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第4章细胞的物质输入和输出4.1物质跨膜运输的实例问题探讨1、第一组装置的漏斗管内液面为什么会升高？2、第二组装置，用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？3、第三组装置，清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？结论•由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。•用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以半透膜,两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。•半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。问题探讨解析•水渗入漏斗内使液面上升必须具备两个条件：•半透膜•半透膜两侧溶液浓度差得出结论•渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用•条件：•①具有半透膜（主要）•②半透膜两侧的溶液浓度不同一、渗透系统与渗透作用•1.渗透系统的组成（如图）及条件•（1）半透膜：•特性：是一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。•种类：可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。•（2）浓度差：•半透膜两侧的溶液具有浓度差。•浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差，即摩尔浓度而不是质量浓度。2.渗透作用的发生（溶质分子不能通过半透膜）•（1）当S1浓度S2浓度时，由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的水分子数，漏斗（S1）液面上升。•（2）当S1浓度S2浓度时，由S1→S2的水分子数多于由S2→S1的水分子数，漏斗（S1）液面下降。提醒•①若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。•②上图中，在达到渗透平衡后，只要存在液面差Δh，则S1溶液的浓度仍大于S2溶液的浓度。•③若S1为10%蔗糖溶液，S2为10%葡萄糖溶液（葡萄糖不能透过此半透膜），则水分子由漏斗进烧杯使漏斗液面下降。•④水分子的移动方向：微观上是双向移动；宏观上是水分子数多（低浓度）溶液流向水分子数少（高浓度）溶液，这也是最终结果。二、细胞的吸水与失水（一）、动物细胞的吸水与失水：•1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？•2、红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？外界溶液浓度小于细胞质浓度细胞吸水膨胀外界溶液浓度等于细胞质浓度保持原状态外界溶液浓度大于细胞质浓度细胞失水皱缩•3、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？•半透膜：红细胞的细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜•浓度差：浓度差越大细胞吸水或失水越多•水的进出方向——顺相对含量的梯度进出动物细胞的•其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似外界溶液浓度小于细胞质浓度细胞吸水膨胀外界溶液浓度等于细胞质浓度保持原状态外界溶液浓度大于细胞质浓度细胞失水皱缩4.小结--动物细胞的吸水和失水（1）动物细胞的相当于半透膜，两侧具有浓度差，构成渗透系统,故可发生，但不能发生质壁分离。（2）当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞.。（3）当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞.。（4）当时，水分进出平衡。细胞膜渗透作用膨胀吸水失水皱缩外界溶液浓度=细胞质浓度（二）、植物细胞的吸水与失水：•（1）.植物细胞会出现失水的情况吗？•（2）.植物细胞在什么情况下会失水？•当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时•（3）.原生质层是否相当与半透膜？•原生质层由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。1、问题探讨2、植物细胞的吸水与失水探究实验：植物细胞的吸水和失水提出问题作出假设设计实验进行实验表达与交流（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（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）预期结果将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。现象与结果小结进行实验植物细胞的质壁分离及复原实验现象：实验现象：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原生质层脱离细胞壁基本不变逐渐恢复原来大小原生质层恢复原来位置基本不变质壁分离及复原现象得出结论•当细胞液浓度＜外界溶液浓度时，失水，质壁分离。•当细胞液浓度＞外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。•成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用表达交流•1.实验结果与你与预期相吻合吗？它是否支持你所作出的假设？如果有的结果与预期有所不同，你认为应当作怎样的解释？•2.如果没有细胞壁，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•3.如果滴加的是0.5克ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？•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.植物细胞的吸水和失水全透细胞膜液泡膜选择透过半透膜大液泡细胞液渗透作用质壁分离质壁分离复原大于吸水•4.质壁分离的原因•外因：；•内因：细胞壁的伸缩性原生质层。浓度差小于•练一练•下列哪些细胞能发生质壁分离并总结发生质壁分离的条件。•a.叶肉细胞b.根毛成熟区细胞c.分生区细胞d.形成层细胞e.干种子细胞f.动物细胞g.导管细胞h.纤维细胞i.洋葱表皮细胞•答案•（1）能发生质壁分离的细胞：a、b、i。•（2）有大液泡（成熟）的活的植物细胞，才能发生质壁分离。动物细胞、无大液泡的或死的植物细胞不能发生质壁分离。（三）、物质跨膜运输的其他实例•1.番茄和水稻吸收无机盐离子的比较•科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2+、Mg2+和Si4+的培养液中培养，结果及分析如下：（1）不同植物对的吸收有差异,同一种植物对的吸收也有差异,说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有。（2）水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2+、Mg2+,造成培养液中Ca2+、Mg2+浓度；番茄吸收水的相对速度比吸收Si4+，造成培养液中Si4+浓度。2.微生物吸收无机盐离子的特点不同微生物对不同无机盐离子的吸收表现出较大的差异：（1）不同微生物对无机盐离子的吸收有。（2）不同微生物对各种无机盐离子的不同。同一种无机盐离子不同种无机盐离子选择性大上升大上升选择性需要量1、以下可以发生渗透作用的是____.A.煮熟的马铃薯条放入水中B.把干种子放在清水中C.烈日下菠菜叶子下垂D.放在盐水中的萝卜变软D练习2、a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度b细胞液浓度c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（）CacbacbacbacbABCD3、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D