1、生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 第第4章章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 第第1节节 被动运输被动运输 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 课标要求课标要求 核心素养核心素养 1.阐述渗透现象的原理及条件阐述渗透现象的原理及条件。 2.探究植物细胞的吸水和失水探究植物细胞的吸水和失水。 3.观察植物细胞的质壁分离与复原观察植物细胞的质壁分离与复原。 4.掌握两种被动运输的方式掌握两种被动运输的方式。 1.生命观念生命观念结构与功能相适应：细胞的结构决定细胞通过渗透作结构与功能相适应：细胞的结构决定细胞通过渗透作 用吸水或失水用吸水或失水。 2
2、.科学思维科学思维分析与综合：对渗透作用现象进行分析分析与综合：对渗透作用现象进行分析，理解渗透作理解渗透作 用原理用原理。 3.科学探究科学探究探究植物细胞的吸水与失水探究植物细胞的吸水与失水。 4.科学思维科学思维归纳比较两种被动运输方式的异同归纳比较两种被动运输方式的异同。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 知识导图知识导图 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 新知预习新知预习双基夯实双基夯实 学霸记忆学霸记忆素养积累素养积累 课内探究课内探究名师点睛名师点睛 指点迷津指点迷津拨云见日拨云见日 训练巩固训练巩固课堂达标课堂达标 夯基提能作业夯基提能作业 生物学(必修1 分子与细胞 RJ
3、) 新知预习新知预习双基夯实双基夯实 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 一一、水进出细胞的原理水进出细胞的原理 1原理原理 细胞吸水和失水的原理是细胞吸水和失水的原理是_作用作用，该作用发生需具备两个条该作用发生需具备两个条 件：件： 渗透渗透 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 2动物细胞的吸水和失水动物细胞的吸水和失水 (1)条件条件 动物细胞可以构成一个渗透装置动物细胞可以构成一个渗透装置，其中细胞膜相当于其中细胞膜相当于_。 细胞膜两侧存在细胞膜两侧存在_。 (2)吸水与失水吸水与失水 当外界溶液浓度小于细胞质浓度时当外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞细胞_； 当外界溶液浓度大于细胞
4、质浓度时当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞细胞_； 当 外 界 溶 液 浓 度 等 于 细 胞 质 浓 度 时当 外 界 溶 液 浓 度 等 于 细 胞 质 浓 度 时 ， 水 分水 分 _。 半透膜半透膜 浓度差浓度差 吸水膨胀吸水膨胀 失水皱缩失水皱缩 进出细胞处于动态平衡进出细胞处于动态平衡 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 3植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构成熟植物细胞的结构 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (2)质壁分离与质壁分离复原质壁分离与质壁分离复原 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水细胞失水质壁质壁
5、_； 发生质壁分离的细胞发生质壁分离的细胞，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞细胞 吸水吸水_； 当 外 界 溶 液 浓 度 等 于 细 胞 液 浓 度 时当 外 界 溶 液 浓 度 等 于 细 胞 液 浓 度 时 ， 水 分水 分 _。 分离分离 质壁分离复原质壁分离复原 进出细胞处于动态平衡进出细胞处于动态平衡 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 二二、植物细胞的质壁分离和复原植物细胞的质壁分离和复原 1实验原理实验原理 成熟的植物细胞的成熟的植物细胞的_相当于一层半透膜相当于一层半透膜，_具具 有一定的浓度有一定的浓度，能够渗透失水和吸水能够渗透失水和吸水
6、。 2实验过程实验过程 制作装片：制作制作装片：制作_的临时装片的临时装片 低倍镜观察：有一个紫色的中央大液泡低倍镜观察：有一个紫色的中央大液泡，_紧贴细胞壁紧贴细胞壁 原生质层原生质层 细胞液细胞液 洋葱鳞片叶外表皮洋葱鳞片叶外表皮 原生质层原生质层 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 滴加蔗糖溶液：在盖玻片的一侧滴加滴加蔗糖溶液：在盖玻片的一侧滴加_，在另一侧用吸在另一侧用吸 水纸吸引水纸吸引 低倍镜观察：观察低倍镜观察：观察_大小和大小和_的位置的位置 滴加清水：在盖玻片的一侧滴加滴加清水：在盖玻片的一侧滴加_，在另一侧用吸水纸吸引在另一侧用吸水纸吸引 低倍镜观察：观察低倍镜观察：观察_
7、大小和大小和_的位置的位置 蔗糖溶液蔗糖溶液 液泡液泡 原生质层原生质层 清水清水 液泡液泡 原生质层原生质层 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 3将观察的结果填入下表将观察的结果填入下表 4质壁分离发生的原因质壁分离发生的原因 现象现象 试剂试剂 中央液泡大小中央液泡大小 原生质层的位置原生质层的位置 细胞大小细胞大小 蔗糖溶液蔗糖溶液 _ _ _ 清水清水 恢复原状恢复原状 _ 基本不变基本不变 变小变小 与细胞壁分离与细胞壁分离 基本不变基本不变 与细胞壁紧贴与细胞壁紧贴 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 三三、被动运输被动运输 1概念：概念：物质以物质以_方式进出细胞方式进出细胞，
8、不需要消耗细胞内化学反不需要消耗细胞内化学反 应所释放的应所释放的_，这种物质跨膜运输方式称为被动运输这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 2类型类型 (1)自由扩散自由扩散 概念：物质通过简单的概念：物质通过简单的_进出细胞进出细胞。 特点：特点：_(填填“顺顺”或或“逆逆”)浓度梯度；浓度梯度；_(填填“需需 要要”或或“不需要不需要”)载体；载体；_(填填“需要需要”或或“不需要不需要”)能量能量。 举例：举例：_。 扩散扩散 能量能量 扩散作用扩散作用 顺顺 不需要不需要 不需要不需要 气体、脂质小分子等气体、脂质小分子等 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (2)协助扩散协助扩散 概念
9、：借助膜上的概念：借助膜上的_进出细胞的物质扩散方式进出细胞的物质扩散方式。 特点：特点：_(填填“顺顺”或或“逆逆”)浓度梯度；浓度梯度；_(填填“需需 要要”或或“不需要不需要”)载体；载体；_(填填“需要需要”或或“不需要不需要”)能量能量。 举例：举例：_。 3影响因素影响因素 (1)被动运输的速率直接受膜内外物质被动运输的速率直接受膜内外物质_大小的影响大小的影响。 (2)协助扩散的速率还与协助扩散的速率还与_的数量有关的数量有关。 转运蛋白转运蛋白 顺顺 需要需要 不需要不需要 钾离子通过通道蛋白进出细胞钾离子通过通道蛋白进出细胞 浓度梯度浓度梯度 转运蛋白转运蛋白 生物学(必修1
10、 分子与细胞 RJ) (1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( ) (2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。( ) (3)哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖时哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖时，需要转运蛋白协助需要转运蛋白协助，可以可以 逆浓度梯度进行逆浓度梯度进行。( ) (4)甘油是极性分子甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。 ( ) (5)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。( ) 生物学(必修1 分子与细胞
11、RJ) (6)协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。( ) (7)植物细胞放在植物细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中的蔗糖溶液中，都能发生质壁分离现象都能发生质壁分离现象。 ( ) (8)外界溶液溶质的浓度大于细胞液的浓度时外界溶液溶质的浓度大于细胞液的浓度时，洋葱表皮细胞发生质洋葱表皮细胞发生质 壁分离壁分离，细胞液颜色变浅细胞液颜色变浅。( ) (9)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行。( ) 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 思考：思考： 1渗透装置中渗透装置中，当漏斗内液面不再上升时当漏斗内液面不再上升时，半
12、透膜两侧还存在水分半透膜两侧还存在水分 子的进出吗子的进出吗？ 提示：提示：存在存在。漏斗内液面不再上升时漏斗内液面不再上升时，水分子通过半透膜的双向扩水分子通过半透膜的双向扩 散速率相等散速率相等。 2为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？ 提示：提示：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中使液泡中 的细胞液呈紫色的细胞液呈紫色，有利于观察有利于观察。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 3发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细
13、胞壁之间 是何物质是何物质？ 提示：提示：因为细胞壁是全透性的因为细胞壁是全透性的，所以发生质壁分离的洋葱鳞片叶外所以发生质壁分离的洋葱鳞片叶外 表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。 4实验中共涉及三次显微镜观察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其中第一次观察的目的是什么？ 提示：提示：观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状以便与处理后的状 态形成对照态形成对照。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 5在农业生产中有在农业生产中有“肥大烧苗肥大烧苗”的说法的说法，请用你学到的知识解
14、释其请用你学到的知识解释其 中的生物学原理中的生物学原理？ 提示：提示：施肥过多会导致土壤溶液浓度过大施肥过多会导致土壤溶液浓度过大，植物根部细胞失水过植物根部细胞失水过 多多，植株缺水而萎蔫植株缺水而萎蔫。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 学霸记忆学霸记忆素养积累素养积累 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 1植物细胞发生质壁分离的原因：植物细胞发生质壁分离的原因：外界溶液浓度大于细胞液浓外界溶液浓度大于细胞液浓 度；度；原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。 2只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生动
15、物细胞和根尖分生 区细胞不发生质壁分离区细胞不发生质壁分离。 3细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，选择透过性是活细胞的选择透过性是活细胞的 一个重要特征一个重要特征。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 4渗透作用发生的两个条件：一是半透膜渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是半透膜两侧具有浓二是半透膜两侧具有浓 度差度差。 5原生质层包括细胞膜原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 6被动运输是物质以扩散方式进出细胞被动运输是物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反不需要消耗细胞内化学反 应所释放的能量应所释
16、放的能量，包括自由扩散和协助扩散包括自由扩散和协助扩散。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 课内探究课内探究名师点睛名师点睛 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 1渗透作用渗透作用 一一 细胞的吸水和失水细胞的吸水和失水 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (2)渗透作用发生的条件及实验验证渗透作用发生的条件及实验验证 具有半透膜具有半透膜 具有浓度差具有浓度差 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (3)渗透作用的原理渗透作用的原理 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (4)三种渗透模型的比较三种渗透模型的比较 发生渗透作用条件发生渗透作用条件 模型模型 图示图示 半透膜半透膜 浓度差浓度差
17、 人工渗人工渗 透系统透系统 人工半人工半 透膜透膜 内外侧溶液存在浓度差内外侧溶液存在浓度差 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 发生渗透作用条件发生渗透作用条件 模型模型 图示图示 半透膜半透膜 浓度差浓度差 动物细胞动物细胞 细胞膜细胞膜 细胞质浓度和外细胞质浓度和外 界溶液浓度界溶液浓度 植物细胞植物细胞 原生质层原生质层 细胞液浓度和外细胞液浓度和外 界溶液浓度界溶液浓度 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (5)渗透作用的应用渗透作用的应用 比较不同溶液浓度的大小比较不同溶液浓度的大小 判断细胞质浓度或者细胞液浓度判断细胞质浓度或者细胞液浓度 将动植物细胞放在不同浓度的溶液中将动植
18、物细胞放在不同浓度的溶液中，观察细胞的吸水和失水状观察细胞的吸水和失水状 态态，可以根据细胞的形态判断细胞液或细胞质浓度的大小可以根据细胞的形态判断细胞液或细胞质浓度的大小。 漏斗内漏斗内 烧杯内烧杯内 溶液浓度溶液浓度 M N 现象及结论现象及结论 若漏斗内液面上升，则若漏斗内液面上升，则MN 若漏斗内液面不变，则若漏斗内液面不变，则MN 若漏斗内液面下降，则若漏斗内液面下降，则MN 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 特别提醒：特别提醒：(1)渗透作用不是指溶质分子的扩散渗透作用不是指溶质分子的扩散，而是专指水分子或而是专指水分子或 其他溶剂分子的扩散其他溶剂分子的扩散。(2)渗透系统的溶
19、液浓度指物质的量浓度而非质量渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量 浓度浓度，实质是指渗透压实质是指渗透压，如质量分数为如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为的葡萄糖溶液和质量分数为 10%的蔗糖溶液的质量浓度相等的蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透的蔗糖溶液的渗透 压小压小，故水分子可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动故水分子可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。(3)水分子水分子 的移动是双向的的移动是双向的，但最终结果是由低浓度溶液向高浓度溶液移动的水分但最终结果是由低浓度溶液向高浓度溶液移动的水分 子数较多子数较多(水分子顺相对含量的梯度跨
20、膜运输水分子顺相对含量的梯度跨膜运输)。(4)渗透平衡只意味着半渗透平衡只意味着半 透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态，既不可看作没有水分子移动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也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 拓展拓展 半透膜半透膜、选择性透过性膜以及生物膜的区别选择性透过性膜以及生物膜的区别 概念范畴概念范畴 特点特点 半透膜半透膜 物理学上的概物理学上的概 念念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小 选择透过选择透过 性膜性膜 生物学上的概生物
21、学上的概 念念 具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择 透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜 生物膜生物膜 活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡后，细胞膜等生物膜变为全透性活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡后，细胞膜等生物膜变为全透性 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 2动物细胞的吸水和失水动物细胞的吸水和失水 (2)现 现 象象 当外界溶液浓度当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞失水皱缩细胞质浓度时，细胞失水皱缩 当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞形态不
22、变当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞形态不变 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 3植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水 (1)植物细胞的结构特点植物细胞的结构特点 细胞壁：全透性细胞壁：全透性。 原生质层：细胞膜原生质层：细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质称为原生液泡膜以及这两层膜之间的细胞质称为原生 质层质层，具有选择透过性具有选择透过性。水进出植物细胞水进出植物细胞，主要是指水经过原生质层进主要是指水经过原生质层进 出液泡出液泡。 大液泡：液泡里面的液体称为细胞液大液泡：液泡里面的液体称为细胞液，具有一定的渗透压具有一定的渗透压。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (3)植物细胞
23、吸水和失水的条件和结果植物细胞吸水和失水的条件和结果 条件条件 结果结果 细胞液浓度细胞液浓度外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞吸水，中央液泡体积变大，细胞坚挺细胞吸水，中央液泡体积变大，细胞坚挺 细胞液浓度细胞液浓度外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞失水，中央液泡体积变小，质壁分离细胞失水，中央液泡体积变小，质壁分离 细胞液浓度外界溶液浓度细胞液浓度外界溶液浓度 细胞水分进出达到动态平衡细胞水分进出达到动态平衡 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 某同学为了探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装某同学为了探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装 置置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗的液面相平开始时烧杯内
24、的液面和长颈漏斗的液面相平。在长颈漏斗内液面上在长颈漏斗内液面上 升的过程中升的过程中( ) 典例剖析典例剖析 典例典例 1 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) A液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定 B水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢 C当半透膜两侧液体浓度相等时当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散水分子不再通过半透膜扩散 D当半透膜两侧水分子进出速率相等时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长颈漏斗内液面最高 答案：答案：D 生物学(必修1 分子与细胞
25、 RJ) 解析：解析：实验开始时实验开始时，由于单位体积清水中水分子数量多于蔗糖溶由于单位体积清水中水分子数量多于蔗糖溶 液液，因此因此，水分子通过半透膜扩散进入蔗糖溶液的速率大于由蔗糖溶液水分子通过半透膜扩散进入蔗糖溶液的速率大于由蔗糖溶液 扩散进入清水中的速率；随着水分子进入漏斗内量的增多扩散进入清水中的速率；随着水分子进入漏斗内量的增多，蔗糖溶液浓蔗糖溶液浓 度下降度下降，同时由于漏斗液面升高与烧杯中液体形成的压力差增加同时由于漏斗液面升高与烧杯中液体形成的压力差增加，水分水分 子扩散进入漏斗内的速率下降子扩散进入漏斗内的速率下降，而反方向水分子扩散速率升高；当水分而反方向水分子扩散速率
26、升高；当水分 子在半透膜两侧进出速率相等时子在半透膜两侧进出速率相等时，漏斗内液面达到最高并停止上升漏斗内液面达到最高并停止上升，即即 最终液面上升的速率变为最终液面上升的速率变为0。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (2019福建厦门高三期末福建厦门高三期末)下列现象属于渗透作用的是下列现象属于渗透作用的是 ( ) A水分子通过细胞壁水分子通过细胞壁 B葡萄糖分子通过细胞膜葡萄糖分子通过细胞膜 CK 通过原生质层 通过原生质层 D水分子通过原生质层水分子通过原生质层 解析：解析：渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。在在D 项中
27、项中，水是溶剂分子水是溶剂分子，原生质层可以看作半透膜原生质层可以看作半透膜。 典例典例 2 D 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 规律总结：规律总结：有关渗透现象的三点提醒有关渗透现象的三点提醒 (1)两溶液间的水分子进行双向运动两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向实际观察到的只是水分子双向 运动差异所导致的液面变化运动差异所导致的液面变化。 (2)当液面高度不再变化时当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜水分子仍进出半透膜，但进出达到平但进出达到平 衡衡。 (3)若溶质分子能通过半透膜若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高则先是浓度高的一侧液面升高，随后
28、随后 另一侧液面上升另一侧液面上升，最后达到渗透平衡最后达到渗透平衡。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 1(不定项不定项)如图是某同学用紫色洋葱鳞片叶的如图是某同学用紫色洋葱鳞片叶的 外表皮做外表皮做“探究植物细胞的吸水和失水探究植物细胞的吸水和失水”的实验中的实验中 所观察到的细胞图所观察到的细胞图。下列叙述正确的是下列叙述正确的是( ) 变式训练变式训练 CD A图中图中组成了细胞的原生质层组成了细胞的原生质层 B图中细胞处于质壁分离状态图中细胞处于质壁分离状态，此时此时处的浓度一定大于处的浓度一定大于处的浓处的浓 度度 C图中图中是细胞壁是细胞壁，中充满了外界溶液中充满了外界溶液 D
29、图中图中是细胞液是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变深其颜色逐渐变深 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 解析：解析：细胞膜与细胞膜与液泡膜以及两者之间的液泡膜以及两者之间的细胞质共同组成了原细胞质共同组成了原 生质层生质层。由于由于细胞壁是全透性的细胞壁是全透性的，所以所以处充满了外界溶液处充满了外界溶液。细胞处细胞处 于质壁分离状态但细胞此时不一定正在失水于质壁分离状态但细胞此时不一定正在失水，所以所以处的浓度不一定小处的浓度不一定小 于于处的浓度处的浓度。在质壁分离的过程中在质壁分离的过程中是失水的是失水的，所以所以的颜色应该是的颜色应该是 逐渐加深逐
30、渐加深。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 1材料用具材料用具 (1)实验材料的选择：一是成熟的植物活细胞实验材料的选择：一是成熟的植物活细胞，保证细胞具有中央大保证细胞具有中央大 液泡和原生质层；二是细胞液最好具有颜色液泡和原生质层；二是细胞液最好具有颜色，易于观察；常用紫色洋葱易于观察；常用紫色洋葱 鳞片叶作实验材料鳞片叶作实验材料，其成熟的外表皮细胞的液泡非常大其成熟的外表皮细胞的液泡非常大，呈紫色呈紫色。 (2)选用的化学试剂的条件：一是对细胞无毒害选用的化学试剂的条件：一是对细胞无毒害，二是浓度适当二是浓度适当。常常 选用质量浓度为选用质量浓度为0.3 gmL 1的蔗糖溶液 的蔗糖
31、溶液。 二二 探究植物细胞的吸水和失水探究植物细胞的吸水和失水 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 2探究性实验的一般过程：探究性实验的一般过程： 根据观察到的现象根据观察到的现象，提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验 分析结果分析结果，得出结论得出结论总结交流总结交流进一步探究进一步探究。 3假设：假设：原生质层相当于一层半透膜原生质层相当于一层半透膜。 4预期结果：预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透水分子可以自由透 过过，而蔗糖分子不能透过而蔗糖分子不能透过。因此因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会在蔗糖溶液中
32、植物细胞的中央液泡会 变小变小，发生质壁分离发生质壁分离。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 5装片制作示意图及实验流程装片制作示意图及实验流程 (1)装片制作示意图装片制作示意图 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (2)实验流程实验流程 7结论：实验结果与预期结果相同结论：实验结果与预期结果相同，说明说明“原生质层相当于一层半原生质层相当于一层半 透膜透膜”的假设是成立的的假设是成立的。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 8植物细胞发生质壁分离的原因和表现植物细胞发生质壁分离的原因和表现 (1)原因原因 内因内因 原生质层具有选择透过性原生质层具有选择透过性 细胞壁伸缩性小于原生质层伸
33、缩性细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 (2)表现表现 宏观上：植物由坚挺宏观上：植物由坚挺萎蔫萎蔫 微观上：质壁分离微观上：质壁分离 液泡液泡 大大小小 细胞液颜色细胞液颜色 浅浅深深 原生质层与细胞壁分离原生质层与细胞壁分离 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 知识贴士知识贴士 并非所有的细胞都可以发生质壁分离现象并非所有的细胞都可以发生质壁分离现象 (1)成熟的植物细胞具有大液泡成熟的植物细胞具有大液泡，质壁分离现象明显质壁分离现象明显，而未成熟的植而未成熟的植 物细胞没有大液泡物细胞没有大液泡，质壁分离现象不明显质壁分离现象
34、不明显，不易观察不易观察。 (2)动物细胞由于没有细胞壁动物细胞由于没有细胞壁，故不发生质壁分离现象故不发生质壁分离现象。 (3)质壁分离中的质壁分离中的“质质”指的是原生质层指的是原生质层，而不是细胞质而不是细胞质。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (4)发生质壁分离后发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁的间隙内充满了蔗糖溶液细胞膜与细胞壁的间隙内充满了蔗糖溶液(因为因为 细胞壁具有全透性细胞壁具有全透性)。 (5)质壁分离发生的原因是外界溶液浓度大于细胞液浓度质壁分离发生的原因是外界溶液浓度大于细胞液浓度，随着细胞随着细胞 渗透失水渗透失水，虽然细胞液浓度会增大虽然细胞液浓度会增大，但可能仍
35、然小于外界溶液浓度但可能仍然小于外界溶液浓度(此处此处 指的是物质的量浓度指的是物质的量浓度，不是质量浓度不是质量浓度)。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (2020泉港一中期末泉港一中期末)在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水 和吸水实验中和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲显微镜下可依次观察到甲、乙乙、丙三种细胞状态丙三种细胞状态。下列下列 叙述正确的是叙述正确的是( ) A由甲到乙由甲到乙，紫色液泡变小紫色液泡变小，颜色变浅颜色变浅 B甲甲、乙乙、丙可在同一个细胞内依次发生丙可在同一个细胞内依次发生 C与甲相比与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低乙所示细胞
36、的细胞液浓度较低 D由乙转变为丙的过程中由乙转变为丙的过程中，水分子只能从胞外扩散到胞内水分子只能从胞外扩散到胞内 典例剖析典例剖析 典例典例 3 B 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 解析：解析：由图可知由图可知，乙发生质壁分离的程度比甲大乙发生质壁分离的程度比甲大，所以从甲到乙的所以从甲到乙的 过程中过程中，失水增多失水增多，液泡逐渐变小液泡逐渐变小，颜色逐渐变深颜色逐渐变深，A错误；甲错误；甲、乙可表乙可表 示洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离示洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离，丙可表示质壁分离后复原丙可表示质壁分离后复原，可可 在同一细胞内依次发生在同一细胞内依次发生，B正确；由图可知
37、正确；由图可知，乙细胞质壁分离程度大乙细胞质壁分离程度大，失失 水多水多，则细胞液浓度高于甲细胞则细胞液浓度高于甲细胞，C错误；由乙转变为丙的过程是质壁分错误；由乙转变为丙的过程是质壁分 离的复原过程离的复原过程，此时细胞液浓度大于外界溶液浓度此时细胞液浓度大于外界溶液浓度，所以水分子从细胞所以水分子从细胞 外扩散到细胞内的速率大于从细胞内扩散到细胞外的速率外扩散到细胞内的速率大于从细胞内扩散到细胞外的速率，D错误错误。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 2(2019江苏省泰州中学高一期末江苏省泰州中学高一期末)取洋葱的少量组织细胞制成图取洋葱的少量组织细胞制成图A 的临时装片的临时装片，再
38、用清水和再用清水和0.3 g/mL的蔗糖溶液按照下图所示流程研究植的蔗糖溶液按照下图所示流程研究植 物细胞的吸水和失水物细胞的吸水和失水，整个实验过程保证细胞始终为生活状态整个实验过程保证细胞始终为生活状态。 据图回据图回 答：答： 变式训练变式训练 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (1)实验室一般选用洋葱鳞片叶实验室一般选用洋葱鳞片叶_(填填“内内”或或“外外”)表皮细胞表皮细胞 作为实验材料作为实验材料。 (2) 与与 B 过 程 相 比过 程 相 比 ， D 过 程 观 察 到 的 植 物 细 胞 的 体 积 变 化 是过 程 观 察 到 的 植 物 细 胞 的 体 积 变 化 是
39、_；D过程中植物细胞所处外界溶液的浓度变过程中植物细胞所处外界溶液的浓度变 化是化是_。 (3)E过程是在载玻片一侧滴加过程是在载玻片一侧滴加_，在另一侧用吸水纸吸引在另一侧用吸水纸吸引， 使溶液浸润整个标本使溶液浸润整个标本。 外外 基本不变基本不变(或略微变小或略微变小) 减小减小 清水清水 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (4)F过程中细胞吸水能力逐渐过程中细胞吸水能力逐渐_(填填“增强增强”或或“减弱减弱”)，液液 泡体积泡体积_(填填“变大变大”或或“变小变小”)。 (5)若将蔗糖溶液换为一定浓度的若将蔗糖溶液换为一定浓度的KNO3溶液溶液，则则D过程观察到的现象过程观察到的现象
40、 是细胞是细胞_。 解析：解析：(1)紫色的洋葱鳞片叶外表皮带有颜色紫色的洋葱鳞片叶外表皮带有颜色，便于观察便于观察，因此实验因此实验 室一般选用洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料室一般选用洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料。(2)B过程观察的是正过程观察的是正 常的细胞常的细胞，D过程观察的是发生质壁分离的细胞过程观察的是发生质壁分离的细胞，由于植物细胞最外面是由于植物细胞最外面是 细胞壁细胞壁，且其伸缩性很小且其伸缩性很小，因此发生质壁分离时整个植物细胞体积基本因此发生质壁分离时整个植物细胞体积基本 不变；由于细胞质壁分离过程中水分从细胞液进入外界溶液中不变；由于细胞质壁分离过程中水分从细胞液
41、进入外界溶液中，导致外导致外 界溶液浓度减小界溶液浓度减小。 减弱减弱 变大变大 先质壁分离，然后质壁分离自动复原先质壁分离，然后质壁分离自动复原 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (3)E过程是在载玻片一侧滴加清水过程是在载玻片一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引在另一侧用吸水纸吸引，使溶液浸使溶液浸 润整个标本润整个标本。(4)加清水后加清水后，植物细胞发生质壁分离复原植物细胞发生质壁分离复原，在此过程中在此过程中， 由于细胞内的渗透压变小而导致植物细胞的吸水能力减弱由于细胞内的渗透压变小而导致植物细胞的吸水能力减弱，由于水分进由于水分进 入液泡入液泡，导致液泡体积变大导致液泡体积变大。(
42、5)把洋葱鳞片叶外表皮细胞放在一定浓度把洋葱鳞片叶外表皮细胞放在一定浓度 的的KNO3溶液中溶液中，细胞先失水细胞先失水，发生质壁分离发生质壁分离。当钾离子和硝酸根离子进当钾离子和硝酸根离子进 入细胞后入细胞后，导致细胞液浓度升高导致细胞液浓度升高，细胞吸水细胞吸水，发生质壁分离的复原发生质壁分离的复原，因因 此若将蔗糖溶液换为一定浓度的此若将蔗糖溶液换为一定浓度的KNO3溶液溶液，则则D过程观察到的现象是细过程观察到的现象是细 胞先质壁分离胞先质壁分离，然后质壁分离自动复原然后质壁分离自动复原。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (1)定义：像水分子这样定义：像水分子这样，物质以扩散方式进
43、出细胞物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细不需要消耗细 胞内化学反应所释放的能量胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 (2)类型：被动运输包括自由扩散和协助扩散类型：被动运输包括自由扩散和协助扩散。物质通过简单的扩散物质通过简单的扩散 作用进出细胞的方式作用进出细胞的方式，叫作自由扩散叫作自由扩散(也叫简单扩散也叫简单扩散)；借助膜上的转运蛋；借助膜上的转运蛋 白进出细胞的物质扩散方式白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散叫作协助扩散(也叫易化扩散也叫易化扩散)。 三三 被动运输被动运输 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (3)自由扩散
44、与协助扩散的比较自由扩散与协助扩散的比较 自由扩散自由扩散 协助扩散协助扩散 概念概念 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方物质通过简单的扩散作用进出细胞的方 式式 物质借助转动蛋白进出细胞的扩散物质借助转动蛋白进出细胞的扩散 运输方向运输方向 高浓度高浓度低浓度低浓度 高浓度高浓度低浓度低浓度 特点特点 不需转运蛋白和能量不需转运蛋白和能量 需转运蛋白，不需能量需转运蛋白，不需能量 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 自由扩散自由扩散 协助扩散协助扩散 示意图示意图 曲线曲线 实例实例 小分子或脂溶性物质，如小分子或脂溶性物质，如 O2、CO2、 H2O、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素、甘油、脂
45、肪酸、乙醇、苯、尿素 红细胞吸收葡萄糖红细胞吸收葡萄糖 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 知识贴士知识贴士 (1)被动运输的速率还与该物质分子的大小被动运输的速率还与该物质分子的大小、脂溶性程度等有关脂溶性程度等有关，如如 分子越小分子越小、脂溶性越强脂溶性越强，运输速率越快运输速率越快。 (2)表中表中“高浓度高浓度”和和“低浓度低浓度”是指运输离子或小分子本身的浓是指运输离子或小分子本身的浓 度度，而不是所处溶液的浓度而不是所处溶液的浓度。 (3)两种运输方式的动力均来自细胞内外物质的浓度差两种运输方式的动力均来自细胞内外物质的浓度差，此外此外，协助协助 扩散还与转运蛋白的种类和数量有关
46、扩散还与转运蛋白的种类和数量有关。 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) (4)转运蛋白转运蛋白 定义：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质定义：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小能够协助离子和一些小 分子有机物如葡萄糖分子有机物如葡萄糖、氨基酸等物质顺浓度梯度跨膜运输氨基酸等物质顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质这些蛋白质 称为转运蛋白称为转运蛋白。 类型：转运蛋白可以分为转动蛋白和通道蛋白两种类型类型：转运蛋白可以分为转动蛋白和通道蛋白两种类型。 载体蛋白载体蛋白 通道蛋白通道蛋白 含含 义义 只容许与自身结合部位相适应的分子只容许与自身结合部位相适应的分子 或离子通过，而且每次转运时都
47、会发或离子通过，而且每次转运时都会发 生自身构象的改变生自身构象的改变 根据溶质大小和电荷进行辨别，只容许与自身通道的直径和形状根据溶质大小和电荷进行辨别，只容许与自身通道的直径和形状 相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，有水通道蛋白和相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，有水通道蛋白和 离子通道蛋白离子通道蛋白 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 载体蛋白载体蛋白 通道蛋白通道蛋白 特特 点点 参与和协助扩散参与和协助扩散(顺浓度顺浓度)，在运输过程中与相应在运输过程中与相应 的分子特异性结合的分子特异性结合(具有类似于酶和底物结合的饱具有类似于酶和底物结合的饱 和效应和效应)，自
48、身的构型会发生变化自身的构型会发生变化，并且会移动并且会移动 只参与协助扩散只参与协助扩散，在运输过程中并不与被运输的分在运输过程中并不与被运输的分 子或离子相结合子或离子相结合，也不会移动也不会移动，并且是从高浓度向并且是从高浓度向 低浓度运输低浓度运输，所以运输时不消耗能量所以运输时不消耗能量 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 载体蛋白载体蛋白 通道蛋白通道蛋白 图示图示 实例实例 葡萄糖载体蛋白葡萄糖载体蛋白 水通道蛋白水通道蛋白 相同相同 点点 化学本质均为蛋白质，均分布在细胞的膜结构中，都有控制特定化学本质均为蛋白质，均分布在细胞的膜结构中，都有控制特定 物质跨膜运输的功能；对被运输的物质具有高度的特异性或选择物质跨膜运输的功能；对被运输的物质具有高度的特异性或选择 性性 生物学(必修1 分子与细胞 RJ) 意义：转运蛋白在营养物质摄取意义：转运蛋白在营养
