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1、共 59 页,1,第四章细胞的物质输入和输出第7讲 物质跨膜运输的实例,共 59 页,2,教材基础回扣 一动物细胞的吸水和失水 1.外界溶液浓度1小于细胞质浓度时,细胞吸水膨胀 2.外界溶液浓度大于细胞质浓度时,细胞2失水皱缩 3.外界溶液浓度等于细胞质浓度时,水分进出细胞处于3动态平衡,共 59 页,3,二植物细胞的吸水和失水 1.结构 (1)细胞壁:全透性 (2)原生质层:4细胞膜细胞质5液泡膜,具有选择透过性相当于半透膜,共 59 页,4,思考1.半透膜和选择透过性膜有哪些异同点? 提示:相同点:某些物质可以通过,另一些物质不能通过 不同点:选择透过性膜一定是半透膜,半透膜不一定是选择透
2、过性膜,共 59 页,5,2.条件:成熟植物细胞中央具有6大液泡 3.验证 (1)当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,细胞就通过7渗透作用失水,植物细胞就发生8质壁分离现象 (2)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液的浓度9高于外界清水,植物细胞就吸水,发生10质壁分离复原现象,共 59 页,6,思考2.只要是活细胞就一定会发生质壁分离吗? 提示:不一定,只有成熟的植物细胞,才会发生,共 59 页,7,三物质跨膜运输的其他实例 1.水稻吸收11SiO4-4多,吸收Ca2+Mg2+较少,而番茄吸收12Ca2+Mg2+较多,吸收13SiO4-4较少 2.不同生物对14不同矿物质的吸收表现
3、出很大的差异 3.人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显15高于血液,共 59 页,8,考点迁移互动 考点1渗透系统的组成分析与应用 1.渗透系统的组成(如图)及特点,共 59 页,9,2.渗透作用的发生 (1)若S1溶液浓度大于S2,则单位时间内由S2S1的水分子数多于S1S2,外观上表现为S1液面上升;若S1溶液浓度小于S2,则情况相反,外观上表现为S1液面下降 (2)在达到渗透平衡后,若存在液面差h,则S1溶液浓度仍大于S2液柱的升高所形成的静水压,就是漏斗中溶液的渗透压,溶液越浓,渗透压就越高,共 59 页,10,3.渗透系统的应用 (1)比较不同溶液浓度大小,共 59 页,11,(2)
4、验证渗透作用发生的条件 具有半透膜:,共 59 页,12,具有浓度差:,共 59 页,13,特别提醒:渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小 两溶液间的水分子进行双向运动,我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变 溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度,如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同,但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小,故水由蔗糖向葡萄糖溶液移动,共 59 页,14,深化拓展: 对比辨析 (1)半透膜选择透过性膜 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,共 59 页,15,选择透过性膜是具
5、有生命的生物膜,载体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 共性:都允许水分子自由通过,而不允许大分子物质通过,共 59 页,16,(2)原生质层原生质体 原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构,由细胞膜液泡膜以及两膜之间的细胞质组成,不包括细胞核和液泡内的细胞液此结构仅存在于成熟植物细胞中 原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构,包括细胞膜细胞质细胞核三部分,常用作植物细胞融合的材料,共 59 页,17,【例析1】 (2011启东模拟)一U形管中装有两种不同的溶液R和S,并为一半透性膜(X)隔开与S相比,R溶液浓度较
6、低下图中阴影的深浅即代表浓度高低当U形管内达到平衡时,溶液表现与浓度的关系是(答题时参看下图) ( ),共 59 页,18,A.右侧较高,两溶液浓度相等 B.右侧较高,且右侧浓度较高 C.左侧较高,且右侧浓度较低 D.两侧高度相等,浓度相等 答案 B,共 59 页,19,解析 由于R浓度低于S,因此开始时水由RS扩散,使S液面升高随着扩散的进行,R的渗透压增大,S的渗透压减小,液面差使S侧相对于R侧又产生了一个静水压,其中S侧的渗透压是使R侧水向S渗透的动力,而R侧的渗透压及S侧产生的静水压则是阻止水由RS扩散的阻力,当S渗=R渗+静水压时,两溶液才达到渗透平衡,但此时,S侧不仅液面高且浓度也
7、较高,共 59 页,20,【互动探究1】 如图实验装置,玻璃槽中是蒸馏水,半透膜允许单糖透过倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,一定时间后再加入蔗糖酶最可能的实验现象是 ( ),共 59 页,21,A.漏斗中液面开始时先上升,加酶后又下降 B.在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶 C.漏斗中液面开始时先下降,加酶后一直上升 D.在玻璃槽中会测到葡萄糖果糖和蔗糖酶,共 59 页,22,解析 实验开始时,蔗糖不能透过半透膜,所以单位时间内通过半透膜渗透进长颈漏斗中的水分子数比渗透出来的多,漏斗内液面上升而加入酶后,将蔗糖分解为单糖,单糖分子渗透过半透膜进入玻璃槽中,使玻璃槽内液体浓度升高,一段时间后,水分子从
8、长颈漏斗内渗出的较多,漏斗内液面下降 答案 A,共 59 页,23,考点2植物细胞的吸水和失水的实验探究 1.探究的一般过程 提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果,得出结论表达和交流进一步探究 2.实验原理 成熟的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,共 59 页,24,3.实验流程图示,共 59 页,25,4.质壁分离的原因分析,共 59 页,26,共 59 页,27,5.实验结论 成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用,当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;当外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水,共 59 页,28,6.实验中注意事项 (1)
9、选择有大的液泡且最好液泡带有颜色的细胞作实验材料 (2)滴加蔗糖溶液和清水时,必须在实验桌上进行,不能在显微镜的载物台上进行,共 59 页,29,(3)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液(此浓度下既明显出现质壁分离,又不致杀死细胞)浓度过高,质壁分离速度虽快,但不久细胞会因失水过多而死亡,不能再进行质壁分离复原;浓度过低不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢此外,8%的食盐溶液,5%的硝酸钾溶液等也可使用,但之后会自动复原原因是这些溶液中的溶质也能通过细胞膜,只是比水的速度慢盐酸酒精醋酸等溶液能杀死细胞,不适于做质壁分离的溶液,共 59 页,30,深化拓展 (1)原生质层原生质体的区别 原生质层
10、是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构,由细胞膜液泡膜以及两膜之间的细胞质组成,不包括细胞核和液泡内的细胞液此结构仅存于成熟的植物细胞中 原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构,包括细胞膜细胞质细胞核三部分,常作为植物细胞融合的材料,共 59 页,31,(2)细胞吸水和失水原理的应用 对农作物的合理灌溉,既满足了作物对水分的需要,同时也降低了土壤溶液的浓度,有利于植物对水分的吸收 盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象,都是因为土壤溶液浓度过高,甚至超过了根细胞液浓度,导致根细胞不易吸水甚至造成失水,共 59 页,32,糖渍盐渍食品不易变质的原因,是在食品外
11、面和内部形成很高浓度的溶液,使微生物不能在其中生存和繁殖,所以能较长时间的保存 医用的生理盐水浓度为0.9%,其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当,可以使人体细胞保持正常的形态和功能(千万不要认为动物细胞不能渗透吸水,这也是动物细胞的正常吸水方式),共 59 页,33,【例析2】 用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片,观察细胞的变化,下列有关实验操作和结果的叙述,正确的是 ( ) A.将装片在酒精灯上加热后,再观察细胞质壁分离现象 B.在盖玻片一侧滴入清水,细胞吸水膨胀但不会破裂 C.用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后,均能观察到质壁分离复原现象 D.当质壁分离不能复原时,细胞仍
12、具正常生理功能,共 59 页,34,解析 本题是对“细胞质壁分离实验”的考查解答本题时,首先应明确细胞质壁分离实验的操作步骤及实验现象,再逐项分析得出答案,共 59 页,35,答案 B,共 59 页,36,方法技巧 观察质壁分离和复原实验验证的问题 可以证明一个成熟的植物细胞构成一个渗透系统,质壁分离和复原是细胞渗透失水或吸水的标志; 可以证明渗透作用发生的条件; 可以证明细胞是活的; 还可以大致测出细胞液的浓度; 证明原生质层的伸缩性大于细胞壁,共 59 页,37,【互动探究2-1】 (2010上海)如图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图下列叙述中错误的是 ( ) A.若将细胞置
13、于清水中,A仍保持不变 B.若该细胞处于40%蔗糖溶液中,B/A值将变小 C.B/A值表示细胞失水的程度 D.AB分别表示细胞和液泡的长度,共 59 页,38,解析 本题考查植物细胞的质壁分离过程,意在考查考生对实现现象的理解分析能力图示为处于质壁分离状态的植物细胞因细胞壁的伸缩性很小,故若将该细胞置于清水中,A仍将保持不变若该细胞处于40%的蔗糖溶液中,与图示相比,A不变,但B因失水更多而变小,所以B/A将变小,可见B/A值能表示细胞失水的程度图中A表示的是细胞长度,但B表示的并不是液泡的长度,而是失水后的原生质体的长度 答案 D,共 59 页,39,【互动探究2-2】 植物细胞可以通过渗透
14、作用吸水或失水,将带“皮”的细嫩的茎纵切后插入两烧杯中,如图所示已知b侧的细胞壁比a侧的细胞壁薄,易伸展,判断30 min后可能出现的形状是 ( ),共 59 页,40,解析 本题考查渗透作用发生情况及分析能力在30%蔗糖溶液中,b侧失水多于a侧,体积变小,弯向b侧;置于清水中,b侧吸水多于a侧,体积变大,更易弯向a侧,答案 D,共 59 页,41,技巧热点探究 实验设计中的“科学性原则” 实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法;是依据假设,在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获解释的科学方法因此,在实验设计中必须有充分的科学依据生物学实验中,一种生命现象的发生往往有其复杂的前
15、因后果,从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则,共 59 页,42,(1)实验原理的科学性 实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据,因此它必须是经前人总结或科学检验得出的科学理论 (2)实验材料选择的科学性 根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料,是保证实验达到预期结果的关键因素之一,共 59 页,43,(3)实验方法的科学性 只有科学而严谨的实验方法,才能得出正确而可靠的实验结果如鉴定蛋白质的实验中,根据蛋白质分子在碱性环境中与硫酸铜反应形成紫色的反应特点,实验过程中必须先加双缩脲试剂A液(质量浓度为0.1 g/mL的氢氧化钠溶液),振荡后再加B液(质量浓度
16、为0.01 g/mL的硫酸铜溶液)而不能反过来,或把A液与B液混合后加入,这样均不能得到预期的实验结果,共 59 页,44,(4)实验结果处理的科学性 对于实验过程中得到的一些数据现象或其它信息,应首先整理后仔细分析,找出它们所能够透露给我们的最大信息量,共 59 页,45,【典例】 (2010浙江理综)为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化,请根据以下提供的实验材料与用具,写出实验思路,设计记录实验结果及原因分析的表格,并填入相应内容 材料与用具:兔红细胞稀释液质量分数为1.5%的NaCl溶液蒸馏水试管显微镜等 (要求:答题时对NaCl溶液的具体配制待观察装片的具体制作不作要求),共 59 页,46,(1)实验思路: 答案配置质量分数由低到1.5%的NaCl溶液,分别等量加入各支试管中向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液,放置一定时间取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片,用显微镜观察并比较红细胞形态的变化,共 59 页,47,(2)设计一张表格,并将预期实验结果及原因分析填入该表中 答案 (2)不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态的影响,共 59 页,4
