物质跨膜运输的实例(第一和第二课时)

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细胞吸水和失水渗透系统装置半透膜：是一类可以让小分子物质通过（如水分子），而大分子物质不能通过的薄膜。例如：玻璃纸水分子可以通过，蔗糖分子不可以渗透现象演示实验讨论：漏斗管内液面为什么会升高？1.是哪一种分子能透过半透膜运动？水分子2.半透膜两侧的水分子数量如何？单位体积中蔗糖溶液的水分子数＜烧杯内的水分子数3.水分子移动的方向如何？水分子移动的方向双向的清水半透膜蔗糖溶液结果使漏斗内液面上升到一定的高度总的趋势是水分子由数量多的一侧向数量少的一侧扩散单位时间内进入漏斗的水分子数渗出漏斗的水分子数2.如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？漏斗管内的液面不会升高。因为纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通过。如果用一块玻璃代替玻璃纸呢？3.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液结果会怎样？半透膜两侧溶液浓度相等，单位时间内进入漏斗的水分子数量=渗出漏斗的水分子数量，因此液面不会上升。哪种浓度？物质的量浓度mol/L一、渗透作用：水分子(或其它溶剂分子)透过半透膜的扩散。2.条件具有半透膜半透膜两侧的溶液存在浓度差1.概念3.水分子流动的方向:低浓度的溶液高浓度的溶液单位体积中水分子数量多水分子数量少（顺相对浓度梯度运输）“水往处流”高实验1实验2实验3漏斗中的溶液50%蔗糖溶液清水50%蔗糖溶液烧杯中的溶液清水50%蔗糖溶液50%蔗糖溶液半透膜两侧是否有浓度差漏斗内液面从溶液浓度小→溶液浓度大无有有上升下降不变A.甲高于乙B.乙高于甲C.先甲高于乙，后乙高于甲D.行甲低于乙，后乙低于甲质量百分比浓度相同细胞膜细胞内溶液如果将装置中的漏斗换成动物细胞还会不会吸水？如果吸水会发生什么？如果再将烧杯中的溶液换成生理盐水呢？在制备细胞膜的实验中，将血红细胞放入水中，血红细胞将会出现现象。原因是。吸水涨破细胞不断吸收水分正常形态的红细胞吸水后膨胀的红细胞二、动物细胞的吸水和失水1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？2、这说明红细胞的细胞膜相当于“渗透装置”中的什么膜？问题探讨一般不能半透膜细胞膜的功能将细胞与外界环境分隔开控制物质进出细胞进行细胞间的信息交流1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？2、这说明红细胞的细胞膜相当于“渗透装置”中的什么膜？问题探讨3、那红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？一般不能取决于红细胞内外浓度差，一般情况下，差值越大，吸水或失水越多。半透膜清水中0.9%生理盐水中10%的盐水中•当外界溶液浓度小于细胞质的浓度时，红细胞吸水而膨胀。•当外界溶液浓度大于细胞质的浓度时，红细胞失水皱缩。•当外界溶液的浓度等于细胞质的浓度时，水分进出红细胞就处于动态平衡。动物细胞相当于半透膜可以具有浓度差对物质的进出控制具有选择性细胞膜细胞质与外界溶液总结红细胞吸水和失水规律与生活的联系吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？觉得比较干。因为细胞失水。其它动物细胞吸水和失水的原理与红细胞是一样的。三、植物细胞的吸水和失水洒水为了保持蔬菜的新鲜硬挺糖拌黄瓜注意碗底糖渍西红柿细胞膜细胞质液泡膜原生质层细胞液细胞壁外界溶液浓度差细胞核半透膜相当于植物细胞的结构特点是什么？植物细胞内的液体环境主要是指____________细胞液全透性伸缩性小成熟植物细胞结论：成熟的植物细胞是一个完整的渗透系统一个成熟的植物细胞是不是一个渗透系统？对比分析植物细胞的结构与渗透吸水装置外界溶液细胞膜细胞质液泡膜细胞液原生质层清水半透膜蔗糖溶液渗透装置细胞壁原生质层：细胞膜、液泡膜、及两膜之间的细胞质总结：生物细胞也能发生渗透作用因为生物细胞结构也具备以下两个条件1、具有半透膜。2、半透膜两侧具有浓度差。对物质进出的控制具有选择性动物细胞植物细胞相当于半透膜与外界溶液可以具有浓度差相当于半透膜与外界溶液可以具有浓度差对物质进出的控制具有选择性细胞膜细胞质原生质层细胞液1.家庭养花，如果施肥过多，会引起花卉萎蔫，这时可以采取的措施有（）①加强光照②改善空气流通③适当浇灌清水④更换盆中泥土A.①③B.②④C.①②D.③④2.a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞,它们的细胞液浓度为abc,它们之间的水分渗透方向应该是()acbacbacbacb课堂练习ABCD3、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（）A、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C、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B4、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（）A、盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用B、盐水中的Na＋不利于细菌的生活C、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D5.以下哪种情况会发生渗透作用（）①干种子萌发时的吸水②萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺③根毛细胞吸水④水由气孔进入外界环境⑤插在花瓶中的花枝由瓶中吸水⑥兔的血液红细胞放在盐水中发生皱缩A.①②③⑤B.②③⑤⑥C.②③④⑥D.②③⑥6.某同学设计的渗透实验：用鸡蛋膜将漏斗口封住，再装上清水，把漏斗浸入盛有10％的NaCl溶液的烧杯中，使漏斗管内的液面与烧杯中的液面一样高，但他始终没有观察到渗透现象。他应该怎样改进的此装置才达到实验目的（）A.把10％的NaCl溶液换成30％的NaCl溶液B.把10％的NaCl溶液装在漏斗里，清水装在烧杯中C.把鸡蛋膜换成其它半透膜D.把10％的NaCl溶液换成30％的蔗糖溶液探究主题：植物细胞吸水和失水2.作出假设：1.提出问题：3.设计实验：细胞什么条件下吸水和失水？细胞在高浓度溶液中会失水，在低浓度溶液中会吸水。（1）器材的选择：紫色的洋葱鳞片叶、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖液、清水、显微镜、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸植物细胞吸水和失水与动物一样吗？提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流科学实验探究的一般程序是怎样的？（2）方法步骤：1）滴清水2）取材3）平展4）盖盖玻片①制片5）显微观察：先低倍后高倍6）滴0.3g/mL蔗糖溶液观察现象7）滴清水再观察现象②观察外界溶液浓度____细胞液的浓度外界溶液浓度____细胞液的浓度质壁分离植物细胞的液泡吸水吸水而变大植物细胞的液泡失水而缩小植物细胞置于溶液中植物细胞正常，无变化外界溶液浓度____细胞液的浓度=4.预期结果：在高浓度溶液中，植物细胞的液泡会失水而缩小；在清水中，液泡会吸水而变大。质壁分离复原设计记录表格中央液泡大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水6.分析结果，得出结论：结果与预期一致，可得出结论7.表达和交流：交流、质疑、解释5.进行实验，观察记录：中央液泡大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水变小脱离细胞壁-质壁分离基本不变逐渐恢复原来的大小恢复原来位置-质壁分离复原基本不变变小结论：什么情况下植物细胞会失水和吸水？外界溶液浓度＞细胞液浓度→失水→质壁分离外界溶液浓度＜细胞液浓度→吸水→质壁分离复原科学探究步骤提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果表达与交流（原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层相当于一层半透膜）（设计方案、预期结果…）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论：……）（总结，写实验报告并适当交流）植物细胞的吸水和失水要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？有细胞壁（植物细胞）；有中央液泡（颜色为深色）；活细胞（原生质层相当于半透膜）你觉得植物细胞会过多吸水涨破吗？注：能发生质壁分离的细胞：成熟的植物细胞。干种子的细胞、根尖分生区等处在发育过程的植物细胞以及动物细胞不能发生质壁分离。思考1、你知道这里的“质”与“壁”分别指什么吗？2、植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？3、在质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度的变化趋势如何？“质”指原生质层，“壁”指细胞壁外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。内因:由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分开，从而发生质壁分离。质壁分离——细胞液浓度变大复原——细胞液浓度变小1.如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？2.如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，不可能发生质壁分离复原3.为什么植物细胞失水时,原生质层与细胞壁不是一起变化,而是发生质壁分离?原生质层比细胞壁的伸缩性大3、动植物细胞在吸水与失水方面的差异动物细胞没有细胞壁，因此不会有质壁分离现象。植物细胞由于有细胞壁的限制和保护不会因持续吸水而涨破。原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。※原生质和原生质层的区别？原生质：细胞内具有生命活动的物质称为原生质。（包括细胞膜、细胞质和细胞核）。〖习题训练〗下图是处于不同生理状态的同一个洋葱鳞茎的三个洋葱鳞片叶表皮细胞，实验药品有清水、30%蔗糖溶液，分析回答：（1）图中A细胞处于质壁分离状态，①处充满了___________________（2）图中②、③、④共同组成___________________。（3）图中各细胞的细胞液浓度最高、颜色最深的是________细胞图。（4）如果将C细胞置于清水中，则该细胞最终将处于图中____________细胞的状态。（5）在做洋葱表皮细胞质壁分离的实验过程中，图中各细胞状态依次出现的顺序是（用A、B、C顺序表示）。原生质层ABBCA蔗糖溶液质壁分离与复原的应用⑥证明成熟植物细胞发生渗透作用；①判断细胞的死活②测定细胞液浓度范围③测比较不同植物细胞的细胞液浓度⑤鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)④比较一系列溶液的浓度的大小待测细胞+蔗糖溶液-----发生质壁分离和复原不发生质壁分离（活细胞）（死细胞）（1）判断细胞的死活；（2）测定细胞液的浓度范围待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液——细胞液浓度范围=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。将洋葱鳞片叶表皮细胞分别放入一定浓度的蔗糖溶液和硝酸钾溶液中,二者均发生了质壁分离,过一段时间后观察发现,放入硝酸钾溶液中的细胞则自动发生了质壁分离复原,而放入蔗糖溶液中的细胞无此现象,请解释。讨论1、将一块新鲜马铃薯切成5块，放在一定浓度的蔗糖溶液中，通过显微镜观察细胞，结果是蔗糖浓度g/ml0.050.100.150.200.25质壁分离情况不发生不发生刚发生发生发生则马铃薯的细胞液浓度大约为g/mlA、0.05—0.10B、0.10-0.15C、0.15-0.20D、0.20-0.25B2．将人类的红血球置于不同浓度蔗糖液中，浸泡半小时之后的结果如图4－3。依照血球外形的变化判断蔗糖液的浓度，由高到低排列，正确的是（）。A．甲＞乙＞丙＞丁B．丁＞甲＞乙＞丙C．丙＞丁＞甲＞乙D．丙＞乙＞丁＞甲3.将甲乙两种不同植物的成熟活细胞置于0.3mol/l的蔗糖溶液中，用显微镜观察其形态，如图所示A、甲细胞液浓度较高不适应盐碱地栽培B、甲细胞液浓度较高更适应盐碱地栽培C、乙细胞液浓度较高更适应盐碱地栽培D、乙细胞液浓度较高不适应盐碱地栽培甲乙B初始浓度0Mg2＋Ca2+Si4+离子培养液中的离子浓度水稻番茄四.物质跨膜运输的其他实例1、水稻培养液中的Ca2+、Mg2+离子浓度为什么会增高？是不是水稻不吸收反而向外排出呢？2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？细胞对于物质的输出和输入有选择性。28.1648.55米曲菌38.6651.00酵母菌2.414.93圆褐固氮菌12.9533.99大肠杆菌K2OP2O5微生物物质（如碘）的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度的运输，取决于细胞生活的需要。20—25倍人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力250mg/L血液中碘的浓度I－水分子的运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？由此你能得出什么结论？人体甲状腺滤泡上皮细胞水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的；其他物质的跨膜运输并不都是