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1、物质跨膜运输的实例,必修1第二单元细胞的基本结构及 物质输入和输出,考 纲 下 载,第四章 细胞的物质输入和输出,1.物质跨膜运输的实例2.生物膜的流动镶嵌模型 3.物质跨膜运输的方式 4.植物细胞的质壁分离和复原,热 点 提 示,1.细胞膜选择透过性的实验验证与分析2.细胞吸水和失水的原理应用及实验探究设计3.物质跨膜运输方式的判断及实验探究4.生物膜的结构特点和生理特性及相关实验验证,5.设计实验探究影响细胞膜流动性的因素,1.渗透作用原理(1)发生渗透作用的条件 _；_。(2)渗透作用的实质：单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子_蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面_。,具有半透
2、膜,膜两侧溶液具有浓度差,多于,上升,一、细胞的吸水和失水,2.动物细胞的吸水和失水(1)人成熟红细胞中发生渗透作用的条件：_相当于半透膜；_之间存在浓度差。(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。,细胞膜,细胞质与外界溶液,细胞壁,原生质层,细胞膜,液泡膜,细胞质,大液泡,大于,失水,小于,吸水,等于,不吸水,也不失水,3.植物细胞的吸水和失水,(2)植物细胞质壁分离的现象与原因现象：_与_分离；外因：_浓度_浓度，导致细胞_；内因：_。,细胞壁,原生质层,外界溶液,细胞液,失水,细胞壁的伸缩性小于原生质层,【点拨】植物根尖分生区细胞，刚分裂形成，无液泡，不能进行渗透
3、作用，吸水方式为吸胀作用；与外界溶液接触时，不会出现质壁分离现象。,1.不同物质的跨膜运输特点(1)水分子：_(高低)；(2)离子和小分子：依据细胞生命活动需要进行_。2.水稻和番茄吸收不同离子的特点(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有_，与其含有离子载体的_有关；(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有_。,顺相对含量梯度,选择吸收,选择性,种类和数量,差异性,二、物质跨膜运输的其他实例,渗透系统的组成分析及应用,如图所示，作为一个渗透系统，须同时具备以下两个条件：,(1)具有半透膜,(2)半透膜两侧为溶液体系(S1，S2)，且两侧溶液具有浓度差。,1渗透系统的组成条件,2渗透作用的发生(1
4、)若S1浓度S2浓度，单位时间内由S2S1的水分子数多于S1S2，外观上表现为S1液面上升。,在达到平衡后，只要存在液面差h，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度，且h的高低决定于起始S1与S2的浓度差。,提醒：,(2)若S1浓度S2浓度，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。(3)h达到一定高度时，由半透膜进出漏斗的水分子数相等，渗透系统达到平衡状态，液面不再变化。,“U”型管中水分子移动方向的分析,(1)膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。,(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升
5、高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。,(3)如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(4)图中溶质可以是同一种物质，也可以是不同物质。要特别强调的是溶液浓度是指物质的量浓度(摩尔浓度)而不是质量浓度。,(1)具有半透膜：,(2)具有浓度差：,3验证渗透作用发生的条件,C,(1)比较不同溶液浓度大小,4渗透系统的应用,M,N,(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),碘,淀粉,1.渗透作用模型中特别强调溶质分子不能通过半透膜，达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，既
6、不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度相等。2.植物分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发生渗透作用，也不能发生质壁分离和复原现象。,【高考警示钟】,5.渗透作用模型和成熟植物细胞的对比分析,1.实验分析(1)正确选择实验材料：选择有紫色大液泡的洋葱鳞片叶外表皮细胞。若选择洋葱鳞片叶内表皮(无紫色大液泡)进行实验，采用的外界溶液是一定浓度的大分子有颜色溶液，如胭脂红(水溶性大分子食用色素，呈红色)。一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。,植物细胞的吸水和失水,(2)实验试剂使用：使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/mL
7、)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。使用质量浓度为1 molL-1的KNO3溶液，因为K+和NO3-可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)使用质量浓度为1 molL-1的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。,1.发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。2.质壁分离与复原过程中水分移动是双向的，总结果是单向的。3.本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。4.渗透
8、系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。,【高考警示钟】,(1)半透膜、选择透过性膜 区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。,两组相近概念比较,(2)原生质层、原生质体原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。原生质体是去除了植
9、物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。,某同学设计了下图所示的渗透作用的实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记作零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为(),放映时点击图片放大,A,(双选)如右图所示，烧杯内装有蒸馏水，下部封有半透膜的长颈漏斗内装有淀粉和食盐溶液，漏斗颈内的液面与烧杯内蒸馏水的液面相同。过一段时间后用碘水和硝酸银溶液分别检测蒸馏水中的物质。整个实验过程中所观察到的现象是()A漏斗颈内的液面下降B漏斗颈内的液面上升C烧杯内的液体遇硝酸银溶液有白色沉淀生成D烧杯内的液体遇碘水变蓝,B C,如图所示的
10、渗透装置中，开始时的液面高度为a，停止上升时的高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是(),B,原因：当题中进行每一次操作时，蔗糖溶液浓度在不断下降(溶质在不断地被移走)。当液面升高的高度差接近0，水分子进出达到平衡，此时可以得出半透膜两侧的浓度相等。,拓展：,(1)当液面上升且停止于b处时，水分子进出情况是如何的？,水分子进出达到动态平衡,原因：当液面上升至b处时，升高的液柱会产生一定压强，使水分子进入长颈漏斗中的速率降低，最终达到动态平衡,(2)经过无数次如题中所列的操作后，液面升高的高度差接近0，此时半透膜两侧的
11、浓度相等吗？,基本相等,生物膜的选择透过性,1实例,有差异植物细胞膜对 无机盐离子的吸收具有选择性,2结构基础细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同。,(2)外因主要是影响呼吸作用,(1)内因遗传因素,3原因分析,4,1、植物吸收水分的方式是自由扩散，而对无机盐离子则以主动运输方式吸收，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。2、作物栽培时，不同作物及同一作物的不同生长发育期对无机盐离子的需求不同，因此要合理施肥。,提醒：,下列关于植物对离子选择性吸收的叙述，不正确的是()A植物对离子选择性吸收的特性与其生活环境相适应B根细胞膜上某种离子的载体蛋白的有无，决定对离子选择吸收的种类C根
12、细胞膜上某种离子的载体蛋白的多少，影响对离子选择吸收的速率D根呼吸强度也影响植物对离子吸收的选择性,D,植物细胞质壁分离与复原实验分析及应用,1质壁分离的原因分析,2质壁分离与复原实验流程,(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性,镜检,(2)测定细胞液浓度范围,细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间,3质壁分离实验的拓展应用,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度,发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大,(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液),(1)在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分
13、离复原现象的观察。(2)不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会在失水时发生质壁分离现象。(3)本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(前测和后测)。(4)当以可吸收的物质做溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。(5)分离时，原生质层的外界面是细胞膜。,提醒：,在本实验中，质壁分离后的复原是人工复原，而在一定浓度的KNO3溶液、尿素、甘油、乙二醇等溶液中会发生先质壁分离后自动复原现象。,提醒：,利用质壁分离与复原实验不可以判断()A细胞的死活 B细胞膜是否具有流动性C蔗糖分子的跨膜运输方式D原生质层与细胞壁伸缩性大小的差异,C,在进行植物体细胞杂
14、交之前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，以制成原生质体来进行融合。如果将原生质体长时间置于蒸馏水中，它将会()A皱缩 B涨破 C呈球形 D保持原状,B,自身对照指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照。自身对照方法简便，关键是看清实验处理前后现象变化的差异。对照组：实验处理前对象的状态、现象；实验组：实验处理后对象的状态、现象。,实验的对照原则自身对照,【典例】分析在“植物细胞的吸水和失水”实验中存在自身对照。【分析】（1）实验对象：同一成熟的植物细胞。（2）观察指标：液泡大小、颜色及原生质层位置的变化。（3）在这一实验中有两次对照，具体分析如下：,a过程：第一次对照 操作：高浓
15、度溶液处理 对照：自然状态与质壁分离状态,b过程：第二次对照 操作：低浓度溶液处理 对照：复原后状态与质壁分离状态,注意事项：实验材料在实验过程中必须保持一定的生理活性，高浓度溶液的浓度不能过高。持续观察记录实验操作前、后实验对象状况，控制好观察时间。,原因：a过程中所用蔗糖溶液浓度过高，细胞渗透失水过多，导致细胞死亡，使b过程不能发生。,拓展：,(1)结合图分析a过程中，液泡发生了什么变化？,在质壁分离过程中，液泡体积变小，颜色变深,原因：a过程中外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞渗透失水，原生质层皱缩，液泡体积变小，颜色变深。,(2)如果图中a过程中所用蔗糖溶液浓度过高，那会对实验有何影响？,a过程质壁分离程度加大，细胞失水过多死亡，不能再进行b过程,
