1、第1节 物质跨膜运输的实例,第4章 细胞的物质输入和输出,目标导读 1.分析教材“问题探讨”中的实验现象，了解渗透现象的发生条件和机理。 2.结合动物细胞的结构，分析动物细胞的渗透作用。 3.结合质壁分离和复原的实验，分析植物细胞的吸水和失水现象。 4.分析教材提供的资料，了解物质跨膜运输的其他实例，理解选择透过性膜的含义。 重难点击 1.渗透作用的发生条件和机理。 2.探究植物细胞的质壁分离和复原实验。,课堂导入 方式一 糖醋蒜是大家比较喜欢的一种食品，但如 果只用蔗糖来腌制大蒜，糖分很难进入内部，如果 与醋酸共同使用，醋酸会杀死大蒜细胞，糖分就很 容易进入大蒜内部了。据此可见，物质的进进出
2、出 都要经过细胞的边界细胞膜。 细胞内外的许多物质并不能自由地出入细胞，细胞膜能够对进出细胞的物质进行选择。 物质跨膜运输的实例还有哪些？具有什么特点？,方式二 2015年春，我国东北部大旱，某地区农田里的庄稼出现了严重萎蔫现象，有关部门进行紧急人工降雨后，旱情得到缓解，庄稼又恢复了挺拔。上述过程中，植物萎蔫和恢复挺拔都与水分的得失有关，植物是怎样从土壤中吸收水分的呢？除了水分外，植物还从土壤中吸收各种矿质离子，其过程又是怎样的？,一、渗透作用,二、细胞的吸水和失水,内容索引,当堂检测,三、物质跨膜运输的其他实例,一、渗透作用,1.概念：是指水分子或其他溶剂分子通过 进行的扩散。 2.渗透作用
3、发生的条件 (1)具有 。 (2)半透膜两侧溶液具有 。,基础梳理,半透膜(或选择透过性膜),半透膜,浓度差,3.渗透作用发生的原理(1)以半透膜为界面，单位体积清水中的水分子数 蔗糖溶液中的水分子数，所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数 由蔗糖溶液进入清水的水分子数。因此，一段时间后，漏斗管内的液面会 。 (2)水分子通过半透膜由 浓度溶液向 浓度溶液扩散。,多于,多于,上升,低,高,请结合上图继续分析： 1.液面高度差H会不会一直升高，为什么？,问题探究,答案,答案 不会。长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、
4、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。,2.当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？,答案 不相等。当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。,答案,答案 高度差H会增大。,3.如果增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高度差H会如何变化？,答案 内外溶液的浓度差不变，液面高度差H不会变，但是由于半透膜面积增大，达到H的时间会变短。,4.如果半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差H会不会变化？达到H的时间会不会变化？,受到静水压的影响，在渗透系统中，浓度高的一侧液面不会持续上升，当液面静止时，浓度高的一侧的溶液浓度仍
5、然高；半透膜两侧的溶液浓度差越大，形成的液面高度差也就越大；如果半透膜的面积增大，液面高度差不会变，但是达到平衡的时间会变短。,知识整合,1.如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。,拓展应用,图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系是 A.1丙；2甲；3乙 B.1乙；2甲；3丙 C.1甲；2乙；3丙 D.1丙；2乙；3甲,答案,解析,解析 甲、乙漏斗内盛有
6、的是浓度相同的蔗糖溶液且体积相同，置于同一个水槽的清水中，故甲、乙漏斗液面高度最终一样高，甲的半透膜面积是乙的两倍，达到同一高度所需时间更短，甲对应曲线2，乙对应曲线3，则丙对应曲线1。,2.如图，甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后，根据漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述错误的是A.图甲中为半透膜，水分子能自由通过 B.图甲中溶液的浓度大于溶液的浓度 C.图乙中溶液的浓度与溶液的浓度相等 D.图甲中溶液和浓度差越大，则图乙中的水柱越高,答案,解析,解析 在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力应与渗透压平衡。水柱产生的压力向下，而渗透压的方
7、向应向上，即漏斗内液体浓度高。,有关渗透作用的三个误区 (1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。 (2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。 (3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。,二、细胞的吸水和失水,1.动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的 相当于半透膜。 (2)现象 当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞 。 当外界溶液浓度b，细胞渗透吸水 B.ab，渗透系统保
8、持动态平衡 C.ab，细胞渗透失水 D.上述三种情况都有可能,拓展应用,答案,解析,4.用0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞10 min，三组细胞体积变化如图所示。下列有关分析不正确的是 A.a曲线为0.5 g/mL蔗糖溶液处理组 B.a、b、c三组洋葱细胞失水的方式相同 C.若将细胞转移到蒸馏水中，有两组能够发生质壁分离复原 D.若实验持续，只有一组细胞能够发生质壁分离复原,答案,解析,解析 图示可知，a、b、c的细胞体积依次减小，说明失水量依次增大，0.5 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞比0.3 g/mL 中的失水多，故a曲
9、线不是0.5 g/mL蔗糖溶液的处理组；在较高浓度的外界溶液中，洋葱细胞失水的方式都是渗透失水；将细胞转移到蒸馏水中，0.3 g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液处理的细胞，能够吸收外界的水分发生质壁分离复原，而0.5 g/mL蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡；尿素是小分子，可进入细胞，从而发生质壁分离后自动复原，蔗糖不能被吸收进入细胞液，细胞不会自动复原。,植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用 (1)判断细胞的死活 能发生质壁分离和复原活细胞； 不能发生质壁分离死细胞。 (2)测定细胞液浓度范围 待测细胞一系列浓度梯度的分离剂细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的
10、浓度范围之间。 (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞同一浓度的分离剂刚发生质壁分离所需时间比较判断质壁分离速度(或细胞液浓度)。,三、物质跨膜运输的其他实例,1.细胞对无机盐离子的吸收实例 (1)观察水稻和番茄对无机盐的吸收示意图，分析：水稻吸收SiO 多，吸收 、 较少，番茄吸收 、 较多，吸收SiO 较少。说明不同植物对 的吸收表现出较大差异。,Ca2,Mg2,相同离子,基础梳理,Ca2,Mg2,(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显 血液中碘的含量。 (3)不同微生物对 的吸收表现出较大的差异。 2.物质跨膜运输的特点 (1)物质跨膜运输并不都是 的。 (2)细胞对于物质
11、的输入和输出有 。 3.细胞膜的功能特点 细胞膜和其他生物膜都是 膜，具体表现为 可自由通过，一些 和小分子也可以通过，而其他的 、小分子和大分子则不能通过。,高于,不同矿物质,顺相对含量梯度,选择性,选择透过性,离子,离子,水分子,相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在两者的吸水率几乎相同的情况下，72 h后原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化(表中数据为72 h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。结合下表分析：,问题探究,答案,答案 不同，不同植物对同一离子的需要量是不同的。,1.两种植物对同一种离子的吸收量相同吗？,2.水稻对不同离子的吸收量是否相同？,
12、答案,答案 不同，如水稻对SiO 的需要量大，对Ca2的需要量小。,不同植物对同一离子的吸收量不同；同种植物对不同离子的吸收量也不同；植物对各种离子的吸收速率主要与细胞膜上蛋白质(载体蛋白)的种类和数量有关。,知识整合,解析 半透膜是指一些物质(一般是小分子物质)能透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，如水分子可以透过玻璃纸，而蔗糖分子则不能。选择透过性膜是指水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子、小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的膜，并且只有活的生物膜才是选择透过性膜。物质能否透过半透膜取决于物质分子与膜孔大小的关系；而能否透过选择透过性膜则一般取决于膜上载体蛋白的
13、种类。,5.关于选择透过性膜和半透膜的关系，正确的说法是 具有半透性一定具有选择透过性 具有选择透过性一定具有半透性 只有活的生物膜才具有选择透过性 只有活的生物膜才具有半透性 A. B. C. D.,拓展应用,答案,解析,半透膜、选择透过性膜的比较 (1)区别：半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。 选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 (2)共性：都允许水分子自由通过，但不允许大分子物质通过。,课堂小结,半透膜,浓度差,膨胀,涨
14、破,皱缩,质壁分离,原生质层,质壁分离复原,小,选择透过性,当堂检测,1.下列现象中属于渗透作用的是 A.水分子通过细胞壁 B.葡萄糖分子通过细胞膜 C.K通过原生质层 D.水分子通过原生质层,答案,解析,2,3,4,5,1,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。原生质层可以看作半透膜。,2.如图甲烧杯中是5%的淀粉液，图乙烧杯中是5%葡萄糖液，将装有蒸馏水的透析袋分别放入图甲、乙烧杯中(水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜)放置一小时后A.图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度不变 B.图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低 C.图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘液后呈蓝色 D.图乙烧杯中
15、透析袋内的液体加入斐林试剂后即呈砖红色,答案,解析,2,3,4,5,1,解析 图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度大于透析袋内蒸馏水的浓度，由于淀粉不可以通过透析袋，所以水分子从透析袋出来进入烧杯，导致透析袋外的淀粉液浓度降低，A错误； 图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖可以进入透析袋，而透析袋内的水分子可以出来进入烧杯，所以烧杯中水分子增多，葡萄糖分子减少，则图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低，B正确； 由于淀粉不可以通过透析袋，所以图甲烧杯中透析袋内没有淀粉，加入碘液后不会出现蓝色，C错误； 图乙烧杯中葡萄糖可以进入透析袋，葡萄糖是还原糖，所以图乙烧杯加入斐林试剂后需水浴加热才可以变成砖红色，D错误。
16、,2,3,4,5,1,3.将洋葱鳞片叶放在 0.45 mol/L 蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在 0.35 mol/L 蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在 0.4 mol/L 蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化。这表明 A.洋葱表皮细胞已经死亡 B.细胞膜不允许水分子自由通过 C.蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D.细胞液浓度为 0.4 mol/L 左右,答案,解析,解析 成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成了渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，反之细胞失水；当二者浓度接近时，吸水、失水达到平衡。,2,3,4,5,1,4.将人体血液置于质量分数为9%的食盐溶液中制成装
17、片后，用显微镜观察，可以发现血细胞呈现 A.质壁分离 B.正常状态 C.细胞膜破裂 D.细胞皱缩,答案,解析,解析 血细胞所处的环境相当于浓度为0.9%的生理盐水，现将其放入质量分数为9%的食盐溶液中，红细胞会失水皱缩。,2,3,4,5,1,5.某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题：(1)用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是_(填序号)。,答案,解析,解析 紫色洋葱鳞片叶的表皮细胞具有大液泡，在较高浓度的外界溶液中可以发生质壁分离，紫色液泡便于观察。,2,3,4,5,1,(2)在观察质壁分离实验中，将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中，实验结果分别如下图1、2、3所示，这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是_(用字母表示)。,答案,解析,解析 当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，会导致质壁分离，而且蔗糖溶液浓度越高，细胞失水越多，质壁分离越明显；当蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度时，细胞不会发生质壁分离。据图可知，蔗糖溶液浓度的大小关系是CBA。,C,2,3,4,5,1,B,A,(3)将图3细胞放入_中，细胞能由图3恢复成图1的状态，此过程称为_。,答案,解析,解析 将发生质壁分离的活细胞放入清水中后，细胞会发生渗透吸水，最终完成质壁分离复原。,清水,2,3,4,5,1,质壁分离复原,本课结束,