高中生物3-2-1扩散和渗透与动植物细课件必修1

1、第第2节物质出入细胞的方式节物质出入细胞的方式第第1课时扩散和渗透与动植物细胞的吸水和失水课时扩散和渗透与动植物细胞的吸水和失水扩散与渗透扩散与渗透 选择透性选择透性 调控物质出入细胞调控物质出入细胞 高浓度高浓度 低浓度低浓度 3 的扩散称为渗透。水分子是从其的扩散称为渗透。水分子是从其 处向处向 处扩散。处扩散。水分子通过膜水分子通过膜分子数分子数相对较多相对较多相对较少相对较少均匀均匀平衡平衡慢的慢的思维激活思维激活1 在在农业生产中，给作物施肥后一般要及时灌溉，请分农业生产中，给作物施肥后一般要及时灌溉，请分析其中的原因？析其中的原因？提示提示 防止外界溶液浓度过大，造成植物失水。防止

2、外界溶液浓度过大，造成植物失水。2渗透渗透(1)概概念：渗透是指水分子通过膜的扩散。水分子是从其分子数相念：渗透是指水分子通过膜的扩散。水分子是从其分子数相对较多处向相对较少处扩散，也就是溶液中的水分子从溶液浓度对较多处向相对较少处扩散，也就是溶液中的水分子从溶液浓度低的一侧进入溶液浓度高的一侧。低的一侧进入溶液浓度高的一侧。深度探究深度探究扩散和渗透都是物理现象。扩散和渗透都是物理现象。渗透是一种特殊的扩散，需要通过膜。渗透是一种特殊的扩散，需要通过膜。扩散是分子或离子的运动，渗透是水分子的运动。扩散是分子或离子的运动，渗透是水分子的运动。(2)渗透的条件渗透的条件具有半透膜具有半透膜(一种

3、只允许离子和小分子自由通过的膜结构，细胞一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构，细胞膜有类似的性质膜有类似的性质)。膜两侧溶液具有浓度差。膜两侧溶液具有浓度差。特别提示特别提示溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如质量分数溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如质量分数为为10 %葡萄糖溶液和质量分数为葡萄糖溶液和质量分数为10 %蔗糖溶液，质量浓度相同，蔗糖溶液，质量浓度相同，但质量分数为但质量分数为10 %葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。液向葡萄糖溶液移动。细胞内外水分子数大致相等，水分进出平衡。细胞内外水分子数大致相等，水

4、分进出平衡。细胞外水分子数相对较多，细胞渗透吸水。细胞外水分子数相对较多，细胞渗透吸水。细胞外水分子数相对较少，细胞渗透失水。细胞外水分子数相对较少，细胞渗透失水。特别提示特别提示动物细胞会因渗透作用吸水而破裂，也会因渗透作用动物细胞会因渗透作用吸水而破裂，也会因渗透作用失水而皱缩。植物细胞具有细胞壁，不会因渗透作用吸水而破裂，失水而皱缩。植物细胞具有细胞壁，不会因渗透作用吸水而破裂，但会因渗透作用失水而发生质壁分离。但会因渗透作用失水而发生质壁分离。(3)渗透的实例：细胞的吸水和失水渗透的实例：细胞的吸水和失水【巩固巩固1】 将将少许高锰酸钾结晶投入一杯清水中，观察实验现象。少许高锰酸钾结晶

5、投入一杯清水中，观察实验现象。下列有关的叙述中，错误的是下列有关的叙述中，错误的是()。A溶液的紫色逐渐加深溶液的紫色逐渐加深B高锰酸钾结晶逐渐减少高锰酸钾结晶逐渐减少C高锰酸根离子和钾离子的运动方向为结晶高锰酸根离子和钾离子的运动方向为结晶水中水中D最后颜色不变，钾离子和高锰酸根离子停止运动最后颜色不变，钾离子和高锰酸根离子停止运动解析解析将少许高锰酸钾结晶投入一杯清水中，会出现扩散。即：将少许高锰酸钾结晶投入一杯清水中，会出现扩散。即：高锰酸根离子和钾离子要从高浓度处高锰酸根离子和钾离子要从高浓度处(结晶处结晶处)向低浓度处向低浓度处(水中水中)运运动，导致溶液颜色逐渐加深，同时结晶逐渐溶

6、解，逐渐减少。扩动，导致溶液颜色逐渐加深，同时结晶逐渐溶解，逐渐减少。扩散的结果是钾离子、高锰酸根离子在水中分布均匀，达到平衡，散的结果是钾离子、高锰酸根离子在水中分布均匀，达到平衡，但分子和离子都仍在运动，维持相对平衡状态。但分子和离子都仍在运动，维持相对平衡状态。答案答案D1当细胞内外水分子的相对数目当细胞内外水分子的相对数目 ，也就是溶液浓度，也就是溶液浓度 时，时，红细胞和植物细胞都红细胞和植物细胞都 。2当细胞外水分子相对当细胞外水分子相对 ，也就是溶液浓度相对，也就是溶液浓度相对 ，红细胞，红细胞在水中会因渗透作用在水中会因渗透作用 ；植物细胞在水中也会因渗透作；植物细胞在水中也会

7、因渗透作用用 ，但不会像红细胞那样发生破裂，因为植物细胞的，但不会像红细胞那样发生破裂，因为植物细胞的最外层是最外层是 。3当细胞外水分子相对当细胞外水分子相对 ，也就是溶液浓度相对，也就是溶液浓度相对 ，红细，红细胞会因渗透作用失去水分而导致细胞胞会因渗透作用失去水分而导致细胞 ，植物细胞会因渗透，植物细胞会因渗透作用失水，质膜连同以内的部分收缩而发生作用失水，质膜连同以内的部分收缩而发生 。动植物细胞的吸水和失水动植物细胞的吸水和失水 相等相等相等相等较多较多低时低时吸水而破裂吸水而破裂细胞壁细胞壁较少较少高时高时收缩收缩质壁分离质壁分离没有发生变化没有发生变化吸水而膨胀吸水而膨胀细胞吸水

8、与失水原理的应用细胞吸水与失水原理的应用(1)对对农作物的合理灌溉，既满足了农作物对水分的需要，同时降农作物的合理灌溉，既满足了农作物对水分的需要，同时降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。(2)盐碱地中的植物不易存活，一次施肥过多造成了盐碱地中的植物不易存活，一次施肥过多造成了“烧苗烧苗”现象，现象，是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，根细胞就是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，根细胞就不易吸水甚至失水。不易吸水甚至失水。(3)糖渍、盐淹食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高糖渍、盐淹食品不易变质的原因是在食品外面和内部形

9、成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间保存。保存。(4)医用的生理盐水医用的生理盐水(质量分数为质量分数为0.9%的的NaCl溶液溶液)，其渗透压与人，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相等，以维持组织细胞的正常形态。体细胞外液的渗透压相等，以维持组织细胞的正常形态。【巩固巩固2】 把把人的红细胞置于质量分数为人的红细胞置于质量分数为0.9 %的的NaCl溶液中，出溶液中，出现的现象为现的现象为()。A吸水胀破吸水胀破 B细胞收缩细胞收缩C发生质壁分离发生质壁分离 D没有形态的变化没有形态的变化解析解析人的红细胞内的渗

10、透压与人的红细胞内的渗透压与0.9 %的的NaCl溶液的渗透压相等，溶液的渗透压相等，所以细胞内外的水分子相对数相等，水分子进出细胞达到平衡，所以细胞内外的水分子相对数相等，水分子进出细胞达到平衡，所以细胞的形态不会发生变化。所以细胞的形态不会发生变化。答案答案D1实验原理实验原理原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。当外界溶液浓度当外界溶液浓度_细胞液浓度时，细胞渗透失水，原细胞液浓度时，细胞渗透失水，原生质层收缩进而质壁分离。生质层收缩进而质壁分离。当外界溶液浓度当外界溶液浓度_细胞液浓度时，细胞渗透吸水，使细胞液浓度时，细胞渗透吸水，使质壁分离复原。质壁

11、分离复原。观察洋葱表皮细胞的质壁分离观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原及质壁分离复原 大于大于小于小于质膜及其以内部分紧贴细胞壁质膜及其以内部分紧贴细胞壁 变小变小 加深加深 分离分离 变大变大 贴近贴近 3实验结论实验结论成成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度 细胞液浓度时，细胞失水，发生细胞液浓度时，细胞失水，发生 ；当外界溶液浓；当外界溶液浓度度 细胞液浓度时，细胞吸水，发生细胞液浓度时，细胞吸水，发生 。思维激活思维激活2 实实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察

12、的目的是什么？的是什么？提示提示 观察正常洋葱鳞片叶表皮细胞的状态，以便与处理后的状观察正常洋葱鳞片叶表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。态形成对照。大于大于质壁分离质壁分离小于小于质壁分离复原质壁分离复原思维激活思维激活3 已已知知K、 能透过半透膜，若该实验选用一定浓度能透过半透膜，若该实验选用一定浓度的的KNO3溶液，滴加溶液，滴加KNO3溶液后持续观察一段时间，细胞会发生溶液后持续观察一段时间，细胞会发生怎样的变化？怎样的变化？提示提示 先发生质壁分离；后又自动复原。先发生质壁分离；后又自动复原。1发生质壁分离的原因分析发生质壁分离的原因分析【巩固巩固3】 观观察在质量浓度为察

13、在质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明发现中央液泡逐渐变小，说明()。A细胞壁相当于一层半透膜细胞壁相当于一层半透膜B洋葱表皮细胞是活的洋葱表皮细胞是活的C此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度D细胞壁收缩导致中央液泡失水细胞壁收缩导致中央液泡失水解析解析中央液泡在逐渐变小，说明细胞仍能发生渗透作用，细胞中央液泡在逐渐变小，说明细胞仍能发生渗透作用，细胞还处于生活状态。还处于生活状态。答案答案B扩散与渗透扩散与渗透 (1)图图1中，如果中，如果A、a均为蔗糖溶液，且开始时均为蔗糖溶液，且开始时MaMA，则

14、达到平，则达到平衡后衡后MA_Ma(填大于、等于、小于填大于、等于、小于)，图，图1中的半透膜相当于中的半透膜相当于图图2中的中的_，由，由_(填数字填数字)组成。组成。(2)图图2中，如果中，如果B、b分别表示蔗糖溶液和细胞液，且起始浓度分别分别表示蔗糖溶液和细胞液，且起始浓度分别为为MB、Mb，则达到平衡后，则达到平衡后MB_Mb(填大于、等于、小于填大于、等于、小于)。思维导图：思维导图：深度剖析深度剖析(1)由于开始时，由于开始时，MaMA，达到平衡后，由于水柱的压，达到平衡后，由于水柱的压力，使水分子从漏斗进入水槽，所以，力，使水分子从漏斗进入水槽，所以，MA依然小于依然小于Ma，这

15、样才能，这样才能使进出半透膜的水分子数达到动态平衡。图使进出半透膜的水分子数达到动态平衡。图1中的半透膜相当于图中的半透膜相当于图2中的原生质体。中的原生质体。(2)由于开始时蔗糖浓度大于细胞液浓度，细胞失水，细胞液浓度由于开始时蔗糖浓度大于细胞液浓度，细胞失水，细胞液浓度逐渐增大，当蔗糖浓度等于细胞液浓度时，水分进出细胞达到动逐渐增大，当蔗糖浓度等于细胞液浓度时，水分进出细胞达到动态平衡。态平衡。答案答案(1)小小于原生质体于原生质体1、3、5(2)等于等于【例例2】 将将洋葱表皮细胞分别放在质量分数为洋葱表皮细胞分别放在质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液、的蔗糖溶液、0.03 g/mL的

16、的KNO3溶液和清水中，其细胞体积随时间推移而变化的溶液和清水中，其细胞体积随时间推移而变化的曲线分别是下图中的曲线分别是下图中的()。Aa、b、c Bb、c、aCc、b、a Db、a、c质壁分离及复原质壁分离及复原 思维导图：思维导图：深度剖析深度剖析(1)将洋葱表皮细胞放在质量浓度为将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液的蔗糖溶液中，细胞渗透失水，体积逐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，中，细胞渗透失水，体积逐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，体积不会无限收缩。体积不会无限收缩。(2)将其放入清水中，情况与放入蔗糖溶液中正好相反。将其放入清水中，情况与放入蔗糖溶液中正好相反

17、。(3)将洋葱表皮细胞放入将洋葱表皮细胞放入0.03 g/mL的的KNO3溶液中，细胞开始渗透溶液中，细胞开始渗透失水，体积逐渐缩小，但由于失水，体积逐渐缩小，但由于K、 进入细胞液使其浓度增大，进入细胞液使其浓度增大，细胞又渗透吸水，体积又逐渐增大。细胞又渗透吸水，体积又逐渐增大。答案答案C技法必备技法必备教教材实验是经典的实验，包含了科学的设计思想和方法，如同位材实验是经典的实验，包含了科学的设计思想和方法，如同位素示踪法、模拟实验法素示踪法、模拟实验法(如渗透作用的实验装置等如渗透作用的实验装置等)。设计思想的组。设计思想的组合考查，是将教材中不同的实验设计思想进行重新组合，创造性合考查

18、，是将教材中不同的实验设计思想进行重新组合，创造性完成相关的实验方案设计。完成相关的实验方案设计。常考的实验设计思想组合举例：常考的实验设计思想组合举例：温度温度(或或pH)与蛋白质变性、激与蛋白质变性、激素的活性、膜通透性、种子的活性、细胞分裂等；素的活性、膜通透性、种子的活性、细胞分裂等；细胞膜的成细胞膜的成分与蛋白质的鉴定；分与蛋白质的鉴定；种子的成分与油脂、淀粉的鉴定等等。种子的成分与油脂、淀粉的鉴定等等。对如何进行实验设计思想的组合对如何进行实验设计思想的组合 能力展示能力展示水水分子通过半透膜从低浓度向高浓度的扩散叫渗透作用。已知渗分子通过半透膜从低浓度向高浓度的扩散叫渗透作用。已

19、知渗透作用发生的条件是必须有半透膜，膜两侧溶液必须有浓度差，透作用发生的条件是必须有半透膜，膜两侧溶液必须有浓度差，但不知但不知pH能否影响渗透作用。某课题研究小组对此课题进行研究。能否影响渗透作用。某课题研究小组对此课题进行研究。假如你是研究小组的一员，请分析回答下列问题。假如你是研究小组的一员，请分析回答下列问题。(1)材料用具：材料用具：1 000 mL烧杯、带刻度管的长颈漏斗、玻璃铅笔、烧杯、带刻度管的长颈漏斗、玻璃铅笔、新鲜的猪膀胱膜、蒸馏水、蔗糖溶液、新鲜的猪膀胱膜、蒸馏水、蔗糖溶液、HCl溶液、溶液、NaOH溶液、滴溶液、滴管等实验材料和用具。管等实验材料和用具。(2)方法步骤方

20、法步骤取相同的大烧杯三只，用玻璃铅笔标号为取相同的大烧杯三只，用玻璃铅笔标号为A、B、C。另取相同。另取相同的带刻度管的长颈漏斗三只，用新鲜的猪膀胱膜按图示封口。请的带刻度管的长颈漏斗三只，用新鲜的猪膀胱膜按图示封口。请你画出一组装置的示意图。你画出一组装置的示意图。_。_。观察观察_。(3)写出其中四种可能的实验结果和相应结论。写出其中四种可能的实验结果和相应结论。解析解析实验设计的精华是实验变量的操纵、无关变量的控制、反实验设计的精华是实验变量的操纵、无关变量的控制、反应变量的检测。本题的设计，应将应变量的检测。本题的设计，应将pH低低(加加HCl溶液溶液)、pH高高(加加NaOH溶液溶液

21、)与正常中性进行对照，以探究与正常中性进行对照，以探究pH对渗透作用的影响。对渗透作用的影响。答案答案(2)见见下图下图在在A、B、C三只大烧杯中各加入适量且等量清水。在三只大烧杯中各加入适量且等量清水。在A烧杯中加烧杯中加入入2滴滴HCl溶液，在溶液，在B烧杯中加入烧杯中加入2滴滴NaOH溶液，在溶液，在C烧杯中加入烧杯中加入2滴蒸馏水滴蒸馏水在三只用新鲜猪膀胱膜封口的长颈漏斗里各加等量的蔗糖溶液，在三只用新鲜猪膀胱膜封口的长颈漏斗里各加等量的蔗糖溶液，并置于并置于A、B、C三只烧杯中，静置一段时间三只烧杯中，静置一段时间A、B、C三只烧杯中的长颈漏斗液面高度三只烧杯中的长颈漏斗液面高度(其

22、他步骤设计合理也其他步骤设计合理也可可)(3)A、B、C三只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致，说明三只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致，说明pH高或高或低不影响水分子的渗透作用低不影响水分子的渗透作用A、B两只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致，均明显低于两只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致，均明显低于C，说，说明明pH高或低使水分子的渗透作用减弱高或低使水分子的渗透作用减弱A、B两只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致，均明显高于两只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致，均明显高于C，说，说明过酸或过碱使水分子的渗透作用增强明过酸或过碱使水分子的渗透作用增强A烧杯中的长颈漏斗液面高度明显低于烧杯中的长颈漏斗液面高度明显低于C

23、，而，而B烧杯中的长颈漏烧杯中的长颈漏斗液面高度与斗液面高度与C一致，说明过酸使水分子的渗透作用减弱，一致，说明过酸使水分子的渗透作用减弱，pH高高不影响水分子的渗透作用不影响水分子的渗透作用(实验结果可能会出现多种不同的预测，写出其中四种即可实验结果可能会出现多种不同的预测，写出其中四种即可)2当植物细胞吸收水分时，一定会发生的现象是当植物细胞吸收水分时，一定会发生的现象是()。A细胞液颜色变浅细胞液颜色变浅 B液泡变大液泡变大C质壁分离质壁分离 D质壁分离复原质壁分离复原解析解析当植物细胞吸水时，液泡体积一定变大；若细胞液中含有当植物细胞吸水时，液泡体积一定变大；若细胞液中含有色素，就会使

24、细胞液颜色变浅；若细胞在吸水前发生质壁分离，色素，就会使细胞液颜色变浅；若细胞在吸水前发生质壁分离，则吸水时会发生质壁分离复原，但题干中未明确指出，细胞液是则吸水时会发生质壁分离复原，但题干中未明确指出，细胞液是否有颜色，细胞是否发生了质壁分离现象，故排除否有颜色，细胞是否发生了质壁分离现象，故排除A、D两项。而两项。而细胞吸收水分绝不会发生质壁分离。细胞吸收水分绝不会发生质壁分离。答案答案B3将紫色洋葱表皮细胞置于质量浓度为将紫色洋葱表皮细胞置于质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，的蔗糖溶液中，光学显微镜下所观察到的现象是光学显微镜下所观察到的现象是()。液泡逐渐变小，颜色由浅变深液泡逐渐变小，颜色由浅变深液泡逐渐变小，颜色由深变液泡逐渐变小，颜色由深变浅浅原生质体与细胞壁逐渐分离，形成球形小团原生质体与细胞壁逐渐分离，形成球形小团细胞膜、细胞膜、液泡膜结构明显液泡膜结构明显原生质体与细胞壁之间是蔗糖溶液原生质体