2014-2015学年高一生物优选课件：第4章第1节《物质跨膜运输的实例》（人教版必修1）

1、第4章细胞的物质输入和输出 第1节物质跨膜运输的实例,栏目链接,1.说出渗透作用发生的条件。 2.描述质壁分离与复原的过程。(重点) 3.说出植物细胞失水和吸水在实践中的应用。(难点) 4.举例说明细胞膜是选择透过性膜。,栏目链接,栏目链接,(1)具有_。 (2)半透膜两侧具有溶液_。 二、细胞的吸水和失水 1动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的_相当于半透膜。 (2)_与外界溶液之间有浓度差。,自主 学习,一、渗透作用具备的条件,半透膜,浓度差,细胞膜,细胞质,栏目链接,2动物细胞吸水失水的条件 (1)细胞质浓度_外界溶液浓度时，细胞吸水膨胀。 (2)细胞质浓度_外界溶液浓度时，细胞失水皱

2、缩。 (3)细胞质浓度_外界溶液浓度时，水分进出细胞处于_，细胞形态不变。 3植物细胞的吸水和失水,大于,小于,等于,动态平衡,栏目链接,(1)成熟植物细胞的结构： 图中a是_，其特点是具_：即水分子和溶解在水里的物质都能通过；伸缩性_。 图中b是_，c是_，d为_，三者构成的结构是_，相当于一层_，其伸缩性_。 图中e是_，具有一定的浓度。 (2)质壁分离及复原的原理和现象： 外界溶液浓度_细胞液浓度时，细胞失水，发生_现象。 外界溶液浓度_细胞液浓度时，细胞吸水，发生_现象。,细胞壁,全透性,小,细胞膜,液泡膜,细胞质,原生质层,半透膜,大,细胞液,大于,质壁分离,小于,质壁分离复原,栏目

3、链接,(3)质壁分离与复原实验探究过程：,紫色,原生质层,0.3 g/mL,栏目链接,细胞壁,变浅,变大,清水,分离,加深,变小,栏目链接,三、物质跨膜运输的其他实例 1细胞对无机盐离子的吸收实例 (1)水稻吸收_多，吸收_较少，番茄吸收_较多，吸收_较少。说明不同植物对不同离子的吸收表现出较大差异。 (2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显_血液中碘的含量。 (3)不同微生物对_的吸收表现出较大的差异。 2物质跨膜运输的特点 (1)物质跨膜运输并不都是_进行的。 (2)细胞对于物质的输入和输出有_。,高于,不同矿物质,顺相对含量梯度,选择性,栏目链接,3结论 细胞膜和其他生物膜都是_膜，可

4、以让_自由通过，一些_和_也可以通过，而其他的_、_和大分子则不能通过。,选择透过性,水分子,离子,小分子,离子,小分子,栏目链接,1渗透作用 (1)概念：水分子(或者其他溶剂分子)通过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散。 (2)发生的条件： 具有半透膜。可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜；也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。 半透膜两侧的溶液具有浓度差。,要点 探究,一、渗透作用及现象解析,栏目链接,2渗透现象的解释,栏目链接,(1)液面上升的原因：蔗糖溶液中单位体积内的水分子数比清水中单位体积内的水分子数少，在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数比由蔗糖溶液进入清水的水分子

5、数多，因此，一段时间后，漏斗管内的液面会上升。 (2)液面停止升高的原因：随着液面的不断上升，漏斗管内液体的压力越来越大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速度加快，使水分子的进出速度越来越近，直到完全相等，液面不再升高，此时水分子的运动达到动态平衡。,栏目链接,1渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液的浓度大小。 2半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。 3当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。,特别 提醒,栏目链接,二、对质壁分离现象的分析,1

6、能够发生质壁分离的细胞需同时具备三个条件 (1)必须是植物细胞，植物细胞才具有细胞壁；(2)必须具备中央液泡，细胞液与外界溶液形成浓度差；(3)必须是活细胞，原生质层才具有选择透过性。 2质壁分离现象的分析,栏目链接,细胞壁伸缩性小,原生质层伸缩性 大,栏目链接,3质壁分离和复原证明的问题 (1)水分子是可以自由出入的物质。 (2)水分子进出细胞的方向取决于原生质层两边溶液的浓度，细胞吸水和失水是水分子顺相对浓度梯度进行跨膜运输的过程。 (3)由于蔗糖分子并未如水分子那样进出细胞，也证明了原生质层具有选择透过性，而细胞壁是全透性的。 (4)细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。,栏目链接,特别

7、提醒,1质壁分离：“质”为原生质层，“壁”为细胞壁，即原生质层与细胞壁的分离。 2细胞发生质壁分离后，细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是外界溶液。 3在质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压升高，细胞对水的吸引力增强。,栏目链接,三、物质跨膜运输的其他实例解读,1番茄和水稻吸收矿质离子的比较 科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2、Mg2和SiO的培养液中培养，一段时间后其结果如下图所示，分析如下：,栏目链接,(1)不同植物细胞对同一无机盐离子与同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收均有差异，说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。 (2)水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2、Mg2的大，造成培养液

8、中Ca2、Mg2浓度上升；番茄吸收水的相对速度比吸收SiO大，造成培养液中SiO浓度上升。 (3)植物细胞在同一时间内吸收离子和吸收水的量不同，即吸收离子和吸收水是两个相对独立的过程。 2人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点 人体甲状腺滤泡上皮细胞内的碘浓度比血液中的高2025倍，说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞是从低浓度向高浓度运输，即逆浓度梯度进行。,栏目链接,3微生物吸收矿物质的特点 不同微生物对同种矿物质的吸收和同种微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。 4实例分析结论 (1)细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。 (2)物质通过生物膜的跨膜运输，有的是顺浓度梯度的，有的是逆浓度梯度的。

9、(3)细胞对于物质输入和输出的选择性是通过细胞膜的选择透过性实现的。,栏目链接,半透膜和选择透过性膜的比较，见下表：,特别 提醒,栏目链接,栏目链接,题型1 细胞的吸水和失水,例1 a、b、c是三个相邻的成熟的植物细胞，已知a细胞液浓度b细胞液浓度c细胞液浓度，下图中能正确表示三者关系的是(),栏目链接,名师点睛：原生质和原生质层的区别： 从存在位置比较：原生质是动植物细胞都具有的，一个动物细胞就是一团原生质，植物细胞由原生质和细胞壁组成；而原生质层则仅存在于成熟的植物细胞中。 从组成结构上比较：原生质包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分；而在成熟的植物细胞内相当于半透膜的原生质层是由细胞膜、液泡

10、膜以及两膜之间的细胞质所组成的。,栏目链接,解析：当细胞液的浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水。由于a细胞液浓度b细胞液浓度c细胞液浓度，所以a细胞可以从b细胞和c细胞中吸水，b细胞可以从c细胞中吸水。 答案：C,栏目链接,变式 训练,1.如上图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质量为13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是(),栏目链接,Aa、b 两液面高度一致，b侧为无色 Ba、b两液面高度一致，b侧为红色 Ca液面低于b液面，b侧为红色 Da液面高于b液面，b侧为无色 答案：D,栏目链接,题型2 质

11、壁分离与质壁分离复原实验,例2 将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果如图。下列叙述错误的是(),栏目链接,A图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质 B将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原 C实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异 D洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料,栏目链接,名师点睛：(1)用具大液泡且带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。 (2)使用的溶液浓度不能过大(防止细胞失水过多而死亡。)。 (3)8%的食盐溶液、4%的硝酸钾溶液、一定浓度的尿素、甘油等也可使用。但后面三者在引起质壁分离后细胞可自动复

12、原，因为K、NO、尿素分子、甘油分子进入了细胞，增加了细胞液浓度。 (4)不要让溶液流到显微镜上(防止污染显微镜)。,栏目链接,解析：成熟的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中发生了质壁分离，据图可知，L是细胞壁，M是液泡，N是细胞壁与原生质体之间的部分；将视野中的细胞浸润在清水中，液泡会渗透吸水，原生质体逐渐复原；细胞膜具有选择透过性，蔗糖不能透过，而细胞壁允许蔗糖通过，具有全透性；洋葱根尖分生区细胞不具有大液泡，渗透吸水与失水不明显，因此不宜作为该实验的实验材料。 答案：A,栏目链接,变式 训练,2植物细胞发生质壁分离时，水分子依次通过的结构是() A细胞壁、细胞

13、膜、细胞质、液泡膜 B细胞膜、细胞质、液泡膜 C液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁 D细胞膜、液泡膜、细胞质 答案：C,栏目链接,题型3 物质跨膜运输的特点,例3 现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。 (1)请用上述试剂和用品，设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜。请用示意图表示(加图注)。,栏目链接,(2)实验结果预测及分析： _； _； _； _。,栏目链接,名师点睛：渗透作用实验题解题方法：尽可能利用题干中提供的实验材料、用具；把握半透膜的特点；探究性实验，实验

14、结果预测要多方面考虑。,栏目链接,解析：本实验的设计应根据渗透作用的原理，半透膜透析袋内外分别为淀粉溶液和碘液，观察淀粉溶液和碘液是否变蓝及变蓝的情况，判断淀粉和碘是否能通过半透膜。,栏目链接,答案：(1)见右图。 (2)袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过(注：结果预测应与实验设计一致),栏目链接,变式 训练,3海带细胞中碘的浓度比海水中碘的浓度高很多倍，但仍能吸收碘，原因是() A海带细胞能够随吸水而吸收碘 B海带细胞膜上运载碘的载体蛋

15、白少 C海带细胞膜上运载碘的载体蛋白多 D海带细胞不断消耗碘，细胞内碘浓度不断降低 答案：C,栏目链接,题型4 生物膜的选择透过性,例4 用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子，与试验开始时各种离子浓度之比如下图所示，该试验的结果不能说明(),栏目链接,A植物根对水分子的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程 B植物对离子的吸收有选择性 C植物对离子的吸收与溶液中离子的浓度有关 D水稻吸收Si的载体多,栏目链接,名师点睛：物质跨膜运输的特点 无机盐必须溶解在水中呈离子状态如Ca2、Mg2、Fe2、Fe3等，才能被细胞吸收。 吸收矿质离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。 矿质离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质离子的运输。 植物对离子的选择性吸收,栏目链接,解析：题目中说两植物的吸水速率相等而吸收矿质元素的量有了变化，说明植物吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程；从柱状图中可以看出不同离子的吸收速率有差异，说明植物对离子