生物细胞的物质输入和输出新人教必修

1、一、渗透作用一、渗透作用 半透膜：半透膜：半透膜半透膜 是一类可以让小是一类可以让小 分子物质通过而分子物质通过而 大分子物质不能大分子物质不能 通过的一类薄膜通过的一类薄膜 的总称的总称 渗透作用装置渗透作用装置 分析实验现象分析实验现象 1. 1. 漏斗管内液面为什么会升高？漏斗管内液面为什么会升高？ 2. 2. 用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？ 由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水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。管内液面

2、升高。 用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗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。糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。 分析实验现象分析实验现象 4.4.水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？ （友情提醒）半透膜，水分子可以自由通过。（友情提醒）半透膜，水分子可以自由通过。 不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中， 也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过，在单位时间内，也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过，在单位时间内， 从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。从烧杯中扩散到漏斗

3、中的水分子数量比较多。 3. 3. 清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？清水换成同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？ 半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透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。分子数量，液面也不会升高。 得出结论 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 渗透作用渗透作用 ：水分子（或其他溶剂分子）透水分子（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，过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散， 称为渗透作用称为渗透

4、作用 条条 件件 具有半透膜（主要）具有半透膜（主要） 半透膜两侧的溶液浓度不同半透膜两侧的溶液浓度不同 问题：细胞是否会发生渗透作用呢？问题：细胞是否会发生渗透作用呢？ （一）动物细胞的吸水和失水（一）动物细胞的吸水和失水 分析右图，一段时间后红细分析右图，一段时间后红细 胞会发生什么变化？胞会发生什么变化？ 放到清水中，细胞不断吸水放到清水中，细胞不断吸水 膨胀直至胀破。膨胀直至胀破。 【探究探究】红细胞是否具有发生渗透作用的条件红细胞是否具有发生渗透作用的条件 问题一问题一 红细胞的红细胞的 相当于半透膜，为相当于半透膜，为 什么？什么？ 因为，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些因为

5、，细胞膜同样具有有些物质可以通过，而有些 物质不能通过的特点。物质不能通过的特点。 问题二问题二 什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？什么情况下，红细胞会发生吸水或失水？ 细胞膜细胞膜 当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，当外界溶液浓度细胞质基质浓度时， 红细胞失水；红细胞失水； 当外界溶液浓度细胞质基质浓度时，当外界溶液浓度细胞质基质浓度时， 红细胞吸水。红细胞吸水。 清水清水 0.9%生理盐水生理盐水 10%的盐水的盐水 2、总结归纳吸水和失水规律、总结归纳吸水和失水规律 当外界溶液浓度当外界溶液浓度大于大于细胞细胞 质的浓度时，红细胞失水质的浓度时，红细胞失水 皱缩皱缩 当外界溶液的浓度当外

6、界溶液的浓度小于小于红细胞红细胞 内部的浓度时，红细胞吸水而内部的浓度时，红细胞吸水而 膨胀膨胀 当外界溶液的浓度当外界溶液的浓度等于等于细胞质的浓细胞质的浓 度时度时,水分进出红细胞就处于动态平水分进出红细胞就处于动态平 衡衡 1.1.细胞膜相当于半透膜细胞膜相当于半透膜 2.2.外界溶液与细胞质基质存在浓度差外界溶液与细胞质基质存在浓度差 【总结总结】红细胞发生渗透作用的条件红细胞发生渗透作用的条件 1 1红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？ 不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。 2

7、 2当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因 会发生吸水并且胀破会发生吸水并且胀破 ，因为外界溶液浓度过低，红细胞，因为外界溶液浓度过低，红细胞 不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限度，不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限度， 细胞就会破裂。细胞就会破裂。 3 3红细胞吸水或失水的多少与什么有关？红细胞吸水或失水的多少与什么有关？ 红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓度差，红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓度差， 一般差值越大，吸水或失水越多。一般差值越大，吸水或失水越多。 【思考思考】 红细

8、胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态。因红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态。因 为外界溶液浓度为外界溶液浓度= =细胞内浓度，所以单位时间渗入的水细胞内浓度，所以单位时间渗入的水 分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动 态平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。态平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。 4.4.如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么 变化？原因？变化？原因？ 问 题 1.1.植物细胞会出现失水的情况吗？植物细胞会出现失水的情况吗？ 2.2.植物细胞在什么情况下会失水？植物细胞

9、在什么情况下会失水？ 3.3.原生质层是否相当与半透膜？原生质层是否相当与半透膜？ 当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时 2.植物细胞的吸水与失水 【探究探究】植物细胞植物细胞 相当于半透膜相当于半透膜 原生质层原生质层 探究实验：植物细胞的吸水和失水 提出问题提出问题 作出假设作出假设 设计实验设计实验 进行实验进行实验 分析结果分析结果 表达与交流表达与交流 （原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层是一层半透膜吗？） （原生质层相当于一层半透膜）（原生质层相当于一层半透膜） 设计设计 方案方案 （按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验） （分析实验结果，得出

10、结论：（分析实验结果，得出结论：） （总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流） 预期预期 结果结果 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液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。央液泡会变大，细胞膨胀。 1.1.剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好。用解剖刀剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较

11、浓的更好。用解剖刀 或刀片在叶片外表皮划一或刀片在叶片外表皮划一0.5 cm0.5 cm见方的见方的“井井”字。字。 2.2.用尖嘴镊从用尖嘴镊从“井井”字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮 撕下，平铺在载玻片中央。撕下，平铺在载玻片中央。 3.3.用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为30%30%的蔗糖溶液，盖上盖的蔗糖溶液，盖上盖 玻片。用吸水纸吸去多余液体。玻片。用吸水纸吸去多余液体。 4.4.在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁 分离的现象，直到原生质收缩成

12、球状小团，与细胞壁完全分开。分离的现象，直到原生质收缩成球状小团，与细胞壁完全分开。 5.5.在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收，在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收， 使清水置换蔗糖溶液。使清水置换蔗糖溶液。 6.6.在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。 进行实验进行实验 1.1.实验结果与你与预期相吻合吗？它是否支持你所作出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？怎样的解释？ 2.2.如果没有

13、细胞壁，实验结果会有什么不同？如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？ 3.3.如果滴加的是如果滴加的是0.50.5克克mlml的蔗糖溶液，实验结果会有什的蔗糖溶液，实验结果会有什 么不同？么不同？ 交交 流流 不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水 高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，不可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能发生质壁分离复原 植物细植物细 胞的质胞的质 壁分离壁分离 及复原及复原 实验现象实验现象： 中央液中央液 泡大小泡大小 原生质层原生质层 的位置的位置 细胞细胞 大小大小

14、蔗糖蔗糖 溶液溶液 清水清水 变变 小小 逐渐恢复逐渐恢复 原来大小原来大小 原生质层恢原生质层恢 复原来位置复原来位置 原生质层脱原生质层脱 离细胞壁离细胞壁 基本基本 不变不变 基本基本 不变不变 得出结论得出结论 植物细胞原生质层相当于一层半透膜植物细胞原生质层相当于一层半透膜, , 成熟的植物细胞靠渗透作用吸水。细胞液成熟的植物细胞靠渗透作用吸水。细胞液 与细胞外界溶液发生了渗透作用。与细胞外界溶液发生了渗透作用。 2.2.质壁分离及复原现象质壁分离及复原现象 初始浓度初始浓度 0 Mg2 Ca2+ Si4+ 离子 离子 培养液中的离子浓度培养液中的离子浓度 水稻 番茄 物质跨膜运输的

15、其他实例物质跨膜运输的其他实例 实例一实例一 1.1.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？稻不吸收反而向外排出呢？ 2.2.不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？ 水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物 质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活 动的需要。动的需要。 细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具 有普遍性。有普遍性。 被动运

16、输：物质进出细胞，被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度顺浓度梯度的扩散方式。的扩散方式。 主动运输：物质主动运输：物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧从低浓度一侧运输到高浓度的一侧， 需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学 反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。 物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式 被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。 自由扩散：自由扩散： 协助扩散：协助扩散： 物质通过简单的扩散作用进物质通过简单的扩散作用进 出细胞。出细胞。 进出

17、细胞的物质借助载体进出细胞的物质借助载体 蛋白的扩散。蛋白的扩散。 协助扩散比自由扩散速率大的原因是协助扩散有载体蛋白协助扩散比自由扩散速率大的原因是协助扩散有载体蛋白 的协助的协助 主动运输的意义：主动运输的意义： 保证了保证了活细胞活细胞能够按照生命活动的需要，能够按照生命活动的需要，主动主动 选择吸收选择吸收所需要的营养物质，所需要的营养物质，排出排出代谢废物和对细代谢废物和对细 胞有害的物质。胞有害的物质。 比较三种物质运输方式的异同：比较三种物质运输方式的异同： 运输方式运输方式 运输运输方向方向 是否需要是否需要载载 体蛋白体蛋白 是否消耗细是否消耗细 胞内的胞内的能量能量 代表例

18、子代表例子 顺顺浓度梯度浓度梯度 顺顺浓度梯度浓度梯度 逆逆浓度梯度浓度梯度 不需要不需要需要需要需要需要 不消耗不消耗不消耗不消耗需要需要消耗消耗 O O2 2、COCO2 2等气等气 体、水、乙体、水、乙 醇、甘油等醇、甘油等 通过细胞膜通过细胞膜 葡萄糖进入葡萄糖进入 红细胞红细胞 葡萄糖、氨基葡萄糖、氨基 酸进入酸进入小肠上小肠上 皮细胞皮细胞；离子；离子 通过细胞膜通过细胞膜 自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散 主动运输主动运输 被动运输被动运输 探究发现活动一探究发现活动一: : v1、不同物质跨膜运输的方式一般不同，、不同物质跨膜运输的方式一般不同，有时同一有时同一 种物质跨膜运输

19、的方式也不同种物质跨膜运输的方式也不同，如葡萄糖，如葡萄糖 v2、细胞膜中的载体蛋白在协助扩散和主动运输中、细胞膜中的载体蛋白在协助扩散和主动运输中 都有都有特异性特异性，仅能运载，仅能运载特异的物质或几种结构相似特异的物质或几种结构相似 的物质的物质，如运载葡萄糖的载体就不能运载氨基酸，如运载葡萄糖的载体就不能运载氨基酸 v3、主动运输方式进入细胞的物质，吸收量的多少、主动运输方式进入细胞的物质，吸收量的多少 取决于细胞膜上的取决于细胞膜上的载体载体的数量和种类，还与细胞的的数量和种类，还与细胞的 呼吸作用产生的呼吸作用产生的能量能量的多少有关的多少有关 物质跨膜运输的特点物质跨膜运输的特点

20、 胞吞作用：胞吞作用： 像像蛋白质蛋白质这样的大分子物质和颗粒性这样的大分子物质和颗粒性 物质附着在细胞膜上，由细胞膜内陷形成物质附着在细胞膜上，由细胞膜内陷形成 小囊，这些物质就被包入小囊内，然后，小囊，这些物质就被包入小囊内，然后， 小囊从细胞膜上脱离下来形成小囊泡，进小囊从细胞膜上脱离下来形成小囊泡，进 入细胞内部，这种现象叫做胞吞作用。入细胞内部，这种现象叫做胞吞作用。 胞吐作用：胞吐作用： 有些物质在细胞膜内被一层膜所包围，有些物质在细胞膜内被一层膜所包围， 形成小囊泡，囊泡膜与细胞膜融合在一起，形成小囊泡，囊泡膜与细胞膜融合在一起， 小囊泡逐渐移到细胞表面，并且向细胞外小囊泡逐渐移

21、到细胞表面，并且向细胞外 张开，使内涵物质排出细胞外，这种现象张开，使内涵物质排出细胞外，这种现象 叫做胞吐作用。叫做胞吐作用。 如：分泌蛋白的如：分泌蛋白的 合成与运输。合成与运输。 1.1.以下可以发生渗透作用的是（以下可以发生渗透作用的是（ ） A.A.煮熟的马铃薯条放入水中煮熟的马铃薯条放入水中 B.B.把干种子放在清水中把干种子放在清水中 C.C.烈日下菠菜叶子下垂烈日下菠菜叶子下垂 D.D.放在盐水中的萝卜变软放在盐水中的萝卜变软 D 2.a2.a、b b、c c是三个相邻的细胞，已知是三个相邻的细胞，已知a a细胞液浓度细胞液浓度 b b 细胞液浓度细胞液浓度 c c细胞液浓度细

22、胞液浓度, ,如图所示，能正确表示水如图所示，能正确表示水 分在三者之间关系的是（分在三者之间关系的是（ ） C a cb a cb a cb a cb AB C D 3.3.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧烧 苗苗”。其原因是（。其原因是（ ） A.A.根细胞从土壤中吸收的养分过多根细胞从土壤中吸收的养分过多 B.B.根细胞不能从土壤中吸水根细胞不能从土壤中吸水 C.C.根系不能将水向上运输根系不能将水向上运输 D.D.根系被肥料分解释放的热能烧毁根系被肥料分解释放的热能烧毁 B 4.4.利用高浓度盐水（利用高浓度盐水（NaClNaCl溶液

23、）杀菌防腐的原理溶液）杀菌防腐的原理 是（是（ ） A.A.盐水中的盐水中的ClCl 有杀菌防腐的作用 有杀菌防腐的作用 B.B.盐水中的盐水中的NaNa 不利于细菌的生活 不利于细菌的生活 C.C.盐水是中性的，不适于细菌的生活盐水是中性的，不适于细菌的生活 D.D.由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡 D 运输速率运输速率 浓度差浓度差 上面几幅坐标图中所表示的分别上面几幅坐标图中所表示的分别 是哪种物质运输方式？为什么？是哪种物质运输方式？为什么？ 思考！思考！ 运输速率运输速率 浓度差浓度差 时间时间 细胞内浓度细胞内浓度 （细胞外浓度）（细

24、胞外浓度） 问题：细胞是否会发生渗透作用呢？问题：细胞是否会发生渗透作用呢？ （一）动物细胞的吸水和失水（一）动物细胞的吸水和失水 分析右图，一段时间后红细分析右图，一段时间后红细 胞会发生什么变化？胞会发生什么变化？ 放到清水中，细胞不断吸水放到清水中，细胞不断吸水 膨胀直至胀破。膨胀直至胀破。 探究实验：植物细胞的吸水和失水 提出问题提出问题 作出假设作出假设 设计实验设计实验 进行实验进行实验 分析结果分析结果 表达与交流表达与交流 （原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层是一层半透膜吗？） （原生质层相当于一层半透膜）（原生质层相当于一层半透膜） 设计设计 方案方案 （按预定方案进行实验

25、）（按预定方案进行实验） （分析实验结果，得出结论：（分析实验结果，得出结论：） （总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流） 预期预期 结果结果 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液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。央液泡会变大，细胞膨胀。 1.1.剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更

26、好。用解剖刀剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好。用解剖刀 或刀片在叶片外表皮划一或刀片在叶片外表皮划一0.5 cm0.5 cm见方的见方的“井井”字。字。 2.2.用尖嘴镊从用尖嘴镊从“井井”字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮 撕下，平铺在载玻片中央。撕下，平铺在载玻片中央。 3.3.用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为30%30%的蔗糖溶液，盖上盖的蔗糖溶液，盖上盖 玻片。用吸水纸吸去多余液体。玻片。用吸水纸吸去多余液体。 4.4.在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁 分离的现象，直到原生质收缩成球状小团，与细胞壁完全分开。分离的现象，直到原生质收缩成球状小团，与细胞壁完全分开。 5.5.在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收，在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收， 使清水置换蔗糖溶液。使清水置换蔗糖溶液。 6.6.在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。 进行实验进行实验 1.1.实验结果与你与预期相吻合吗？它是否支持你所作出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