人教版高中生物必修一课件　第四章第1节物质跨膜运输的实例 （共54张PPT）

课件54张PPT。第1节　物质跨膜运输的实例课程标准
活动建议：通过模拟实验探究膜的透性。
观察植物细胞的质壁分离和复原。
课标解读
1.举例说出细胞膜是选择透过性膜。
2.说明植物细胞质壁分离和复原的原理。
3.进行植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。
渗透作用 1．发生的条件2．发生的原理
(1)当溶液浓度a>b时，通过半透膜由b→a的水分子数 由a→b的分子数；
(2)当溶液浓度a(3)当溶液浓度a＝b时，水分子的移动处于 状态。
[思维激活1] 初始时漏斗管内外溶液的浓度差与平衡时漏斗管内外溶液的高度差有什么关系？
提示　正相关。
[思维激活2] 平衡时，漏斗管内外溶液浓度是否相等？
提示　不相等。平衡时漏斗管内溶液浓度大。多于多于动态平衡1．蔗糖溶液液面上升的原因
分析上图可知：由于左侧蔗糖溶液中单位体积中水分子的数量少，而右侧清水中单位体积中水分子的数量多，所以水分子由右侧进入左侧的数量多于由左侧进入右侧的数量，从而使左侧的液面上升。2．当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因分析上图可知；漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是H1产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换率相同时，液面不再升高。【巩固1】 如右图，一U形管中装有两种不同的溶
液R和S，并被一半透膜(X)隔开。与S相比，R溶液
浓度较低，且R与S的溶质均不能通过半透膜。实验
开始时两侧液面等高，下图中黑色的深浅代表浓度
的高低。当经过一段时间，图中的U形管内达到平
衡时，溶液表面与溶液浓度的关系是(　　)。解析　开始时右侧溶液浓度高于左侧，所以单位体积内的水分子数，右侧少于左侧，由于溶质均不能透过半透膜，故在单位时间内，从左侧透过半透膜到达右侧的水分子多，右侧液面上升。右侧液面上升后的液柱又产生了一定的压力，当此压力与水分子的渗透压达到相等时，液面不再上升从而达到了平衡状态。
答案　B1．动物细胞的吸水和失水细胞的吸水和失水 2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)植物细胞的吸水和失水
3.探究植物细胞的吸水和失水
(1)实验过程
①制作装片：制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片，低倍显微镜观察液泡的大小和原生质层的位置
②滴加质量浓度为 溶液，用低倍显微镜观察液泡的大小变化和原生质层的位置
③滴加 ，用低倍显微镜观察液泡的大小变化和原生质层的位置0.3g/mL的蔗糖清水(2)实验现象
①②③过程中的液泡变化和原生质层与细胞壁的位置关系：变小变大加深变浅分离(3)实验结论
原生质层相当于一层半透膜。当外界溶液浓度 细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；若再使外界溶液浓度 细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。大于小于[思维激活3] 实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
提示　观察正常洋葱鳞片叶表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。
[思维激活4] 已知K＋、NO能透过半透膜，若该实验选用一定浓度的KNO3溶液，滴加KNO3溶液后持续观察一段时间，细胞会发生怎样的变化？
提示　先发生质壁分离；后又自动复原。2．实验注意事项
①实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。
②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，死亡的细胞既不会发生质壁分离，也不会发生质壁分离复原。③发生质壁分离复原需要将植物再置于低浓度的溶液或蒸馏水中，但如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
④实验观察时间不宜过长，以免细胞长期处于失水状态而死亡。【巩固2】 假定将甲乙两个同种植物的成熟细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液均比细胞液的浓度高，蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜。在显微镜下连续观察，甲乙两细胞的变化是(　　)。
A．甲乙两细胞发生质壁分离后，不再发生质壁分离复原
B．甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原
C．甲乙两细胞发生质壁分离，但随后甲细胞又发生质壁分离复原
D．甲乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原解析　成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，可发生渗透作用。甲乙两细胞均处在外界溶液浓度大于细胞液浓度的环境中，开始时，甲乙两细胞都要发生质壁分离，但蔗糖分子不能透过原生质层，所以甲细胞不能发生质壁分离复原，而甘油分子可以较快地穿过原生质层，到达细胞液，细胞液的浓度升高，细胞吸水，发生质壁分离复原。
答案　B1．细胞对无机盐离子的吸收实例
(1)水稻吸收Si4＋多，吸收Ca2＋、Mg2＋较少，番茄吸收Ca2＋、Mg2＋较多，吸收Si4＋较少。说明不同植物对不同 的吸收表现出较大 。
(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 的吸收表现出很大的差异。物质跨膜运输的其他实例 离子差异高于不同矿物质2．物质跨膜运输的特点
(1)物质跨膜运输并不都是 的。
(2)细胞对于物质的输入和输出有 。
3．结论
细胞膜和其它生物膜都是 膜，可以让 自由通过，一些 和 也可以通过，而其它的离子、小分子
和 则不能通过。顺相对含量梯度选择性选择透过性水分子离子小分子大分子[思维激活5] 农业生产中，不同作物及同一作物在不同生长发育时期要施用不同的肥料，试分析其中的生物学原理？
提示　植物对无机盐的吸收具有选择性。1．细胞膜具有选择透过性的原因(待学)
细胞膜上有一类蛋白质，在物质跨膜运输中起载体作用，简称载体蛋白。不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同，从而使细胞膜对物质通过表现出高度的选择性。
2．选择透过性膜和半透膜
选择透过性膜属于半透膜的一种，这种半透膜具有生物活性，细胞所需要的离子、小分子都可以通过，而不需要的离子、小分子、大分子则不能通过。半透膜除了包括选择透过性膜外，还有无活性的半透膜，如玻璃纸，它只是机械地阻挡不能通过的物质，仅是一种孔状膜。【巩固3】 下列关于物质跨膜运输的实例的叙述中，不正确的是(　　)。
A．细胞吸水和失水是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程
B．水分子跨膜运输的方向是由低浓度溶液向高浓度溶液
C．无机盐离子可以逆相对含量的梯度进行跨膜运输
D．生物膜是选择透过性膜，小分子物质都能通过，而大分子物质则不能通过解析　生物膜是选择透过性膜，水分子可自由通过，一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过；水分子的跨膜运输方向是顺相对含量梯度，即由低浓度溶液向高浓度溶液扩散；细胞对于物质的输入和输出具有选择性，对于所需要的无机盐离子可以逆相对含量梯度运输。
答案　D
渗透作用的原理 【例1】 下图中甲是渗透装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述不正确的是(　　)。
A．半透膜内溶液a的浓度变化可用曲线丙表示
B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示
C．玻璃管内的液面高度变化可用曲线丙表示
D．半透膜内外浓度差的变化可用曲线乙表示思维导图：
深度剖析　由于半透膜内为质量分数为30%的淀粉溶液，膜外为蒸馏水，膜内浓度高于膜外浓度，水分子由膜外进入膜内，淀粉溶液浓度降低，可用曲线乙表示，A选项错误。水分子进入半透膜内的速率由膜内外两侧的浓度差决定。由于水分子不断进入半透膜内，两侧的浓度差越来越小，水分子进入半透膜内的速率也逐渐下降，可用曲线乙表示，B、D选项正确。随着水分子的进入，玻璃管内的液面高度逐渐上升，可用曲线丙表示，C选项正确。
答案　A延伸探究 1.若用纱布代替半透膜，玻璃管内的液面高度如何变化？
提示　不会发生变化。
2．若用葡萄糖溶液代替淀粉溶液，玻璃管内的液面高度又如何变化？
提示　先升高后降低，最后玻璃管内外液面相平。【例2】 假设将标号为A、B、C的同一个植物细胞分别放在甲、乙、丙三种不同的蔗糖溶液中一段时间后得到如图所示状态(原生质层不再变化)。据图分析推理不正确的是(　　)。植物细胞的质壁分离和复原 A．实验前蔗糖溶液浓度为：甲<乙<丙
B．实验后蔗糖溶液浓度为：丙＝乙≥甲
C．实验后细胞的吸水能力：c>b>a
D．实验后细胞液浓度：c>b>a
思维导图：深度剖析　由于浓度差越大发生质壁分离的程度就越大，所以丙蔗糖溶液浓度最高，乙次之，甲最低；实验后甲、乙、丙中的细胞均已处于平衡状态，由于此时细胞液浓度：c>b>a，所以外界溶液的浓度也是不相同的，应为丙>乙>甲。
答案　B规律方法　细胞的状态与吸水和失水的判断
(1)当处于质壁分离的过程中时，细胞失水量大于吸水量，此时外界溶液浓度高于细胞液的浓度。
(2)当细胞处于质壁分离复原的过程中时，细胞失水量小于吸水量，此时外界溶液浓度低于细胞液浓度。
(3)当细胞处于平衡状态时，细胞失水量等于吸水量。【例3】 用相同数量的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72小时后原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实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是(　　)。生物膜的选择透过性 A. 不同植物对矿质元素的需要量是不同的
B．与番茄相比，水稻对SiO需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的
D．植物对水和各种离子的吸收速率一样大
思维导图：深度剖析　据表可推出，水稻和番茄对同一元素(离子)的吸收量不同，说明不同植物细胞膜上载体蛋白的种类、数量不同，A、C正确；经72小时后，培养水稻幼苗的溶液中，SiO浓度减少，Ca2＋浓度增大，而培养番茄幼苗的溶液中两种离子的浓度变化则相反，故B正确；植物细胞以主动运输的方式吸收矿质离子，以渗透方式吸收水分，且在一定时间内同一种植物对不同离子的吸收量也不同，说明植物对水和各种离子的吸收速率不同。
答案　D规律方法　植物吸收水分和吸收离子的关系
植物吸收水分和吸收离子是两个相对独立的过程，虽然离子溶解在水中被吸收，但二者吸收的原理、速度、动力都不同。技法必备
对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验进行对照，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。按对照的内容和形式上的不同，通常有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照类型。
其中自身对照是指实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。实验操作前的对象为对照组，实验操作后的对象则为实验组。———————对照原则之一——自身对照 ———————能力展示
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，请据图回答下面的问题。(1)你认为该实验有无对照实验________(有/无)。
(2)B步骤主要观察洋葱鳞片叶表皮细胞的紫色________的大小以及________(原生质层/原生质体)的位置。
(3)C步骤中吸水纸的作用是_____________________________。
(4)在F步骤时，若观察到细胞质壁分离后不能复原，最可能的原因是______________________________________。解析　(1)实验的前后操作形成对照，即正常状态下的细胞为对照组，处理后的细胞为实验组。
(2)由于细胞液中含有色素所以便于观察，质壁分离与复原是指细胞壁和原生质层的分离，所以原生质层位置的变化是观察的对象。
(3)C步骤中吸水纸的主要作用是让细胞浸泡在蔗糖溶液中。
(4)当外界溶液浓度过高时，细胞会因失水过多而死亡。A．甲图③为半透膜，水分子能自由通过
B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
解析　错选B项，主要原因是受思维定势影响，误认为平衡状态时浓度应相等。在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力应与渗透压平衡。水柱产生的压力向下，而渗透压差方向应向上，即漏斗内液体浓度应高。
答案　C2．将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是(　　)。
A．红细胞具有水溶性
B．红细胞的液泡体积增大
C．蒸馏水大量进入红细胞
D．低温时红细胞膜流动性增大
解析　本题考查渗透作用。红细胞无细胞核，无细胞器，放在蒸馏水中，由于外界浓度低于细胞内浓度，导致吸水涨破。
答案　C3．将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是(　　)。
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
答案　A4．将一洋葱细胞放入大于该细胞细胞液浓度的硝酸钾溶液中，一段时间后在显微镜下观察发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞(　　)。
①是死细胞　②大量吸水　③是根尖分生区细胞
④大量失水　⑤质壁分离后又自动复原
A．①②③ B．①③⑤ C．②③⑤ D．②④⑤
解析　能发生质壁分离现象的细胞应是具有大液泡的活植物细胞，根尖分生区的细胞无大液泡，不会发生质壁分离。
因为硝酸钾的K＋和 最终能透过原生质层，会发生质壁分离后又自动复原的现象。
答案　B5．将水稻培养在有各种营养元素的培养液中，相同时间内发现水稻吸收硅多，吸收钙少，这说明(　　)。
A．水稻培养液中硅和钙的浓度不同
B．水稻根细胞对于物质的输入和输出具有选择性
C．硅是大量元素，钙是微量元素
D．硅是小分子，钙是大分子
解析　细胞膜是一种选择透过性膜。
答案　B6．在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧
滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液后，出现了
如图所示的情形，请据图回答下面的问题。
(1)此细胞发生了________现象，是细胞________的结果。
(2)图中②的结构名称是________，②④⑤共同构成了________。
(3)图中⑦充满了________，其浓度________。
(4)将此细胞置于清水中，⑥的体积会________，是由于细胞________的结果。(5)在滴加质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液后的过程中，显微镜下不可能观察到的现象是(　　)。
A．液泡缩小
B．细胞壁与原生质层分离
C．液泡颜色变浅
D．细胞核位于原生质层内解析　本题考查成熟植物细胞的结构和质壁分离与复原的基础知识，属识记水平。
答案　(1)质壁分离　渗透失水　(2)细胞膜　原生质层　(3)蔗糖溶液　略小于0.3 g/mL　(4)变大　渗透吸水
(5)C课堂小结