必修1-04-01物质跨膜运输的实例

1、必修1-04-01,物质跨膜运输的实例,人民教育出版社,普通高中课程标准实验教科书,生物,P60本节聚焦： 1.细胞在什么情况下吸水或失水？ 2.植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？ 3.为什么说细胞膜是选择透过性膜？,复习: 在第3章的学习中,我们知道细胞膜被称为系统的边界。作为边界,细胞膜具有哪些作用？,将细胞与外界分隔开; 控制物质进出细胞; 进行细胞间的信息交流,渗透作用实验,半透膜： 是一类可以让小分子物质通过（如水分子），而较大分子物质（如蔗糖） 不能通过的一类多孔性膜。,P60讨论: 1、漏斗管内的液面为什么会升高？,单位时间内透过玻璃纸的水分子数多于渗出玻璃纸的水分子数量,（

2、水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，也能从漏斗中扩散到烧杯中）,P60讨论: 2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？,不会, 因为纱布的孔隙很大, 蔗糖分子也可以自由透过.,P60讨论: 3、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？,蔗糖溶液不会上升, 单位时间内透过玻璃纸的水分子数等于渗出玻璃纸的水分子数量,通过刚才的演示,提出下列问题,像水分子等溶剂分子通过半透膜进 行扩散,我们把这种现象叫渗透作用. 渗透现象实验中的半透膜可选用哪些材料抽取? （可选用玻璃纸、哺乳动物的膀胱、卵壳内膜等）,2.此装置中若用纱布、塑料薄膜代替半透膜，其现象如何？ (两种材料均

3、不能观察到液面上升现象) （为什么？） 3.若烧杯中是蔗糖溶液，漏斗内是清水，其结果怎样？ (液面会下降),4.由于蔗糖不能通过半透膜,那么漏斗的水分子密度始终小于外界清水的水分子密度,那水分子是否不断地渗透进来呢?液面会不断升高吗?,解释:漏斗内的液面不断升高,与清水的液面会产生一个压力,会使水分子从蔗糖溶液压向清水侧,这个压力随着液面不断升高而不断增大,压向清水侧的水分子会越来越多,会逐渐与因为密度差而渗透到漏斗的水分子的量保持平衡.这时漏斗的液面不会再变化.,条件,有半透膜,半透膜两侧的溶液存在浓度差,渗透作用,：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用.,概念,方向,低浓

4、度 高浓度,总结：,有半透膜,类比推理,1、如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？ 2、如果吸水会发生什么？,如果细胞吸水胀破则说明细胞也能渗透吸水、细胞膜相当于 。,半透膜,外界溶液浓度 细胞质浓度,外界溶液浓度 细胞质浓度,外界溶液浓度 细胞质浓度,动物细胞的吸水和失水实验,小于,大于,等于,吸水膨胀,失水皱缩,保持原状态,P61讨论,1.正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细胞膜外吗？,2.红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中的半透膜？,红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。,根据现象判断红细胞的细胞膜相当于半透膜。,3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗

5、？,4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么？,当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。,红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。,动物细胞的吸水和失水实验,实验结果:,当细胞质浓度外界溶液：,动物细胞发生了渗透作用,细胞吸水膨胀,细胞失水皱缩,当细胞质浓度外界溶液：,结果说明:,细胞膜相当于半透膜,结果分析：,思考？：如果换成植物细胞会如何？,植物细胞的吸水与失水,植物细胞的吸水和失水的猜想,细胞壁,细胞膜,液泡膜,细胞质,原生质层,（全透性）,细胞液,（具有一定的浓度）,植物细胞的吸水和失水：,讨论： 1.原生质

6、层是不是相当于一层半透膜呢？ 2.植物细胞的细胞壁对细胞的吸水和失水有无影响呢？,植物细胞会失水吗？ 细胞在什么情况下会失水，在什么情况下会吸水呢？ 水分是如何进出细胞的？ 植物细胞是不是一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？ ,探究实验：植物细胞的吸水和失水,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,（原生质层是一层半透膜吗？）,（原生质层相当于一层半透膜）,设计 方案,（按预定方案进行实验）,（分析实验结果，得出结论：）,（总结，写实验报告并适当交流）,预期结果,将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。,在蔗糖溶液中

7、植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。,植物细胞的吸水和失水问题,1、将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。2、施肥过多，会造成“烧苗”现象。,1、植物细胞会出现失水的情况吗？（渗出的水是细胞内的水还是间隙的水）2、植物细胞在什么情况下会失水？3、原生质层是否相当于一层半透膜？,探究：,1.提出问题,原生质层相当于半透膜,理由是：植物细胞膜和液泡膜都是生物膜，他们具有与红细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构。上述的事例与红细胞的失水和吸水很相似。,2.作出假设,将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液中和清水中，观察其大小的变化。,预

8、期实验的结果 ：,由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子则不能通过，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会缩小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的液泡又会变大，细胞膨胀。,3.设计实验,方法步骤：,1.制作洋葱鳞片外表皮的临时装片。,2.观察植物细胞的初始状态。,3.观察植物细胞失水状态,4.观察植物细胞吸水状态,材料用具：紫色洋葱鳞片叶、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，清水。,1.剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好。用解剖刀或刀片在叶片外表皮划一0.5 cm见方的“井”字。 2.用尖嘴镊从“井”字中央的一角小心地将

9、洋葱鳞片叶外表皮撕下，平铺在载玻片中央。 3.用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为30%的蔗糖溶液，盖上盖玻片。用吸水纸吸去多余液体。 4.在显微镜下观察，可见原生质缓慢收缩，逐渐出现与细胞壁分离的现象，直到原生质收缩成球状小团，与细胞壁完全分开。 5.在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收，使清水置换蔗糖溶液。 6.在显微镜下观察，可见质壁分离现象缓慢复原。,4.进行实验,5.分析实验 得出结论,6.表达和交流,7.进一步探究,植物细胞与动物细胞的区别 (细胞壁是全透性的),成熟的植物细胞,细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层,

10、思考与讨论：,成熟的(有中央大液泡)； 活细胞（原生质层相当于半透膜）植物细胞(有细胞壁）；,通过质壁分离和复原实验还可以得出哪些实验结论？,思考,要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？,（2）方法步骤：,1、植物细胞质壁分离现象,细胞失水时细胞壁和原生质层都会出现一定程度的收缩,但原生质层的伸缩性更大,故原生质层会与细胞壁发生分离。,外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞渗透失水,结果分析：,植物细胞失去的水来自液泡。,外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞渗透吸水,结果分析：,2、植物细胞质壁分离复原现象,质壁分离:植物细胞因为失水收缩，细胞膜与细胞壁发生分离的现象。 质壁分离复原：发生质壁

11、分离的植物细胞因吸水膨胀。,记录实验结果,正常状态,高浓度状态,低浓度状态,观察到的图像,液泡大小变化,原生质层位置,变小,原生质层 脱离细胞壁,逐渐恢复原来大小,原生质层 恢复原来位置,大,原生质层 紧贴细胞壁,原生质层相当于半透膜；植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。,实验结论,与社会的联系,饮料浓度高低问题,半透膜内侧有蔗糖液,半透膜外侧有清水,半透膜,渗透系统装置,成熟的植物细胞与外界溶液可以构成渗透系统。,成熟的植物细胞与外界溶液能否构成渗透系统？,原生质层内侧有细胞液,原生质层外侧有外界溶液,成熟的植物细胞,原生质层,类比推理,1、如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？ 2、如果

12、吸水会发生什么？,如果细胞吸水胀破则说明细胞也能渗透吸水、细胞膜相当于 。,半透膜,1.在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞壁，结果会有什么不同吗？,由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开，从而发生质壁分离。,2.发生质壁分离的原因是什么？,如果没有细胞壁，细胞就会像红细胞一样会持续吸水直到涨破细胞膜。,四、渗透作用原理的运用 （1）判断植物细胞的生活状况 （2）判断植物细胞的细胞液浓度 （3）农业生产中的水肥管理 （4）生活中杀菌、防腐、腌制食品,物质跨膜运输的其他实例 实例一,1、水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水稻不吸收反而

13、向外排出呢？ 2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？,1.在培养过程中，水稻吸收水分及Si4+离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。 2.在番茄的培养液中， Ca2+、Mg2+的浓度下降，而Si4+的浓度升高，证明番茄吸收的Ca2+、Mg2+比Si4+ 多。 3.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。,根据资料分析,结论：细胞对于物质的输出和输入有选择性。,其他物质跨膜运输实例二,P64讨论,1.水稻培养液里的Ca+2和Mg+2浓度为什么会增高？,在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+

14、、Mg2+浓度增高。,2. 不同作物对无机盐的吸收有差异吗？,不同作物对无机盐的吸收是有差异的。,4.细胞对物质的吸收有选择吗?如果有，这种选择性有普遍性吗？,3.水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？,水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。,细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。,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的。,物质跨膜运输的其他实例三,20 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

15、，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？,水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的 其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决 于细胞生命活动的需要。 细胞对物质的吸收是有选择的。,结论：,细胞膜不仅是半透膜 还是选择透过性膜,关于科学探究活动的叙述不正确的是 ( ) A.科学探究活动的一般顺序是提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果得出结论 B.所谓假设就是根据已有的知识和生活经验对提出的问题作出尝试性的回答 C所谓提出问题就是对实验设计提出问题，对实验设计中有可能出现的问题作出判断 D.设计实验是紧紧围绕假设进行的，是对假设的检验,C,将洋葱鳞片叶表皮放在“0.45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离

16、；放在0. 35mol/L蔗糖溶液中细胞有胀大的趋势；放在0. 40mol/L蔗糖溶中，细胞似乎不发生变化”。这表明( ) A.细胞已经死亡 B.蔗糖分子可以自由进出细胞 C.细胞液浓度与0. 40mol/L蔗糖溶液浓度相当 D.细胞质壁分离后能自动复原,C,以下可以发生渗透作用的是_. A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中 C.烈日下菠菜叶子下垂 D.放在盐水中的萝卜变软,D,田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（ ） A、根细胞从土壤中吸收的养分过多 B、根细胞不能从土壤中吸水 C、根系不能将水向上运输 D、根系被肥料分解释放的热能烧毁,B,利用高浓度盐

17、水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（ ） A、盐水中的Cl有杀菌防腐的作用 B、盐水中的Na不利于细菌的生活 C、盐水是中性的，不适于细菌的生活 D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡,D,5、将洋葱表皮细胞浸入浓度为1mol/L的KNO3溶液中，细胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。分析 （1）发生质壁分离的原因是 。 （2）自动发生质壁分离复原的原因是 。 （3）以上事实表明细胞膜对 的通透性存在差异，所以它是一种选择透过性膜。,3. 请根据图回答以下问题：,（1)图中细胞所处的生理状态叫做 ，这种生理状态发生的原因是 , . （2)选择图细胞中各结构的编号回答： 从整个细胞来看，可以 把 看成是一层半透膜。 而 的结构是全透性的。 和 之间存在着溶液浓度差。,质壁分离,2、3、6,1,4,7,图A细胞处于何种生理状态？ 。,如是洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离实验中观察到的图，先后观察到的图示顺序为 。,图中标号指的物质是 。,如上图是同一细胞处于不同浓度的溶液中，则A、B细胞所处外界溶液浓度是 。,质壁分离,外界溶液,A,B,B,A,C,如图，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13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b 两