物质跨膜运输的实例(上课)PPT课件

,高中生物必修1,第四章细胞的物质输入和输出,第1节物质跨膜运输的实例,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？,答：觉得比较干，细胞失水,半透膜：一类可以让小分子物质通过，而大分子物质不能透过的一类多孔性薄膜的总称。例：玻璃纸，卵壳膜，肠系膜等。,一、渗透作用,由于单位时间内烧杯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。,思考：1.渗透作用进行时，蔗糖分子和半透膜两侧的水分子是否都透过半透膜吗？2.在单位时间内，由烧杯渗入玻璃纸的水分子数量多，还是由玻璃纸渗出烧杯的水分子数量多？3.水分子总体的扩散方向是怎样的？,玻璃纸是一种半透膜，水分子可以透过它，而蔗糖分子则不能。,1、概念：,高浓度溶液,(顺着相对含量的梯度),低浓度溶液,一、渗透作用,半透膜,水分子透过，从向的扩散，称为渗透作用,在渗透作用过程中，水分子总是从相对数目多的一侧流向相对数目少的一侧，即水分子主要通过半透膜从低浓度一侧向高浓度一侧流动。判断水分子流动方向的方法：水分子主要向哪侧流动，哪侧的溶液浓度就高，可简记为“水往高处流”。,一、渗透作用,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。,一、渗透作用,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。,一、渗透作用,2、条件,半透膜,膜两侧的溶液具有浓度差,（生物膜或物理性的过滤膜）,1、分析渗透达到平衡后，液面不再升高的原因：渗透压=静水压，即：通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等2、达到渗透平衡后只要存在液面高度差h，两侧溶液就具有浓度差，用于维持液面高度差产生的压强。3、溶液浓度是指物质的量浓度，而非质量浓度。如10%的葡萄糖溶液和10%的蔗糖溶液的质量浓度相同，但是10%的蔗糖溶液的物质的量浓度小，故当两者被半透膜隔开时，水分子由蔗糖溶液葡萄糖溶液一侧移动。,渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高。,更多,渗透系统的类型：(1)人工渗透系统：,说明：A为蔗糖溶液、B为清水分析渗透达到平衡后，液面不再升高的原因：由图示可知，A侧浓度大于B侧浓度，A侧会吸水，液面升高，浓度降低，当A与B之间渗透压之差等于A与B之间的高度差h产生的压强时，液面维持稳定。,小结：渗透作用的发生(溶质分子不能通过半透膜)当S1浓度S2浓度时，由S2S1的水分子数多于由S1S2的水分子数，漏斗(S1)液面上升。当S1浓度bC.实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定D.当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡,B,2.如图为平衡时的渗透装置，烧杯内的液面高度为a，漏斗内的液面高度为b，液面高度差m=b-a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面高度差为观测指标，正确的是(),A.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m增大B.若向漏斗中滴入清水，平衡时m将减小C.若向漏斗中滴入适量等浓度的蔗糖溶液，则平衡时m不变D.向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大,B,【补偿训练】1.现有四瓶失去标签的蔗糖溶液(编号为A、B、C、D)，用实验来测定其浓度，装置如下图，已知四瓶蔗糖溶液的浓度不同。一段时间后，半透膜袋和变得胀硬、萎缩。四种蔗糖溶液中浓度最低的是(),A.溶液AB.溶液BC.溶液CD.溶液D,B,2.(2016吉林高一检测)某同学设计了图中所示用于检测渗透作用的实验装置，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(),A,水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散,物质从相对含量多的地方到相对含量少的地方的自由运动,半透膜；半透膜两侧存在浓度差,两处物质相对含量不等即可,透过半透膜的溶剂分子达到动态平衡,两处物质相对含量相等,渗透作用是扩散作用的一种特殊形式,如果将渗透装置中的漏斗换成哺乳动物的红细胞,还会吸水吗？,哺乳动物的红细胞,渗透装置,二、动物细胞的吸水和失水,如果将渗透装置中的漏斗换成哺乳动物的红细胞,还会不会吸水？,自主学习P60，动物细胞的吸水和失水。,红细胞可以发生_吸水和失水,细胞膨胀,细胞皱缩,细胞形态不变,吸水,失水,动态平衡,渗透,二、动物细胞的吸水和失水（自主学习）,外界溶液与细胞质浓度的关系,细胞形态的变化,细胞表现为吸水失水,外界溶液浓度小于细胞质浓度,外界溶液浓度大于细胞质浓度,外界溶液浓度等于细胞质浓度,说明：,结论：红细胞的细胞膜相当于_。,半透膜,渗透装置,哺乳动物的红细胞,二、动物细胞的吸水和失水,清水,细胞膜,细胞质,?,其他动物细胞的吸水和失水原理与红细胞的是一样的。,讨论,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？,不能,是,3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？,不一定，浓度差很大时会涨破浓度差不是很大时不会涨破。,4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？,细胞内外溶液的浓度差，浓度差越大细胞吸水或失水越多。,5、食物较咸时，口腔和唇粘膜有什么感觉？为什么？,干燥难受的感觉，外界浓度高，口腔和唇粘膜细胞失水。,2、动物细胞发生渗透作用的条件：,1细胞膜相当于半透膜,2外界溶液与细胞质溶液存在浓度差,归纳总结,1、动物细胞是一个渗透系统。,植物细胞吸水和失水的情况是怎样的呢？,三、植物细胞的吸水和失水（合作探究）,细胞膜（相当于半透膜）,细胞核,细胞质,液泡（内含细胞液）,液泡膜,细胞质,细胞膜,水,水,原生质层,动物细胞,成熟的植物细胞,1,2,3,4,5,细胞壁（全透性，伸缩性小）,（伸缩性大）,提出问题,得出结论,分析结果,进行试验,设计实验,作出假设,探究性试验的一般过程：,三、植物细胞的吸水和失水（合作探究）,科学探究的方法和一般步骤：,提出问题,（原生质层是一层半透膜吗？）,作出假设,(根据已有的知识和生活经验，对提出的问题作出尝试性的回答）,（原生质层相当于一层半透膜）,设计实验,设计实验,_,选择怎样的材料进行实验？,选用什么溶液可以分别观察到植物细胞的失水、吸水？,这些溶液下的植物细胞先后顺序如何安排，才能观察到细胞失水和吸水？为什么？,思考与讨论,实验方案,用什么方法观察到细胞？先观察什么状态下的细胞？,1.选择_做材料制作临时装片，用_进行观察,2.观察_下的细胞,3.观察洋葱鳞片叶在_中失水时的细胞,4.观察洋葱鳞片叶在_中吸水时的细胞,洋葱鳞片叶外表皮,显微镜,正常状态,蔗糖溶液,清水,设计方案：,将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。,预期实验的结果：,由于假设原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子则不能通过，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会_，细胞_；在清水中植物细胞的液泡又会_，细胞_。,缩小,皱缩,变大,膨胀,三、植物细胞的吸水和失水（合作探究）,科学探究的方法和一般步骤：,提出问题,（原生质层是一层半透膜吗？）,作出假设,（原生质层相当于一层半透膜）,设计实验,进行实验,（实验方案）,预测的实验现象：,中央液泡大小,原生质层与细胞壁的位置,细胞大小,0.3g/mL蔗糖溶液,清水,外界溶液浓度细胞液的浓度，细胞_,实验现象：,失水,外界溶液浓度细胞液的浓度，细胞_,实验现象：,吸水,实验现象：,中央液泡大小,原生质层与细胞壁的位置,细胞大小,0.3g/mL蔗糖溶液,清水,逐渐恢复原来大小,原生质层恢复原来位置,原生质层脱离细胞壁,基本不变,基本不变,变小,三、植物细胞的吸水和失水（合作探究）,科学探究的方法和一般步骤：,提出问题,（原生质层是一层半透膜吗？）,作出假设,（原生质层相当于一层半透膜）,设计实验,进行实验,分析结果，得出结论,（原生质层相当于一层半透膜）,表达与交流,（实验方案）,植物细胞的吸水和失水,细胞液浓度小于外界溶液浓度时,细胞液浓度大于外界溶液浓度时,质壁分离,质壁分离复原,细胞失水,细胞吸水,洋葱紫色表皮,液泡,间隙（充满外界溶液）,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原因是什么？表现为？,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,质壁分离细胞液浓度变大；复原细胞液浓度变小,（1）原因,原生质层伸缩性细胞壁伸缩性,内因：,外因：,外界溶液浓度细胞液浓度,（2）表现,植物细胞由坚挺萎蔫,宏观：,微观：,质壁分离,液泡体积（大小）,细胞液颜色（浅深）,原生质层与细胞壁分离,思考讨论：,特别提醒实验成功的关键实验成功的关键是实验材料的选择，最好选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察。质壁分离和质壁分离复原中水分子移动是双向的，结果是双向水分子运动的差别所导致的现象。,细胞是否发生质壁分离及复原的判断：一、从细胞角度分析1、只有具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。2、死细胞、动物细胞、未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）、干种子的细胞不发生质壁分离现象。二、从溶液角度分析1、在溶质不能穿膜的一定浓度溶液中（如0.3g/ml蔗糖溶液）细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。2、在溶质可穿膜的一定浓度溶液中（如KNO3、尿素、乙二醇、甘油等），细胞会发生先质壁分离，又因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会再吸水而使质壁分离后自动复原。3、在高浓度溶液中（如0.5g/ml蔗糖溶液）细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡不再复原。4、盐酸、酒精、醋酸等溶液及高温会杀死细胞，不适合做质壁分离的材料。,植物细胞吸水的方式,吸胀吸水,渗透吸水,实例：未成熟植物细胞、干种子,原因：没有形成大的中央液泡,条件：有中央液泡,在实验中共涉及三次显微镜观察，观察的目的不同。（资料P40）第一次观察的目的：观察正常洋葱鳞片叶的状态，以便与处理后的状态进行对照。第二次观察的目的：滴加蔗糖溶液后，观察原生质层与细胞壁分离。第三次观察的目的：滴加清水后，观察原生质层与细胞壁复原。,故该实验存在两次对照。即第一、二次观察之间对照，第二、三次观察之间对照。,特别提醒（资料P39）：1、从微观水平分析，两溶液间的水分子进行双向运动，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在进出，且进出速度相同。3、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，最后达到动态平衡。,四、渗透作用原理的运用,6、证明成熟植物细胞发生渗透作用,1、判断细胞的死活（只有活细胞才会发生质壁分离，死细胞不会）,2、测定细胞液浓度范围（细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间）,3、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,在实验中要始终保持细胞活性的实验有：用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。观察植物细胞的质壁分离和复原。(低倍显微镜),判断细胞的死活,镜检,待测细胞外界溶液,发生质壁分离和复原活细胞不发生质壁分离死细胞,实验单一变量：待测细胞的生活状态。,测定细胞液浓度范围,分别镜检,待测细胞一系列浓度梯度的外界溶液细胞液浓度范围介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之间,实验单一变量：不同浓度的外界溶液。,比较未知浓度溶液的浓度大小,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外界溶液刚发生质壁分离所需时间比较判断质壁分离速度(或细胞液浓度)发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大。,镜检,实验单一变量：不同植物细胞。,同一植物的成熟细胞未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间比较所用时间长短判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大),实验单一变量：未知浓度的溶液。,镜检,验证原生质层和细胞壁伸缩性大小,成熟植物细胞外界溶液,镜检,实验单一变量：植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。,发生质壁分离细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性不发生质壁分离细胞壁伸缩性大于或等于原生质层的伸缩性,鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液),成熟植物细胞不同种类溶液,镜检,实验单一变量：不同种类的溶液。,质壁分离溶质不能通过半透膜的溶液(如蔗糖溶液)质壁分离后又自动复原溶质能通过半透膜的溶液(如KNO3溶液),总结,概念,条件,水分子_相对含量的梯度跨膜运输,顺,半透膜,具有浓度差,原理,结论,原理,方法和步骤科学探究的,进行实验,分析结果，得出结论,表达与交流,_,_,比较_的浓度与外界溶液的浓度,动物细胞的_相当于半透膜,细胞质,细胞膜,比较_的浓度与外界溶液的浓度,细胞液,_,提出问题,作出假设,设计实验,吸水和失水,动物细胞的,吸水和失水,植物细胞的,练习1.将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间,撕取外表皮,先用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理,细胞发生质壁分离后,立即将外表皮放入蒸馏水中,直到细胞中的水分不再增加。在该实验中,蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲,细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙,则甲、乙的关系为(),A.甲乙C.无法判断D.甲=乙,B,【解析】选B。用完全营养液浸泡紫色洋葱,保持了外表皮细胞的生活状态(细胞液浓度为甲)。用蔗糖溶液处理时,由于外界溶液的浓度大于细胞液的浓度,使细胞失水导致质壁分离,细胞液浓度升高;发生质壁分离后立即放入蒸馏水中,因蒸馏水浓度小于细胞液浓度,导致质壁分离复原,随着细胞吸水,细胞液浓度逐渐降,低,逐渐恢复至甲;细胞接着吸收水分,细胞液浓度降低,此时外表皮细胞液浓度为乙。因此外表皮细胞液的浓度应为甲乙。,练习2.将某植物花冠切成大小和形状相同的细条,分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等),取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度,结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换,则(),A.实验后,a组液泡中的溶质浓度比b组的高B.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖溶液浓度在0.40.5molL-1C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗能量大于b组D.浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组,B,不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？,有,水稻培养液中的钙、镁两种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？,不是，是因为水稻吸水的速度比吸收钙、镁离子的速度快,五、物质跨膜运输的其他实例实例一、对无机盐的吸收实例,45,.,1.在培养过程中，水稻吸收水分及Si4+离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。2.在番茄的培养液中，Ca2+、Mg2+的浓度下降，而Si4+的浓度升高，证明番茄吸收的Ca2+、Mg2+比Si4+多。3.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。细胞对物质的吸收有选择，这种选择性有普遍性吗？,结论：细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。,其他物质跨膜运输实例二:几种微生物体内的矿物质含量,结论：水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质（如碘）的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。,物质跨膜运输的其他实例三,2025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？,细胞对物质的吸收是有选择的。,结论：细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜,生物膜的功能特性选择透过性膜（水分子可自由通过，一些离子和小分子也可通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过）。,半透膜与选择透过性膜的比较：,选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然,选择透过性膜：指水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子、小分子可以通过，而其他的小离子、小分子和大分子则不能通过的膜。,半透膜：一些物质（一般是水分子物质）透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否通过决定于孔隙的大小。,能否通过决定于膜上载体的种类和数量,六、生物膜的特性,1、生物膜的概念：2、生物膜的成分和结构：3、生物膜的结构特点：4、生物膜的功能特点：,指细胞内所有的生物膜，包括细胞膜、细胞器、核膜。,选择透过性膜,一定的流动性,与细胞膜相似,A,B,C,D,1.a、b、c是三个相邻的细胞，已知细胞液浓度：abc,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（）,巩固练习,1.将洋葱鳞片叶表皮放在“0.45mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35mol/L蔗糖溶液中细胞有胀大的趋势；放在0.40mol/L蔗糖溶中，细胞似乎不发生变化”。这表明()A.细胞已经死亡B.蔗糖分子可以自由进出细胞C.细胞液浓度与0.40mol/L蔗糖溶液浓度相当D.细胞质壁分离后能自动复原,C,（1）判断植物细胞的生活状况（2）判断植物细胞的细胞液浓度,2、下图是三个相邻的植物细胞，以及它们之间水分流动方向的示意图。图中三个细胞的细胞液，在浓度上的关系是（）A、甲乙丙B、甲乙丙C、甲乙，且乙丙D、甲乙，且乙丙,甲,乙,丙,B,（1）判断植物细胞的生活状况（2）判断植物细胞的细胞液浓度,3、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,A,B,C,D,B,（3）农业生产中的水肥管理,4、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