高中生物 第4章 第1节 物质跨膜运输的实例 新人教版必修1

1、第第4 4课时细胞的物质输入和输出课时细胞的物质输入和输出第第1 1课时物质跨膜运输的实例课时物质跨膜运输的实例1.尝试探究实验中的尝试探究实验中的“提出问题提出问题,作出假设作出假设”。2.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计。进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计。3.初步学会植物细胞质壁分离与复原的方法。初步学会植物细胞质壁分离与复原的方法。4.举例说出细胞膜是选择透过性膜。举例说出细胞膜是选择透过性膜。1.渗透作用产生的条件(1)有一层_。(2)半透膜两侧的溶液具有_。2.动物细胞吸水和失水的条件(1)外界溶液浓度_细胞质浓度时,细胞吸水膨胀。(2)外界溶液浓度大于细胞质浓度时,细胞_。

2、(3)外界溶液浓度等于细胞质浓度时,水分进出细胞处于_。一、动物细胞的吸水和失水失水皱缩浓度差半透膜小于动态平衡1.结构(1)细胞壁:_,即水分子和溶解在水里的物质都能自由通过。(2)原生质层:_、_以及两层膜之间的_组成原生质层,相当于一层_。(3)细胞内的液体环境:主要指液泡内的 _。2.条件:成熟植物细胞中具有中央大液泡。3.验证二、植物细胞的吸水和失水液泡膜细胞膜全透性半透膜细胞质细胞液11(1)质壁分离:当细胞液的浓度 _外界溶液的浓度时,细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的_,当细胞不断失水时,_就会与_逐渐分离

3、开。 (2)质壁分离复原:将已发生质壁分离的细胞放在外界溶液浓度比较低的环境中时,外界溶液中的水分就透过 _进入细胞液中,整个原生质层就会慢慢恢复成原来的状态。 伸缩性大小于原生质层细胞壁原生质对无机盐的吸收实例(1)水稻和番茄对同一离子的吸收量_。(2)水稻和番茄对_的吸收量不同。2.细胞膜和其他生物膜都是_膜,可以 _自由通过,细胞选择吸收的一些_也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。三、物质跨膜运输的其他实例不同离子不同离子和小分子选择透过性水分 什么是渗透作用?细胞对无机盐离子的吸收是否通过渗透作用完成? 渗透作用是水分

4、子或其他溶剂分子通过半透膜的现象。无机盐离子不是溶剂分子,细胞对无机盐离子的吸收不是通过渗透作用完成的。答案：答案： 2.细胞对水分的吸收方式一定是渗透作用吗?答案：答案： 不一定,如干种子通过吸胀作用吸收水分,水分子还有可能通过“水通道”进入细胞。 会有干燥难受的感觉,因为口腔细胞发生了渗透作用失水。若及时喝水,可以缓解口渴。3. 当我们吃比较咸的食物时,像吃腌制的咸菜,连续嗑带盐的瓜子等,你的口腔会有什么感觉?为什么? 有什么办法解决? 答案：答案：4. 能发生质壁分离及质壁分离复原现象的细胞应具备怎样的条件?农业生产上的“烧苗”现象指的是什么?答案：答案： 活的具有中央大液泡的成熟植物细

5、胞能发生质壁分离及质壁分离复原现象。“烧苗”指的是因施肥过多等原因使土壤溶液浓度高于细胞液浓度,细胞发生渗透作用失水导致植物体内缺水萎蔫甚至死亡的现象。 1.什么是半透膜?渗透作用的实质是什么?知识点一：认识渗透作用知识点一：认识渗透作用 半透膜是指只允许某些分子或离子透过而不允许其他分子或离子透过的膜;渗透作用的实质是水分子顺浓度梯度的扩散(类比:从斜面顶端下滑的小球)。答案：答案： 2.请叙述动植物细胞发生渗透作用的条件。答案：答案： 动物细胞发生渗透作用的条件:细胞膜相当于半透膜;细胞膜两侧溶液具有浓度差。植物细胞发生渗透作用的条件:原生质层相当于半透膜;原生质层两侧溶液具有浓度差。3.

6、请完成原生质层的构成图解。细胞壁4.请利用长颈漏斗、半透膜、铁架台、具有浓度梯度的蔗糖溶液、清水等材料用具,绘制一个渗透作用装置图。若按照设计的装置进行实验,预计漏斗中的液面是上升了还是下降了?此时漏斗内溶液的渗透压变大了还是变小了?细胞膜细胞质液泡膜细胞液(具有一定浓度)答案：答案：如下图所示。液面上升。渗透压变小。知识总结知识总结渗透作用是本课时的重点和难点内容渗透作用是本课时的重点和难点内容,渗透作用实验渗透作用实验装置是理解细胞吸水和失水的关键装置是理解细胞吸水和失水的关键,掌握半透膜与原生质掌握半透膜与原生质层即选择透过性膜在功能上的异同层即选择透过性膜在功能上的异同;发生渗透作用的

7、溶液发生渗透作用的溶液浓度是指摩尔浓度而非质量浓度浓度是指摩尔浓度而非质量浓度,也就是渗透压的高低与也就是渗透压的高低与溶质颗粒的多少有关溶质颗粒的多少有关,与溶质分子的质量无关与溶质分子的质量无关;当细胞吸水当细胞吸水和失水达到平衡时和失水达到平衡时,实际上是水分子进出单位面积半透膜实际上是水分子进出单位面积半透膜双向运输达到动态平衡的结果。双向运输达到动态平衡的结果。1. 请叙述实验原理。知识点二：植物细胞质壁分离与复原实验解读知识点二：植物细胞质壁分离与复原实验解读答案：答案： 成熟的植物细胞与外界溶液接触时,就会通过原生质层与外界溶液发生渗透作用,从而吸水或失水。当细胞液浓度小于外界溶

8、液浓度时,植物细胞渗透失水,发生质壁分离;反之,渗透吸水,发生质壁分离复原。2. 以下是简单的实验流程: 制作洋葱鳞片叶临时装片 高倍镜下观察 滴0.3 g/mL的蔗糖溶液 高倍镜下观察 滴清水 高倍镜下观察 结论其中过程中可观察到细胞有两方面的变化,它们是什么?请绘出一个处于过程中洋葱鳞片叶结构示意图。答案：答案： 细胞有两方面的变化:(1)中央大液泡逐渐变小,颜色变深;(2)原生质层与细胞壁逐渐分离。如下图:3.应选择怎样的实验材料?请举一例。若用0.5 g/mL的蔗糖溶液为外界溶液,还能进行质壁分离复原实验吗?为什么? 应选择活的、成熟的植物细胞如洋葱鳞片叶表皮细胞为实验材料。用0.5

9、g/mL的蔗糖溶液为外界溶液,不能进行质壁分离复原实验,因为外界溶液浓度相对太高,细胞在短时间内失水过多而死亡。答案：答案：知识总结知识总结该实验成功的关键是实验材料的选择该实验成功的关键是实验材料的选择,必须选择有大液泡必须选择有大液泡并有颜色的成熟植物细胞并有颜色的成熟植物细胞,溶质和溶剂分子都能透过网状结构溶质和溶剂分子都能透过网状结构的细胞壁。质壁分离和复原实验可应用于测定细胞液的浓度、的细胞壁。质壁分离和复原实验可应用于测定细胞液的浓度、判断细胞的死活、观察植物细胞的细胞膜、验证成熟植物细判断细胞的死活、观察植物细胞的细胞膜、验证成熟植物细胞是一个渗透系统等胞是一个渗透系统等,并且在

10、农业生产上有很重要的指导意义。并且在农业生产上有很重要的指导意义。例例1若将人类的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡半小时之后的结果如下图,依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度,由高到低排列,正确的是()。 DA.abcdB.dabcC.cdab D.cbda【解析】成熟的植物细胞置于高浓度的外界溶液中,会因渗透失水过度而失去活性,动物细胞过度吸水会因无细胞壁的支持作用而涨破。根据细胞形态的变化情况可判断外界溶液浓度的高低。技巧归纳技巧归纳解此题要明白活细胞存在于外界溶液中一般都可构成一个渗透系统的道解此题要明白活细胞存在于外界溶液中一般都可构成一个渗透系统的道理。动物细胞或成熟的植物细胞浸

11、在某浓度的溶液中理。动物细胞或成熟的植物细胞浸在某浓度的溶液中, ,由于动物细胞膜、植由于动物细胞膜、植物细胞的原生质层都相当于半透膜物细胞的原生质层都相当于半透膜, ,当半透膜两侧存在浓度差时当半透膜两侧存在浓度差时, ,细胞会发生细胞会发生渗透失水或吸水。在此过程中渗透失水或吸水。在此过程中, ,动物细胞无质壁分离及复原现象动物细胞无质壁分离及复原现象, ,但可根据细但可根据细胞形态的变化情况判断外界溶液浓度的高低。当外界溶液浓度过高胞形态的变化情况判断外界溶液浓度的高低。当外界溶液浓度过高, ,会导致会导致细胞过度失水而失活。根据渗透作用的原理细胞过度失水而失活。根据渗透作用的原理, ,

12、可设计实验找出等渗溶液来指可设计实验找出等渗溶液来指导农业生产。导农业生产。例例2 2 下表是几组用新鲜洋葱表皮进行的实验处理和结果,请分析回答:实验分析处理方法实验结果第1组将材料置于0.3g/mL蔗糖溶液中发生质壁分离然后将材料移至蒸馏水中发生质壁分离复原第2组将材料置于0.6g/mL蔗糖溶液中迅速发生质壁分离然后将材料移至蒸馏水中质壁分离不能复原第3组将材料置于0.07g/mL的尿素溶液中开始发生质壁分离,然后逐渐自动复原第4组将材料放入100热水中3min后取出,重复第1组实验不发生质壁分离(1)洋葱表皮细胞在第1、2、3组实验中均发生了质壁分离现象,其内部结构基础和外在条件分别是。

13、(2)比较第1和第2组实验结果的差异,说明。 (3)比较第1和第3组实验结果,出现实验结果差异性的原因是。 (4)比较第1和第4组实验结果,出现实验结果差异性的原因是。 (1)内部结构基础是有原生质层和原生质层内外两种溶液体系的存在;外在条件是原生质层内外两种溶液体系存在浓度差(2)高浓度的溶液加快质壁分离现象的出现,但由于引起细胞过度失水,导致细胞死亡,使质壁分离复原不能发生(3)尿素是可以被细胞主动吸收的小分子物质,随着尿素分子不断进入细胞内部,当细胞内外溶液浓度趋于一致时,质壁分离就自动复原(4)高温使细胞死亡,死亡的细胞原生质层失去选择透过性,不能发生质壁分离【解析】成熟的洋葱鳞片叶表

14、皮细胞有大液泡,在适宜的高浓度外界溶液中易发生质壁分离现象。尿素分子是细胞选择吸收的物质,所以第3组细胞发生质壁分离后会逐渐发生质壁分离复原。解题技巧归纳解题技巧归纳技巧归纳技巧归纳 解答此题要明白发生渗透作用与细胞内部结构解答此题要明白发生渗透作用与细胞内部结构( (原生质层原生质层) )和和外在条件外在条件( (原生质层内外有浓度差原生质层内外有浓度差) )有关。实验过程中要遵循对照有关。实验过程中要遵循对照性原则。若外界溶液的溶质能被细胞选择吸收性原则。若外界溶液的溶质能被细胞选择吸收, ,则会改变细胞液则会改变细胞液浓度浓度, ,从而打破细胞液与外界溶液形成的水分子进出的动态平衡从而打

15、破细胞液与外界溶液形成的水分子进出的动态平衡, ,如当溶质进入质壁分离后的细胞中如当溶质进入质壁分离后的细胞中, ,则使细胞液浓度大于外界溶则使细胞液浓度大于外界溶液浓度液浓度, ,细胞进行渗透吸水而发生质壁分离自动复原。细胞进行渗透吸水而发生质壁分离自动复原。1.1.下图为某学生在做一定浓度的蔗糖溶液对细胞影响的实验中所观察到的细胞图,下列有关叙述中正确的是()。 A.图中1、2、6组成了细胞的原生质层 B.图中细胞处于质壁分离状态,此时6处的浓度一定大于7处的浓度C.图中1是细胞壁,6中充满了蔗糖溶液 D.图中7是细胞液,在细胞发生质壁分离过程中,其颜色逐渐变浅 考查对质壁分离实验的理解与

16、应用。图中结构1为细胞壁,2为细胞膜,3为细胞核,4为液泡膜,5为细胞质,6为蔗糖溶液,7为细胞液。其中2、4和5组成原生质层;细胞在质壁分离的过程中细胞液颜色由浅变深;此时的细胞可能正在发生质壁分离。C解析解析 2将水稻培养在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.水稻根细胞对不同矿质元素离子吸收的量有差异C.水稻根的细胞膜吸附硅的能力强,吸附钙的能力弱D.硅是小分子,钙是大分子B 水稻根细胞膜对离子的吸收具有选择性。吸收离子量的多少主要与根细胞膜上的载体数量有关。解析解析 3半透膜类似于细胞膜等选择透过性膜。为了了解细胞膜内、外溶液浓度的差异对水分扩散的影响,设计了如下实验:在一长方体密封箱内(如图所示),正中的P为一个可以左右无摩擦滑动的半透膜,A室与B室空间相同,A室内充满2 mol/L蔗糖溶液,B室内充满1 mol/L的蔗糖溶液。实验开始后,P将移动的方向是()。D 水分子可以自由通过P,蔗糖分子不能通过半透膜。由于A室内浓度高于B室,依据渗透原理,A室内水分子向B室的扩散速度比B室向A室的扩散速度慢,又由于P能左右滑动,所以P应由A室向B室移动。解析解析 A.向上B.向下C.向左D.向右4如右图所示,在U型管中部c处装有半透膜,在a侧加入细胞色素d分