新人教版生物高中必修1第四章第一节：物质跨膜运输的实例(38张PPT)

(共38张PPT)
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
问题探讨：渗透现象
1、漏斗管内的液面为什么会升高？
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？
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？
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
不会, 因为纱布的孔隙很大, 蔗糖分子也可以自由透过.
不会, 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
渗透作用
概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从溶质低浓度溶液 向溶质高浓度溶液的扩散。
条件
有半透膜
半透膜两侧的溶液存在浓度差
方向
溶质低浓度 溶质高浓度
溶剂高浓度 溶剂低浓度
（顺着水的相对含量）
一、渗透作用 （笔记）
细胞膜
细胞内溶液
如果将装置中的漏斗换成动物细胞将如何？
外界溶液浓度<细胞质浓度
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度>细胞质浓度
细胞失水皱缩
外界溶液浓度=细胞质浓度
保持原状态
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？
2、红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
二、动物细胞的吸水和失水
一般不能透过细胞膜
相当于半透膜
外界溶液浓度<细胞质浓度
细胞吸水膨胀
外界溶液浓度>细胞质浓度
细胞失水皱缩
外界溶液浓度=细胞质浓度
保持原状态
3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
取决于红细胞内外浓度的差值
注意：其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似
红细胞一般会因持续吸水而涨破
二、动物细胞的吸水和失水
三、植物细胞的吸水和失水
1、成熟植物细胞是一个渗透系统
细胞吸水的方式
吸胀吸水
渗透吸水
实例：未成熟植物细胞、干种子
原因：没有形成大的中央液泡
实例：成熟的植物细胞
条件：有中央液泡
机理：靠细胞内的亲水性物质（蛋 白质、淀粉、纤维素）吸收水分
主要的吸水方式
（笔记）
2、植物细胞的吸水和失水
　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、对农作物施肥过多，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？
提出问题：
成熟的植物细胞和外界溶液组成一个渗透系统
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、得出结论
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。
探究实验
主要实验材料：
1、紫色的洋葱鳞片叶（外表皮）
2、质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液
3、清水
1.作出假设：原生质层相当于一层半透膜
2.设计实验
1、滴清水
2、取材
3、平展
4、盖盖玻片
①制片
5、显微观察：先低倍后高倍
6、滴0.3g/mL蔗糖溶液观察
　　7、滴清水再观察
②观察
方法步骤
⑴质壁分离：
外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水
外因：
内因：
原生质层比细胞壁伸缩性大
失水
现象 中央液泡大小 原生质层位置 细胞大小
蔗糖
溶液
清水
变小
原生质层脱离细胞壁
基本
不变
3.进行实验
⑵ 质壁分离复原：
外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水
原因：
吸水
现象 中央液泡大小 原生质层位置 细胞大小
蔗糖
溶液
清水
变小
原生质层脱离细胞壁
基本
不变
逐渐恢复
原生质层恢复原来位置
基本
不变
渗透系统装置 动物细胞 植物细胞
内部溶液（蔗糖溶液） 细胞质
半透膜 细胞膜
外界溶液（清水） 外界溶液 外界溶液
植物细胞是一个渗透系统
4.分析结果 得出结论：
外界溶液浓度＞细胞液浓度
外界溶液浓度＜细胞液浓度
原生质层
细胞失水，质壁分离
细胞吸水，质壁分离复原
细胞液
（笔记）
4、质壁分离以后，一定可以复原吗？什么情况下不复原？
5、质壁分离以后可以自动复原吗，怎么做？
2、是不是所有的植物细胞都可以渗透吸水？
思考
3、除了蔗糖溶液，能用别的溶液观察到质壁分离和复原现象吗？需要满足什么条件？
不是，如干种子，根尖分生区细胞等
1、为何选用紫色洋葱鳞片叶外表皮，内表皮行不行？
可以，满足有浓度差
不一定，失水太多，细胞膜破坏，不具有选择透过性
里面含有色素，可以直接观察
可以，加入KNO3
思考：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。
离子
由于细胞可选择性地吸收K＋和NO3－，导致细胞液浓度增加直至大于外界溶液的浓度，细胞开始吸水，从而发生质壁分离复原
洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓度，细胞渗透失水；又由于细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，便导致质壁分离
初始浓度
0 Mg2＋ Ca2+ Si4+ 离子
培养液中的离子浓度
水稻
番茄
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。
28.16
48.55
米曲菌
38.66
51.00
酵母菌
2.41
4.93
圆褐固氮菌
12.95
33.99
大肠杆菌
K2O
P2O5
微生物
其他物质跨膜运输实例二
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，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？由此你能得出什么结论？
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
（笔记）
（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
四、渗透作用原理的运用
1、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
第一关
知识闯关
D
2、a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是
第二关
a
c
b
a
c
b
a
c
b
a
c
b
A
B
C
D
C
3、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
第三关
B
4、利用高浓度盐水（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
第四关
D
5.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；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
第五关
6.下图是处于不同生理状态的同一个洋葱鳞茎的三个洋葱鳞片叶表皮细胞，实验药品有清水、30%蔗糖溶液，分析回答：
（1）图中A细胞处于质壁分离状态，① 处充满了
（2）图中②、③、④共同组成___________________。
（3）图中各细胞的细胞液浓度最高、颜色最深的是_______ _细胞图。
（4）如果将C细胞置于清水中，则该细胞最终将处于图中_____细胞的状态。
（5）在做洋葱表皮细胞质壁分离的实验过程中，图中各细胞状态依次出现的顺序是 （用A、B、C 顺序表示）。
原生质层
A
B
BCA
蔗糖溶液
7、在下面的U型管装置中，左边加上10%的葡萄糖溶液，右边加上10%的蔗糖溶液，在两管的中间位置放一半透膜，两种糖都不能通过此半透膜，请问静置一段时间后，两管中的液面变化情况。
A、左边上升，右边下降　
B、右边上升，左边下降
C、两边液面没有变化
D、不能确定变化情况
A
8．在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如右图。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将
A．不变 B．增大
C．减小 D．先增后减
9.将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中,制成装片,放在显微镜下观察,有3种状态的细胞,如图,你认为这3个细胞（均为正常的活细胞）在未发生上述情况之前,其细胞液的浓度依次是：
A．AC
C．B>A>C D．BB
B
10．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是（ ）
A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能
11．观察在0.3g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明（ ）
A．细胞壁相当于一层半透膜
B．洋葱表皮细胞是活的
C．此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度
D．细胞壁收缩导致中央液泡失水
B
B
12．某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
（1）设计出继续实验的简要步骤：
① ；
② 。
（2）预测实验现象并作出结论。
答：如果a、b两管高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜
向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化
吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（60～65℃）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀
实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形，表明细胞壁已被分解掉。对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形，表明细胞壁未被分解。
13、进行植物体细胞杂交，首先需要除去细胞壁。现提供以下材料和用具：白色洋葱鳞片叶、紫色洋葱鳞片叶、适宜浓度的盐酸、适宜浓度的蔗糖液、纤维素酶、果胶酶、蒸馏水和镊子，显微镜、载玻片、盖玻片等。请你从中选取合适的材料配制成合理的细胞壁分解液，并设计出检验它除去细胞壁的方法和步骤，预测和解释实验的结果。
(1)实验步骤：
①配制细胞壁分解液：选取　　 　 　　　 　　　　　　　　 　　　配制成细胞壁分解液。这样选取的理由是　
　　　　　 　　　　　　 　　
②检验细胞壁分解液除去细胞壁的方法：
第一步：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
第二步：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　　　　　　　　
第三步：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　
(2)实验结果的预测和解释：
适宜浓度的蔗糖液，加入适量的纤维素酶和果胶酶
纤维素酶和果胶酶能高效、专一地水解细胞壁，适宜浓度的蔗糖液不会使原生质体过度吸水而胀破
滴适量的细胞壁分解液在载玻片水中央，用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶表皮浸泡在其中。一段时间后，制得实验组装片
用适宜浓度的蔗糖液替代细胞壁分解液，其它操作与制作实验组装片相同，制得对照组装片
在显微镜下观察比较实验组装片和对照组装片
14、在做质壁分离和复原实验时，将复原后的植物细胞置于清水中，植物细胞也不会再吸水了；可当把因失水皱缩的红细胞置于清水中时，红细胞复原后会因继续吸水而涨破。产生这种现象的原因是（ ）
A、植物细胞的细胞膜比动物细胞坚韧
B、植物细胞有液泡，红细胞没有
C、植物细胞能对吸水进行调节
D、植物细胞有细胞壁，红细胞没有
15、将人体的血液置于9%食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现血细胞呈现：
A、质壁分离　　　B、正常状态
C、细胞膜破裂　　D、细胞皱缩
D
D
16、.请根据下述条件设计一实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析实验结果。
一瓶10%的蔗糖溶液。一瓶30％的蔗糖溶液，250ml烧杯1个，半透膜制成的透析袋一个，刻度玻璃管一支。细线一根，支架一个。
实验步骤：
①__________________________
②__________________________
③__________________________
④__________________________
实验分析：
将一瓶中的溶液倒人烧杯中；
将另一瓶中的溶液装满透析袋，刻度玻璃管插人袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。
将插有刻度玻璃管的透析袋放人有溶液的烧杯中．垂直固定于支架上，记录玻璃管液面刻度。
一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面的升降
答案：如液面升高，则透析袋中的溶液是30％蔗糖溶液，烧杯中的溶液为10％的蔗糖溶液；反之，可推知透析袋中是10％蔗糖溶液，烧杯中的溶液为30％蔗糖溶液。