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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,一、渗透作用 1.渗透作用发生的条件:,浓度差,半透膜,2.动物细胞的吸水和失水(以哺乳动物成熟红细胞为例)(连线):,二、植物细胞的吸水和失水 1.成熟植物细胞的结构图:,细胞膜,液泡膜,原生质层,细胞液,2.植物细胞的吸水和失水实验: (1)实验过程。,外表皮,原生质层,变小,脱离,原生质层,(2)实验结论。 植物细胞的_相当于一层半透膜。 当细胞液浓度_外界溶液浓度时,细胞失水而发 生_。 当细胞液浓度_外界溶液浓度时,细胞吸水而发 生_。,原生质层,小于,质壁分离,大于,质壁分离的复原,三、物质跨膜运输的其他实例 1.物质跨膜运
2、输的特点: (1)运输方向与浓度的关系:物质跨膜运输并不都是 _的。 (2)进出物质的种类:细胞对于物质的输入和输出有 _。,顺相对含量梯度,选择性,2.选择透过性膜: (1)种类:_和其他生物膜都是_。 (2)特性:细胞需要的_、一些_和_可以 通过,而其他的离子、小分子和_不能通过。,细胞膜,选择透过性膜,水分子,离子,小分子,大分子,【预习自测】 1.下列属于渗透作用发生条件的是 ( ) A.有半透膜 B.有浓度差 C.无条件 D.A、B同时存在 【解析】选D。渗透作用发生需要有半透膜,并且半透膜两侧要有浓度差。,2.下列有关渗透装置的叙述错误的是 ( ) A.装置中两溶液之间的膜为半透
3、膜 B.装置中两溶液存在浓度差 C.装置中两溶液之间的膜可用纱布代替 D.装置中两溶液之间的水分子可以相互进出 【解析】选C。装置中两溶液之间的膜为半透膜,可允许小分子通过,不允许大分子通过;纱布不属于半透膜。,3.(2017宁波高一检测)下列没有发生渗透作用的是 ( ) A.一杯清水中加入食盐变咸 B.红细胞在水中破裂 C.植物细胞在盐溶液中发生质壁分离 D.红细胞在蔗糖溶液中皱缩,【解析】选A。渗透作用发生的条件是具有半透膜和半透膜两侧溶液具有浓度差。一杯清水中加入食盐变咸,不存在半透膜,没有发生渗透作用;红细胞膜相当于半透膜,在水中,红细胞通过渗透吸水涨破,发生了渗透作用;植物细胞的原生
4、质层相当于半透膜,在盐溶液中细胞通过渗透失水发生质壁分离,发生了渗透作用;红细胞膜相当于半透膜,红细胞在蔗糖溶液中通过渗透失水皱缩,发生了渗透作用。,4.(2017长沙高一检测)一个成熟的植物细胞,它的原生质层主要包括 ( ) A.细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质 B.细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质 C.细胞膜和液泡膜之间的细胞质 D.细胞壁、液泡膜和它们之间的细胞质 【解析】选B。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。,主题1 渗透作用 【问题探究】 1.分析渗透作用发生的条件:,(1)图二中,漏斗内的液面为什么会升高? 提示:因为S1是清水,S2是蔗糖溶液,单位体积内清
5、水中水分子数多于蔗糖溶液中水分子数,单位时间内水分子由清水扩散到蔗糖溶液中的多于由蔗糖溶液扩散到清水中的,所以漏斗内的液面会上升。,(2)探讨下列两种情况能否发生图二现象。 将S1与S2均换为清水:_(填“能”或“不能”)。 将半透膜换成全透膜(如纱布):_(填“能”或 “不能”)。 (3)总结渗透作用发生的两个条件:_;_ _。,不能,不能,有半透膜,半透,膜两侧溶液有浓度差,【拓展延伸】渗透作用的动态特点 (1)水分子的运动方向:两溶液间的水分子进行双向运动,发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,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。所观测到的现象只是水分子
6、双向运动差异所导致的液面改变。,(2)发生的动力:半透膜两侧溶液的浓度差。两侧溶液浓度的高低既决定着渗透的方向,又决定着渗透的速度,即浓度差越大,渗透越快。,2.动物细胞的吸水和失水: 根据水分进出哺乳动物红细胞的状况,分析下列问题: (1)红细胞内的血红蛋白等大分子有机物能透过细胞膜吗?细胞膜是不是相当于半透膜? 提示:红细胞内的血红蛋白等大分子有机物一般不能透过细胞膜。 红细胞的细胞膜相当于半透膜。,(2)判断水分进出哺乳动物红细胞的现象是否属于渗透现象并说明理由。 判断:_。 理由:_ _ _。,是,水分进出哺乳动物红细胞的实验中,具备了渗透,作用发生的两个条件:半透膜(红细胞的细胞膜)
7、,细胞膜两侧溶液存在浓度差,【探究总结】 1.渗透作用发生的两个条件: (1)半透膜;(2)膜两侧溶液存在浓度差。,2.渗透现象中液面变化的判断方法: 半透膜两侧分别为浓度不同的A、B溶液,有以下三种情况: (1)若A侧溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜,B侧溶质不能通过半透膜,则B侧液面升高。 (2)若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜,则浓度高的一侧液面升高。,(3)若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜,则两侧不存在高度差。,3.渗透现象中液面高度差和溶液浓度的变化: (1)高度差的变化:高度差大小决定于浓度差的大小,浓度差越大,则高度差越大。 (2)浓度变化:渗透装置中,若溶质不能
8、通过半透膜,达到平衡时,刚开始浓度大的一侧,溶液浓度仍大于另一侧。,【探究训练】 1.(2017滁州高一检测)图甲为渗透作用装置吸水示意图,图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系,图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。下列相关叙述中错误的是 ( ),A.图甲中的渗透作用发生需要两个条件:有半透膜c及半透膜两侧的溶液a与b之间具有浓度差 B.图乙中液面不能一直上升的原因是半透膜两侧的溶液浓度相等 C.图丙中组成原生质层 D.如果丙细胞没有细胞壁,置于清水中也会发生吸水涨破的现象,【解析】选B。图甲中的渗透作用发生需要两个条件:有半透膜c及半透膜两侧的溶液a与b之间具有
9、浓度差;图乙中液面不再上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯中的水与从烧杯进入漏斗内的水的量相同,考虑到漏斗内液柱压力的作用,当液面不再上升时,a的浓度仍小于b的浓度;图丙中细胞膜、细胞质、,液泡膜组成原生质层;如果丙细胞没有细胞壁,就与动物细胞类似,置于清水中也会发生吸水涨破的现象。,2.(2017九江高一检测)如图为一个渗透装置,半透膜小袋内充满0.3g/mL的蔗糖溶液,用不同表面积的半透膜小袋做实验,开始一段时间内玻璃管内液面高度变化速率的相关曲线最可能是(横坐标表示表面积) ( ),【解析】选B。半透膜小袋内是蔗糖溶液,外面是清水,半透膜小袋内溶液浓度高,所以水分子进入半透膜小袋多于
10、出半透膜小袋,液面逐渐升高。而渗透作用与膜的表面积有关,随半透膜小袋表面积增大,渗透速度加快。,【补偿训练】 1.将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中,透析袋中蔗糖溶液浓度随时间的变化如下,其中正确的是 ( ),【解析】选B。将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋放在蒸馏水中后,蒸馏水将不断向透析袋中扩散,蔗糖溶液浓度不断下降,但受到透析袋容积的限制,到一定时间后水分子进出达到动态平衡,此时蔗糖溶液浓度下降到一定程度便保持相对稳定。,2.将人红细胞置于盛有下列液体的离心管中,离心10min后,得到沉淀物和上清液,则上清液中K+含量最高的离心管内盛有 ( ) A.质量分数为10%的氯化钠溶
11、液 B.质量分数为0.9%的氯化钠溶液 C.质量分数为20%的蔗糖溶液 D.蒸馏水,【解析】选D。K+主要存在于细胞内,上清液中要得到K+,细胞必须吸水破裂。质量分数为10%的氯化钠溶液渗透压高于质量分数为0.9%的氯化钠溶液(生理盐水)的渗透压,细胞会失水皱缩,故A错误。质量分数为0.9%的氯化钠溶液渗透压等于红细胞生活的液体环境的渗透压,细胞不吸水也不失水,故B错误。质量分数为20%的蔗糖溶液渗透压高于质量分数为0.9%的氯化钠溶液的渗透,压,细胞会失水皱缩,故C错误。蒸馏水中人红细胞会吸水破裂,释放K+,故D正确。,主题2 植物细胞的吸水和失水 【问题探究】 1.实验材料的选择: (1)
12、条件:_细胞具有中央大液泡。 (2)判断下列材料是否适用于观察质壁分离和复原现象, 并说明理由。,成熟植物,否,根尖分生区细胞无大液泡,不能发生渗透作用,否,内表皮细胞虽然有大液泡,但液泡无颜色,不利于观察,是,外表皮细胞含有紫色的大液,泡,在显微镜下与无色的外界,溶液形成对比,利于观察,2.实验操作的分析: (1)在实验中共涉及三次显微镜观察,观察的目的不同。,观察正常洋葱鳞片叶的状态,以便,与处理后的状态进行对照,滴加蔗糖溶液后,原生质层与细胞,壁分离,滴加清水后,原生质层与细胞壁复原,(2)发生质壁分离的细胞一定还能发生复原吗? 提示:不一定。如果滴加的蔗糖溶液浓度过高或质壁分离发生时间
13、过长,会使植物细胞因缺水过多或过久而死亡,无法复原。,3.实验结果的分析: (1)显微镜观察时先滴加蔗糖溶液,观察后再加清水,探讨滴加蔗糖溶液和清水后细胞分别出现的变化。,变小,恢复原状,变深,变浅,与细胞壁分离,与细胞壁紧贴,基本不变,基本不变,(2)质壁分离后,细胞壁与原生质层中间的溶液是_ _,原因是_ _。,外界,溶液,细胞壁是全透性A的,小分子和溶解在水,里的物质都能自由通过,【拓展延伸】质壁分离及复原原理的应用规律 (1)判断细胞的死活。 发生质壁分离和复原活细胞。 不发生质壁分离死细胞。,(2)分析细胞液或外界溶液浓度大小。 测定细胞液浓度大小:把待测细胞分别放入一系列浓度梯度的
14、蔗糖溶液中,一定时间后分别镜检,细胞液浓度介于使细胞未发生质壁分离和使细胞刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。 比较不同溶液的浓度大小:将同一植物的相同成熟细胞分别放入未知浓度的溶液中,记录刚刚发生质壁分离,所需要的时间,比较所用时间长短,根据时间的长短判断外界溶液浓度,时间越短,外界溶液浓度越大。,(3)鉴别不同种类的外界溶液(如KNO3和蔗糖溶液)。将成熟的植物细胞放入不同种类的外界溶液中,一段时间后镜检,只发生质壁分离的是蔗糖溶液,发生质壁分离后自动复原的是KNO3溶液。,【探究总结】探究植物细胞吸水和失水实验的注意事项 (1)实验材料:要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验
15、,便于观察实验现象。 (2)外界溶液的要求: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长;过高,则造成植物细胞失水过多、过快而死亡。原生质层,的选择透过性是发生质壁分离和复原的内在前提,死亡的细胞由于原生质层不具有选择透过性,因此既不会发生质壁分离,也不会发生质壁分离复原。,(3)质壁分离的复原。 观察到质壁分离现象后,应迅速做质壁分离复原实验,避免细胞因长时间处于较高浓度的外界溶液中,失水过多而死亡,导致观察不到质壁分离复原的现象。 当溶质分子为葡萄糖、KNO3、乙二醇等时,细胞会吸收溶质微粒而使细胞液的浓度升高,从而使细胞发生质,壁分离后能够自动复原。当溶质分子
16、为蔗糖时,由于蔗糖不能通过原生质层进入细胞液,因而不会发生质壁分离的自动复原。,【探究训练】 1.(2017宁波高一检测)在观察植物细胞质壁分离和复原的实验中,某同学取紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞制成临时装片,实验试剂有滴加了红墨水的质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液、蒸馏水等。如图是某同学根据所观察到的图像绘制而成的,下列对该图像和有关实验结果的分析,正确的是 ( ),A.2为细胞膜,可以控制物质的进出 B.该细胞一定正在发生质壁分离,1处液体为红色 C.5为细胞壁,与细胞的选择透过性有关 D.若将该细胞放于清水中,可能会发生质壁分离的复原,【解析】选D。分析图示,1表示细胞壁与细胞膜的间隙,2
17、表示细胞壁,3表示细胞膜,4表示细胞液,5表示细胞与细胞之间的液体;题图所示细胞可能正在发生质壁分离,也可能正在发生质壁分离的复原,红墨水不可以进入细胞,但是可以穿过细胞壁,位于原生质层和细胞壁之间,故1处充满了红色的外界溶液;若将该细胞放于清水中,可能会发生质壁分离的复原。,2.(2017滁州高一检测)如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料,观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述中,错误的是 ( ),A.第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照 B.该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等 C.如果将蔗
18、糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液,则可以省略e过程 D.增大蔗糖溶液的浓度实验效果会更明显且不影响细胞的活性,【解析】选D。第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,观察细胞质壁分离现象;第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照,观察细胞质壁分离复原现象;在质壁分离过程中,原生质层与细胞壁逐渐分开,液泡的体积逐渐变小,液泡的颜色逐渐变深,在质壁分离复原过程中,原生质层与细胞壁之间逐渐接近,液泡的体积逐渐变大,液泡的颜色逐渐变浅,因此该实验可以观察原生质层和,细胞壁的位置、液泡的颜色和大小;适宜浓度的KNO3溶液能让细胞发生质壁分离后自动复原,可省略人为滴加清水的操作;适当增大蔗糖溶液的浓度
19、,使蔗糖溶液与细胞液的浓度差变大,质壁分离的速度加快,但如果蔗糖溶液浓度过高,会导致细胞因失水过多而死亡。,【补偿训练】 在进行观察质壁分离及复原的实验过程中,有几种实验材料供选择,你认为分离现象最明显的细胞是 ( ) A.具有紫色液泡的洋葱表皮细胞 B.透明的洋葱表皮细胞 C.口腔上皮细胞 D.洋葱根尖中既小且方的细胞,【解析】选A。观察质壁分离及复原实验成功的关键是实验材料的选择,必须选择有大液泡且具有颜色的植物细胞,以便于在显微镜下观察。透明的洋葱表皮细胞没有颜色,不便于在显微镜下观察。口腔上皮细胞无细胞壁,不能发生质壁分离。洋葱根尖中既小且方的细胞没有大液泡且无颜色,不发生质壁分离现象。,【 课堂小结】,
2018-2019学年高中生物 第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 物质跨膜运输的实例 4.1课件 新人教版必修1.ppt
