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1、第4章 细胞的物质输入和输出,第1节 物质跨膜运输的实例,考点： 、细胞吸水或失水 、植物质壁分离与复原现象 、细胞膜是选择透过性膜,一、细胞失水和吸水的方式：,渗透作用,1、渗透作用概念 ： 透过 从 浓度溶液向 浓度溶液的扩散，称为渗透作用。,水分子（或其他溶剂分子）,半透膜,低,高,扩散：指一些小分子物质（如水、O2、CO2、苯、乙醇、甘油等）从浓度高的一侧向浓度低的一侧运输的过程。,（1）半透膜 （2）半透膜两侧的溶液存在浓度差,2.渗透作用的发生条件,半透膜,水,蔗糖,是一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称,玻璃纸（半透膜） 生物膜（选择透过性膜）,半透膜等于
2、选择透过性膜吗？,半透膜是一类可以让小分子物质（分子直径小于“孔”）通过（如水分子），而较大分子物质（分子直径大于“孔”）不能通过（如蔗糖）的一类多孔性膜。半透膜包括物理性过滤膜（无生物活性，如动物膀胱、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的卵壳膜）和选择透过性膜（具有生物活性，如细胞膜、原生质层等），可以说“选择透过性膜属于半透膜”,水分子只进不出吗？,半透膜两侧溶液的水分子是进行双向运动的，我们只是观察由双向水分子运动快慢的差异所导致的液面改变。水分子进入的速率大于出来的速率，液面升高，当二者速率相等时，液面不再升高。,比较单位体积 0.3g/mL蔗糖溶液、 0.3g/mL葡萄糖溶液 的溶质分子数,半透膜两
3、侧的溶液浓度差是指单位体积中溶质分子数的差，即物质的量浓度差,观察动物细胞的吸水和失水,失水 皱缩,水分进出处动态平衡,吸水 膨胀,动物细胞的什么结构相当于半透膜？,细胞膜,动物细胞的膜两侧溶液是什么？,细胞质与外界溶液 （人：细胞内液与细胞外液）,动物细胞什么条件下失水，什么条件下吸水？,动物细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？,细胞内外浓度差,吸胀作用,（未形成液泡）,如干种子、根尖分生区、形成层细胞，原理是细胞中有大量亲水性物质，这些亲水性能够从外界吸收大量的水分，活细胞、死细胞都能通过吸胀作用吸收水分。,渗透作用,(形成液泡),植物吸收水分的方式有两种：_作用 和_作用。,吸胀,渗透,
4、成熟的植物细胞就是一个渗透系统,内溶液,外界溶液,半透膜,2.结论,2）动物细胞吸水还是失水取决于外界溶液浓度与细胞质浓度的差值,外界溶液浓度细胞质浓度 细胞失水,外界溶液浓度细胞质浓度 细胞吸水,1）动植物细胞是一个渗透系统,细胞膜,原生质层,细胞质与外界溶液,细胞液与外界溶液,三、实验：观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原现象,1、实验原理？ 2、“质”、“壁”、分别指什么？ 3、“质壁分离复原现象”不要简说成“复原现象” 4、质壁分离后在细胞膜与细胞壁之间是什么？ 5、实验材料有什么要求？ 6、实验材料为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮？ 7、用什么方法改变外界溶液？,（1）渗透作用：成熟的
5、植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。 （2）原生质层伸缩性大于细胞壁,原生质层 细胞壁,外界溶液,成熟的、活的、植物细胞,液泡呈紫色，便于观察（无色的也可以发生）,引流法，在盖玻片一侧滴加液体，用吸水纸在盖玻片另一侧用吸水纸吸引，重复两到三次，直到将洋葱鳞片叶完全浸润,8、实验用的蔗糖溶液浓度？ 9、当外界溶液浓度为0.1g/ml 、0.5g/ml时分别是什么结果 ？ 10、质壁分离自动复原现象,0.3g/ml（或描述为30%）,无特别说明情况下，我们这样考虑：0.1g/ml（10%）时，细胞吸水，体积变大； 0.5g/ml（50%）时，细胞失水出现质
6、壁分离，由于失水过多死亡，无法再复原,膜也失去选择透过性，变为全透性。,如果外界溶液是一定浓度无机盐溶液（如KNO3溶液）或小分子溶液（如尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液等），细胞先失水出现质壁分离现象，由于无机盐离子（K+和NO3-）通过主动运输或小分子（尿素分子、葡萄糖分子、甘油分子、乙醇分子）通过自由扩散进入细胞，使细胞液浓度逐渐增大，细胞开始吸水，又出现质壁分离自动复原现象,1.制作临时装片：紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞 2.低倍镜观察：有紫色液泡 原生质层紧贴细胞壁 3. 4.低倍镜观察： 中央液泡逐渐变小（紫色加深） 原生质层与细胞壁逐渐分离 5. 6.低倍镜观察： 中央液泡逐
7、渐胀大 原生质层逐渐贴近细胞壁,实验流程：,质壁分离：,当外界溶液浓度细胞液浓度时，植物通过渗透作用失水，体积缩小，发生质壁分离,条件、外因：,内因：,原生质层收缩性大于细胞壁,原因分析：,外界溶液,吸水,当外界溶液浓度细胞液浓度，植物细胞通过渗透作用吸水，发生质壁分离的细胞会出现质壁分离复原现象,现象记录,变小,逐渐恢复原来大小,原生质层恢复原来位置,原生质层脱离细胞壁,基本不变,基本不变,1、提出问题：根据现象提出有价值的问题。 2、作出假设：对问题进行假设。 3、设计实验：设计思路，预期结果，制定方案。 4、进行实验：观察想象，记录结果。 5、分析结果：结果与预期一致，可得出结论。 6、
8、表达和交流：交流、质疑、解释。 7、进一步探究,探究的一般过程：,4.质壁分离实验的拓展应用：,1）判断细胞的死活,2）测定细胞液浓度大小,3）比较不同植物细胞的细胞液浓度（农业生产中的水肥管理）（生活中杀菌、防腐、腌制食品）,4）鉴别不同种类的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）,同一植物的成熟细胞十未知浓度的溶液 刚刚发生质壁分离所需时间比较所用时间长短判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大) 成熟植物细胞+蔗糖溶液 发生质壁分离现象细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩 不发生质壁分离细胞壁伸缩性大于或等于原生质层的伸缩性,5）比较未知浓度溶液的浓度大小,6）验证原生质层和细胞壁伸缩性大小,物质
9、跨膜运输的实例,水稻培养液中里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？,不同作物对无机盐的吸收有差异吗？,三、生物膜选择透过性分析,同一植物吸收不同离子与不同植物吸收同种离子是有差异的，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。,结构基础：细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同,1.水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？,在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。,2. 不同作物对无机盐的吸收有差异吗？,不同作物对无机盐的吸收是有差异的。,4.细胞对物质的吸收有选择吗?如果有，这种选择性有普遍性吗？,3.水分子
10、跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？,水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。,细胞对物质的吸收是有选择的。 具有普遍性。,小结,1.细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，它具有的特点是： 1）水分子可以自由通过 2）细胞需要的离子和小分子也可以通过 3）其他的离子、小分子和大分子则不能通过 2.物质通过生物膜的跨膜运输，并非都是顺相对含量梯度的。 3.选择透过性是“活细胞”的一个重要特征。,细胞对离子吸收的选择性的原因,1、以下可以发生渗透作用的是_. A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中 C.烈日下菠菜
11、叶子下垂 D.放在盐水中的萝卜变软,D,练习,2、a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度 b细胞液浓度 c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ）,C,A,B,C,D,3、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（ ） A、根细胞从土壤中吸收的养分过多 B、根细胞不能从土壤中吸水 C、根系不能将水向上运输 D、根系被肥料分解释放的热能烧毁,B,4、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（ ） A、盐水中的Cl有杀菌防腐的作用 B、盐水中的Na不利于细菌的生活 C、盐水是中性的，不适于细菌的生活 D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡,D
12、,5、将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是 A液泡膜内外溶液的浓度差 B细胞内原生质层可看作一层选择透过性膜 C细胞壁是全透性的 D水分可以自由出入细胞,B,6、在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”实验中，之所以用已经成熟的洋葱表皮细胞做实验材料，是因为这样的细胞具有 A伸缩性很小的细胞壁 B功能完善的细胞膜 C能够流动的细胞质 D大而醒目的液泡,D,7、下列属于渗透作用的是 A水分子通过细胞壁 B葡萄糖分子通过细胞膜 CK+通过原生质层 D水分子通过原生质层,D,8、把蚕豆叶表皮浸在7%的尿素溶液中，其细胞便发生质壁分离，不久这些细胞又发生了质壁分离复原，其原因是
13、A细胞液溶质透出细胞 B尿素分子进入细胞 C细胞壁被破坏 D尿素溶液浓度低于细胞液的浓度,物质跨膜运输的实例,细胞的吸水和失水,动物细胞的吸水和失水：红细胞分别放在不同浓度的外界溶液中所产生的不同变化(胀破、皱缩和保持不变),植物细胞的吸水和失水：洋葱表皮细胞放在30%的蔗糖溶液中发生质壁分离现象；把分离的细胞放到清水，可见质壁分离复原现象,分析,以上失水和吸水属于渗透作用，渗透作用是小分子物质通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液的方向进行的扩散作用。红细胞的细胞膜和成熟植物细胞中的细胞膜、细胞质和液泡膜-即原生质层均可以作为半透膜，而半透膜的特性是大分子(如血红蛋白、蔗糖分子等)不能通过，小分子可以通过(如水、氧气、二氧化碳、甘油等)；因而动植物细胞的失水和吸水取决于细胞内外溶液的浓度差。,其他实例：物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。,结论：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，可作为活细胞的一个重要特征。,
