1、第1节 物质跨膜运输的实例,第4章 细胞的物质输入和输出,学习目标 1.举例说出细胞膜是选择透过性膜。 2.尝试提出问题，作出假设，对探究活动进行设计。 3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.概念：是指 分子或其他溶剂分子通过 进行的扩散。 2.渗透作用发生的条件,一、渗透作用,水,半透膜(或选择透过性膜),浓度差,有一层,半透膜,半透膜两侧的溶液具有,条 件,3.渗透作用发生的原理 (1)以半透膜为界面，单位体积清水中的水分子数 蔗糖溶液中的水分子数，所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数 由蔗糖溶液进,多于,多于,清水的水分子数
2、。因此，一段时间后，漏斗管内的液面会 。 (2)水分子通过半透膜由 浓度溶液向 浓度溶液扩散。,上升,低,高,例1 如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。,图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系是 A.1丙；2甲；3乙 B.1乙；2甲；3丙 C.1甲；2乙；3丙 D.1丙；2乙；3甲,答案,解析,解析 甲、乙漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液且体积相同，置于同
3、一个水槽的清水中，故甲、乙漏斗液面高度最终一样高，甲的半透膜面积是乙的两倍，达到同一高度所需时间更短，因此甲对应曲线2，乙对应曲线3，则丙对应曲线1。,例2 如图，甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后，漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述错误的是 A.图甲中为半透膜，水分子能自由通过 B.图甲中溶液的浓度大于溶液的浓度 C.图乙中溶液的浓度与溶液的浓度相等 D.图甲中溶液和浓度差越大，则图乙中的水柱越高,解析 在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力与渗透压达到平衡，此时即漏斗内液体的浓度应比溶液的浓度高。,答案,解析,有关渗透作用的三个误区,
4、(1)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。 (2)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。 (3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。,二、细胞的吸水和失水,1.动物细胞的吸水和失水,细胞膜,细胞质,皱缩,不变,2.植物细胞的渗透系统 (1)半透膜：植物细胞的细胞膜、_膜以及两层膜之间的 ，称为,，具有选择透过性，相当于一层半透膜。 (2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指植
5、物液泡内部的 ，当它和外界溶液有浓度差时，发生吸水或失水。 (3)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。,液泡,原生质层,细胞质,细胞液,大于,质壁分离,质壁分离复原,小于,例3 若如图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 B.一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水 C.当溶液浓度甲乙时，细胞发生渗透失水，当溶液浓度乙甲时，细胞发生渗透吸水 D.当溶液浓度甲乙时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用,答案,解析,解析 植物的原生质层相当于半透膜； 当溶液浓度
6、甲乙时，细胞发生渗透失水，当溶液浓度乙甲时，细胞发生渗透吸水； 活细胞处于外界溶液中，渗透作用就会发生，即当溶液浓度甲乙时，也发生渗透作用，此时处于动态平衡状态。,三、探究植物细胞的吸水和失水,1.实验原理 (1)植物细胞的 相当于半透膜，细胞壁与原生质层具有一定的伸缩性，原生质层的伸缩性 细胞壁的伸缩性。 (2)外界溶液浓度细胞液浓度细胞 ，原生质层 发生_ _。 (3)外界溶液浓度细胞液浓度细胞 已发生质壁分离的细胞发生 现象。,原生质层,大于,失水,质壁,皱缩,分离,吸水,质壁分离复原,2.实验步骤,紫,细胞壁,质量浓度为0.3g/mL,的蔗糖,缩小,原生质层,变深,清水,变大,变浅,细
7、胞壁,3.实验结论 (1)成熟植物细胞能与外界溶液进行渗透作用，当细胞外溶液浓度_细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离。 (2)当细胞外溶液浓度 发生质壁分离的细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 4.注意事项 (1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取_的植物组织进行实验，便于观察实验现象。 (2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在 上操作，通过前后对比观察某个细胞的吸水和失水情况。,小于,大于,成熟的、液泡带有,一定颜色,载物台,(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间 ；过高，可能造成植物细胞 而死亡，不能发生质壁分离复原现象。 (4)判断细胞能否发
8、生质壁分离及复原 具有 的成熟植物细胞才能发生质壁分离现象。 死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞) (填“能”或“不能”)发生质壁分离现象。,失水过多、过快,过长,不能,中央大液泡,5.质壁分离实验的应用 (1)判断成熟植物细胞的死活,镜检,发生质壁分离 生物活性,不发生质壁分离 生物活性,无,有,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度,镜检,细胞液浓度介于 的蔗糖溶液浓度之间,未发生质壁分离和刚发生质壁分离,(2)测定细胞液浓度范围,镜检,发生质壁分离所需时间越 ，质壁分离程度越 ，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大。,短,大,例4 在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某
9、同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测 A.ab，细胞渗透吸水 B.ab，渗透系统保持动态平衡 C.ab，细胞渗透失水 D.上述三种情况都有可能,解析 该细胞可能正处于质壁分离过程中(如C项)，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中(如B项)，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中(如A项)。,答案,解析,答案,例5 用0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL蔗糖溶液、 一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表 皮细胞10 min，三组细胞体积变化如图所示。 下列有关分析不正确的是 A.a曲线为0.5 g/mL蔗糖溶液处理组 B.a、b、
10、c三组洋葱细胞失水的方式相同 C.若将细胞转移到蒸馏水中，有两组能够发生质壁分离复原 D.若实验继续进行，只有一组细胞能够发生质壁分离复原,解析,解析 分析图示可知，a、b、c的细胞体积依次减小，说明失水量依次增大，0.5 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞比0.3 g/mL中的失水多，故a曲线不是0.5 g/mL蔗糖溶液处理组； 在较高浓度的外界溶液中，洋葱细胞失水的方式都是渗透失水； 将细胞转移到蒸馏水中，0.3 g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液处理的细胞，能够吸收外界的水分发生质壁分离复原，而0.5 g/mL蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡； 尿素是小分子，可进入细胞，从而发生质壁
11、分离后自动复原，蔗糖不能被吸收进入细胞液，细胞不会自动复原。,从溶液角度分析质壁分离及复原,(1)在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。 (2)在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。 (3)在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 (4)盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。,四、物质跨膜运输的其他实例,1.番茄和水稻吸收离子的比较 科学家将番茄和水稻分别放在含Mg2、Ca2和 的培养液中培养，结果如图所示，据图回答相关问题：
12、,(1)图示反映同一植物对不同离子的吸收量 ，不同植物对同一离子的吸收量 。即植物细胞对无机盐离子的吸收具有 性。,不同,不同,选择,(2)水稻培养液中Mg2、Ca2浓度和番茄培养液中 浓度超过初始浓度的原因是什么？ _ _,水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2、Mg2的大，造成培养液中Ca2、,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碘浓度比血液中高2025倍，说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞时从 浓度向 浓度运输。 3.结论 细胞对物质的输入和输出具有 性，这种特性是通过 实现的，细胞膜和其他生物膜都是 膜。,选择,低,细胞膜,选择透过性,高,例6 将等量的、微量的 、K、
13、Ca2共同置于100 mL蒸馏水中，再放入一些新鲜的水稻根尖，一段时间后，测定溶液中上述四种离子和水的含量变化(见下表)。实验结果可以说明,根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程 根对矿质离子的吸收不是等比例进行的 根吸收矿质离子的过程不受温度的影响 A.只有 B.只有 C.只有 D.都正确,答案,解析,解析 从表中可以看出，水没有减少，而矿质离子不同程度的减少，所以根吸收水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程，且不同矿质离子的吸收不是等比例进行的； 表中不能看出根尖对矿质离子的吸收是否受温度的影响。,膨胀,质壁分离复原,浓度差,半透膜,质壁分离,学习小结,涨破,皱缩,原生质,小,选
14、择透过性,层,达标检测,1.下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)发生渗透作用的两个条件是存在半透膜、膜两侧存在浓度差( ) (2)达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进行的是双向运动( ) (3)成熟红细胞在低浓度溶液中一定会吸水涨破( ) (4)原生质层是指细胞膜和液泡膜( ) (5)外界溶液浓度大于细胞液浓度时，洋葱表皮细胞质壁分离，细胞液颜色变浅( ) (6)物质通过细胞膜的跨膜运输都必须是顺相对含量梯度进行的( ) (7)同一细胞对不同离子的吸收量不同，体现了细胞膜的选择透过性( ),答案,1,2,3,4,5,(8)用培养液培养植物，一段时间后培养液中离子的浓度都比初始浓度低
15、( ) (9)动植物细胞都能吸水涨破( ) (10)水分子、离子、小分子物质都能通过细胞膜( ),答案,1,2,3,4,5,2.如图甲烧杯中是5%的淀粉液，图乙烧杯中是5%的葡萄糖液，将装有蒸馏水的透析袋分别放入图甲、乙烧杯中(水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜)放置一小时后 A.图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度不变 B.图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低 C.图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘液后呈蓝色 D.图乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后呈砖红色,1,2,3,4,5,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度大于透析袋内蒸馏水的浓度，由于淀粉不可以通过透析袋，所以水
16、分子从透析袋出来进入烧杯，导致透析袋外的淀粉液浓度降低，A错误； 图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖可以进入透析袋，而透析袋内的水分子可以出来进入烧杯，所以烧杯中水分子增多，葡萄糖分子减少，则图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低，B正确； 由于淀粉不可以通过透析袋，所以图甲烧杯中透析袋内没有淀粉，加入碘液后不会出现蓝色，C错误； 图乙烧杯中葡萄糖可以进入透析袋，葡萄糖是还原糖，所以图乙烧杯加入斐林试剂后需水浴加热才可以变成砖红色，D错误。,3.(2018成都模拟)五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法不
17、正确的是,1,2,3,4,5,答案,解析,A.与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液 B.马铃薯比物种A更耐旱 C.物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离 D.在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液,1,2,3,4,5,解析 在甲溶液中，马铃薯幼根细胞的重量不变，说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡，甲溶液是马铃薯幼根细胞液的等渗溶液，A正确； 由图可知，马铃薯吸水能力比物种A强，所以马铃薯更耐干旱，B正确； 幼根细胞的发育程度不同，因此物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中不一定会发生明显的质壁分离，C错误； 在这五种蔗糖溶液中，乙溶液中的马铃薯幼根细胞的重量减少最大，说明乙溶液的浓度最大
18、，D正确。,4.当你连续吃咸菜时，你的口腔黏膜会有干涩的感觉。其原因是 A.口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度，细胞失水 B.口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度，细胞失水 C.口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度，细胞吸水 D.口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度，细胞吸水,1,2,3,4,5,答案,解析,解析 连续吃咸菜，口腔黏膜细胞质的浓度小于外界溶液的浓度，导致细胞失水，使口腔黏膜出现干涩感觉。,1,2,3,4,5,5.某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题：,答案,解析 紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有大液泡，在较高浓度的外界溶液中可以发生质壁分离，其紫色液泡便于观
19、察。,(1)用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是_(填序号)。,解析,1,2,3,4,5,(2)在观察质壁分离实验中，将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中，实验结果分别如下图1、2、3所示，这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是_(用字母表示)。,答案,解析 当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，会导致质壁分离，而且蔗糖溶液浓度越高，细胞失水越多，质壁分离越明显；当蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度时，细胞不会发生质壁分离。 据图可知，蔗糖溶液浓度的大小关系是CBA。,解析,C,B,A,1,2,3,4,5,解析 将发生质壁分离的活细胞放入清水中后，细胞会发生渗透吸水，最终完成质壁分离复原。,答案,(3)将图3细胞放入_中，细胞能由图3恢复成图1的状态，此过程称为_。,质壁分离复原,解析,清水,
