1、第 1 节物质跨膜运输的实例渗透作用与细胞的吸水和失水自读教材夯基础1渗透作用具备的两个条件2动物细胞的吸水和失水连线3植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构：(2)质壁分离与复原：外界溶液浓度细胞液浓度。外界溶液浓度细胞液浓度。外界溶液浓度细胞液浓度细胞。质壁分离质壁分离复原维持原来形态分析教材 P60“问题探讨”，思考讨论下列问题：(1)漏斗液面升高的原因是什么？提示：单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数。单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。(2)漏斗液面会一直升高吗？分析其原因。渗透平衡时，漏斗内外溶液浓度是否相等？提示：不会。当蔗糖溶液
2、中的水分子数增多到一定程度，半透膜两侧的压力几乎相等时，水分子的运动达到动态平衡，漏斗内的液面便不再上升。渗透平衡时，漏斗内溶液的浓度仍大于漏斗外溶液浓度。(3)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗液面还会升高吗？提示：不会。因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。(4)如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面还会升高吗？提示：液面不会升高。因为半透膜两侧溶液没有浓度差。(5)上述问题说明渗透作用发生的条件是什么？提示：半透膜和浓度差。跟随名师解疑难1细胞吸水和失水的原理渗透作用(1)渗透作用的概念：水分子或其他溶剂分子通过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散的现象。(2)渗
3、透装置图解：(3)当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因：分析上图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为 H1，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 H1 产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。2成熟植物细胞符合渗透系统渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统图解基本条件半透膜、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植物细胞质壁分离与复原自读教材夯基础1实验过程2发生质壁分离的原因1从材料和试剂角度分析，该实验为什么选用洋葱鳞片叶外表皮和 0.3 g/mL 的蔗糖溶液？提示：外
4、表皮细胞细胞液呈紫色，便于观察，且为成熟细胞。0.3 g/mL 的蔗糖是发生质壁分离的最佳浓度，浓度过低，质壁分离现象不明显；浓度过高，质壁分离过度，细胞死亡。2已知 K、NO3 能穿过半透膜。若该实验选用一定浓度的KNO3 溶液，滴加 KNO3 溶液后，持续观察一段时间，细胞会发生怎样的变化？提示：先发生质壁分离，后自动复原。跟随名师解疑难1质壁分离的原因和表现2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、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。(2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离
5、或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。3实验结果分析及拓展(1)质壁分离后，在原生质层和细胞壁之间，充满的液体为外界溶液(如蔗糖溶液)。(2)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，随着质壁分离程度增大，植物细胞吸水力增强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度，随着质壁分离复原的进行，植物细胞吸水力减弱。物质跨膜运输的其他实例细胞膜的成分自读教材夯基础1细胞对无机盐离子的吸收实例判断(1)不同植物对同一种离子的吸收是相同的。()(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞能逆相对含量梯度吸收碘。()(3)不同微生物对不同矿物质的吸收不同。()2物质跨膜运输的特点和原
6、因(2)原因：细胞膜和其他生物膜都是。选择透过性膜1在农业生产中，不同作物及同一作物在不同生长发育时期要施用不同的肥料，请分析其中的生物学原理。提示：植物对无机盐的吸收具有选择性。2蔗糖不能穿过半透膜，但用蔗糖和醋却能腌制糖醋蒜，请分析原因。提示：醋和高浓度蔗糖溶液使蒜细胞死亡，原生质层失去选择透过性，因此蔗糖分子能进入蒜细胞内。跟随名师解疑难1选择透过性膜具有选择性的原因不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同，从而使细胞膜对物质透过表现出高度的选择性。2半透膜和选择透过性膜的比较膜的种类物质透过性特点半透膜较小物质通过，较大物质不能透过不具选择性和活性，是多孔性薄膜选择透过性膜要选择吸收的离子
7、、小分子可通过，而其他离子、小分子和大分子不能通过具有选择性和活性，是生物膜渗透作用原理分析例 1 如下图 1 所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。图 2 中曲线 表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线与甲、乙、丙三个装置的对应关系是()A丙；甲；乙B乙；甲；丙C甲；乙；丙D丙；乙；甲装置编号甲乙丙半透膜面积SS/2S蔗糖溶液体积VV2V思路点拨解析 根据表格信息，乙的半透膜的面积比甲小，单位时间水渗透的分子数相对少
8、，漏斗液面高度升高的相对较慢，但最终到达的平衡点甲、乙应该相同，故图 2 中曲线代表乙，曲线代表甲。甲和丙比较，半透膜的面积相同，蔗糖溶液体积丙多于甲，漏斗液面高度丙应该比甲高，曲线应代表丙。答案 A归纳拓展(1)漏斗与烧杯渗透系统内的液面高度差与浓度差成正相关。(2)拓展应用：判断漏斗与烧杯内溶液的浓度大小：高度差为 0，浓度相等；漏斗内液面高，漏斗内溶液浓度烧杯内溶液浓度；烧杯内液面高，漏斗内溶液浓度烧杯内溶液浓度。判断漏斗与烧杯内溶液的高度差改变：先根据处理，确定浓度差的改变情况。若浓度差增大，则高度差增大；若浓度差减小，则高度差减小；若浓度差不变，则高度差不变。1.如右图中的渗透装置，
9、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，则吸出蔗糖溶液的次数与 a、b 液面间的高度差之间的关系是()答案：A植物细胞质壁分离及其复原例 2 某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在实验室老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：实验组5 min的现象再过 5 min滴加清水5 min0.3 g/mL的蔗糖溶液x无变化质壁分离复原0.5 g/mL的蔗糖溶液质壁分离y无变化 0.1 mol/L的KNO3溶液质壁分离质壁分离复原z 1 mol/L的醋酸溶液无变化细胞大小无变化细胞大小无变化对上表的推断或解释不
10、正确的是()Ax 为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质体Bz 为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅Cy 为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡D组无变化是因为细胞吸水量等于失水量思路点拨解析 洋葱表皮细胞在质量浓度为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中会发生质壁分离现象，而在质量浓度为 0.5 g/mL 的蔗糖溶液中会因质壁分离失水过多而死亡。在物质的量浓度为 1 mol/L 的 KNO3 溶液中，由于 K和 NO3 能穿膜，故洋葱表皮细胞发生先质壁分离后自动复原现象；由于 K和 NO3 进入细胞内，细胞液浓度增大，因此滴加清水后，细胞体积稍增大。物质的量浓度为 1 mol/L 的醋酸溶液会杀死细胞
11、，故在醋酸溶液中细胞无变化。答案 D归纳拓展(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：当溶质分子为蔗糖等分子时，溶质分子不能进入细胞中；当发生质壁分离后，在 n 点时，若滴入清水则发生质壁分离的被动复原，如图中曲线 a 所示，若不作处理则如曲线 b 所示，实际过程可能导致细胞死亡。判断细胞发生质壁分离及其复原的条件当溶质分子为葡萄糖、KNO3、乙二醇等时，细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液的浓度增加，从而使细胞发生质壁分离后能够自动复原，如上图中曲线 a 所示。答案：C2将某植物细胞置于大
12、于该细胞液浓度的硝酸钾溶液中，一段时间后在显微镜下观察，发现该细胞未发生质壁分离，其原因不可能是()A该细胞是死细胞B该细胞是根尖分生区细胞C该细胞由于外界溶液浓度过高而大量失水D经过的时间过长，该细胞质壁分离后又自动复原1质壁分离与复原实验的应用。2利用渗透原理探究两种溶液浓度的关系及物质是否穿膜。3探究生物膜的选择透过性。(2013江苏)下图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：典例剖析(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为 h，此时 S1和 S2 的浓度大小关系为_。(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的_，
13、两者在物质透过功能上的差异是_。(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。实验材料：紫色洋葱。实验器具：如上图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。实验试剂：蒸馏水，0.3 g/mL 的蔗糖溶液和与其等渗的 KNO3 溶液。部分实验步骤和结果如下：选两套渗透装置，标上代号 X 和 Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置 X 和 Y 的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3 溶液，均调节至漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有_(填代号)。选两片洁净的载玻片，_，在载玻片中央分别滴加_，制作洋葱鳞片叶外
14、表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和 KNO3 溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是_。(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是_。解析(1)图中漏斗内的液面高于漏斗外，而起始时漏斗内外液面一致，说明水分子的总移动趋势是从漏斗外进入漏斗内的，故起始时漏斗内的蔗糖溶液浓度大于漏斗外，由于蔗糖分子不能通过半透膜，所以当水分子进出达到动态平衡的时候，漏斗内的蔗糖浓度仍然大于漏斗外，即 S1S2。(2)图中的半透膜模拟的是成熟植物细胞中的原生质层。半透膜是物理性膜，一般没有生物活性，不具有选择透过性，只要分子的直径小于半透
15、膜的孔径就能通过，否则不能通过；而组成原生质层的细胞膜和液泡膜具有生物活性，有选择透过性，可以主动转运有关物质。(3)两套渗透装置中，加蔗糖溶液的渗透装置会出现液面差，因为蔗糖分子不能通过半透膜，所以该装置中水分子的总的移动趋势是从蒸馏水移到漏斗内；而加 KNO3溶液的渗透装置不出现液面差，因为 KNO3 溶液中的 K和 NO3 可以通过半透膜，所以半透膜两侧的溶液浓度最终会相同。选两片洁净的载玻片，标号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，然后将撕取的洋葱鳞片叶外表皮展平置于蒸馏水中，加上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片。将洋葱鳞片叶外表皮细胞分别浸润在所提供的蔗糖溶液和 KNO3 溶液中，由于
16、外界溶液的浓度高于洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度，细胞失水，因此在显微镜下可以观察到两个临时装片中的洋葱鳞片叶外表皮细胞都出现质壁分离现象；但是浸润在 KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞在一段时间后还会出现质壁分离的复原现象，而蔗糖溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞没有出现质壁分离的复原现象。答案(1)S1S2 (2)原生质层 原生质层能主动转运有关物质 而 半 透 膜 不 能 (3)X 标 号 蒸 馏 水 质 壁 分 离(4)KNO3 溶液中的细胞质壁分离后会自动复原归纳拓展生物实验题解题技巧(二)结果结论假设法(1)适用实验：如果要求预测实验结果，就可以用“假设法”进行解答。(2)方法：先假
17、设实验结论，再推出所对应的实验结果，然后逆过来写，即先写结果再写结论(一般用“看得见”的结果得出“看不见”的结论，即结果是可测量观察的，结论是不可测量不可观察的)。若仅 A、B 两组且 B 为对照组，则 AB“促进”；AB“抑制”；AB“相同或无关”。若有 A1、A2、A3、A4多组实验，则结果有如下图所示的多种可能(单调递增、单调递减、先增后减、先减后增、无影响、无规律等)，结论也有相应的多种可能。随堂基础巩固1将人的红细胞放入 4 蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是()A红细胞膜具有水溶性B红细胞的液泡体积增大C蒸馏水大量进入红细胞D低温时红细胞膜流动性增大答案：C2(2014新课
18、标)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是()A与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察B用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察C用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同D紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察答案：B3(2014江苏)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是()答案：BA第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域B第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以
19、免污染镜头D为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤A马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度B在 0.10 M 的蔗糖溶液中马铃薯细胞发生质壁分离C马铃薯细胞液浓度相当于 0.30 M 的蔗糖溶液D在 0.40 M 的蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩4把数条 5 cm 长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量马铃薯条的长度。下图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是()答案：B5某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试
20、剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)设计出继续完成实验的简要步骤：向 a、b 两管分别加入_，水浴加热(或隔水加热)U 形管至适宜温度，观察 a、b 两管内液面的变化。_。(2)预测实验现象并作出结论。若 a、b 两管液面高度差缩小且 A、B 试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜。_。答案：(1)等量的蔗糖酶溶液 吸取 a、b 两管内适量液体，分别加入 A、B 两试管中，并加入斐林试剂，(5065)水浴加热，观察A、B 两试管内有无砖红色沉淀(2)若 a、b 两管液面高度差增大且 A 试管内无砖红色沉淀，B 试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜课时跟踪检测见课时跟踪检测(十二)