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1、Chapter Four细胞的物质细胞的物质输入和输出输入和输出Section One物质跨膜物质跨膜 运输的实例运输的实例重重 点点 什么是渗透作用？什么是渗透作用？ 细胞是一个渗透系统；细胞是一个渗透系统； 细胞膜不仅仅是半透膜，还是细胞膜不仅仅是半透膜，还是 选择透过性膜。选择透过性膜。12渗透作用的机理渗透作用的机理水分子的跨膜运输水分子的跨膜运输细胞的边界是什么？有什么作用？细胞的边界是什么？有什么作用？ 1、细胞物质的进出会不会受到这个细胞物质的进出会不会受到这个 边界的限制？边界的限制？2、不同的物质进出的方式一样吗？、不同的物质进出的方式一样吗？ 3、活细胞中含量最多的化合物是
2、什、活细胞中含量最多的化合物是什 么？你们想知道水分是怎样通过细胞么？你们想知道水分是怎样通过细胞 膜进出细胞的吗？膜进出细胞的吗？一、渗透作用的机理一、渗透作用的机理v1 1、半透膜半透膜与与选择透过性膜选择透过性膜 半透膜：半透膜：一些小分子物质（一般是水分子物质）能一些小分子物质（一般是水分子物质）能 透过，而另一些大分子物质不能透过的多透过，而另一些大分子物质不能透过的多 孔性薄膜。孔性薄膜。 选择透过性膜：选择透过性膜：指水分子可以自由通过，细胞要指水分子可以自由通过，细胞要 选择吸收的离子、小分子可以通选择吸收的离子、小分子可以通 过，而其他的小离子、小分子和过，而其他的小离子、小
3、分子和 大分子则不能通过的膜。大分子则不能通过的膜。选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然渗透作用装置渗透作用装置渗透作用装置渗透作用装置左图装置中左图装置中, ,水分子的相对运动方向水分子的相对运动方向为从外向内（漏斗外为从外向内（漏斗外 漏斗内）。漏斗内）。当大量水分子透过半透膜从外向内运当大量水分子透过半透膜从外向内运动动, , 就会对半透膜产生一个就会对半透膜产生一个向上的压向上的压力力, ,存在一个压强即存在一个压强即渗透压渗透压；同时会；同时会使得漏斗内的液面升高使得漏斗内的液面升高, , 由于大量水由于大量水分子进入漏斗内使液面上升分子进入漏斗内
4、使液面上升, , 形成一形成一个个水柱水柱，同样会对半透膜产生一个，同样会对半透膜产生一个向向下的压力下的压力( (存在一个压强存在一个压强, ,即即ghgh).).当当渗透压等于水柱压强时渗透压等于水柱压强时, , 两个力相对两个力相对平衡平衡, ,水柱不再升高。水柱不再升高。 原理原理条件条件渗透作用渗透作用 水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散， 称为渗透作用称为渗透作用半透膜半透膜膜两侧的溶液具有浓度差膜两侧的溶液具有浓度差溶液溶液A浓度浓度小于小于溶液溶液B，水分子从水分子从A B移动移动溶液溶液A浓度浓度大于大于溶液溶液B，水分子从水分
5、子从B A移动移动u溶液的溶剂（水分子）溶液的溶剂（水分子）从低浓度从低浓度一侧透过半透一侧透过半透 膜膜进入高浓度进入高浓度一侧。一侧。u值得注意的是值得注意的是：事实上，半透膜两侧溶液中的水分子都能：事实上，半透膜两侧溶液中的水分子都能通过半透膜向对侧运动，通过半透膜向对侧运动，不过是从低浓度一侧透过半透不过是从低浓度一侧透过半透膜进入高浓度膜进入高浓度一侧的水分子更多而已，不能理解成只有一侧的水分子更多而已，不能理解成只有从低浓度一侧透过半透膜进入高浓度一侧扩散。从低浓度一侧透过半透膜进入高浓度一侧扩散。u特别地特别地：如果半透膜两侧的溶液浓度相同的话，：如果半透膜两侧的溶液浓度相同的话
6、，单位时间单位时间里里透过半透膜扩散到对侧的透过半透膜扩散到对侧的水分子数是相同的水分子数是相同的，不能理，不能理解成不发生渗透作用。解成不发生渗透作用。二、水分子的跨膜运输二、水分子的跨膜运输 动物细胞的吸水和失水动物细胞的吸水和失水（P60，图41） 植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水（一）动物细胞的吸水和失水（一）动物细胞的吸水和失水 红细胞置于清水中红细胞置于清水中分析右图分析右图: :一段时间后红细胞一段时间后红细胞会发生什么变化？会发生什么变化？放到清水中，细胞不断吸水膨胀放到清水中，细胞不断吸水膨胀直至胀破。直至胀破。 疑问？红细胞是否也会发生渗透作用呢？疑问？红细胞是否也
7、会发生渗透作用呢？【探究探究】红细胞是否具有发生渗透作用的条件红细胞是否具有发生渗透作用的条件 问题一问题一 红细胞的红细胞的 相当于半透膜，为什么？相当于半透膜，为什么？ 因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些物质不能通过的特点。物质不能通过的特点。 问题二问题二 什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？细胞膜细胞膜当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，红细胞失水；红细胞失水；当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，红细胞吸水。红细胞吸水。1. 细胞膜相当于半透
8、膜细胞膜相当于半透膜 2. .外界溶液与细胞质基质存在浓度差外界溶液与细胞质基质存在浓度差【总结总结】红细胞发生渗透作用的条件红细胞发生渗透作用的条件1 1红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。2 2当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因？当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因？ 会发生吸水并且胀破会发生吸水并且胀破 ，因为外界溶液浓度过低，红，因为外界溶液浓度过低，红细胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这细胞不断吸水，而细
9、胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限度，细胞就会破裂。个限度，细胞就会破裂。 3 3红细胞吸水或失水的多少与什么有关？红细胞吸水或失水的多少与什么有关？ 红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓度差，一般差值越大，吸水或失水越多。浓度差，一般差值越大，吸水或失水越多。 【思考思考】 红细胞不吸水也不失水，红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态保持细胞原有的形态。因。因为外界溶液浓度为外界溶液浓度= =细胞内浓度，所以单位时间渗入的水分细胞内浓度，所以单位时间渗入的水分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到子数量等于渗出的水分子数量，水分子
10、的运动达到动态动态平衡平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。，因此表现细胞既不吸水也不失水。 4.4.如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么变如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么变化？原因？化？原因？ 1、植物细胞是一个渗透系统植物细胞是一个渗透系统细细胞胞吸吸水水的的方方式式吸胀吸水吸胀吸水渗透吸水渗透吸水实例：未成熟植物细胞、干种子实例：未成熟植物细胞、干种子原因：没有形成大的中央液泡原因：没有形成大的中央液泡实例：成熟的植物细胞实例：成熟的植物细胞条件：有中央液泡条件：有中央液泡机理：靠细胞内的亲水性物质（机理：靠细胞内的亲水性物质（蛋蛋 白质、淀粉、纤维素白质、淀粉、纤维素）吸
11、收水分）吸收水分成熟的植物细胞和外界溶液组成一个成熟的植物细胞和外界溶液组成一个渗透系统渗透系统细胞内有细胞液细胞内有细胞液 长颈漏斗中有蔗糖液长颈漏斗中有蔗糖液外界溶液外界溶液 烧杯中有清水烧杯中有清水 半透膜半透膜成熟的植物细胞成熟的植物细胞渗透系统装置渗透系统装置 原生质层原生质层 ( (选择性透过膜选择性透过膜) ) 原生质层中的原生质层中的细胞膜、液泡膜细胞膜、液泡膜都是都是选择透过性膜选择透过性膜（具有半（具有半透性的膜），水分子可以自由通过，而透性的膜），水分子可以自由通过，而细胞质也是水分子细胞质也是水分子可以自由通过的结构可以自由通过的结构。所以说，原生质层可以看做是一种。所
12、以说，原生质层可以看做是一种半透膜半透膜. . 外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞细胞液的浓度，细胞失水失水2、植物细胞质壁分离现象、植物细胞质壁分离现象外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞细胞液的浓度，细胞吸水吸水植物细胞质壁分离复原现象植物细胞质壁分离复原现象实验现象实验现象： 中央液中央液泡大小泡大小原生质层原生质层的位置的位置细胞细胞大小大小外界外界溶液溶液清水清水变变 小小逐渐恢复逐渐恢复原来大小原来大小原生质层恢原生质层恢复原来位置复原来位置原生质层脱原生质层脱离细胞壁离细胞壁基本基本不变不变基本基本不变不变3、渗透作用原理的运用、渗透作用原理的运用 判断植物细胞
13、的生活状况判断植物细胞的生活状况 判断植物细胞的细胞液浓度判断植物细胞的细胞液浓度 农业生产中的水肥管理农业生产中的水肥管理 生活中杀菌、防腐、腌制食品生活中杀菌、防腐、腌制食品5、动植物细胞在吸水方面的差异、动植物细胞在吸水方面的差异动物细胞没有细胞壁，因此动物细胞没有细胞壁，因此不会不会有质壁有质壁分离现象分离现象蒸腾作用：是蒸腾作用：是水分从活的植物体表面（主要是叶子）以水蒸汽水分从活的植物体表面（主要是叶子）以水蒸汽 状态状态散失到大气中的过程。与物理学的蒸发过程不散失到大气中的过程。与物理学的蒸发过程不 同，蒸腾作用不仅受外界环境条件的影响，而且还同，蒸腾作用不仅受外界环境条件的影响
14、，而且还 受植物本身的调节和控制，因此它是一种复杂的生受植物本身的调节和控制，因此它是一种复杂的生 理过程。植物幼小时，暴露在空气中的全部表面都理过程。植物幼小时，暴露在空气中的全部表面都 能蒸腾。能蒸腾。4、植物的蒸腾作用、植物的蒸腾作用三、生物膜的特性三、生物膜的特性1、生物膜的概念：、生物膜的概念： 指细胞内所有的生物膜，包括细指细胞内所有的生物膜，包括细胞膜、细胞器膜、核膜胞膜、细胞器膜、核膜2、生物膜的特性、生物膜的特性选择透过性膜选择透过性膜1、以下可以发生渗透作用的是（、以下可以发生渗透作用的是（ ） A. 煮熟的马铃薯条放入水中煮熟的马铃薯条放入水中 B. 把干种子放在清水中把
15、干种子放在清水中 C. 烈日下菠菜叶子下垂烈日下菠菜叶子下垂 D. 放在盐水中的萝卜变软放在盐水中的萝卜变软D细胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸涨作用。如风干种细胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸涨作用。如风干种子的萌发吸水，果实种子形成过程的吸水，分生细胞生长子的萌发吸水，果实种子形成过程的吸水，分生细胞生长的吸水，等等。的吸水，等等。 2、a a、b b、c c是三个相邻的细胞，已知是三个相邻的细胞，已知a a细胞液浓度细胞液浓度 b b 细胞液浓度细胞液浓度 c c细胞液浓度细胞液浓度, ,如图所示，能正确表示如图所示，能正确表示 水分在三者之间关系的是水分在三者之间关系的是（ ）Cacbac
16、bacbacbABCDacb3、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗 称称“烧苗烧苗”。其原因是。其原因是（ ） A、根细胞从土壤中吸收的养分过多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根细胞不能从土壤中吸水 C、根系不能将水向上运输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根系被肥料分解释放的热能烧毁B4、利用高浓度盐水利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐溶液）杀菌防腐 的原理是（的原理是（ ） A、盐水中的、盐水中的Cl有杀菌防腐的作用有杀菌防腐的作用 B、盐水中的盐水中的Na不利于细菌的生活不利于细菌的生活 C、盐水是
17、中性的，不适于细菌的生活盐水是中性的，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由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡D5、将洋葱表皮细胞浸入浓度为将洋葱表皮细胞浸入浓度为1 1mol/Lmol/L的的KNO3溶液溶液 中，细胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动中，细胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动 发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。 分析：分析：（1 1）发生质壁分离的原因是）发生质壁分离的原因是 。（2 2）自动发生质壁分离复原的原因是）自动发生质壁分离复原的原因是 。（3 3）以上事实表明细胞膜对）以上事实表明细胞膜对 的的 通透性存在差异，所以它是一种选择透过性膜。通透性存在差异，所以它是一种选择透过性膜。（1）洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓 度，细胞渗透失水；又由于细胞壁的伸度，细胞渗透失水；又由于细胞壁的伸 缩性小于原生质层的伸缩性，便导致质缩性小于原生质层的伸缩性，便导致质 壁分离壁分离（2）由于细胞可选择性地吸收由于细胞可选择性地吸收K和和NO3， 导致细胞液浓度增加直至大于外界溶液导致细胞液浓度增加直至大于外界溶液 的浓度，细胞开始吸水，从而发生质的浓度，细胞开始吸水，从而发生质 壁分离复原壁分离复原（3）离子离子
