高中生物 41 物质跨膜运输的实例课件 新人教版必修

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,1,2,一、渗透作用具备的条件,浓度差,半透膜,3,二、细胞的吸水和失水 1.动物细胞的吸水和失水(连线)：,4,2.植物细胞的吸水和失水： (1)成熟的细胞结构：,细胞膜,液泡膜,细胞液,半透膜,5,(2)探究植物细胞的吸水和失水。 实验过程： 制作装片：制作_的临时装片 低倍镜观察：有一个紫色的中央大液泡，_紧贴细胞壁 滴加蔗糖溶液：在盖玻片的一侧滴加_，在另一侧用吸 水纸吸引 ,洋葱鳞片叶外表皮,原生质层,蔗糖溶液,6,低倍镜观察：观察_大小和_的位置 滴加清水：在盖玻片的一侧滴加_，在另一侧用吸水纸吸引 低倍镜观察：观察_大小和_的位置,液泡,原生质层,清水,液泡,原生质层,7,将观察的结果填入下表：,变小,与细胞壁分离,基本不变,与细胞壁紧贴,8,三、物质跨膜运输的其他实例 1.特点： (1)物质跨膜运输并不都是_。 (2)细胞对于物质的输入和输出有_。 2.原因：细胞膜和其他生物膜都是_。,顺相对含量梯度的,选择性,选择透过性膜,9,1.思考辨析下列说法的正误。 (1)只要具有浓度差就能发生渗透作用。( ) (2)植物细胞中的细胞壁相当于渗透系统中的半透膜。( ) (3)选择洋葱鳞片叶外表皮细胞作为质壁分离实验材料的原因之一是细胞的液泡中含有色素，便于观察。( ) (4)小分子物质都能通过细胞膜，而大分子物质不一定能通过细胞膜。( ),10,答案：(1)。分析：发生渗透作用必须具有两个条件，分别是具有浓度差和半透膜。 (2)。分析：植物细胞的原生质层相当于半透膜，而细胞壁是全透性的。 (3)。 (4)。分析：物质进出细胞是有选择性的，并不是所有的小分子物质都能进出细胞。,11,2.下列有关发生渗透现象装置的叙述错误的是( ) A.装置中两溶液之间的膜为半透膜 B.装置中两溶液存在浓度差 C.装置中两溶液之间的膜可用纱布代替 D.装置中两溶液之间的水分子可以相互进出 【解析】选C。装置中两溶液之间的膜为半透膜，可允许小分子通过，不允许大分子通过；纱布不属于半透膜。,12,3.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 【解析】选C。红细胞不具有液泡，红细胞通过渗透吸水后细胞膨胀导致破裂。,13,4.一个成熟的植物细胞，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、液泡膜和它们之间的细胞质 【解析】选B。外界物质进入液泡要经过细胞膜、液泡膜以及它们之间的细胞质。,14,5.观察紫色洋葱表皮细胞质壁分离和质壁分离复原实验中，能证明发生质壁分离现象的是( ) A.液泡由小变大，紫色变浅 B.液泡由小变大，紫色变深 C.液泡由大变小，紫色变浅 D.液泡由大变小，紫色变深 【解析】选D。植物细胞发生质壁分离是失水所致，液泡的体积变小，颜色加深。,15,6.海带细胞中的碘离子浓度比海水中的碘离子浓度高许多倍，但仍可以从海水中吸收碘离子，而海带中铅离子的浓度很低。这说明海带细胞吸收碘离子具有( ) A.选择性 B.独立性 C.专一性 D.高效性 【解析】选A。海带细胞对碘离子的需求高，根据生命活动需求还能继续吸收，体现了细胞膜的选择透过性。,16,一、渗透现象的分析 1.渗透现象的分析。 (1)现象图示：,17,(2)发生条件。 具有半透膜。 半透膜两侧的溶液之间具有浓度差。 (3)原理分析：,18,(4)渗透系统平衡的原理： 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：H1产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压差达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换率相等时，液面不再升高。,19,2.动植物细胞都是渗透系统： (1)动物细胞：,20,(2)植物细胞：,21,【点拨】渗透作用中水的微观变化 (1)从微观水平分析，两溶液间的水分子进行双向流动，我们只是观察到水分子双向运动的差异所导致的液面变化。 (2)当液面高度不再变化时，半透膜两侧的水分子仍进出，且进出速度相同。,22,【微思考】 (1)若渗透装置中的漏斗和烧杯中放入浓度不同的葡萄糖溶液，当漏斗中浓度大于烧杯中浓度时，你认为液面如何变化？ 提示：开始时由于漏斗中的浓度高于烧杯中，水分子大量进入漏斗中使液面上升；由于葡萄糖分子能够透过半透膜，最后两侧的液面达到平衡。 (2)动物细胞也可与外界低渗溶液构成一个渗透系统，细胞吸水的速率是由哪个因素决定的？吸水过程中，速率如何变化？ 提示：吸水速率是由细胞质的浓度和外界溶液浓度差决定的，随着吸水的进行浓度差变小，吸水速率逐渐减小。,23,1.(发生渗透作用所具备的条件)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。他应该怎样改进此装置才能达到实验目的( ) 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.把鸡蛋膜换成其他半透膜 D.把10%的NaCl溶液换成30%的蔗糖溶液,24,【解题关键】解答本题的关键是明确发生渗透作用的条件： (1)鸡蛋膜为半透膜。 (2)漏斗和烧杯中的溶液应存在浓度差。 【解析】选D。由于NaCl能够透过半透膜，所以最终会使半透膜两侧的浓度相同，液面高度也会相同而观察不到渗透现象，所以要想发生明显的渗透现象就必须换为不能透过半透膜的溶质蔗糖。,25,2.(渗透实验的过程分析)图1表示物质扩散的图解，图2是设计证明图1物质扩散成立的实验装置，下列有关叙述中正确的是 ( ),26,A.图甲中水柱a将持续上升 B.图甲中水柱a将先上升后下降 C.图乙中水柱b上升到一定高度后维持不变 D.图乙中水柱b将先上升后下降,27,【解题关键】解答本题的思路： (1)通过图1明确葡萄糖分子能够通过半透膜，而淀粉分子不能通过半透膜。 (2)然后对图2中的甲、乙两图两侧浓度变化和水分子的移动方向进行相应的分析。 【解析】选D。由于图甲中的淀粉不能透过半透膜，所以图甲中的液面高度先上升到一定高度后保持不变；图乙装置漏斗中葡萄糖浓度大，导致液面上升，由于葡萄糖分子能够通过半透膜，导致半透膜两侧浓度差降低，所以漏斗中液面会降低。,28,3.(U形管中的渗透作用)如图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质量为13 000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是( ) A.a、b两液面高度一致，b侧为无色 B.a、b两液面高度一致，b侧为红色 C.a液面低于b液面，b侧为红色 D.a液面高于b液面，b侧为无色,29,【解析】选D。由于色素分子不能透过半透膜，b侧仍为无色，a侧浓度高，单位体积内水分子少，导致b侧的水分子进入a侧较多，所以a侧液面升高。,30,4.(渗透实验的液面变化)如图中的渗透装置，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a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液 的次数之间的关系是( ),31,【解析】选B。由于蔗糖溶液的单位体积中水分子的数量要少于清水中单位体积内水分子的数量，所以导致蔗糖溶液中的液面上升。当用吸管吸走了蔗糖溶液从而使蔗糖分子数量减少，造成蔗糖溶液浓度下降，则蔗糖溶液和清水之间浓度差逐渐变小，ab段产生的压强，即a、b液面间的高度差随着吸出蔗糖溶液次数的增加而减小。,32,【延伸探究】 (1)题1烧杯中换作蔗糖溶液后，漏斗中液面会上升吗？为什么？ 提示：不会。因为漏斗中装的是清水，液面会下降。 (2)题2的图2甲中若烧杯中换成与淀粉溶液相同质量分数的蔗糖溶液，液面该怎么变化？为什么？ 提示：下降。因为相同质量分数的溶液中单位体积中蔗糖分子的数量要远大于淀粉分子的数量，所以水分子是由淀粉溶液流向蔗糖溶液的多。,33,【方法规律】判断渗透作用液体变化的方法 (1)液面变化的判断。 若半透膜两侧，A侧溶质为可以通过半透膜的(如葡萄糖等)，B侧溶质为不能通过半透膜的，则B侧液面升高。 若半透膜两侧，A侧和B侧溶质是同种均不能通过半透膜的，则浓度高的一侧液面升高。 若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。 (2)高度差的大小决定于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。 (3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。,34,二、植物细胞的吸水和失水的实验分析 1.植物细胞发生质壁分离的原因和表现： (1)原因： 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度 作用于 内因 导致 质壁分离,细胞壁伸缩性小，具有全透性 原生质层伸缩性大，且具有选择透过性,35,(2)表现,液泡(大小) 细胞液颜色(浅深) 原生质层与细胞壁分离,宏观上： 植物由坚挺萎蔫 微观上：质壁分离,36,2.实验操作中注意的问题： (1)实验材料紫色的洋葱鳞片叶。 选择材料必须是活细胞，因为只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，否则将不会出现质壁分离及其复原现象。 要用含有大型液泡的植物细胞。 洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察，是最佳的实验材料。,37,(2)实验试剂蔗糖溶液。 若蔗糖溶液浓度过低，不足以引起质壁分离。 若蔗糖溶液浓度过高，可能造成植物细胞因失水过多、过快而死亡。 (3)实验操作过程。 滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作，滴加液体不要太多，避免污染物镜镜头。 观察质壁分离的时间不宜过长，以免细胞因长时间处于失水状态而死亡，影响对复原现象的观察。,38,【点拨】质壁分离与渗透系统的关系 (1)植物根尖分生区细胞，无大液泡，不能发生质壁分离，但可看成是一个渗透系统，细胞膜相当于半透膜。 (2)动物细胞无细胞壁，不能发生质壁分离，但也可看成是一个渗透系统，细胞膜相当于半透膜。 (3)细胞壁具有全透性，所以在原生质层与细胞壁之间的液体与外界溶液相同。,39,【拓展深化】实验中出现的几种异常实验结果及分析 (1)细胞能发生质壁分离，但不能发生质壁分离复原。 原因是外界溶液浓度过大，细胞被杀死，死细胞无法进行质壁分离复原。 (2)细胞发生了微小质壁分离，很快质壁分离复原。 原因是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。,40,【微思考】 (1)如图所示的植物细胞处于质壁分离的状态，此时 细胞中水分子是如何变化的呢？ 提示：若是发生在质壁分离的过程中，此时细胞 在失水。 若是发生在质壁分离复原的过程中，则此时细胞正在吸水。 若是质壁分离刚好达到最大程度，则细胞既不失水也不吸水。,41,(2)若外界的蔗糖溶液换为葡萄糖溶液，会出现什么样的现象？为什么？ 提示：首先发生质壁分离，然后会自动复原；因为细胞主动吸收葡萄糖而使细胞液的浓度增加，进而吸收水分自动复原。,42,1.(植物吸水和失水的实验过程及注意事项)用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是( ) A.将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象 B.在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂 C.用不同浓度的KNO3溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象 D.当质壁分离不能复原时，细胞仍具有正常生理功能,43,【解题关键】明确质壁分离与复原实验中材料的生存状态，各种操作与结果的关系，如滴加蔗糖溶液后细胞会失水而发生质壁分离现象等。 【解析】选B。实验过程中不能对装片加热，A错。当KNO3溶液浓度过高时，导致洋葱鳞片叶表皮细胞过度失水而死亡，死亡细胞不能发生质壁分离复原，失去一切正常生理功能，C、D错。由于细胞壁的保护作用，植物细胞不会因吸水而涨破。,44,2.(质壁分离及复原的图像识别)如图所示 是某同学用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做 “探究植物细胞的吸水和失水”的实验中 所观察到的细胞图。下列叙述正确的是 ( ) A.图中1、2、6组成了细胞的原生质层 B.图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度一定大于7处的浓度 C.图中1是细胞壁，6中充满了外界溶液 D.图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅,45,【解题关键】明确质壁分离的“质”即原生质层的组成。原生质层与细胞壁分离，细胞不一定正处于失水状态，也可能正在发生质壁分离的复原。 【解析】选C。图中1为细胞壁，2与4以及两者之间的5共同组成了原生质层。由于1细胞壁是全透性的，所以6处充满了外界溶液。细胞处于质壁分离状态时不一定正在失水，所以7处的浓度不一定小于6处的浓度。在质壁分离的过程中7是失水的，所以7的颜色应该是逐渐加深。,46,【延伸探究】 (1)题1中的实验材料用的是洋葱鳞片叶的内表皮还是外表皮？为什么？ 提示：外表皮，外表皮有色素便于观察。 (2)题2中3位于细胞膜与液泡膜之间，它属于原生质层吗？为什么？ 提示：不是，因为原生质层包含有细胞膜与液泡膜之间的细胞质，而3是细胞核。,47,【变式训练】一学生做质壁分离和复原实验时，显微镜下只有一个细胞没有发生质壁分离，其他细胞都出现了明显的质壁分离现象，这可能是因为( ) A.该细胞是正在发育过程中的细胞 B.该细胞是死细胞 C.蔗糖溶液浓度太小 D.实验操作不正确 【解析】选B。在同一个组织处细胞的成熟程度基本是相同的，其他细胞发生了质壁分离，若此细胞是活的细胞也应该发生相同的反应，若不发生反应则证明该细胞已经死亡。,48,【拓展深化】 一、几组容易混淆的概念 1.渗透作用与扩散作用：,49,2.吸胀吸水与渗透吸水：,50,二、细胞吸水和失水原理在实践中的应用 1.农业生产中的应用： (1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于作物对水分的吸收。 (2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是由于土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水。,51,2.食品制作中的应用：糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成浓度很高的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能保存较长时间。 3.医疗中的应用：医用生理盐水的浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可使人体细胞保持正常的形态和功能。,52,课题：对照实验类型自身对照 【示范案例一】图一为某种成熟的植物细胞在显微镜下的图像，用高于该细胞液浓度的蔗糖溶液处理此植物细胞5分钟，再用显微镜观察此细胞。,53,(1)完成高浓度溶液处理前后显微镜观察到的细胞结构不同的比较。 (2)在图二处画出观察到的细胞图像。 (3)实验前和实验后 (“是”或“不是”)同一实验对象。,54,【解析】(1)高浓度蔗糖溶液处理后，细胞失水，液泡体积变小，同时会发生原生质层与细胞壁分离。 (2)画出质壁分离的图像，细胞壁、细胞膜、液泡膜要清晰。 (3)处理前后仍是同一实验材料，为同一实验对象。 答案：(1)体积比较大 较为充盈、体积变小 紧贴细胞壁 与细胞壁分离 (2)如图： (3)是,55,【示范案例二】为了验证植物光合作用产物中有淀粉产生，取某绿色植物叶片先在暗处处理几个小时，待叶片中养料耗尽后，让叶片一半遮光，一半曝光，一段时间后用碘液处理观察实验现象，实验过程如图所示：,56,(1)遮光部位 (“能”或“不能”)进行光合作用，在本实验中遮光处理的目的是 。 (2)写出碘液处