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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,一、渗透现象的分析 1.渗透现象的分析。 (1)现象图示：,(2)发生条件,具有半透膜。,半透膜两侧的溶液之间具有浓度差。,【点拨】渗透作用中水的微观变化 (1)从微观水平分析，两溶液间的水分子进行双向流动，我们只是观察到水分子双向运动的差异所导致的液面变化。 (2)当液面高度不再变化时，半透膜两侧的水分子仍进出，且进出速度相同。,1.漏斗管中的液面为什么会升高？ 因为水分子能透过半透膜而蔗糖分子不能。烧杯中清水的水分子含量比蔗糖溶液中的水分子含量高，水透过半透膜进入漏斗内的速度比从漏斗中出来的速度快。 2.若用纱布或滤纸代替玻璃纸，液
2、面还会升高吗？ 不会，因为水和蔗糖都能通过且两者速率相等。 3.若内外都是清水或都是同样的蔗糖溶液，液面还会升高吗？ 不会，因为水进出的速率相等。,【思考与讨论】,原理,条件,渗透作用,水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度到高浓度的运输，称为渗透作用,半透膜,半透膜两侧的溶液具有浓度差,水分是从溶液浓度 的一侧向溶液浓度 的一侧渗透。,低,高,半透膜可以是具有选择透过性的半透膜，也可以是物理性的过滤膜。,4.(渗透实验的液面变化)如图中的渗透装置，开 始时的液面高度为a，停止上升时的高度为b，若 每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部 分吸出，则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液 的
3、次数之间的关系是(),B,类比推理,细胞膜,细胞内溶液,1、将装置中的漏斗换成动物细胞还会不会吸水？ 2、如果吸水会发生什么？3、如果细胞吸水胀破说明？,说明细胞也能渗透吸水、细胞膜相当于 。,半透膜,失水 皱缩,水分进出处动态平衡,吸水 膨胀,1、动物细胞的吸水和失水,二、细胞的吸水和失水,原理：,取决于细胞质的浓度与外界溶液的浓度,思考与讨论,1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？ 2、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 3、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？,大分子有机物不能通过细胞膜。,一般会因持续吸水而涨破。,取决于红细胞内外浓度差。差值越大，吸水或失
4、水越多。,4、细胞吸水的速率是由哪个因素决定的？吸水过程中，速率如何变化？,提示：吸水速率是由细胞质的浓度和外界溶液浓度差决定的，随着吸水的进行浓度差变小，吸水速率逐渐减小。,植物细胞能吸水和失水吗？,萝卜条吸水和失水,盐水,清水,溶液浓度比细胞液的大 （失水）,溶液浓度比细胞液的小 （吸水）,细胞膜,液泡膜,细胞质,细胞液,细胞核,细胞壁,原生质层,成熟的植物细胞,二、植物细胞的结构,具有全透性,原生质层可以看成是一层半透膜吗？,植物细胞的吸水和失水的猜想,细胞壁,细胞膜,液泡膜,细胞质,（全透性）,细胞液,（具有一定的浓度）,水,实验假设：若原生质层相当于一层半透膜，把成熟的植物细胞放置在
5、不同的外界溶液中，它应该有吸水或失水的现象,实验材料的选择：,实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞 质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液、清水,探究实验：植物细胞的吸水和失水,细胞壁的伸缩性比原生质层小得多。原生质层失水缩小时细胞壁不能同步缩小,两者就发生了分离。当原生质层重新吸水胀大时,细胞就复原了。,变小,加深,分离,变大,贴近,记录实验结果,正常状态,高浓度状态,低浓度状态,观察到的图像,液泡大小变化,原生质层位置,变小,原生质层 脱离细胞壁,逐渐恢复原来大小,原生质层 恢复原来位置,大,原生质层 紧贴细胞壁,细胞的大小有没有变化？,该细胞为什么不发生质壁分离?,此处的溶液是什么？,发生质
6、壁分离的原因是什么？,（1）内因：原生质层伸缩性细胞壁的伸缩性 原生质层具有选择透过性 （2）外因：外界溶液浓度细胞液浓度,要观察细胞发生质壁分离和复原对材料有哪些要求？,1.成熟的(有中央大液泡)； 2.活细胞（原生质层相当于半透膜） 3.植物细胞(有细胞壁）；,1、能发生质壁分离的细胞是成熟含有中央液泡的植物细胞，并且液泡中有颜色便于观察。常用洋葱鳞片叶外表皮，也可用叶肉细胞。,特别提醒,关于实验材料,4、动物细胞无细胞壁，不可能发生质壁分离,2、也可用其他成熟的植物细胞，如洋葱鳞片叶内表皮（需要将外界溶液染色）,5、原核生物会发生质壁分离。但是现象不明显,3、死的植物细胞的细胞膜因为失去
7、了选择透过性，所以也不能发生质壁分离。已发生质壁分离的细胞死亡后，也无法复原。,3、蔗糖溶液浓度不能过高（如0.5g/ml），否则会因为失水过多而死亡。,特别提醒,关于外界溶液,1、高浓度溶液用的是0.3g/ml的蔗糖溶液，使细胞失水，发生质壁分离。,2、低浓度溶液用的是清水，使细胞吸水质壁分离复原,4、如果用可穿膜的物质（如葡萄糖、尿素、脂肪酸、甘油、乙二醇、硝酸钾等）溶液实验时，会出现质壁分离并自动复原,（因为细胞失水质壁分离的同时，会通过自由扩散或主动运输吸收该类物质；当细胞液浓度大于外界溶液时，细胞开始吸水，质壁分离复原）,质壁分离实验的拓展应用及方法,1、判断细胞的死活,实验单一变量
8、：待测细胞的生活状态。,质壁分离实验的拓展应用及方法,2、测定细胞液浓度范围,实验单一变量：不同浓度的蔗糖溶液。,质壁分离实验的拓展应用及方法,3、比较不同植物细胞的细胞液浓度,实验单一变量：不同植物细胞。,质壁分离实验的拓展应用及方法,4、比较未知浓度溶液的浓度大小,实验单一变量：未知浓度的溶液。,质壁分离实验的拓展应用及方法,5、鉴别不同种类的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）,二、细胞吸水和失水原理在实践中的应用 1.农业生产中的应用： (1)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，有利于作物对水分的吸收。 (2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗
9、”现象，都是由于土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水。,2.食品制作中的应用：糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成浓度很高的溶液，使微生物过度失水死亡，不能在其中生存和繁殖，所以能保存较长时间。 3.医疗中的应用：医用生理盐水的浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可使人体细胞保持正常的形态和功能。,【微思考】 (1)如图所示的植物细胞处于质壁分离的状态，此时 细胞中水分子是如何变化的呢？ 提示：若是发生在质壁分离的过程中，此时细胞 在失水。 若是发生在质壁分离复原的过程中，则此时细胞正在吸水。 若是质壁分离刚好达到最大程度，则细胞既
10、不失水也不吸水。,(2)若外界的蔗糖溶液换为葡萄糖溶液，会出现什么样的现象？为什么？ 提示：首先发生质壁分离，然后会自动复原；因为细胞主动吸收葡萄糖而使细胞液的浓度增加，进而吸收水分自动复原。,对于动物、植物细胞来说：,外界溶液浓度,细胞内溶液浓度,高,低,失水,外界溶液浓度,细胞内溶液浓度,低,高,吸水,水分子是顺相对含量梯度跨膜运输,1、水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水稻不吸收反而向外排出呢？ 2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？,实例一,水稻吸收的水分子和Si4+多，对钙、镁的吸收少。,有差异。 水稻吸收大量的硅，对钙镁的吸收少；番茄吸收的钙镁较多，几乎不吸收硅
11、。,3、通过以上实例说明细胞吸水和吸无机盐有什么特点？,细胞吸水和吸收无机盐是两个独立的过程。,图中显示： 不同植物，对同一种无机盐离子的吸收速率。 同一种植物对的吸收也有差异。 (2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有。 (3)微生物吸收无机盐离子的特点 不同微生物对无机盐离子的吸收有。 不同微生物对各种无机盐离子的不同。,不同,不同种无机盐离子,选择性,选择性,需要量,物质跨膜运输的其他实例 1.细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的。 2.对矿质元素的吸收有些是逆相对含量梯度主动运输,三.物质跨膜运输的其他实例,结论：细胞对于物质的输出和输入有选择性。,3、其他物质的跨
12、膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。,生物膜都是选择透过性膜。,1. 家庭养花，如果施肥过多，会引起花卉萎蔫，这时可以采取的措施有（ ） 加强光照 改善空气流通 适当浇灌清水 更换盆中泥土 B. C. D. 2. a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞,它们的细胞液浓度为abc,它们之间的水分渗透方向应该是( ),a,c,b,A,B,C,D,3. 当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间将（ ） 紧紧靠在一起 B.充满细胞液 C. 充满蔗糖溶液 D.充满清水 4.浓盐水有杀菌防腐的作用，其原因是（ ） A.浓盐水中含有较多的氯离子，使细菌毒素失效 B.浓盐水中没有细菌所需要的酶，细菌不能产生毒素 C.浓盐水中含养料少，细菌迅速死亡 D.由于渗透作用，使细菌失水死亡,
