1、第四章 細胞的物質輸入和輸出第1節 被動運輸學習目標核心素養1.觀察滲透系統模式圖，說出滲透作用發生的條件(重點)2.結合植物細胞的失水和吸水，描述質壁分離與復原過程，并利用其原理解釋相關的生活現象,分析和解決諸如合理施肥等實踐問題(難點)3.分析歸納自由擴散和協助擴散的異同,構建物質運輸速率與影響因素的關系模型生命觀念:認同細胞膜具有選擇透過性，說出細胞滲透吸水與失水的過程與其結構相適應的特點。科學探究：通過設計植物細胞質壁分離與復原實驗以探究植物細胞的吸水與失水，分析實驗結果。科學思維：歸納比較兩種被動運輸方式的異同。利用滲透吸水與失水原理解釋相關生活現象。社會責任：指導農業生產，合理施肥

2、。情境設計1：模型-1滲透作用模型問題探討1： 漏斗管內的液面為什么會升高？蔗糖溶液初始液面玻璃紙(半透膜)清水最終液面單位時間內透過玻璃紙進入漏斗的水分子比滲出的多學習任務一：滲透裝置分析，歸納發生滲透作用的條件如果用一層紗布代替玻璃紙，還會出現原來的現象嗎？蔗糖溶液初始液面玻璃紙(半透膜)清水最終液面2.如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結果又會怎樣？不會。蔗糖分子和水分子都可以透過紗布不會上升。 問題探討2： 1.漏斗管內的液面為什么會升高？3.嘗試概括滲透作用的發生需要具備怎樣的條件?半透膜。半透膜兩側具有濃度差。滲透作用水分子（或其它溶劑分子）通過半透膜 的擴散蔗糖溶液初始

3、液面玻璃紙(半透膜)清水最終液面是不是半透膜兩側溶液只要存在濃度差，漏斗內的液面就可以無限制地升高?當漏斗內液面升到一定高度時，漏斗內的液面會對半透膜產生一定強度的靜水壓，這一強度的靜水壓使得單位時間內，透過半透膜滲入漏斗水分子的數量與滲出漏斗水分子的數量相等。問題探討3：問題探討5：滲透作用中水的運輸方向滲透作用中水的運輸方向含水量高含水量高 半透膜半透膜水（溶劑）溶液濃度低滲透壓低含水量低溶液濃度高滲透壓高水分子順水分子順相對含量相對含量的梯度跨膜運動的梯度跨膜運動滲透壓：滲透壓：溶質分溶質分子子對水的吸引力對水的吸引力總體方向：水分子多水分子多 水分子少水分子少習題訓練1右圖是滲透裝置示

4、意圖，請依圖說明(方括號內寫圖序號，橫線上注名稱)：（1）典型的滲透裝置必須具備：具有 _；在其兩側具有_。 （2）圖中所示，最初溶液濃度 。（3）假如1為清水，2為淀粉糊。起始1與2的液面相同。過一段時間后。1 的液面高度比2的_；若分別向1與2中各滴3滴碘液，則1顯_色，2顯_色。3 半透膜濃度差2 1低無藍1 1、如圖在、如圖在U U型管中裝有兩種不同濃度的溶液型管中裝有兩種不同濃度的溶液R R和和S S，并被一半透膜，并被一半透膜X X隔開。與隔開。與S S（右邊）（右邊）相比，相比，R R（左邊）溶液濃度低，圖中陰影的（左邊）溶液濃度低，圖中陰影的深淺即代表濃度高低。當深淺即代表濃度

5、高低。當U U型管兩側水分進型管兩側水分進出達到相對平衡時，出達到相對平衡時，U U型管兩側的液面高度型管兩側的液面高度情況應是（情況應是（ ）B習題訓練習題訓練2 2 指物質指物質從相對含量多的地方向相對含量少的地方自由運動。從相對含量多的地方向相對含量少的地方自由運動。擴散作用擴散作用情境設計2滲透：滲透：是一種是一種特殊的擴散。特殊的擴散。僅指水分子等僅指水分子等溶劑溶劑分子分子透過透過半半透膜透膜，從相對含量多的地方向相對含量少的地方擴散從相對含量多的地方向相對含量少的地方擴散。擴散：擴散：指物質從高濃度指物質從高濃度低濃度的運動，低濃度的運動，可以通過半透膜，也可以不通過半透膜。可以

6、通過半透膜，也可以不通過半透膜。如花香的飄散；蔗糖的溶解；氧氣通過如花香的飄散；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。一般相對肪酸被小腸上皮吸收等過程。一般相對于于溶質溶質而言。而言。小組討論：怎樣區分擴散與滲透小組討論：怎樣區分擴散與滲透學習任務二：通過水進出哺乳動物紅細胞的示意圖，分析水進出動物細胞的原理是通過滲透作用情境設計3：模型-2動物細胞的吸水與失水如果將裝置如果將裝置中的漏斗換中的漏斗換成細胞還會成細胞還會吸水嗎？吸水嗎？細胞吸水膨脹細胞失水皺縮細胞形態不變細胞質的濃度外界溶液的濃度外界溶液的濃度細胞質的

7、濃度外界溶液的濃度細胞質的濃度=等滲溶液高滲溶液低滲溶液課堂活動：小組討論動物細胞,發生了什么現象呢？問題探討1.當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？2.紅細胞內的血紅蛋白等有機物能透過細胞膜嗎？3.紅細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？ 1.紅細胞內外溶液的濃度差，濃度 差越大時，細胞吸水或失水越多。 2.半透膜-細胞膜。想一想:1.臨床上輸液為什么要用生理鹽水？2.當船員在海上遇到海難時,常常會因為缺失淡水而危及生命,在這種情況下,海員能通過飲用海水來補充水分嗎？為什么？（生命觀念） 吃比較咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感覺？為什么？干燥口渴，外界濃度度高，口腔和唇粘膜失水

8、植物細胞會出現滲透失水和吸水的情況嗎？植物細胞會出現滲透失水和吸水的情況嗎？1 1、在青菜上放、在青菜上放一些鹽一些鹽, ,一會兒后就可看到水分滲出。一會兒后就可看到水分滲出。2 2、對農作物施肥過多，會造成、對農作物施肥過多，會造成“燒苗燒苗”現象。現象。 3 3、放蔫的青菜用清水浸泡一會兒后，又恢復新鮮、放蔫的青菜用清水浸泡一會兒后，又恢復新鮮 。情境設計3：學習任務三：探究植物細胞的吸水和失水原生質層（全透性）(半透性）2.解釋生活現象：在青菜上放鹽,一會兒后有水分滲出。 ；對農作物施肥過多，農作物會萎蔫。 ；放蔫的青菜用清水浸泡，又恢復新鮮。 ；模型-3 植物細胞的吸水與失水詢問你的親

9、人或周圍的朋友，在沒有冰箱的年代，人們是如何保存豬肉等肉類食品的？你能用今天所學的知識進行解釋嗎？提出問題提出問題作出假設作出假設設計實驗設計實驗進行實驗進行實驗( (結果結果) )實驗結論實驗結論水分進出植物細胞是通過滲透作用嗎？水分進出植物細胞是通過滲透作用嗎？原生質層是原生質層是不是不是相當于一層半透膜？相當于一層半透膜？原生質層相當于一層半透膜原生質層相當于一層半透膜 探究植物細胞的吸水和失水探究植物細胞的吸水和失水細胞的細胞的正常形態正常形態高濃度蔗糖溶液中高濃度蔗糖溶液中在在中中設計思路：設計思路：將植物細胞浸潤在較高濃度蔗糖溶液（0.3g/mL)0.3g/mL)中，用顯微鏡觀察液

10、泡、原生質層及細胞大小的變化；再浸潤在清水中，觀察其大小變化。 進行實驗進行實驗（方法步驟）選用紫色表皮細胞選用紫色表皮細胞第第1次次第第2次次（引流法）重復幾次重復幾次（引流法）第第3次次3 3次觀察：前后次觀察：前后對照、對照、自身對照自身對照外界溶液濃度 細胞液的濃度，細胞 而出現 ;失水吸水液泡大小原生質層的位置細胞大小蔗糖溶液清水變 小逐漸恢復原來大小原生質層恢復原來位置原生質層細胞壁與分離基本不變基本不變在中：在中：高濃度蔗糖溶液中: : （7）實驗結果是對照組是實驗組是對照組是實驗組自身對照自身對照質壁分離質壁分離復原解釋（8）實驗結論: .原生質層相當于一層半透膜思考2：質壁分

11、離產生的原因：內因：原生質層伸縮性 細胞壁伸縮性外因：外界溶液濃度 細胞液濃度大于大于思考4:將紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞置于下列溶液,再置于清水,分別出現什么現象？0.3 g/mL蔗糖溶液： 再人工置于清水： 。0.5 g/mL蔗糖溶液： 再人工置于清水： 。1 mol/L KNO3溶液 。質壁分離質壁分離復原快速質壁分離質壁不能復原先質壁分離 , 后自動復原思考思考1 1：你知道這里的你知道這里的“質質”與與“壁壁”分別指什么嗎？分別指什么嗎？“質”指原生質層，“壁”指細胞壁思考3：能發生質壁分離的細胞： ； ； 。 植物細胞成熟細胞活細胞 思考討論：質壁分離的材料若換成洋蔥鱗片葉內表皮，如何

12、觀察實驗現象呢？思考討論：質壁分離的材料若換成洋蔥鱗片葉內表皮，如何觀察實驗現象呢？ 若不染色，什么植物細胞可以作為良好的實驗材料？若不染色，什么植物細胞可以作為良好的實驗材料？實驗拓展(1)判斷成熟植物細胞的死活一定濃度蔗糖溶液 發生質壁分離 不發生質壁分離(2)測定細胞液濃度范圍一系列梯度濃度 的蔗糖溶液 細胞液濃度介于: 未質壁分離與剛質壁分離的濃度之間(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度大小同一濃度蔗糖溶液發生質壁分離所需時間越短 , 細胞液濃度越小；(4)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)活的成熟植物細胞 質壁分離，不能自動復原 質壁分離，且自動復原2.被動運輸分為：1.被

13、動運輸概念: 自由擴散協助擴散學習任務四：被動運輸情景設計4：觀察下圖思考討論下列問題像水分子這樣，物質以擴散方式進出細胞，不消耗細胞內像水分子這樣，物質以擴散方式進出細胞，不消耗細胞內化學反應釋放的能量，這種物質跨膜運輸方式稱被動運輸。化學反應釋放的能量，這種物質跨膜運輸方式稱被動運輸。水分子1.1.概念概念：物質通過物質通過 進出細胞的方式。進出細胞的方式。簡單的擴散作用簡單的擴散作用O O2 2、COCO2 2、N N2 2水水脂溶性小分子脂溶性小分子( (乙醇、甘油、苯乙醇、甘油、苯) )3.3.特點特點: : 順濃度梯度運輸順濃度梯度運輸不需要轉運蛋白協助不需要轉運蛋白協助不消耗細胞

14、內的能量不消耗細胞內的能量4.4.影響自由擴散速率的因素影響自由擴散速率的因素: : 。濃度差濃度差運輸速率運輸速率自由擴散自由擴散被運輸物質的濃度被運輸物質的濃度學習任務四：被動運輸2 2物質：物質：: : 3.物質: 。2.特點: 。4.影響協助擴散速率的因素: 。順濃度梯度運輸需轉運蛋白協助不消耗細胞內的能量水分子*、離子、葡萄糖與氨基酸濃度差 , 轉運蛋白數量協助擴散被運輸物質的濃度運輸速度運輸速度 轉運蛋白數量協助擴散 1.概念：借助膜上的 進出細胞的物質 方式。轉運蛋白擴散運輸速率運輸速率PP點后速率受轉運蛋白數量限制學習任務四：被動運輸 載體蛋白通道蛋白 轉運特點轉運蛋白構象是否

15、改變轉運蛋白是否與被轉運分子結合是否有特異性實例 只容許與自身“結合部位相適應” 的分子或離子通過 只容許與自身“通道的直徑和形狀相適配、 通道的大小和電荷相適宜” 的分子或離子通過載體蛋白構象改變通道蛋白構象不改變 載體蛋白與被轉運分子結合 通道蛋白與被轉運分子不結合具有特異性具有特異性葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞水分子通過水通道蛋白進出細胞K+通過鉀離子通道蛋白進出細胞現象現象：水分子跨膜運輸速率大于自由擴散速率研究結果研究結果：水分子通過自由擴散和水通道蛋白進出細胞，其中借助水通道蛋白更為主要問題與假設問題與假設：水分子除自由擴散外，還存在其它運輸方式 水分子的兩種跨膜方式：水通道蛋白P67自由擴散：自由擴散：指物質通過簡單的指物質通過簡單的擴散擴散進出細胞的方式，又稱簡單擴散。進出細胞的方式，又稱簡單擴散。肺泡肺泡O2肺泡壁肺泡壁學習任務四：被動運輸組織間隙組織間隙組織組織細胞細胞管管血血細細毛毛肺泡肺泡O O2 2O O2 2O O2 2O O2 2O