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1、第1节 物质跨膜运输的实例,一、渗透系统的组成分析及应用,1.渗透作用,1)概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用,条件,（1）半透膜,（2）膜两侧的溶液具有浓度差,(玻璃纸、细胞膜、原生质层),（渗透压差）,从低浓度到高浓度,方向：,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多于蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面上升。,半透膜等于选择透过性膜吗？,半透膜是一类可以让小分子物质（分子直径小于“孔”）通过（如水分子），而较大分子物质（分子直径大于“孔”）不能通过（如蔗糖）的一类多孔性膜。,漏斗内的液面不再上升时S1与S2的浓度是否相等？,S1S2,
2、向烧杯内添加S2溶液，h如何变化？,变小,向漏斗内添加S1溶液，h如何变化？,变大,用吸管把漏斗内S1溶液吸去一部分，h如何变化？,变小,3）漏斗中水分子的流动,渗透压的概念：溶质分子吸水的能力,【典例训练1】如图所示的渗透装置中，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,2验证渗透作用发生的条件(1)验证渗透作用必须具有半透膜(单一变量设为是否具备“半透膜”)：(2)验证渗透作用必须具有浓度差(单一变量设为半透膜两侧是否具“浓度差”)：,3.探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉
3、为例)：,碘能通过半透膜，而淀粉不能,淀粉能通过半透膜，而碘不能,淀粉和碘都能通过半透膜,淀粉和碘都不能通过半透膜,4.“U”型管中水分子移动方向的分析,当S1S2时U型管中的水分子向哪一侧流动？,如果S1是蔗糖溶液，S2是葡萄糖溶液，S1和S2的质量分数相同，请问水分子向哪一侧流动？如果半透膜允许葡萄糖通过则水分子向哪一侧移动？,如果S1是蔗糖溶液，S2是麦芽糖溶液，S1和S2的质量分数相同，请问水分子向哪一侧流动？如果在两侧同时加入1ml麦芽糖酶溶液水分子向哪一侧流动？,左侧,右侧,右侧,动态平衡,先向右侧再向左侧,2012山东潍坊质检如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒
4、置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是(),A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后又下降B.在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶C.漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升D.在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶,A,【变式备选】如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如表所示。,图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系是()A.1丙；2甲；3乙B.
5、1乙；2甲；3丙C.1甲；2乙；3丙D.1丙；2乙；3甲,A,3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。,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：_；_。(2)预测实验现象并作出结论。_。,向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)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，(6065)水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀,如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色
6、沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且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,二、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,三、植物细胞的吸水和失水,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,问题：植物细胞哪些结构不属于原生质层？,细胞壁、细胞核、细胞液,(2)渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统比较,原生质层选择透过性
7、膜浓度差细胞液与外界溶液之间,半透膜、浓度差,低浓度溶液 高浓度溶液,细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用,水分子通过半透膜的扩散作用,(3)物质跨膜运输具选择性的原因(1)直接原因：(2)根本原因：,不同细胞的细胞膜上载体蛋白的种类与数量不同,控制膜载体蛋白形成的基因(DNA分子)的特异性所决定,1.一次施肥过多,作物会枯萎发黄,俗称“烧苗”,其原因是()A.根系呼吸作用过强,影响根对水分的吸收B.土壤溶液浓度大于细胞液浓度C.土壤溶液浓度小于细胞液浓度D.土壤溶液浓度等于细胞液浓度,B,(4)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：_。【
8、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。,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,四、实验：观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原现象,1、实验原理？2、“质”、“壁”、分别指什么？3、“质壁分离复原现象”不要简说成“复原现象”4、质壁分离后在细胞膜与细胞壁之间是什么？5、实验材料有什么要求？6、实验材料为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮？7、用什么方法改变外界溶液？,（1）渗透作用：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。（2）原生质层伸缩性
9、大于细胞壁,原生质层 细胞壁,外界溶液,成熟的、活的、植物细胞,液泡呈紫色，便于观察,引流法，在盖玻片一侧滴加液体，用吸水纸在盖玻片另一侧用吸水纸吸引，重复两到三次，直到将洋葱鳞片叶完全浸润,8、实验用的蔗糖溶液浓度？9、当外界溶液浓度为0.1g/ml、0.5g/ml时分别是什么结果？10、质壁分离自动复原现象,0.3g/ml（或描述为30%）,无特别说明情况下，我们这样考虑：0.1g/ml（10%）时，细胞吸水，体积变大；0.5g/ml（50%）时，细胞失水出现质壁分离，由于失水过多死亡，无法再复原,膜也失去选择透过性，变为全透性。,如果外界溶液是一定浓度无机盐溶液（如KNO3溶液）或小分子
10、溶液（如尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液等），细胞先失水出现质壁分离现象，由于无机盐离子（K+和NO3-）通过主动运输或小分子（尿素分子、葡萄糖分子、甘油分子、乙醇分子）通过自由扩散进入细胞，使细胞液浓度逐渐增大，细胞开始吸水，又出现质壁分离自动复原现象,B,1.制作临时装片：紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞2.低倍镜观察：有紫色液泡原生质层紧贴细胞壁3.4.低倍镜观察：中央液泡逐渐变小（紫色加深）原生质层与细胞壁逐渐分离5.6.低倍镜观察：中央液泡逐渐胀大 原生质层逐渐贴近细胞壁,实验流程：,质壁分离：,当外界溶液浓度细胞液浓度时，植物通过渗透作用失水，发生质壁分离,条件、外因：,内因：,原
11、生质层收缩性大于细胞壁,现象：液泡体积();液泡颜色(),原因分析：,变小,变深,外界溶液,质壁分离复原：,现象：液泡体积()；液泡颜色()。,当外界溶液浓度细胞液浓度，植物细胞通过渗透作用吸水，发生质壁分离的细胞会出现质壁分离复原现象,条件、原因：,变浅,变大,现象记录,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,1、提出问题：根据现象提出有价值的问题。2、作出假设：对问题进行假设。3、设计实验：设计思路，预期结果，制定方案。4、进行实验：观察想象，记录结果。5、分析结果：结果与预期一致，可得出结论。6、表达和交流：交流、质疑、解释。,探究的一般过程
12、：,（1）判断植物细胞的死活（2）测定植物细胞的细胞液浓度范围（3）比较不同细胞的细胞液浓度大小（4）比较未知溶液浓度的大小（5）鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)（6）证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。,11、渗透作用原理的应用,配置一系列梯度浓度的蔗糖溶液，当植物细胞既不吸水也不失水时，此时的蔗糖溶液浓度范围即为细胞液浓度范围,用不同浓度的未知溶液和相同的细胞做质壁分离实验，到刚发生质壁分离所需要的时间越短则浓度越高。,将要比较的细胞置于同一浓度的蔗糖溶液中，比较发生质壁分离的程度，质壁分离越明显的细胞的浓度越低。浓度差越大，失水越快,只出现质壁分离现象的为蔗糖溶液；出现质壁
13、分离现象后又自动复原的为KNO3溶液,【典例1】将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状、质量相同的薯条分为数量相等的四组,分别浸入四种不同浓度的蔗糖溶液中,1 h后,溶液的质量变化百分率如表一。从四个不同的新鲜马铃薯块茎上,取得形状、质量相同,数量相等的薯条组,分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中,1 h后,薯条的质量变化百分率如表二。则表一所列的四种不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低,以及表二所列的四组不同薯条中细胞液开始时浓度最低的分别是(),A.、B.、C.、D.、,D,【变式训练】将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中,形态不再变化后的细胞图像如下。则有关各细胞液的浓度判断正确的是
14、()实验前BAC实验后BA=C 实验后BACA.B.C.D.,B,五、物质跨膜运输的其他实例,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,2012江苏南通模拟用完全相同的培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者吸水速率几乎相同的情况下，72小时后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开始时的百分比)。分析下表，不能得出的结论是(),A.不同植物对矿质元素的吸收量是不同的B.不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的C.与番茄相比，水稻对SiO吸收量大，对Ca2吸收量小D.植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关,D,
