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 新课导入 导入1:通过前面的学习我们已经知道细胞是生命结构的基本单位,不仅如此,细胞还是开放的,时时刻刻与外界进行着物质交换。而这些物质的进出都要经过细胞的边界细胞膜的“同意”后才能进出细胞。也就是说细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。那么细胞膜是怎样控制物质的进出的呢,这一节课我们以水为例,共同探讨水分进出细胞的情况。导入2:SOD(超氧化物歧化酶)是一种源于生命体的活性物质,能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质,因此,SOD具有抗衰老的特殊效果。SOD蜜,内含丰富的SOD活性物质,并加入人参、黄芪等天然植物的有效成分,它极易被皮
2、肤吸收,并在皮肤表面形成一层保护膜,能不断地对皮肤补充SOD活性物,并能有效地防止角质层水分的散失。经常使用能延缓皮肤衰老,快速渗透,深入滋润,全家适用,四季皆宜。令您皮肤白皙,容颜娇美,青春永驻。这段资料说明物质可以进出细胞。那么物质是如何进出细胞的?今天我们来学习第4章细胞的物质输入和输出 第一节 物质跨膜运输的实例。教师参考 自主学习要点探究自主学习学习目标:1.举例说出细胞膜是选择透过性膜。2.尝试提出问题,作出假设,探究植物细胞的吸水和失水。3.说明植物质壁分离和复原的原理。知识梳理 一、渗透作用 1.概念:是指水分子或其他溶剂分子通过 的扩散。2.发生渗透作用的条件:一是 ;二是
3、。3.水的渗透方向:从 浓度溶液进入 浓度溶液。二、细胞的吸水和失水 1.动物细胞的吸水和失水(1)细胞的 相当于一层半透膜;与外界溶液之间有浓度差,故能发生渗透作用进行吸水或失水。半透膜 具有半透膜 膜两侧溶液具有浓度差 低 高 动物 细胞膜 细胞内液(2)动物细胞吸水和失水的条件及现象 过程条件现象吸水外界溶液的浓度细胞质的浓度细胞 .平衡外界溶液的浓度=细胞质的浓度细胞形态正常吸水膨胀 失水皱缩 2.植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构(2)质壁分离及复原的原理和现象 外界溶液浓度 细胞液浓度时,细胞失水,发生 现象。外界溶液浓度 细胞液浓度时,细胞吸水,发生 现象。判断(1)只
4、要具有半透膜就可以发生渗透作用。()(2)渗透作用过程中,水分子只由低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液中。()(3)当渗透作用达到平衡时,半透膜两侧的浓度相等。()(4)质壁分离是指细胞质和细胞壁分离。()(5)质壁分离后的细胞都能复原。()大于 质壁分离 小于 质壁分离复原 三、物质跨膜运输的其他实例 1.细胞对无机盐离子的吸收实例(1)水稻吸收44SiO 多,吸收 Ca2+、Mg2+较少,番茄吸收 Ca2+、Mg2+较多,吸收44SiO 较少。说明不同植物对相同离子的吸收表现出较大差异。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显 (填“高于”或“低于”)血液中碘的含量。(3)不同微生物对不
5、同矿物质的吸收表现出较大的 。2.物质跨膜运输的特点(1)物质跨膜运输并不都是 的。(2)细胞对于物质的输入和输出有 。高于 差异 顺相对含量梯度 选择性 3.结论 细胞膜和其他生物膜都是 膜。思考 在同一块田里连年种同一种作物会出现产量下降现象,试解释原因。提示:长期在同一块田里种植同一种作物,由于作物对离子的选择性吸收,导致某些元素含量下降,影响作物生长,从而导致产量下降。选择透过性 问题引领:1.在渗透装置中,如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?2.红细胞的吸水或失水的多少取决于什么条件?3.一个成熟的植物细胞为什么可看作是一个渗透系统?要点探究渗透作用现象及原理分析 要
6、点一 教师参考 1.渗透装置分析 据图分析(1)蔗糖溶液液面上升的原因(2)当液面上升到一定程度时,液面不再上升的原因 漏斗中的液面高于水槽中的液面,液面差为 H,由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差,即具有渗透压差,所以水分子有进入漏斗的趋势;但是 H产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换率相同时,液面不再升高。2.成熟的植物细胞与渗透装置的比较 据图分析,一个成熟的植物细胞可看做是一个渗透装置。解析:水分子总是从溶液浓度低的一侧向浓度高的一侧运输,即水分子从单位体积溶液中水分子数目多的一侧向水分子数目少的一侧运输。答案:D【典例1】细胞的吸水和失水是水分子跨膜运输的过程。关于这句话
7、的理解中,错误的是()A.细胞吸水是水分子从单位体积溶液中水分子多的一侧向水分子少的一侧运输 B.细胞失水是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程 C.细胞吸水和失水都是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程 D.细胞吸水和失水都是水分子从溶液浓度高的一侧向浓度低的一侧运输 方法透析 判断水分子的流动方向(1)从膜两侧水分子的相对数目上分析:水分子总是从相对数目多的一侧流向相对数目少的一侧。(2)从溶质颗粒大小上分析:溶质颗粒越大分子间隙越大,所能容纳的水分子数就越多。备选例题 A 如图中甲是渗透装置示意图,乙、丙两曲线图的横坐标代表时间,下列叙述中不正确的是()A.半透膜内溶液A的浓度变化可用曲线丙
8、表示 B.水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示 C.玻璃管内的液面高度变化可用曲线丙表示 D.半透膜内外浓度差的变化可用曲线乙表示 解析:半透膜内溶液A的浓度由于吸水而逐渐降低,可用曲线乙表示,故A错误;水分子由半透膜外进入半透膜内的速率越来越小,可用曲线乙表示,B正确;玻璃管内的液面高度由于吸水而越来越高,可用曲线丙表示,C正确;半透膜内外浓度差由于吸水而越来越小,可用曲线乙表示,D正确。【题组演练】1.一个成熟的植物细胞,它的原生质层主要包括()A.细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质 B.细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质 C.细胞膜和液泡膜之间的细胞质 D.细胞壁、液泡
9、膜和它们之间的细胞质 解析:成熟植物细胞的细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。B 2.下列现象中属于渗透作用的是()A.水分子通过细胞壁 B.葡萄糖分子通过细胞膜 C.K+通过原生质层 D.水分子通过原生质层 解析:渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。葡萄糖、K+不属于溶剂分子,细胞壁不是半透膜。D 3.向动物膀胱注入一半30%的蔗糖溶液,扎紧入口,然后浸入5%的蔗糖溶液中,每隔半小时称一次质量,在坐标图像中,能正确表示测定结果的是()解析:动物膀胱相当于半透膜,其内的蔗糖溶液浓度大于外界蔗糖溶液而吸水,故其质量会逐渐增大,且随吸水量的增多浓度差逐渐减小,吸水的速率
10、逐渐降低。B 问题引领:1.本实验为什么选择紫色洋葱鳞片叶表皮细胞?2.植物细胞质壁分离与复原过程中,细胞液浓度如何变化?3.质壁分离后的细胞均能发生复原吗?植物细胞的失水和吸水实验分析 要点二 教师参考 1.原理:成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。2.质壁分离的原因及表现分析(1)原因细胞壁伸缩性小细胞渗原生质层有内因：透失水选择透过性原生质层伸缩性大外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度(2)表现宏观上：植物由坚挺萎蔫液泡 大小微观上：质壁分离 细胞液颜色 浅深原生质层与细胞壁分离 3.实验流程 4.实验操作中注意的问题(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定
11、颜色的植物组织进行实验,以便于观察实验现象。例如,以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料就是因为其液泡呈紫色,便于观察实验现象。若以根尖成熟区的细胞为材料进行实验也会发生质壁分离现象,但因液泡无色,不易观察液泡大小的变化。(2)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。浓度过低,不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长;浓度过高,则造成植物细胞失水过多、过快而死亡。5.质壁分离和复原实验的拓展应用(1)判断细胞的死活 待测细胞+蔗糖溶液发生质壁分离和复原活细胞不发生质壁分离或复原死细胞(2)测定细胞液浓度范围 待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度范围等于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。(3
12、)比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液刚发生质壁分离时所需时间比较或相同时间发生质壁分离的程度比较判断细胞液浓度。【典例2】在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中,某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态,a、b表示两处溶液的浓度,由此推测()A.此时ab,细胞渗透吸水 B.a=b,渗透系统保持动态平衡 C.此时ab,细胞渗透失水 D.上述三种情况都可能存在 解析:如果这个图表示质壁分离复原的过程,A正确。如果这个图中的原生质层既不增大也不缩小,说明水分进出平衡,B正确。如果这个图表示质壁分离的过程,说明外界溶液浓度大于细胞液浓度,C正确。答案:D 方
13、法透析 在判断细胞能否发生质壁分离及复原时有如下规律:(1)从细胞角度分析:死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离;具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。(2)从溶液角度分析:在一定浓度、溶质不能穿膜的溶液中发生质壁分离;在一定浓度、溶质可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原;在高浓度溶液中可发生质壁分离,但不会发生复原。备选例题 为探究植物A能否移植到甲地生长,某生物研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度,实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存,则甲地土壤溶液的浓度应()解析:当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时,细胞会失水发生质壁分离,植物将不能正常生存。由
14、表中信息可知,该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之间。因此,为保证植物移植后能正常生存,甲地土壤溶液的浓度应0.15 mol/L。A 浓度(mol/L)0.15 0.2 0.25 0.3 质壁分离状态 不分离 刚分离 显著分离 显著分离 A.0.15 mol/L B.0.2 mol/L C.0.2 mol/L D.0.3 mol/L C【题组演练】1.紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后,在显微镜下观察到的正确图示是()解析:紫色洋葱表皮细胞的大液泡是紫色的,质壁分离后由于失水而使紫色加深;由于细胞质中不含叶绿体,所以原生质层是无色的。解答此题首先要正确识图,最外一层是细
15、胞壁,最内一层是液泡膜,与细胞壁发生分离的是原生质层,细胞核位于原生质层中而非液泡中。2.将一植物细胞放入KNO3溶液中,一段时间后发生了质壁分离,下列说法不正确的是()A.此细胞是活细胞 B.原生质层具有选择透过性 C.发生质壁分离的细胞一段时间后可自动复原 D.原生质层两侧溶液存在浓度差,KNO3溶液浓度低于细胞液浓度 D 解析:因质壁分离能否发生是判定细胞死活的一个标志,所以此植物细胞肯定是活细胞,具有原生质层,具有选择透过性;由于 KNO3溶液中的 K+和3NO 可被细胞吸收进入细胞液,提高细胞液浓度,故可发生质壁分离复原;故开始时发生了质壁分离,所以 KNO3溶液浓度应高于细胞液浓度
16、。3.“人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊,囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”,分别用A、B、C表示,它们的蔗糖溶液浓度分别是10%、20%和30%。其中A、B的外面套一金属网笼,C的外面没有套金属网笼,如图:把三个“人造细胞”同时放在蔗糖溶液的浓度为15%的玻璃槽中,经过一段时间后,三个“人造细胞”的变化分别是()A.A变大,B稍微变小,C不变 B.A变小,B稍微变大,C不变 C.A变小,B稍微变大,C变大 D.A变大,B稍微变小,C变大 解析:在渗透作用过程中,水分子总是从低浓度高浓度,因此在该装置中,水分子的运动方向应为A玻璃槽,玻璃槽B,玻璃槽C,因此,A变小,B、C变大;但是,由于B浓度小于C浓度,且B的外面有金属网笼,因此水分子进入B比C少,因此B的体积稍微变大。C 点击进入课时训练 谢谢观赏Thanks!
