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1、第4章 细胞的物质输入和输出,物质跨膜运输的实例生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式,2010.11.8,第1节 物质跨膜运输的实例,学习目标：1.说出渗透作用的原理 2.说出动植物细胞吸水和失水的原理 3.知道探究的一般流程，尝试提出问题，作出假设,本节聚集：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？,细胞是一个开放的系统，每时每刻都与外界环境进行物质和能量的交换。物质的进进出出都要经过细胞的边界-细胞膜。不同的物质跨膜运输有什么不同的特点呢？让我们先来分析水是怎么进出细胞的。请同学们先看一下渗透现象的示意图。,一渗透作用,
2、渗透系统装置,1.阅读书本P60问题探讨部分，讨论以下问题：（1）玻璃纸是一种半透膜，在此实验中 可以通过，而 不能通过。（2）单位体积内烧杯清水中的水分子数比漏斗蔗糖溶液中水分子数。（3）液面升高的原因是什么呢？（4）如果用一层纱布代替玻璃纸，管内的液面还会升高吗？（5）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？,水分子,蔗糖分子,多,（3）由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。,（4）用纱布代替玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。,（5）半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸
3、进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会上升。,2什么是半透膜？3发生渗透作用需要两个怎样的条件？,分析：（1）蔗糖分子不能自由通过半透膜而水分子可以。（2）两侧的水分子都在运动。（3）由于下侧（烧杯内）的水分子数量多（相对浓度大），所以由下侧进入上侧（漏斗内）的水分子比由上侧进入下侧的水分子多。（4）整体表现为水分子由烧杯通过半透膜进入了漏斗。这种水分子透过半透膜的运动叫渗透作用。这个装置叫渗透装置。,（1）要有半透膜（2）半透膜两侧的溶液浓度不同。,半透膜：指一些较小的物质能通过，另一些物质不能通过的多孔性薄膜。能否通过半透膜往往取决于分子直径的大小。,或其他溶剂分子,1、
4、发生条件,半透膜,膜两侧溶液具有浓度差,2、水分子运动方向：_浓度溶液 _浓度溶液,低,高,一、渗透作用：,3、概念：_分子透过_，从_浓度溶液向_浓度溶液的扩散，叫渗透作用。,水,低,高,半透膜,小结1,（或者水分子从相对含量高向相对含量低的方向扩散的现象）,腌制的萝卜为什么形态上会发生这样的变化？,新鲜萝卜条,生活现象:,1、连续磕带盐的瓜子时，你的口腔和唇的黏膜 有什么感觉呢？2、包水饺把白菜做馅时，放一些盐，过一会儿发 现什么现象？这些水分是从哪里来的？3.蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，有什么变化？4.哺乳动物红细胞在什么情况下会吸水呢？,干涩的感觉,有水分渗出；白菜细胞中的水
5、分往外渗出,下面我们再来看这样几个生活中的例子：,嗑瓜子引起口干，菜馅渗出水，它们的共同点是细胞外有一定的盐分。,红细胞吸水胀破，蔫了的青菜叶恢复坚挺，它们的共同点细胞外为清水。,蔫了的青菜叶恢复坚挺,阅读课本P60的“水分进出哺乳动物红细胞”实验，并回答：1.红细胞内的血红蛋白等有机物-透过细胞膜（能、不能）2.红细胞的细胞膜相当于一层-,不能,半透膜,二、动物细胞的吸水和失水,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？,现象：细胞膨胀,原因：外界溶液浓度 细胞质的浓度，细胞。,小于,吸水膨胀,3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由
6、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？,不一定；但一般会因持续吸水而涨破。,红细胞内外的浓度差。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多.,现象：细胞皱缩,原因：外界溶液 细胞质浓度，细胞。,大于,失水皱缩,现象：红细胞保持原状,原因：外界溶液浓度 细胞质浓度，水分进出细胞处于。,等于,动态平衡,发生原理：取决于细胞质的浓度和外界溶液的浓度,（1）动物细胞的_相当于一层半透膜,（2）_与_构成浓度差，当外界溶液浓度_细胞质浓度时；细胞失水皱缩，当外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。,细胞膜,细胞质,外界溶液,二、动物细胞的吸水与失水,大于,小于,小结2：,阅读课本p61
7、-62回答下列问题：1.与动物细胞相比，植物细胞在结构上有什么显著的区别？2.什么是原生质层？3.原生质层是不是相当于一层半透膜呢？4.探究的一般步骤是什么？,回答:1.成熟的植物细胞与动物细胞在结构上的主要区别是植物细胞最外侧具有，它是全透性的；细胞中央有大的 等。,细胞壁,液泡,三、植物细胞的吸水与失水情况又如何？,3.是，由于细胞膜、液泡膜具有控制物质进出的功能。,2.植物细胞中的原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。,成熟的植物细胞形成了中央大液泡，且液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。,植物细胞内的液体环境主要是
8、指_,液泡中的细胞液,科学探究步骤,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、预期结果）,（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）,植物细胞的吸水和失水,预期实验的结果：,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_，在清水中植物细胞的液泡又会_。,缩小,变大,将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。,设计方案：,那作出的假设正确与否呢？就需要通
9、过实验来验证，那么接下来我们就要设计一个实验，来验证。设计实验,实验原理：见书实验步骤：见书实验结果：,实验材料：洋葱表皮细胞。既容易被剥离制成装片，又很容易在显微镜下观察。,实验流程：制作洋葱鳞片叶表皮临时装片,有一个紫色中央大液泡,吸水纸吸引,盖玻片,低倍显微镜观察,原生质层紧贴细胞壁,0.3g/ml蔗糖溶液（重复几次）,低倍显微镜观察,（1）中央大液泡逐渐变小（紫色加深）,（2）原生质层与细胞壁逐渐分离,清水,吸水纸吸引,低倍显微镜观察,（1）中央液泡逐渐涨大，颜色变浅,（2）原生质层逐渐贴近细胞壁,临时装片,2、质壁分离及复原现象,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
10、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，细胞失水,思考：原生质层为什么会与细胞壁发生分离呢？,植物细胞质壁分离复原现象,外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞吸水,实验现象,变小,逐渐恢复原来大小,原生质层恢复原来位置,原生质层脱离细胞壁,基本不变,基本不变,原生质层相当于半透膜,实验结论,2、当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞 水，细胞发生 现象；当细胞液的浓度大于外界溶液（如清水）浓 度时，细胞 水，细胞发生 现象。,1、植物细胞的 相当于一层半透膜，而细胞壁是 透性的。,原生质层,失,吸,质壁分离,质壁分离复原,小结3：,三、
11、植物细胞的吸水与失水,全,3.质壁分离：指细胞壁与原生质层之间的分离现象。4.质壁分离的复原：指原生质层和液泡逐渐恢复成原状的现象。5.能发生质壁分离的细胞必须具备以下条件：（1）有生命的活细胞，；（2）有细胞壁；（3）有大液泡。即活的具有大液泡的植物细胞6.实验材料：必须是活的且具有大液泡的植物细胞。,7.为什么选用紫色洋葱表皮作为实验材料？因为其细胞的液泡中含有紫色的花青素，细胞失水后，液泡变小，颜色变深；细胞吸水后，液泡变大，颜色变浅，在显微镜下跟容易观察。8.观察植物细胞的质壁分离和复原，可以证明：1）水分子是可以出入细胞膜的物质2）水分子进出细胞的方向取决于细胞膜两边溶液的浓度，细胞
12、吸水和失水是水分子顺相对浓度梯度进行跨膜运输的过程3）由于蔗糖分子并未如水分子那样进出细胞膜，也证明了细胞膜是半透膜。,思考 细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程，其它物质的跨膜运输是怎样的呢？,二、物质跨膜运输的其它实例：,资料分析,讨论：1.水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？2.不同作物对无机盐的吸收有差异吗？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？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？,阅读课本 P63,1.水稻吸收水分和其他离子多，而吸收Ca2+和Mg2+较少。2.有明显差异，水稻吸收大量的SiO44-
13、而番茄几乎不吸收.番茄吸收Ca2+和Mg2+较多.3.不是的,比如水稻吸收SiO44-,这是取决于细胞生命活动的需要.4.是有选择性的,因为不同生物吸收的离子的量是各不相同;这种选择也是普遍性的。比如不同微生物对不同矿物质的吸收表现为有很大的差异。,由此可见：细胞膜并不是单纯物理意义的半透膜,它是有生理活性的,能对一些物质进行选择性通过,这叫选择透过性膜。,说明植物细胞膜吸收无机盐离子具有选择性。其它生物膜和细胞膜都是选择透过性膜。细胞膜选择透过性的涵义：有些物质如水可以自由通过细胞要选择吸收的离子，小分子物质也可以通过，细胞生命活动不需要的离子、小分子、大分子物质不可以通过。选择透过性膜的关
14、键是具有选择性，其结构基础是其上具有各种蛋白质（载体），由于不同的细胞膜上载体的种类和数量，因此细胞膜对物质透过表现出高度的选择性，当细胞死亡后，细胞膜的选择性丧失，成为全透性。,与社会的联系,饮料浓度高低问题,课堂练习：,1.课本p642.完成练习册50-51页,课本p64 二、拓展题：农业生产上的轮作正是针对不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产措施。如果长期在同一块田地里种植同种作物，地力就会下降（俗称伤地），即某些元素下降，这样就会影响作物的产量。,习题训练1右图是渗透装置示意图，请依图说明(方括号内写图序号，横线上注名称)：（1）典型的渗透装置必须具备：具有 _；在其两侧具有
15、_。（2）图中所示，最初溶液浓度。（3）假如1为清水，2为淀粉糊。1与2的液面相同。过一段时间后。1 的液面高度比2的_；若分别向1与2中各滴3滴碘液，则1显_色，2显_色。,3,半透膜,浓度差,2,1,低,碘液的颜,蓝,习题训练2将人的红细胞置于不同浓度的食盐溶液中，浸泡半小时之后的结果如图所示，依照红细胞外形的变化判断食盐溶液的浓度，下列正确的是 A甲乙丙丁 B丁甲乙丙 C丙丁甲乙 D丙乙丁甲,D,习题训练3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，处充满了_（2）图中、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,领悟：（1）细胞对无机盐离子的吸收不一定都是顺相对含量梯度的。跨膜运输既有顺浓度梯度的，也有逆浓度梯度的，这取决于细胞生命活动的需要；同植物细胞对同一种无机盐离子，同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收均有差异。,
