将不再上升。液面不再上升时,还有水分子移动吗?半透膜两侧溶液浓度相等吗?此时仍然有水分子进出半透膜 半透膜两侧浓度不相等S1S2漏斗内溶液浓度S1漏斗外溶液浓度S2渗透压渗透压:溶液中:溶液中溶质微粒对水的吸引力溶质微粒对水的吸引力新课导入新课导入问题探讨问题探讨 在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸,在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸,往漏斗内
5、注入蔗糖溶液,往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入盛有清水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。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。可以自由透过它,而蔗糖分子则不能。思考思考讨论讨论1.漏斗内的液面为什么会升高?漏斗内的液面为什么会升高?2.如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗?为什么?如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗?为什么?单位时间内单位时间内进入漏斗的水分子数量进入漏斗
6、的水分子数量多于多于从漏斗渗出的水分子数量,漏斗内溶液从漏斗渗出的水分子数量,漏斗内溶液体积增大,液面上升。体积增大,液面上升。不会不会,当管内的液面上升到一定高度之后,管中的当管内的液面上升到一定高度之后,管中的水柱产生的压力水柱产生的压力将加快漏斗将加快漏斗中水分子向外扩散的速度,最终水分子进出达到平衡,液面将不再上升。中水分子向外扩散的速度,最终水分子进出达到平衡,液面将不再上升。此时膜两侧溶液浓度相等吗?讨论3 如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?讨论4 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?不会。不会。因为因为纱布不是半透膜纱布不是半透膜,孔隙很大孔
7、隙很大,可溶于水的物质都能够自由通过可溶于水的物质都能够自由通过,包括水分子,包括水分子和蔗糖分子都能通过。和蔗糖分子都能通过。单位时间内单位时间内玻璃纸两侧水分子玻璃纸两侧水分子进出平衡进出平衡,漏斗中的漏斗中的液面将保持不变。液面将保持不变。具有半透膜半透膜半透膜两侧的溶液具有浓度差浓度差渗透作用发生的条件溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒溶质微粒的数目的数目渗透作用1.定义:2.发生渗透现象的条件3.水分子渗透的方向具有半透膜半透膜两侧存在浓度差(溶质颗粒的物质的量浓度)半透膜含水量含水量_ 含水量含水量_浓度浓度溶液溶液_浓度溶液浓度溶液低
8、高高低渗透平衡时水分子进出速率相等水分子或(其它溶剂分子)透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。S2溶液溶液S1溶液溶液半透膜半透膜U型管型管S S1 1溶液溶液S S2 2溶液溶液一、渗透装置渗透现象中液面变化的判断一段时间一段时间左侧液面左侧液面下降下降右侧液面右侧液面上升上升质量分数质量分数半透膜两侧的浓度差是指半透膜两侧的浓度差是指溶质溶质颗粒的颗粒的物质的量浓度物质的量浓度,不是质量浓度。,不是质量浓度。虽然质量浓度相同,但葡萄糖溶液的物质的量浓度大。单位体积中溶质分子的数目多,溶剂分子的数目少,即相同体积下,溶液中溶质颗粒越多,浓度越大,渗透压越大。故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶
9、液移动。假设:半透膜只允许水分子透过液面液面等高等高一段时间一段时间葡萄糖和蔗糖分子不能通过半透膜物质的量物质的量2mol/L2mol/L2mol/L2mol/L液面不变液面不变液面液面等高等高渗透现象中液面变化的判断假设:半透膜只允许水分子透过NaCl溶液在水中呈现离子状态,导致溶液在水中呈现离子状态,导致左侧浓度升高左侧浓度升高,水分子,水分子由由2mol/L的葡萄糖溶液的葡萄糖溶液2mol/L的的NaCl溶液溶液,则,则左侧液面升高左侧液面升高,最终高于右侧。最终高于右侧。2mol/L葡萄糖溶液葡萄糖溶液2mol/LNaCl溶液溶液半透膜半透膜液面液面等高等高渗透现象中液面变化的判断假设
10、:半透膜只允许水分子透过溶液体积溶液体积溶液体积大,溶液体积大,吸收水多吸收水多,液面高度大。液面高度大。半透膜面积半透膜面积液体体积和浓度相同液体体积和浓度相同最终液面高度相同最终液面高度相同A A漏斗的半透膜面积大,漏斗的半透膜面积大,吸水快吸水快渗透现象中液面变化的判断假设:半透膜只允许水分子透过(1)渗透作用是扩散的一种特殊形式()(2)漏斗内液面升高的原因是:水分子只能通过半透膜进入漏斗内()(3)液面高度不再变化时,即达到渗透平衡状态,此时水分子不再进出半透膜()(4)水分子进出达到平衡状态时,半透膜两侧的溶液浓度相同()(5)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破()随堂检测如
11、图实验装置中,半透膜只允许水分子和单糖分子透过,向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液,向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液,初始状态如图,则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是()A.a先降后升,b先升后降 B.a先升后降,b先降后升 C.当液面最终停止变化时,半透膜两侧溶液浓度相等 D.当液面最终停止变化时,b侧浓度高于a侧A随堂检测外界溶液溶质的浓度 细胞质浓度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 实验:将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中。一段时间后,观察红细胞的变化。细胞内浓度与细胞外浓度达到动态平衡时,红细胞不再吸水。当外界溶液浓度很低时,红细胞会吸水涨破。二
12、、动物细胞的吸水与失水外界溶液外界溶液细胞膜细胞膜半透膜半透膜蔗糖溶液蔗糖溶液细胞质基质细胞质基质相当于相当于相当于相当于红细胞与外界溶液组成了一个红细胞与外界溶液组成了一个渗透系统。渗透系统。红细胞的红细胞的细胞膜细胞膜相当于相当于一层一层半透膜半透膜,细胞质与外界溶液可以具有,细胞质与外界溶液可以具有浓度差浓度差,水分通过水分通过渗透作用渗透作用进出红细胞。进出红细胞。水进出哺乳动物红细胞的原理红细胞吸水或失水红细胞吸水或失水取决于取决于红细胞内外溶液的浓度差,一般情况下,浓度差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。越大时,细胞吸水或失水越多。二、动物细胞的
13、吸水与失水如果将装置中的漏斗换成如果将装置中的漏斗换成植物植物细胞细胞将如何?和将如何?和动物细胞动物细胞一样一样也会吸水或失水吗?也会吸水或失水吗?1.西红柿上放糖,一会儿后就可看到水分渗出。2.对农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象。3.放蔫的青菜用清水浸泡一会儿后,又恢复新鲜。问题探讨问题探讨1.植物细胞的细胞壁能否控制水分或溶质分子进出细胞呢?否,植物细胞的否,植物细胞的细胞壁是全透性细胞壁是全透性的的,水分或大部分溶质分子均可以自由地,水分或大部分溶质分子均可以自由地通过细胞壁通过细胞壁 细胞壁对细胞的失水无影响。细胞壁对细胞的失水无影响。细胞壁细胞壁的作用主的作用主要是保护和支持细胞
14、,要是保护和支持细胞,伸缩性比较小伸缩性比较小,因有细胞壁的,因有细胞壁的约束,即使细胞内外有浓度差,植物细胞也不能无限约束,即使细胞内外有浓度差,植物细胞也不能无限地吸水地吸水2.植物细胞的细胞壁能否影响吸水与失水?成熟植物细胞模式图细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞液细胞质细胞质液泡膜液泡膜二、植物细胞的吸水与失水3.成熟植物细胞失水主要失去哪个结构中的水呢?成熟植物细胞的中央液泡占成熟植物细胞的中央液泡占据了细胞的大部分空间,将细胞质据了细胞的大部分空间,将细胞质挤成一薄层,所以挤成一薄层,所以细胞内的液体环细胞内的液体环境境主要指的是主要指的是液泡里面的细胞液液泡里面的细胞液。成熟植物细胞模
15、式图细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞液细胞质细胞质液泡膜液泡膜原生质层原生质层而细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质由于只被而细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质由于只被挤成薄薄一层,因此被称为挤成薄薄一层,因此被称为原生质层原生质层二、植物细胞的吸水与失水成熟植物细胞模式图细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞液细胞质细胞质液泡膜液泡膜原生质层原生质层4.植物细胞吸水和失水是否也是发生了渗透作用呢?如何判断?已知:细胞膜和液泡膜都是生物膜,都具有选择透过性是否满足发生渗透作用的条件:是否满足发生渗透作用的条件:具有具有半透膜半透膜半透膜半透膜两侧两侧的溶液具有的溶液具有浓度差浓度差漏斗内溶液漏斗内溶液细胞液细
16、胞液相当于相当于?能否把整个原生质层看作是一层半透膜呢?二、植物细胞的吸水与失水预期结果:预期结果:由于原生质层相当于一层半透膜,因此在蔗糖由于原生质层相当于一层半透膜,因此在蔗糖溶液中,植物细胞的中央液泡会溶液中,植物细胞的中央液泡会_,细胞,细胞_ _ _ _;在清水中植物细胞的液泡又会在清水中植物细胞的液泡又会_ _,细胞,细胞_ _ _ _。水是怎样进出植物细胞的呢?水是怎样进出植物细胞的呢?原生质层是原生质层是不是不是相当于一层半透膜?相当于一层半透膜?设计方案设计方案:将植物细胞浸润在将植物细胞浸润在 的蔗糖溶液中,的蔗糖溶液中,观察其大小的变化;再将细胞浸润在观察其大小的变化;再
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