1、第四章 细胞的物质输入和输出第四章 细胞的物质输入和输出第1节 物质跨膜运输的实例学习导航重点1.观察渗透系统模式图,说出渗透作用发生的条件.重、难点2结合植物细胞的结构,描述质壁分离与复原的过程.新知初探思维启动 一、细胞的吸水和失水 1原理:渗透作用.3水的流动方向:从_浓度溶液进入_浓度溶液.2该作用必须具备的条件具有_膜两侧溶液具有_半透膜浓度差低高4动物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的细胞膜相当于_ (2)条件及现象 外界溶液浓度_细胞质浓度时,细胞吸水膨胀.外界溶液浓度_细胞质浓度时,细胞失水皱缩.一层半透膜小于大于外界溶液浓度_细胞质浓度时,水分子进出细胞处于动态平衡.5植物细胞
2、的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构 等于小原生质层细胞质半透膜大细胞液(2)原理和现象 外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,发生_现象.外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水,发生_现象.质壁分离质壁分离复原判一判(1)动物细胞在适宜的盐溶液中保持原有的形态,说明此时水分进出细胞达到动态平衡.()(2)探究植物细胞吸水和失水的实验时,可选用植物的任何部位的细胞.()(3)用0.3 g/mL蔗糖溶液或清水浸润洋葱表皮细胞的操作都是在显微镜载物台上操作的.()(4)发生质壁分离的细胞,在原生质层和细胞壁之间的空隙内只存在外界的水分.()二、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(
3、1)水稻吸收 SiO44 多,吸收 Ca2、Mg2较少,番茄吸收 Ca2、Mg2较多,吸收 SiO44 较少.说明不同植物对_的吸收表现出较大差异.相同离子(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显_血液中碘的含量.(3)不同微生物对_的吸收表现出很大的差异.2物质跨膜运输的特点(1)物质跨膜运输并不都是_的.高于不同矿物质顺相对含量梯度(2)细胞对于物质的输入和输出有_ 3说明问题 细胞膜和其他生物膜都是_膜 选择性选择透过性想一想在农业生产中,给作物施肥后一般要及时灌溉,请分析其中的原因？【提示】防止外界溶液浓度过大导致植物失水.要点突破讲练互动 要点一 渗透作用与细胞吸水、失水的关系1渗
4、透装置图解要点突破 特别提醒 渗透作用停止即漏斗内液面不再上升时,水分子通过半透膜的双向扩散速度相等,但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度.这是漏斗内液面升高阻止烧杯中水向漏斗扩散的作用力加大的缘故.2渗透作用与植物细胞吸水和失水比较渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统 图解 渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统 基本条件 半透膜、浓度差 原生质层选择透过性膜浓度差细胞液与外界溶液之间的浓度差值 渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统 原理 水分子通过半透膜的扩散作用 水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散 水扩散方向 低浓度溶液高浓度溶液 例1下图中甲是渗透装
5、置示意图,乙、丙两曲线图的横坐标代表时间,下列叙述不正确的是()A.半透膜内溶液A的浓度变化可用曲线丙表示 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】由于半透膜内为30%的淀粉溶液,膜外为蒸馏水,膜内浓度高于膜外浓度,水分子由膜外进入膜内,淀粉溶液浓度降低,可用曲线乙表示,A选项错误.水分子进入半透膜内的速率由膜内外两侧的浓度差决定.由于水分子不断进入半透膜内,两侧的浓度差越来越小,水分子进入半透膜内的速率也逐渐下降,可用曲线乙表示,B、D选项正确.随着水分子的进入,玻璃管内的液面高度逐渐
6、上升,可用曲线丙表示,C选项正确.【答案】A 变式训练人红细胞的渗透压与x浓度的食盐水相当;而浸在y浓度食盐水中的红细胞破裂;浸在z浓度食盐水中的红细胞收缩.则这三种食盐水的浓度大小依次为()A.xyz B.yxz C.zyx D.zxy 解析:选D.根据渗透作用的原理,水分从低浓度一侧进入高浓度一侧.红细胞浸在y浓度食盐水中破裂,说明细胞吸水,所以yx.要点二 探究植物细胞的吸水和失水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.3实验流程图示4质壁分离的原
7、因分析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.利用0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞10 min,三组细胞体积变化如图所示.下列有关分析不正确的是()例2A.a曲线为0.5 g/mL蔗糖溶液处理组B.a、b、c三组洋葱细胞失水的方式相同C.若将细胞转移到蒸馏水中,有两组能够发生质壁分离复原D.若实验持续,只有一组细胞能够发生质壁分离复原关键点【思路点拨】解答本题应明确以下几点:0.5 g/mL的蔗糖溶液浓度过大,会导致细胞失水过度而死亡.尿
8、素溶液可进入细胞,导致细胞发生质壁分离后自动复原.细胞体积与细胞所处状态的关系.【解析】图示可知,A、B、c的细胞体积依次减小,说明失水量依次增大,0.5 g/mL的蔗糖溶液中洋葱表皮细胞比0.3 g/mL中的失水多,故a曲线不是0.5 g/mL蔗糖溶液的处理组;在较高浓度的外界溶液中,洋葱细胞失水的方式都是渗透失水;将细胞转移到蒸馏水中,0.3 g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液处理的细胞,能够吸收外界的水分发生质壁分离复原,而0.5 g/mL蔗糖溶液浓度过高,细胞失水过多而死亡;尿素是小分子,可进入细胞,从而发生质壁分离后的自动复原,蔗糖不能被吸收进入细胞液,细胞不会自动复原.【答案】A
9、 互动探究(1)若上述实验再设置一组蒸馏水处理洋葱鳞片叶表皮细胞,在相同的时间内体积变化曲线如何？(2)若将上述题目中的尿素溶液改为一定浓度的KNO3溶液,可否发生质壁分离复原呢？【提示】(1)将洋葱鳞片叶表皮细胞置入蒸馏水后,一定时间内细胞会吸水,体积逐渐增大.(2)会发生质壁分离复原,洋葱表皮细胞会主动吸收K、NO使细胞液浓度增大,细胞吸水而引起质壁分离后的自动复原.【探规寻律】判断细胞发生质壁分离及其复原的条件(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现象.具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离现象.(2)从溶液角度分析 在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中
10、可发生质壁分离现象.在一定浓度(溶质可透膜)的溶液中可发生质壁分离后自动复原.如甘油、尿素、乙二醇、KNO3等.在高浓度溶液中可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象.对渗透作用溶液浓度的判断不正确 如图表示一中间隔一半透膜(只允许水分子通过)的水槽,两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液.易错警示 例1然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶(麦芽糖酶只能分解麦芽糖),在加入麦芽糖酶前后A、B两侧液面的变化是()A.加酶前A侧上升,加酶后B侧上升并高于A侧高度 B.加酶前A侧上升,加酶后B侧上升并等于A侧高度 C.加酶前后A、B两侧液面不变 D.加酶前A、B两侧液面不变,加酶后
11、B侧液面上升并高于A侧液面【常见错误】错选C项.【错因分析】错选的原因主要有两点:(1)受思维定势的影响,认为加酶前后A侧和B侧浓度相同,而加入的麦芽糖酶量相同,因此错选C.(2)不理解加入麦芽糖酶的作用,或不明确加入麦芽糖酶后所发生的变化.麦芽糖酶可将B侧的1分子麦芽糖分解为2分子葡萄糖,因此,B侧溶液的浓度增大,液面上升.【正确解答】选D.影响水分子扩散的溶液渗透压的大小取决于溶质微粒的数目.相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等,但加入麦芽糖酶后,麦芽糖被分解成葡萄糖,溶液的渗透压将大于A侧的葡萄糖溶液.植物吸收水分和吸收离子的关系不清晰 用相同数量的完全培养液,在相同条件下
12、分别培养水稻和番茄幼苗.在二者的吸水率几乎相同的情况下,72小时后原培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为72小时后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比).分析下表不能得出的结论是()例2K Mg2 Ca2 SiO 水稻 17.0 105 117 19.5 番茄 19.1 86 59.6 118 A.不同植物对同一离子的需要量不同,同一植物对不同离子的吸收量也不同 B.植物对无机盐离子的吸收具有选择性 C.与番茄相比,水稻对 SiO23 需要量大,对Ca2需要量小D.植物对各种离子的吸收速率与溶液中该离子的浓度呈正相关【正确解答】选 D.对表中每一列数据分析可知,不同植物对同一离子的需要量及同一植物对不同离子的吸收量不同,水稻吸收的SiO23 较多,对 Ca2、Mg2吸收少.而番茄吸收的 Ca2、Mg2较多,对 SiO23 吸收少.植物对各种离子的吸收速率与溶液中该离子的浓度没有相关性,这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性.【纠错总结】(1)同一种植物对不同离子的吸收量不同,说明对离子的吸收具有选择性.(2)植物对水和各种离子的吸收速率不同,导致溶液的浓度不同.
