2018版高中生物 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课件 新人教版必修1.ppt

第4章细胞的物质输入和输出,【学业质量标准】,第1节物质跨膜运输的实例,自主学习,凝练素养,自主学习读教材学基础,一、渗透作用请仔细阅读并思考教材第60页“问题探讨”,完成下面的问题。1.概念:是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。2.发生条件:一是;二是。3.水的渗透方向:从浓度溶液进入浓度溶液。二、细胞的吸水和失水请仔细阅读教材第6063页“细胞的吸水和失水”,完成下面的问题。1.动物细胞的吸水和失水(1)细胞的相当于一层半透膜;与外界溶液之间有浓度差,故能发生渗透作用进行吸水或失水。,具有半透膜,膜两侧溶液具有浓度差,低,高,动物,细胞膜,细胞内液,(2)动物细胞吸水和失水的条件及现象,吸水膨胀,失水皱缩,2.植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构,全透,小,细胞质,原生质层,选择透过,大,细胞液,(2)植物细胞吸水和失水的实验探究探究性实验的一般过程:根据观察到的现象,提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果,得出结论总结交流进一步探究。假设:相当于一层半透膜。预期结果:由于原生质层相当于一层半透膜,水分子可以自由透过,而蔗糖分子不能透过。因此,在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会,发生。,原生质层,变小,质壁分离,实验流程及结果,变小,变深,分离,变大,紧贴,实验结果,结论:实验结果与预期结果相同,说明“原生质层相当于一层半透膜”的假设是成立的。(3)植物细胞吸水和失水的条件当细胞液浓度外界溶液浓度时,细胞失水,原生质层和细胞壁分离,发生。,小于,质壁分离,判断(1)只要具有半透膜就可以发生渗透作用。()(2)渗透作用过程中,水分子只由低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液中。()(3)质壁分离是指细胞质和细胞壁分离。()(4)质壁分离后的细胞都能复原。(),发生质壁分离的细胞,当细胞液浓度外界溶液浓度时,细胞吸水,发生。,大于,质壁分离复原,三、物质跨膜运输的其他实例请仔细阅读教材第6364页“物质跨膜运输的其他实例”,完成下面的问题。1.细胞对无机盐离子的吸收实例(1)水稻吸收多,吸收Ca2+、Mg2+较少,番茄吸收Ca2+、Mg2+较多,吸收较少。说明不同植物对相同离子的吸收表现出较大差异。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显(填“高于”或“低于”)血液中碘的含量。(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的。,高于,差异,2.物质跨膜运输的特点(1)物质跨膜运输并不都是的。(2)细胞对于物质的输入和输出有。3.结论细胞膜和其他生物膜都是膜。思考在同一块田里连年种同一种作物会出现产量下降现象,试解释原因。提示:长期在同一块田里种植同一种作物,由于作物对离子的选择性吸收,导致某些元素含量下降,影响作物生长,从而导致产量下降。,顺相对含量梯度,选择性,选择透过性,主题一,凝练素养解难题提能力,渗透作用现象分析,教师参考,问题引领:1.在渗透装置中,如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?2.红细胞的吸水或失水的多少取决于什么条件?3.一个成熟的植物细胞是否可看作一个渗透系统?并说出理由。,1.渗透装置分析,据图分析(1)蔗糖溶液液面上升的原因,(2)当液面上升到一定程度时,液面不再上升的原因漏斗中的液面高于烧杯中的液面,液面差为H,由于烧杯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H产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换率(进出)相同时,液面不再升高。,2.成熟的植物细胞与渗透装置的比较,据图分析,一个成熟的植物细胞可看作是一个渗透装置。,【典例1】(2017福建福州期末)如图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为(注:坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形)(),解析:水从水浓度高的地方向水浓度低的地方运输,水分子整体表现为从烧杯中流向漏斗中,导致漏斗液面上升,达到动态平衡时,液面不再变化。答案:B,方法透析判断水分子的流动方向(1)从膜两侧水分子的相对数目上分析:水分子总是从相对数目多的一侧流向相对数目少的一侧。(2)从溶质颗粒数量上分析:溶质颗粒越多,微粒对水的吸引力就越大,渗透压越大吸水能力就越强。,备选例题,(2017河北衡水调考)下图表示渗透作用实验装置,甲乙两管的口径相同,半透膜只允许葡萄糖分子通过,淀粉分子无法通过。当达到扩散平衡时()A.甲、乙两管中的液面高度相等B.甲、乙两管中的葡萄糖的浓度相等C.甲、乙两管中的淀粉的浓度相等D.两管的葡萄糖皆为8%,淀粉皆为4%,B,解析:因为半透膜只允许葡萄糖分子通过,而淀粉分子不能通过半透膜,在扩散作用下,两管的液面高度不等,甲侧会高于乙侧,葡萄糖浓度半透膜两侧基本相等,淀粉分子不能通过半透膜,所以淀粉的浓度与扩散前基本相同,甲管高于乙。,【题组演练】1.(2017辽宁实验中学期末)医生给病人输液,常把药剂溶解于生理盐水中,而不是溶解于蒸馏水中,这是因为()A.无机盐在生物体的生命活动中是不可缺少的B.蒸馏水不含营养物质C.蒸馏水可增大细胞中自由水比例,使细胞代谢加快,加剧病情D.防止细胞过度吸水,解析:生理盐水与细胞内液是等渗溶液,能维持细胞的正常形态,如果用蒸馏水会使血浆渗透压下降,细胞会吸水膨胀。,D,2.(2017湖南浏阳月考)如图所示,溶液X中含有绿色染料,溶液Y中含有红色染料,溶液Z中含有蓝色染料。实验开始时,两支漏斗中溶液液面的高度一样。10min后观察的结果是:溶液X液面上升,溶液Y液面下降;溶液X中只有绿色染料,溶液Y中含有了红色和蓝色染料,溶液Z中含有了绿色和蓝色染料。下列有关描述中,正确的是()A.溶液Z的浓度最大B.溶液X的浓度最大C.溶液Y中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液X中D.溶液X中的溶质分子不能够通过半透膜进入溶液Z中,解析:由题意可知,10min后溶液X液面上升,表明Z中的溶剂进入了X,溶质没有进入X,溶液X浓度大于溶液Z;溶液X液面上升而Y却下降,说明X的浓度最大,渗透压最大;溶液X中只有绿色染料,溶液Y中含有了红色和蓝色染料,溶液Z中含有了绿色和蓝色染料,表明溶液Z中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液Y,溶液X中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液Z。,B,3.(2017江西南昌联考)图甲为渗透作用装置吸水示意图,图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系,图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。下列相关叙述中错误的是()A.图甲中的渗透作用发生需要两个条件:有半透膜c及a与b之间具有浓度差B.图乙中液面不能一直上升的原因是半透膜两侧的溶液浓度相等C.图丙中组成原生质层D.如果丙细胞没有细胞壁支持,置于清水中也会发生吸水涨破的现象,B,解析:图乙表示的是图甲中液面上升的高度与时间的关系,液面不再升高时,通过半透膜进出渗透装置的水分子相等,这时液体压强和浓度差的作用达到了平衡的状态,但b溶液的浓度应大于a溶液的浓度。,主题二,教师参考,问题引领:1.本实验为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞?2.植物细胞质壁分离与复原实验,现象及其注意事项是什么?3.质壁分离和复原实验有哪些方面的应用?,植物细胞的失水和吸水实验分析,1.原理:成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。2.质壁分离的原因及表现分析,3.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,以便于观察实验现象。例如,以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料就是因为其液泡呈紫色,便于观察实验现象。若以根尖成熟区的细胞为材料进行实验也会发生质壁分离现象,但因液泡无色,不易观察液泡大小的变化。(2)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。浓度过低,不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长;浓度过高,则造成植物细胞失水过多、过快而死亡。,4.质壁分离和复原实验的拓展应用(1)判断细胞的死活,(2)测定细胞液浓度范围待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度范围等于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。,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液刚发生质壁分离时所需时间比较或相同时间发生质壁分离的程度比较判断细胞液浓度。,【典例2】(2017安徽铜陵月考)将某植物细胞置于大于该细胞细胞液浓度的硝酸钾溶液中,一段时间后在显微镜下观察该细胞未发生质壁分离,其原因可能是该细胞()是死细胞是根尖分生区细胞大量吸水大量失水质壁分离后又自动复原A.B.C.D.,解析:死细胞的原生质层已经丧失了选择透过性,不会发生质壁分离,正确;根尖分生区细胞没有大液泡,没有质壁分离发生,正确;将某植物细胞置于大于该细胞细胞液浓度的硝酸钾溶液中不可能大量吸水,错误;大量失水,原生质层收缩,细胞会质壁分离,错误;由于KNO3溶液中的K+和能够被植物细胞吸收,因此正常情况下植物细胞在硝酸钾溶液中会发生质壁分离后又自动复原,正确。,答案:C,方法透析判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律(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;具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。(2)从溶液角度分析:在一定浓度、溶质不能穿膜的溶液中发生质壁分离;在一定浓度、溶质可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原;在高浓度溶液中可发生质壁分离,但不会发生复原。,备选例题,(2017福建福州期末)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()A.第一次观察时容易看到紫色中央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,B,解析:第一次观察时容易看到紫色大液泡,不能看到无色细胞质基质区域;紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处;吸水纸的主要作用是吸引液体在盖玻片下移动,使植物细胞完全浸在液体中;第一步的观察现象要作为对照,因此不可以省略第一次显微观察步骤。,【题组演练】1.新鲜的苔藓植物叶片放入加有少量红墨水、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中,在显微镜下观察,看到细胞的状态如图所示,此时,部位和部位的颜色分别是()A.无色、绿色B.红色、绿色C.红色、无色D.红色、红色,B,解析:图示细胞的原生质层和细胞壁之间有间隙,说明细胞所处状态为质壁分离,是外界溶液的颜色,是细胞质的颜色;因此部位和的颜色分别是红色和绿色。,2.(2017黑龙江哈尔滨六中期末)将洋葱表皮放入一定浓度的硝酸钾溶液中,其细胞便发生质壁分离,不久这些细胞又逐渐发生质壁分离复原、其原因是()A.质壁分离后的细胞只允许水分子进入B.细胞液的溶质透出细胞C.K+和进入了液泡D.水分子和溶质自由地进出细胞,解析:质壁分离后的细胞允许水分子进入,也允许K+和进入,但溶质不能自由透出细胞。,C,3.(2017湖南浏阳月考)下图是植物细胞某种生理实验过程的图解:,(1)甲方所示细胞为过程,乙方所示细胞为(填“失水”或“吸水”)过程。(2)该细胞的原生质层包括(填标号)部分。,解析:(1)甲方细胞发生质壁分离过程,细胞失水,乙方细胞发生质壁分离的复原,说明细胞吸水。(2)原生质层包括细胞膜、液泡膜和两层膜间的细胞质,即2、3、4。答案:(1)失水吸水(2)2、3、4,(3)进入1和4的物质分别是和。(4)该细胞的失水或吸水,主要取决于(填标号)与外界溶液的浓度差。(5)如果农民施肥后发现有“烧苗”现象与图中(填“甲”或“乙”)过程相似。,解析:(3)细胞壁具有全透性,所以1中是蔗糖溶液,细胞膜具有选择透过性,蔗糖无法进入,进入的是水分子。(4)原生质层相当于半透膜,浓度差指细胞液和外界溶液间的浓度差值。该细胞的失水或吸水,主要取决于5细胞液与外界溶液的浓度差。(5)“烧苗”形成原因是外界溶液浓度高,植物细胞失水,相当于甲。答案:(3)蔗糖溶液水(4)5(5)甲,形成学科核心素养,(一)重要生物学概念1.渗透作用发生的两个条件:一是半透膜,二是浓度差。2.原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。3.植物细胞发生质壁分离的原因:外界溶液浓度大于细胞液浓度;原生质层的伸缩性大于细胞壁。4.只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离,动物细胞和根尖分生区细胞不发生