细胞的物质输入和输出张慧震.ppt

1、考点解析,一、渗透系统及应用,1、渗透作用的概念,渗透作用：指两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象。,(1)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。 (2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。,2、渗透系统的组成条件：,（3）原理： 当S1浓度S2浓度时：单位时间内由S2S1的水分子数多于单位时间内由S1S2的水分子数。 当S1浓度S2浓度时：单位时间内由S1S2的水分子数多于单位时间内由S2S1的水

2、分子数。 当S1浓度S2浓度时：单位时间内由S1S2的水分子数等于单位时间内由S2S1的水分子数。,（4）渗透作用的结果：从微观水平分析，水分子可以通过半透膜进行双向扩散；从宏观水平观察，水分却是从低浓度溶液流向高浓度溶液，直至达到动态平衡。,1、当漏斗内液面不再上升时，S1和 S2的浓度有什么关系？,思考：,2、当漏斗内液面不再上升后，还会发生渗透作用吗？,即时练习,1、某同学设计了右图所示的渗透作用实 验装置，实验开始时长颈漏斗内外液 面平齐，记作零界面。实验开始后， 长颈漏斗内部液面的变化趋势为 (),A,2、 淀粉和葡萄糖对半透膜的通透性不同(如图1),图2是设计的能证明图1物质扩散成

3、立的实验装置示意图。下列有关叙述正确的是(),A.图甲中水柱a将持续上升,B.图甲中水柱a将保持不变,C.图乙中水柱b将保持不变,D.图乙中水柱b将先上升后下降,D,3、如下图所示，W形连通器三个槽内分别为质量浓度相等的蛋白质溶液A、葡萄糖溶液B和蔗糖溶液C，a、b两处为半透膜，水分子和葡萄糖分子可以通过，蔗糖分子和蛋白质分子不能通过。开始时A、B、C溶液液面高度一致，放置足够长的时间后，各槽中的溶液液面高度不再变化，此时，液面高度为( ),AABC BACB CBCA DCAB,D,二、动植物细胞的吸水和失水,1植物细胞的原生质层(由细胞膜、液泡膜以及两层之间的细胞质构成)相当于一层半透膜。

4、,2动植物细胞吸失水比较,判断正误 (1)渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。() (2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。 () (3)细胞液就是细胞内的液体。 () (4)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生 质壁分离。 () (5)动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离。 () (6)动物细胞在任何条件下都不能发生渗透作用。 (),三、物质跨膜运输的其他实例,不同,不同,选择性,2番茄和水稻吸水和吸收无机盐的分析 (1)水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2、Mg2 。 (2)番茄吸收水的相对速度比吸收Ca2、Mg2 。 (3)植物吸收水和无机盐是何种关系？ 。,大

5、(或快),小(或慢),植物吸收水和吸收无机盐是两个相对独立的过程,不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收均有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。,小结：,判断正误 (1)水分子是顺相对含量梯度跨膜运输的。 () (2)水稻和番茄对无机盐离子的吸收具有选择性。 () (3)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。 () (4)进出细胞的所有物质都是通过跨膜运输实现的。 (),【例】用完全相同的培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在两者吸水速率几乎相同的情况下，72小时后培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为72小时后溶液中部分离子浓度占开始

6、时的百分比)。分析下表能不得出的结论是(),D,A不同植物对矿质元素的吸收量是不同的 B不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的 C与番茄相比，水稻对 吸收量大，对Ca2吸收量小 D植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关,四、植物细胞的吸水和失水的实验探究,1实验原理 (1)成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，细胞壁和原生质层具有一定伸缩性，但原生质层的伸缩性大于细胞壁。 (2)细胞液浓度外界溶液浓度细胞液中的水分经原生质层进入外界溶液质壁分离。 (3)质壁分离复原：细胞的细胞液浓度外界溶液浓度外界溶液中的水分经原生质层进入细胞液质壁分离复原。,2实验流程,3本实验应注意的问

7、题 (1)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡的植物细胞(最好有颜色)，便于在显微镜下观察现象。 (2)滴加蔗糖溶液和清水，要在载物台的载玻片上进行，否则不容易对比观察某个细胞的失水和吸水情况。 (3)蔗糖溶液浓度不宜过高，否则会引起植物细胞过度失水而死亡。,(4)若用葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇等做实验，发生质壁分离后，会自动复原，其原因是上述物质都可转运到细胞内，致使细胞液浓度升高，外界溶液浓度降低，重新吸水而复原。 (5)质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低了的外界溶液，因为细胞壁是全透性的。,4本实验能验证的问题及拓展应用 (1)本实验能验证的问题

8、可以证明一个成熟的植物细胞构成一个渗透系统。 （质壁分离和复原是细胞渗透失水或吸水的标志） 可以证明渗透作用发生的条件； 可以证明细胞是活的； 证明原生质层的伸缩性大于细胞壁。,（观察质壁分离和复原）,比较不同溶液浓度大小 用教材中的实验装置，将两种液体分别装入烧杯和漏斗中，观察漏斗液面变化。,(2)本实验的拓展应用,探究某种材料的细胞液浓度 配制一系列浓度的蔗糖溶液，制作成一系列装片用显微镜观察，视野中约有50%的细胞发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度即为细胞液浓度。,探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)：,、“U形管”问题分析 (1)本节内容常见如图(或类似图)的装置：U 形管下部c为半透膜

9、，a、b为不同溶液。 问题常包括： 两侧液面的变化； 两侧溶液的物质的量浓度是否相等； 两侧吸水力的大小是否相等等。,(2)在分析此类问题时，需要注意以下信息： 两侧溶液的物质的量浓度谁大谁小。 水分子由物质的量浓度小的一侧流向 物质的量浓度大的一侧。 两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是物质的量浓度高的一侧液面升高；若能，则先是物质的量浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面升高。 在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的渗透压并不相等，因为液面高的一侧液面差形成的静水压会阻止溶剂由物质的量浓度低的一侧向物质的量浓度高的一侧扩散。,特别提醒 发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态

10、，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。,1、如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是( ) A漏斗中液面开始时先上升， 加蔗糖酶后又下降 B在玻璃槽中会测到蔗糖和 蔗糖酶 C漏斗中液面开始时先下降， 加蔗糖酶后一直上升 D在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶,A,2、右图表示多种植物成熟细胞在不同浓度的蔗糖溶液内质壁分离的百分率，

11、图中曲线表明这些植物细胞() A细胞液浓度蔗糖溶液浓度 B细胞液浓度蔗糖溶液浓度 C有不同浓度的细胞液 D有不同的选择透过性,C,A甲高于乙 B乙高于甲 C先甲高于乙，后乙高于甲 D先甲低于乙，后乙低于甲,3、把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开（如图所示），一段时间后液面的情况是（ ）,C,五、物质跨膜运输的方式,1自由扩散、协助扩散和主动运输的比较,续表,大分子蛋白质或颗粒物质进出细胞的方式。此过程与膜的流动性有关，需要消耗能量，不需要载体蛋白，跨0层生物膜。如分泌蛋白、神经递质等的分泌、白细胞吞噬大肠杆菌、变形虫吞噬有机物颗粒等

12、。,2.胞吞、胞吐：,【特别提醒】 葡萄糖进入红细胞是协助扩散，进入其他细胞 或红细胞吸收其他离子的方式是主动运输。 由低浓度向高浓度运输的方式一定是主动运 输，但主动运输不一定只是由低浓度到高浓 度，一种物质进出细胞的方式取决于该物质的 性质和细胞膜的特点。,在细胞的生命活动过程中，主动运输起到了重要作用，它使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动利用。同样，细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。总之，细胞通过主动运输，摄取、积累物质以及不断排出代谢废物，从而维持细胞组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。,六、影响物质跨膜运输的因素分析,1影响自由扩散和协助扩散的因素分

13、析 (1)自由扩散不需要能量和载体，是顺浓度梯度的运输方式，只与细胞内外的物质浓度差有关，浓度差越大，运输速率越快。,2影响主动运输的因素分析 (1)载体：细胞膜上的一类蛋白质 载体具有特异性 不同物质的运输所需载体蛋白不同。 不同细胞膜上的载体蛋白的种类和数目不同。 载体具有饱和性：当细胞膜上的载体已达饱和时，细胞吸收该载体运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。,(2)能量：凡是能够影响能量供应的因素都影响主动运输的速度，如温度、氧气浓度等。具体分析如下：,甲图分析： A点无氧呼吸为矿质离子吸收提供能量。 AB段表示在一定范围内，随O2增多，有氧呼吸加强，主动 运输方式速率加快。 BC

14、段限制离子吸收速率的主要因素是载体数量。 【提醒】当横轴表示细胞呼吸强度或ATP时，曲线应从原点开始。,乙图分析：温度或pH主要通过影响细胞呼吸相关酶的活性从而影响矿质离子吸收速率。 丙图分析： AB段，载体未饱和，随离子浓度增大，吸收速率加快。 BC段，载体已饱和，限制因素主要是载体的数量。 CD段，离子浓度过高，根细胞渗透失水，影响了根细 胞的正常代谢活动，离子吸收速率下降。,七、实验：探究某种物质的跨膜运输方式 探究某种物质的跨膜运输方式可依据浓度高低、是否需要能量、是否需要载体蛋白三个方面展开分析。,（1）浓度从低到高主动运输： 浓度从高到低协助扩散或自由扩散。 （2）抑制呼吸作用，物

15、质跨膜运输中止主动运输： 抑制呼吸作用，物质跨膜运输无影响协助扩散或自由 扩散。 （3）抑制载体蛋白，物质跨膜运输中止主动运输或协助扩散： 抑制载体蛋白，物质跨膜运输无影响自由扩散。,【例1】科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用四种曲线表示：在研究具体的物质X时，发现与曲线和相符，试问：细胞膜运输物质X的方式是(),A主动运输 B自由扩散 C胞吞和胞吐 D无法判断,A,【例2】 下列物质进出细胞的过程与线粒体密切相关的是( ) 酒精被胃黏膜吸收 氧气进入细胞 肾小管管壁上皮细胞吸收原尿中的Na 小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸 A B C D,B,八、物质跨膜运输中易混概念的比较

16、1.扩散、自由扩散和渗透 (1)概念比较: 扩散：指物质从高浓度区域向低浓度区域自然运动的现象，例如向一杯清水中滴入一滴红墨水后发生的现象或向一杯水中加一匙蔗糖后发生的现象。 自由扩散：指物质通过选择性半透膜的顺浓度梯度的扩散，如细胞吸收氧气和排出二氧化碳的现象。 渗透：指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，如细胞的渗透吸水或失水。,(2)概念图比较: a：扩散 b：自由扩散 c：渗透,2.半透膜、全透膜与选择透过性膜 (1)半透膜：某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜(如动物的膀胱、肠衣及玻璃纸等)。能否透过半透膜往往取决于分子直径的大小和膜上小孔直径的大小。,(2)全透膜：各种大分子和小分子物质都能通过的膜(如失去活性的生物膜)。 (3)选择透过性膜：具有选择透过性的膜(细胞膜、细胞器膜等生物膜)，只有被选择的小分子和离子才能通过。能否通过膜取决于膜上载体蛋白的种类和数量。,3.吸胀吸水和渗透吸水 (1)原理：吸胀吸水靠物质的亲水性起作用，亲水性越强，吸水能力越大；渗透吸水靠渗透作用的原理，即有浓度差和半透膜。 (2)实例: 吸胀吸水：如蛋白质、淀粉、纤维素的吸水。并且三者的吸水能力大小关系为：纤维素淀粉蛋白质。植物细胞在形成中央液泡之前也靠吸胀作用吸水(如根尖分生区细胞