2019-2020年高中生物物质跨膜运输的实例课件新人教版必修.ppt

第四章,细胞的物质输入和输出,趣味导学,百合花的内表面细胞通过什么方式吸水呢？除了吸水还吸收什么物质？这些物质是怎样进入细胞内的呢？这些问题的答案，让我们通过探索细胞的物质输入和输出来揭晓吧！,本章我们将重点学习生物膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输的方式以及植物细胞的质壁分离和质壁分离复原的实验。本章是第3章内容的深化与延伸，特别是对细胞膜控制物质进出作了深化。鉴于结构与功能相统一的生物学观点，要想理解好细胞膜如何控制物质的输入和输出，首先要掌握和理解细胞膜的结构和特性，然后注意与生产、生活实际相联系，用所学知识去分析、解决一些实际问题。通过图例、表格等形式分析、比较物质跨膜运输的三种方式，并对其特点进行归纳和总结。,本章概述,1联系生活实际理解渗透作用。例如，泡在盐水中的新鲜萝卜条会软缩，泡在清水中的新鲜萝卜条会更加硬挺；做菜馅时加入一些盐，蔬菜中的水会大量渗出；对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象等。2利用渗透装置及渗透现象发生的条件理解动物细胞与植物细胞的失水和吸水。3结合生物膜的结构模型示意图，理解生物膜的流动镶嵌模型。4通过教材中物质跨膜运输的示意图，比较自由扩散、协助扩散和主动运输的区别。,学法指导,第1节物质跨膜运输的实例,自主学习,一、渗透作用具备的两个条件据图写出渗透作用的两个条件：1_；2_。,具有半透膜,膜两侧具有浓度差,2动物细胞的失水和吸水,原生质层,细胞膜,浓度差,吸水膨胀,失水皱缩,外界溶液的浓度细胞质的浓度,3植物细胞的失水和吸水(1)成熟植物细胞的结构：质壁分离的内因：细胞壁和原生质层的_。,伸缩性不同,(2)质壁分离与复原实验的探究：制作装片：制作_的临时装片滴加蔗糖溶液，用低倍显微镜观察_的大小和_的位置滴加_，用低倍显微镜观察液泡和原生质层的位置,洋葱鳞片叶外表皮,液泡,原生质层,清水,过程中的液泡变化和原生质层与细胞壁的位置关系：,原生质层紧贴细胞壁,变小,加深,分离,变大,变浅,三、物质跨膜运输的其他实例1物质跨膜的特点(1)分析番茄和水稻对离子的吸收，判断下列说法的正误。同一植物对不同离子的吸收量不同。()不同植物对同一离子的吸收量相同。()植物对离子的吸收都是顺相对含量梯度进行的。(),(2)分析人体甲状腺滤泡上皮细胞摄取碘的能力：人体甲状腺滤泡上皮细胞可_吸收碘。(3)分析不同微生物对不同矿物质的吸收：不同微生物对不同矿物质的需要量_，在吸收上具有_。2结论生物膜都是_。,逆相对含量梯度,不同,选择性,选择透过性膜,1有的黑心商贩向猪、牛、羊肉中注水，以增加肉的重量，他们能注进去吗？这体现了什么生物学原理？提示：能。体现了动物细胞通过渗透作用吸水的原理。2你知道盐碱地庄稼不易成活的主要原因吗？提示：盐碱地的土壤溶液浓度高，导致植物根细胞从土壤中吸水困难，有些植物根细胞可能反而失水，使植物因水分供应不足而死亡。3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，就会影响作物生长，从而导致产量下降。,？思考,1红细胞在低浓度溶液中会因吸水而涨破，在高浓度溶液中会因失水而皱缩。()2渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。()3利用U形管做渗透作用实验(U形管中间用半透膜隔开)时，当两侧液面不再变化时，U形管两侧溶液的浓度一定相等。()4“质壁分离”中“质”是指细胞质，“壁”是指细胞壁。()5小分子物质都通过细胞膜，大分子物质则不能。()6细胞膜和液泡膜都是选择透过性膜。(),判断题,7当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生质壁分离。()8紫色洋葱的外表皮细胞能在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的必要条件是细胞壁的伸缩性比原生质层的小。()9不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异，同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。()10当外界溶液浓度大于细胞内液体浓度时，显微镜下的细胞没有发生质壁分离，则该细胞一定是死细胞。(),新知解读,1渗透作用现象的分析(1)蔗糖溶液液面上升的原因：,知识点1渗透作用的实例与原理,分析上图可知：由于左侧蔗糖溶液中单位体积中水分子的数量少，而右侧清水中单位体积中水分子的数量多，所以水分子由右侧进入左侧的数量多于由左侧进入右侧的数量，从而使左侧的液面上升。(溶液两侧水分子数的差异是导致液面上升的原因),有关半透膜认识的两个误区半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观察到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。,知识贴士,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(),典题1,B,解析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。,变式训练1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。下列有关叙述正确的是()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将持续上升D图乙中水柱b将先上升后下降,D,解析由于淀粉不能透过半透膜，所以图甲中水柱a会上升到一定高度后不再上升；图乙中由于葡萄糖溶液中单位体积水分子少，所以水分子会透过半透膜进入b使水柱上升，但由于葡萄糖能透过半透膜，所以会进入清水中而使液面下降。,一、动物细胞的吸水和失水我们在用哺乳动物的红细胞制备细胞膜时，加入的清水能使烧杯中的红细胞涨破。这是由于红细胞细胞质的浓度大于外界溶液浓度，单位体积内的水分子数少于外界溶液。由于细胞内外水分子数不平衡，水分又能通过细胞膜，而细胞内的大分子物质等不能通过细胞膜，水分子趋向平衡的运动，使红细胞吸水。,知识点2细胞的吸水和失水水分子跨膜运输的规律,若将红细胞放入一种高浓度溶液中呢？结果必然是细胞失水而皱缩。若将红细胞放入与细胞质的浓度相同的溶液中呢？结果是细胞既不吸水，也不失水，红细胞不变形。我们静脉注射用的生理盐水的浓度，就是与血浆的浓度相等。,二、植物细胞的吸水和失水的实验探究1植物细胞与渗透装置的比较据图分析可知，一个植物细胞类似于一个渗透装置。,2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。3假设：原生质层相当于一层半透膜。4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变小，发生质壁分离。,5装片制作示意图及实验流程(1)装片制作示意图,(2)实验流程,6实验结果,9实验操作中注意的问题(1)实验材料：选择实验材料是实验成功的关键之一。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，如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。(2)实验试剂：浓度适宜：a若蔗糖溶液浓度过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长。b若蔗糖溶液浓度过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。,种类得当：a若使用质量浓度为1mol/L的KNO3溶液，则细胞能发生质壁分离，并能自动复原。因为K和NO可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。b若使用质量浓度为1mol/L的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。(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，故滴加液体不要太多，避免污染物镜镜头。观察质壁分离的时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响对复原现象的观察。,并非所有的细胞都可以发生质壁分离现象成熟的植物细胞具有大液泡，质壁分离现象明显，而未成熟的植物细胞没有大液泡，质壁分离现象不明显，不易观察。动物细胞由于没有细胞壁，故不发生质壁分离现象。质壁分离中的“质”指的是原生质层，而不是细胞质。发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁的间隙内充满了蔗糖溶液(因为细胞壁具有全透性)。质壁发生分离的原因是外界溶液浓度大于细胞液浓度，随着细胞渗透失水，虽然细胞液浓度会增大，但可能仍然小于外界溶液浓度(此处指的是物质的量浓度，不是质量浓度)。,知识贴士,典题2,C,解析原生质层由细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质组成，由图可知，该结构应由2、4、5组成；若该图处于质壁分离状态，6处的浓度可以大于、等于也可以小于7处的浓度；细胞液在质壁分离过程中，若是失水，则颜色会逐渐加深。,变式训练2下列各项不可以通过质壁分离实验加以证明的是()A成熟植物细胞的死活B原生质层比细胞壁伸缩性大C成熟的植物细胞能进行渗透吸水D蛋白质、淀粉、纤维素的吸水性依次递减解析渗透吸水的细胞学基础是细胞具有原生质层和原生质层内外的溶液具有浓度差。一个活的、成熟的植物细胞是具备这样的细胞学基础的，所以当这样的植物细胞与外界溶液相接触时，细胞液就可以与外界溶液发生渗透作用。质壁分离就是靠渗透作用来实现的。D项为亲水性物质，与吸胀作用有关，故质壁分离不能证明D项。,D,水分子是顺相对含量的梯度跨膜运输的，而其他物质大部分不是如此跨膜运输。若所有的物质进出细胞都与水分子一样，细胞内外的所有物质都达到一种平衡，那么细胞就失去了新陈代谢等生命活动所需要的一种特殊物质环境，也就不能完成各种生命活动了。,知识点3物质跨膜运输的其他实例,实验表明，除水以外的其他物质也可以进行跨膜运输，有的是顺相对含量梯度，如CO2、O2、甘油、乙醇等；有的不是顺相对含量梯度，如Na、K、氨基酸等，而且细胞对于这些物质的输入和输出有选择性。从教材的资料分析中得知，番茄和水稻能从培养液中选择性地吸收离子，而人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力，即动植物细胞对物质的吸收具有选择性，这是由细胞膜的特性决定的。,活细胞的细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，它的选择透过性主要表现在：水分子可以自由通过；被细胞选择吸收的离子和小分子也可以通过；不被细胞选择吸收的离子和小分子、大分子不能通过。,知识贴士,将水稻培养在含有各种营养元素的培养液中，发现水稻吸收硅多，吸收钙少。这说明()A水稻培养液中硅和钙的浓度不同B水稻根细胞对于物质的吸收具有选择性C水稻根细胞吸收硅的能力强，吸收钙的能力弱D硅是小分子，钙是大分子解析水稻吸收硅多，吸收钙少，说明水稻根细胞对物质的吸收具有选择性。,典题3,B,变式训练3甜菜块根细胞中有花青素，可使块根呈红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显的颜色变化。但用盐酸处理这些块根后，则能使水变红，这是因为()A细胞壁被盐酸破坏B花青素不溶于水而溶于盐酸C盐酸破坏了细胞膜的选择透过性D盐酸破坏了原生质层的选择透过性解析花青素存在于液泡的细胞液中，单纯破坏细胞膜、细胞壁，但只要液泡未被破坏，花青素就不会出来。液泡膜与细胞膜以及两膜之间的细胞质合称为原生质层，可看成是一层选择透过性膜。,D,指点迷津,假设将标号为甲、乙、丙的同一种植物的细胞(细胞液浓度相同)分别放在a、b、c三种不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后得到如图所示状态(原生质层不再变化)。据图分析推理不正确的是(),典题4,B,A实验前蔗糖溶液浓度为：cbaB实验后蔗糖溶液浓度为：cbaC实验后细胞的吸水能力：丙乙甲D实验后细胞液浓度：丙乙甲解析由于浓度差越大发生质壁分离的程度就越大，所以c蔗糖溶液浓度最高，b次之，a最低；实验后a、b、c中的细胞的吸水与失水均已处于动态平衡状态，由于此时细胞液浓度：丙乙甲，所以外界溶液的浓度也是不相同的，应为cba。,核心素养,细胞吸水和失水的应用1在生产生活中的应用：(1)对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液浓度，促进水分的吸收。(2)盐碱地中植物更易缺水或不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过根细胞液浓度，这样，根就不易吸水或因失水而造成“烧苗”现象。,(3)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不变质的原因是形成了很高浓度的溶液，使微生物(如细菌)不能在上面生存、繁殖，从而能较长时间的保存。(4)医用的生理盐水浓度为0.9%，是为了维持组织细胞正常的形态。(5)农民在移栽植物时往往去掉一些叶片，是因为刚移栽的植物的根尚不能从土壤中大量吸水，去掉部分叶片可以减少水分散失，以避免植物体内失水过多，从而提高成活率。,2在科学研究中的应用：根据渗透作用原理可知，水是由低浓度溶液向高浓度溶液渗透，这一原理在科学研究中可用于：(1)鉴定溶液浓度的高低；(2)验证细胞的死活(死细胞不会发生渗透作用)；(3)测定细胞液的浓度。,问题释疑,(一)问题探讨1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。2用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。3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。,(二)思考与讨论1红细胞内的血红蛋白等