物质跨膜运输的实例（必修1）

1、考考 纲纲 下下 载载1.通过模拟实验探究膜的透性通过模拟实验探究膜的透性2.观察植物细胞的质壁分离和复原观察植物细胞的质壁分离和复原3.物质出入细胞的方式物质出入细胞的方式4.生物膜的结构生物膜的结构第四章第四章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出热热 点点 提提 示示1.细胞膜选择透过性的实验验证与分析细胞膜选择透过性的实验验证与分析2.细胞吸水和失水的原理应用及实验探究设计细胞吸水和失水的原理应用及实验探究设计3.物质跨膜运输方式的判断及实验探究物质跨膜运输方式的判断及实验探究4.生物膜的结构特点和生理特性及相关实验验证生物膜的结构特点和生理特性及相关实验验证答案：答案： 半半透明

2、透明 半透明半透明 = =答案：答案： 细胞膜细胞膜 液泡膜液泡膜 大液泡大液泡 质壁分离质壁分离 质壁质壁分离复原分离复原想一想：想一想：细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？答案：答案：水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞吸水时，水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞吸水时，由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的水分子总数。由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的水分子总数。答案：答案： 不同不同 不同不同 相对独立相对独立 水分子水分子 离子和小分离子和小分子子 离子、小分子和大分子离子、小分子和大分子答案：答案：相同点：某些物质

3、可以通过，另一些物质不能通过。相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过。不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜性膜议一议：议一议：半透膜与选择透过性膜有哪些异同点？半透膜与选择透过性膜有哪些异同点？1对比分析对比分析渗透作用模型渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统植物细胞与外界溶液形成渗透系统图解图解基本组成基本组成或条件或条件半透膜浓度差半透膜浓度差原生质层原生质层选择透过性膜浓度差选择透过性膜浓度差细胞液与外界溶液之间细胞液与外界溶液之间原理原理水分子通过半透膜水分子通过半透膜的扩散作用的扩散作用细胞液

4、通过原生质层与外界溶液之间细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透发生渗透水扩散水扩散的方向的方向低浓度溶液低浓度溶液高浓度溶液高浓度溶液特别提醒：特别提醒：渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。度的大小。两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出水分子双向两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出水分子双向运动的差所导致的液面改变。运动的差所导致的液面改变。溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度

5、是10%蔗糖溶液的小，故蔗糖溶液的小，故水由蔗糖向葡萄糖溶液移动。水由蔗糖向葡萄糖溶液移动。 2. 两组相近概念比较两组相近概念比较 (1)半半透膜、选择透过性膜透膜、选择透过性膜 区别：区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不而另一些物质不 能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收同物质是否吸收 的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选

6、择透过性丧失。的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。 (2)原生质层、原生质体原生质层、原生质体原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物原生质体是去除了植物细胞壁后所

7、剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。胞融合的材料。3渗透系统的应用渗透系统的应用 (1)比比较不同溶液浓度大小较不同溶液浓度大小 漏斗内漏斗内烧杯内烧杯内溶液浓度溶液浓度MN现象及结论现象及结论若漏斗内液面上升，则若漏斗内液面上升，则MN若漏斗内液面不变，则若漏斗内液面不变，则MN若漏斗内液面下降，则若漏斗内液面下降，则MN(2)验证渗透作用发生的条件验证渗透作用发生的条件具有半透膜：具有半透膜：具有浓度差：具有浓度差： 烧杯内盛烧杯内盛淀粉溶液淀粉溶液漏斗内盛漏斗内盛碘液碘液结论

8、结论变蓝变蓝不变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝不变蓝变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜淀粉和碘都不能通过半透膜(3)探究物质能否通过半透膜探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例以碘和淀粉为例)1下表资料显示四组马铃薯条分别浸入下表资料显示四组马铃薯条分别浸入四种不同溶液四种不同溶液1 h后后质量转变百分质量转变百分 率，根据表中资料可得到的结论是率，根据表中资料可得到的结论是() A溶液溶液的浓度最小的浓度最小 B溶液溶液的浓

9、度小于溶液的浓度小于溶液C溶液溶液的浓度最大的浓度最大 D溶液溶液是蒸馏水是蒸馏水溶液溶液质量转变质量转变百分率百分率5%5%3%0%解析：解析：根据表格中质量转变百分率可知，四组马铃薯条分别在根据表格中质量转变百分率可知，四组马铃薯条分别在四种液体中发生了吸水、失水、失水和吸水失水达到动态四种液体中发生了吸水、失水、失水和吸水失水达到动态平衡四种情况，由此可推知外界四种溶液浓度大小为平衡四种情况，由此可推知外界四种溶液浓度大小为。答案：答案：A1实例实例 有差异有差异植物细胞膜对无机盐离子的吸收植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性具有选择性2结构基础结构基础细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同

10、。细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同。(2)外因外因主要是影响呼吸作用主要是影响呼吸作用3原因分析原因分析(1)内因内因遗传因素遗传因素4实验验证实验验证2(2009成都质检成都质检)用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72小时后小时后原培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化原培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为表中数据为72小小时后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比时后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不。分析下表不能得出

11、的结论是能得出的结论是 ()A. 不同植物对离子的需要量是不同的不同植物对离子的需要量是不同的B与番茄相比，水稻对与番茄相比，水稻对SiO需要量大，对需要量大，对Ca2需要量小需要量小C不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的D植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关解析：解析：植物因其根细胞膜上载体的种类和数量不同，而表现出对矿植物因其根细胞膜上载体的种类和数量不同，而表现出对矿质离子吸收的选择性。这种吸收是主动运输，此表并不能体现出离质离子吸收的选择性。这种吸收是主动运输，此表并不能体现出离

12、子吸收速率与溶液中相应离子的浓度的关系。子吸收速率与溶液中相应离子的浓度的关系。答案：答案：D【例【例1】如如果将质量分数为果将质量分数为10%的蔗糖溶液和质量分数为的蔗糖溶液和质量分数为10%的葡的葡萄糖溶液分别置于萄糖溶液分别置于“U”形管的左右两侧，中间用半透膜隔开形管的左右两侧，中间用半透膜隔开(允允许水分子和葡萄糖分子通过半透膜，不允许蔗糖通过许水分子和葡萄糖分子通过半透膜，不允许蔗糖通过)，使两者，使两者的液面相平，如下图所示。开始和一段时间后液面情况是的液面相平，如下图所示。开始和一段时间后液面情况是()左侧高于右侧左侧高于右侧右侧高于左侧右侧高于左侧左右两侧一样左右两侧一样无法

13、确定无法确定A B C D思路点拨：思路点拨：渗透压的高低与溶质颗粒的多少有关，与溶质分子的质渗透压的高低与溶质颗粒的多少有关，与溶质分子的质量无关。在比较不同溶液的渗透压的大小时，不能用质量分数的大量无关。在比较不同溶液的渗透压的大小时，不能用质量分数的大小来比较，而应用物质的量的浓度来比较。小来比较，而应用物质的量的浓度来比较。 自主解答：自主解答：_答案：答案：A方法技巧：方法技巧：读读图析图图析图(1)两侧溶液的物质的量浓度，大的一侧渗透压高，小的一侧渗透压两侧溶液的物质的量浓度，大的一侧渗透压高，小的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧低，水分子由低浓度一侧高浓度一侧。高浓度一侧。(2)

14、两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面相平。升高，最后两侧液面相平。(3)在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(4) B图中若浸在烧杯低浓度溶液中的是透析袋，由于透析袋内的溶图中若浸在烧杯低浓度溶

15、液中的是透析袋，由于透析袋内的溶质分子不能透过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受到透析袋质分子不能透过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受到透析袋的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。3如图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶液用半透膜如图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开，开始时和一段隔开，开始时和一段时间后

16、液面情况是时间后液面情况是() A甲高于乙甲高于乙 B乙高于甲乙高于甲 C甲先高于乙，乙后高于甲甲先高于乙，乙后高于甲 D乙先高于甲，甲后高于乙乙先高于甲，甲后高于乙 解析解析：葡萄糖分子比蔗糖分子小，因此单位体积的蔗糖溶液中水分葡萄糖分子比蔗糖分子小，因此单位体积的蔗糖溶液中水分子数多于单位体积的葡萄糖溶液中水分子数，因此，开始时由乙子数多于单位体积的葡萄糖溶液中水分子数，因此，开始时由乙甲的水分子数多于甲甲的水分子数多于甲乙的水分子数，甲液面升高。但随着葡萄糖乙的水分子数，甲液面升高。但随着葡萄糖分子通过半透膜由甲分子通过半透膜由甲乙，乙的溶液浓度大于甲，乙液面又升高。乙，乙的溶液浓度大于

17、甲，乙液面又升高。答案答案：C【例【例2】将将水稻和番茄分别培养在相同的培养液中一段时间，实验结水稻和番茄分别培养在相同的培养液中一段时间，实验结束后测定培养液中各离子的浓度，下图表示实验结束后培养液束后测定培养液中各离子的浓度，下图表示实验结束后培养液中各种离子浓度占开始时的浓度的百分比。分析此图，回答问中各种离子浓度占开始时的浓度的百分比。分析此图，回答问题：题： (1)图中的结果能说明的问题有图中的结果能说明的问题有植物对矿质离子的吸收具有植物对矿质离子的吸收具有 _；植物对水分和矿质元素的吸收植物对水分和矿质元素的吸收_(填填“是是”或或“不是不是”)同一过程。同一过程。 (2)从图中

18、可以看出培养液中有些离子的浓度比培养前还高，原因是从图中可以看出培养液中有些离子的浓度比培养前还高，原因是_。 (3)上述实验及结果对农业生产有什么指导意义？上述实验及结果对农业生产有什么指导意义？_。思路点拨：思路点拨：本题既考查了植物对无机盐离子的吸收具有选择性的表本题既考查了植物对无机盐离子的吸收具有选择性的表现、原因及应用，又考查了学生分析图像的能力，有助于培养学生现、原因及应用，又考查了学生分析图像的能力，有助于培养学生科学的思维方法。从图中可见，同一种植物科学的思维方法。从图中可见，同一种植物(如水稻如水稻)对不同离子的吸对不同离子的吸收量不同；同一离子收量不同；同一离子(如如Ca

19、2)，不同的植物对其的吸收量也不同，说，不同的植物对其的吸收量也不同，说明了植物对离子的吸收具有选择性。明了植物对离子的吸收具有选择性。从实验结束后，培养液中各种养分浓度占开始时浓度的百分比不从实验结束后，培养液中各种养分浓度占开始时浓度的百分比不同同(特别是有些大于特别是有些大于100%，有些小于，有些小于100%)，隐含了植物对不同，隐含了植物对不同离子和水分的吸收相对速率不同，体现了植物对无机盐离子和水离子和水分的吸收相对速率不同，体现了植物对无机盐离子和水分的吸收是相对独立的。分的吸收是相对独立的。答案：答案：(1)选择性不是选择性不是(2)植物吸收水分的相对速率比吸收该离植物吸收水分

20、的相对速率比吸收该离子的相对速率快，使培养液浓度升高子的相对速率快，使培养液浓度升高(3)合理施肥合理施肥(1)栽培农作物时，应如何做到合理施肥？栽培农作物时，应如何做到合理施肥？(2)有人说番茄的补钙效果比水稻的好，对吗？试从营养学角度分析有人说番茄的补钙效果比水稻的好，对吗？试从营养学角度分析原因。原因。【提示】【提示】 (1)不同的农作物对各种无机盐离子的吸收量、需求量不同，不同的农作物对各种无机盐离子的吸收量、需求量不同，根据具体作物的具体特点适时、适量施肥。根据具体作物的具体特点适时、适量施肥。(2)对。因为番茄中对。因为番茄中Ca2的含量要多于水稻中的。的含量要多于水稻中的。 实验

21、：观察植物细胞的质壁分离与复原实验：观察植物细胞的质壁分离与复原一、植物细胞的吸水和失水的实验探究过程一、植物细胞的吸水和失水的实验探究过程二、质壁分离的原因分析二、质壁分离的原因分析(1)(1)原因原因外因：外界溶液浓度外因：外界溶液浓度细胞液浓度细胞液浓度(2)表现表现特别提醒：特别提醒：(1)在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。的观察。(2)不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会在失水不选动物细胞做

22、实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会在失水时发生质壁分离现象。时发生质壁分离现象。(3)本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(前测和后测前测和后测)。(4)当以可吸收的物质做溶质时当以可吸收的物质做溶质时(如甘油、尿素、如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。可出现质壁分离及自动复原现象。(5)分离时，原生质层的外界面是细胞膜。分离时，原生质层的外界面是细胞膜。 三、质壁分离实验的拓展应用及方法三、质壁分离实验的拓展应用及方法1判断细胞的死活判断细胞的死活2测定细胞液浓度范围测定细胞液浓度范围待测细胞一系列浓度梯度

23、的蔗糖溶液待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。3比较不同植物细胞的细胞液浓度大小比较不同植物细胞的细胞液浓度大小不不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液 刚刚发生质壁分离时刚刚发生质壁分离时所需时间所需时间的比较的比较判断细胞液浓度大小判断细胞液浓度大小(时间越短，细胞液浓度时间越短，细胞液浓度越小越小)。4比较一系列溶液的浓度的大小比较一系列溶液的浓度的大小同同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液 记录刚刚发生质记录刚刚发生质壁分离所需时间壁分离所需时间比较所用时间长短比较所用时间长短判断溶液浓度的大小判断溶液浓度的大小(时时间越短，未知溶液的浓度越大间越短，未知溶液的浓度越大)5鉴别不同种类的溶液鉴别不同种类的溶液(如如KNO3和蔗糖溶液和蔗糖溶液)相同成熟植物细胞不同种类溶液相同成熟植物细胞不同种类溶液【例】【例】引引起起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，我