4.1 物质跨膜运输的实例 知识 2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

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4.1物质跨膜运输的实例

问题探讨

半透膜：指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，能否透过半透膜取决于物质分子直径的大小。

讨论：

1.为什么长颈漏斗内的液面会上升呢？

蔗糖分子(太大)不能通过半透膜

水分子能透过半透膜

清水中水分子密度较大

单位时间内透过半透膜进入漏斗的水分子数量比由漏斗渗出的水分子数量多，使漏斗液面升高。

漏斗内溶液体积增大，

液面上升

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，称为渗透作用。

讨论：

2.用纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面会升高？

不会，

3.如果烧杯中是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？

漏斗管内液面不会升高

没有半透膜不能发生渗透作用。

膜两侧的溶液没有浓度差不发生渗透作用

小结

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，称为渗透作用。

半透膜

膜两侧的溶液具有浓度差

渗透作用的条件

水流方向

低浓度流向高浓度

(水多)

(水少)

1.动物细胞的吸水与失水

当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀。

当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞失水皱缩。

当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，水分进出细胞处于动态平衡。

一、细胞的吸水和失水

1.动物细胞的吸水与失水

讨论1.红细胞内的血红蛋白能透过细胞膜吗？

不能

讨论2.红细胞的细胞膜能看作半透膜吗？

能

细胞液与外界溶液的浓度差值。

讨论3.红细胞吸水和失水的多少取决什么条件？

一、细胞的吸水和失水

2.植物细胞的吸水与失水

细胞壁

细胞膜

液泡膜

细胞质

原生质层

细胞液

①

②

③

④

⑤

原生质层是不是相当于一层半透膜？

提出问题

作出假设

设计实验

进行实验

实验结论

表述与交流

进一步探究

植物细胞的吸水与失水

原生质层是不是相当于一层半透膜？

原生质层相当于一层半透膜

点击展开

植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，

一个成熟的植物细胞可以看做一个渗透系统

点击展开

植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？

质壁分离:植物细胞因为失水收缩，原生质层与细胞壁发生分离的现象。

质壁分离复原：发生质壁分离的植物细胞因吸水膨胀，恢复为原来的状态。

质指的是原生质层

壁指的是细胞壁

质壁分离及其复原实验的应用

（1）判断细胞的死活。

（2）测定细胞液浓度范围。

（3）验证细胞壁和原生质层的伸缩性大小。

（4）比较不同植物细胞的细胞液浓度。

（5）农业生产中的水肥管理

（6）生活中杀菌、防腐、腌制食品

（7）鉴别不同种类的溶液。

成熟植物细胞+不同种类溶液→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、尿素、甘油、乙二醇等溶液）

初始浓度

0Mg2＋Ca2+SiO44+离子

培养液中的离子浓度

水稻

番茄

二、物质跨膜运输的其他实例

1、水稻培养液中的Ca2+、Mg2+离子浓度为什么会增高？

2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？

结论：说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性；

植物细胞在同一时间吸收离子和吸收水的量不同，即吸收离子和吸收水是两个独立的过程。

28.16

48.55

米曲菌

38.66

51.00

酵母菌

2.41

4.93

圆褐固氮菌

12.95

33.99

大肠杆菌

K2O

P2O5

微生物

几种微生物体内的矿物质含量

（占全部矿物质的%）

结论：细胞对于物质的输出和输入有选择性。

结论：物质（如碘）的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度的运输，取决于细胞生活的需要。

20—25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？

人体甲状腺滤泡上皮细胞

1、物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而是对于物质的输入和输出具有选择性的。

2、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。

水分子

能通过的

细胞选择吸收的离子和小分子

不能通过的：其他离子、小分子（蔗糖）、大分子

3、选择透过性是活细胞的一个重要特征。

概念范畴特点

半透膜物理学上的概念物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小

选择透过性膜生理学上的概念具有生物活性，即使是小分子只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜

生物膜活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡时，细胞膜等生物膜的选择透过性就变为全透性

半透膜、选择透过性膜及生物膜的区别

实验原理

材料用具

①原生质伸缩性大于细胞壁的伸缩性。

紫色洋葱表皮

0.3g/ml蔗糖溶液

设计实验

②成熟植物细胞构成渗透系统，可发生渗透作用。

加0.3g/ml蔗糖溶液

液泡缩小，颜色加深

原生质层与细胞壁分离

在高浓度环境下细胞失水

再加清水

液泡逐渐增大，颜色变浅

质壁分离复原

在低浓度环境下细胞吸水

进行实验

质壁分离

质壁分离复原

1.该实验中，选择紫色洋葱外表皮细胞的优点是什么？

3.发生质壁分离的细胞如果久置后，往往不能复原，