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【课标定位】1. 举例说明细胞膜是选择透过性膜2. 观察植物细胞的质壁别离和质壁别离复原现象教材回归】一、细胞的吸水和失水 〔一〕细胞吸水和失水的原理细胞吸水和失水的原理 渗透作用〔二〕渗透作用发生的条件1. 实例分析 在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸〔一种半透膜，水分子可以透过，而蔗糖 分子那么不能〕，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内 外的液面高度保持相等一段时间后，漏斗管内的液面会升高特别提示： 漏斗管内液面升高的原因：由于单位体积清水中的水分子数比单位体积蔗糖溶液中的水 分子数多，在单位时间内，水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量多于水分子由漏斗透 过半透膜进入烧杯内的数量，因此漏斗管内的液面升高了渗透作用的发生必须具备以下两个条件：一是具有一层半透膜二是半透膜两侧的溶液 具有浓度差〔三〕细胞的吸水和失水1. 动物细胞的吸水和失水〔1〕动物细胞的结构由于动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜，细胞质有一定的浓度因此当动物细胞处于 外界溶液中时就可能因为存在浓度差而发生渗透作用〔2〕动物细胞的吸水和失水当外界溶液的浓度小于细胞质的浓度时，细胞吸水膨胀当外界溶液的浓度大于细胞质 的浓度时，细胞失水皱缩；当外界溶液的浓度等于I田胞质的浓度时，水分子进出细胞处于动 态平衡状态。
2. 植物细胞的吸水和失水〔1〕成熟植物细胞的结构液泡膜"细胞液：具有一定的浓度细胞壁细胞膜具全透性：水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过具有选择透过性〔相当于半诱膜〕:刁—细胞质•伸缩性：小伸缩性：大〔2〕植物细胞的吸水和失水当外界溶液浓度大于细胞液浓度一细胞失水，并逐渐发生质壁别离现象；当外界溶液浓 度小于细胞液浓度一细胞吸水，并逐渐发生质壁别离复原现象〔3〕实验探究制作洋葱鳞片叶表皮临时装片丨 ’①细胞中有一个紫色的中央液泡低倍镜观察“] '②原生质层紧贴细胞壁g/mL蔗糖溶液 ~呼 I吸水纸吸引〔重复屡次〕!'①中央液泡逐渐变小〔紫色逐渐加深〕低倍镜观察"[ '②原生质层与细胞壁逐渐别离清水 q 丨'吸水纸吸引〔重复屡次〕I '■①中央液泡逐渐胀大〔紫色逐渐变浅〕低倍镜观察w1 ■■-②原生质层逐渐贴近细胞壁实验结论：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二、物质跨膜运输的其他实例〔一〕细胞对无机盐离子的吸收实例实例1：某科学家将番茄和水稻幼苗分别放入含有Ca2+、Mg2+和SiO4-4的相同培养液中进行 人工培养。
一段时间以后检测发现，番茄培养液中Ca2+和Mg2+的浓度明显下降，而水稻培养液 中Ca2+和Mg2+的浓度明显增高，SiO4-4的情况刚好相反即水稻吸收SiO4-4多，吸收Ca2+和Mg2+ 较少；番茄吸收Ca2+和Mg2+较多，但几乎不吸收SiO4-4实例2：人体甲状腺滤泡上皮细胞摄取碘的能力很强血液中碘的浓度为250mg/L，而甲 状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液高20~25倍实例3：不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异〔二〕物质跨膜运输的特点由以上实例分析可知：物质跨膜运输并丕都是顺相对含量梯度的，而且细胞对物质的输 入和输出具有选择性可以说细胞膜和其他生物膜都是一种选择透过性膜，这种膜可以让水 分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分 子那么不能通过要点突破】一、渗透作用及其原理1. 渗透作用的概念水分子或其他溶剂分子通过半透膜，从低浓度溶液进入高浓度溶液叫做渗透作用特别提示：渗透装置半透膜的两侧必须均为液体据此可判断某些现象是否为渗透现象，如鲜白菜 放入盐水中失水属于渗透现象，而放在空气中失水那么不属于渗透现象2•发生渗透作用的条件渗透作用的发生必须具备以下两个条件：一是具有一层半透膜二是半透膜两侧的溶液 具有浓度差。
3. 渗透作用的原理当溶液浓度A〉B时，由B流向A的水分子多于由A流向B的水分子，整体上水分子由B 流向A；当溶液浓度A
〔4〕假设将浓度均为0.5g/mL的麦芽糖溶液和淀粉溶液分别注入漏斗和烧杯中〔假设麦芽 糖和淀粉均不能透过半透膜〕，漏斗中的液面将会上丑特别提示：在研究渗透作用结果时，应以物质的量浓度为依据进行分析，而不是质量浓度二、植物细胞吸水和失水的实验探究1. 实验原理〔1〕成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性〔相当于半透膜〕，细胞壁和原生质层具 有一定的伸缩性，但原生质层的伸缩性大于I田胞壁的伸缩性；〔2〕当细胞液浓度〈外界溶液 浓度时一细胞液中水分经原生质层进入外界溶液一质壁别离；〔3〕当质壁别离细胞的细胞液 浓度〉外界溶液浓度时一外界溶液中的水分经原生质层进入细胞液一质壁别离复原2. 实验考前须知〔1〕实验材料必须选择具有中央大液泡且具有颜色的植物细胞，便于观察实验现象〔2〕外界溶液浓度要适宜，过低缺乏以引起质壁别离或质壁别离所需时间较长，过高那 么会造成植物细胞失水过多、过快而死亡死亡的细胞既不会发生质壁别离，也不会发生质 壁别离复原〔3〕假设采用葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇、甘油等溶液做实验，发生质壁别离 后可能会自动复原，原因是上述物质均可转运到细胞内，使细胞液浓度升高重新吸水所致。
〔4〕质壁别离时，在细胞壁与细胞膜之间充满的是浓度降低了的外界溶液，因为细胞壁 是全透性的3. 质壁别离原理的应用〔1〕判断成熟植物细胞的死适；〔2〕测定植物细胞液浓度的范围；〔3〕比拟不同植物 细胞的细胞液浓度大小；〔4〕比拟未知浓度溶液的浓度大小；〔5〕防腐杀菌；〔6〕判断细 胞壁和原生质层绅缩性的大小；〔7〕光镜下观察植物细胞的细胞膜特别提示：① 质壁别离与质壁别离复原是植物细胞才具有的现象，动物细胞因没有细胞壁不会发生 质壁别离现象，动物细胞只会发生渗透去水皱缩或渗透吸水膨胀〔或涨破〕现象② 植物细胞质壁别离中的“质〃是指原生质层、“壁〃是指细胞壁③ 在质壁别离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，随着质壁别离程度增大，植物细 胞的吸水力逐渐增强；在质壁别离复原过程中，外界溶液浓度小于I田胞液浓度，随着质壁别 离复原的进行，植物细胞的吸水力逐渐减弱④ 半透膜与选择透过性膜的区别：半透膜没有生物活性，物质能否通过半透膜取决于半 透膜孔隙直径的大小，没有选择性选择透过性膜具有生物活性，即便是小分子，假设不是 细胞选择吸收的，也不能通过⑤ 由于植物细胞有细胞壁的保护，因此植物细胞吸水时不会发生涨破现象、质壁别离复 原的细胞丕能无限吸水。
三、物质跨膜运输的其他实例1. 植物对水分和无机盐离子的吸收是两个相对独立的过程，而不是同一生理过程2. 生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征，细胞死亡后生物膜将变为全透性3. 生物膜的选择透过性与生物膜上载体的种类和数量有关：有运载某种离子的载体就能 够吸收，无就不能吸收；运载某种离子的载体多吸收速率就快，少吸收速率就慢；吸收的总 量与其在细胞中的含量有关4. 由于农作物对离子的选择性吸收会导致土壤中某些元素的含量下降，因而在同一块地 里连年种植同一种农作物会导致产量下降〖达标自测〗1. 在右以下图所示实验装置中，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，一段时间后再参加蔗糖酶溶液以下有关表达正确的选项是〔 D 〕，/长颈漏斗A. 在玻璃槽中能够检测到蔗糖和蔗糖酶的存在B. 在玻璃槽中能够检测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶C. 漏斗中的液面先下降，加酶后一直持续上升D. 漏斗中液面先上升，加酶后再上升，最后又下降2. 以下有关在不同环境中正常生长的植物，其根毛细胞的细胞液浓度最大的是 〔 D 〕A. 在农田中生长的农作物 B.在森林中生长的植物C.大型湖泊岸边生长的植物 D.在荒漠中生长的植物3. 将洋葱表皮细胞放入一定浓度的KNO3溶液中会发生质壁别离，不久这些细胞又逐渐发生 质壁别离复原。
以下有关其原因的表达中正确的选项是C〕A.细胞液中的溶质透出细胞外所致 B.质壁别离后的细胞只允许水分进入C. K+和N03-通过细胞膜进入细胞液 D.水分子和溶质分子自由地进出细胞4. 将某动物细胞浸入物质的量浓度为3%的蔗糖溶液中发生了膨胀破裂，以下有关该动物细 胞内液物质的量浓度的表达中正确的选项是〔C〕A.小于物质的量浓度为3%的蔗糖溶液 B.等于物质的量浓度为3%的蔗糖溶液C.大于物质的量浓度为3%的蔗糖溶液 D.不能确定该动物细胞内液的浓度5. 当用植物细胞做质壁别离实验时，假设未发生质壁别离现象，原因可能是 〔A〕① 实验材料是死亡的细胞 ②细胞还没有形成中央大液泡 ③外界溶液的浓度小于细胞 液的浓度 ④细胞壁的伸缩性大于原生质层的绅缩性A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.②③④6. 在观察植物细胞质壁别离和复原的实验过程中，某同学显微观察到生活着的某洋葱表皮细胞正处于右以下图所示状态〔 a、b 表示该部位的溶液浓度〕，由此可以推测〔D〕A. a>b,细胞正处于渗透吸水状态B. a=b，渗透系统正处于动态平衡状态C. avb,细胞正处于渗透失水状态D. 上述A、B、C三种情况都有可能D〕7. 在质量浓度为g/mL的蔗糖溶液中，以下能够发生质壁别离的细胞是 A.人体的口腔上皮细胞 B.大熊猫成熟的红细胞C.洋葱根尖分生区细胞 D.洋葱的鳞片叶表皮细胞【自我校对】一、 〔一〕渗透作用 〔二〕1.多 多于 2.半透膜 浓度差 〔三〕1.〔1〕细胞膜 浓度 浓度差 〔2 小于 膨胀 大于 皱缩 等于 平衡 2.〔1〕全透 小 原生质层 半透膜 大 浓度 〔2〕大于 质 壁别离 小于 质壁别离复原 〔3〕紫 原生质层 变小 加深 别离 胀大 浅 原生质层 失 吸二、 〔二〕并不 顺 选择 选择透过性 水分子 选择吸收 不能第2节 生物膜的流动镶嵌模型课标定位】1. 了解生物膜结构的探索历程。
2. 掌握流动镶嵌模型的根本内容教材回归】。