生物一轮复习物质跨膜运输的实例

第四章第四章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出第一节第一节 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例一、渗透系统的组成分析及应用一、渗透系统的组成分析及应用1.渗透作用渗透作用（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）半透膜 （2）膜两侧的溶）膜两侧的溶液具有浓度差液具有浓度差(玻璃纸、细胞膜、玻璃纸、细胞膜、原生质层原生质层)（渗透压差）（渗透压差）从低浓度到高浓度方向：注意：注意：1、半透膜等于选择透过性膜吗？、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（分子直径小于半透膜是一类可以让小分子物质（分子直径小于“孔孔”）通过（如水分子），而较大分子物质（分子直径大于通过（如水分子），而较大分子物质（分子直径大于“孔孔”）不能通过（如蔗糖）的一类多孔性膜。）不能通过（如蔗糖）的一类多孔性膜。半透膜半透膜包括包括物理性过滤膜（无生物活性，如动物膀胱、玻璃纸、物理性过滤膜（无生物活性，如动物膀胱、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的卵壳膜）肠衣、鸡蛋的卵壳膜）和和选择透过性膜（具有生物活性，选择透过性膜（具有生物活性，如细胞膜、原生质层等），可以说如细胞膜、原生质层等），可以说“选择透过性膜属于选择透过性膜属于半透膜半透膜”2、水分子只进不出吗？、水分子只进不出吗？半透膜两侧溶液的水分子是进行半透膜两侧溶液的水分子是进行双向运动双向运动的，我们只是观察由的，我们只是观察由双向水分子运动快慢的差异所导致的液面改变。双向水分子运动快慢的差异所导致的液面改变。水分子水分子进入的进入的速率大于出来的速率，速率大于出来的速率，液面升高，当二者速率液面升高，当二者速率相等相等时，液面不时，液面不再升高。再升高。3、液面停止上升后，漏斗内外溶液浓度相等吗？、液面停止上升后，漏斗内外溶液浓度相等吗？内部（蔗糖溶液）浓度高于外部（清水）浓度内部（蔗糖溶液）浓度高于外部（清水）浓度。随着液面升高液注产生的压力逐渐增大使水分子向外出速率随着液面升高液注产生的压力逐渐增大使水分子向外出速率逐渐增加，同时由于内外溶液浓度差逐渐减小导致水分子由逐渐增加，同时由于内外溶液浓度差逐渐减小导致水分子由于渗透压向内进的速率逐渐减小，直到进出速率相等时，液于渗透压向内进的速率逐渐减小，直到进出速率相等时，液面不再升高。面不再升高。【4、知识运用、知识运用】1、有两瓶蔗糖溶液，一瓶、有两瓶蔗糖溶液，一瓶10%，一瓶，一瓶20%，可，可是标签掉了，请用上述装置，设计实验将它们区是标签掉了，请用上述装置，设计实验将它们区分？分？运用上述装置，在烧杯中加入蔗糖溶液运用上述装置，在烧杯中加入蔗糖溶液A，在漏斗，在漏斗中装入蔗糖溶液中装入蔗糖溶液B，观察其液面变化，若液面上升，观察其液面变化，若液面上升，则则A是是10%，B是是20%；若液面下降，则结果相反。；若液面下降，则结果相反。2、如何证明淀粉和碘液哪种物质可以通过半透、如何证明淀粉和碘液哪种物质可以通过半透膜？请用上述装置，设计实验加以证明？膜？请用上述装置，设计实验加以证明？运用上述装置，在烧杯中加入淀粉溶液，在漏斗中装入运用上述装置，在烧杯中加入淀粉溶液，在漏斗中装入碘液，观察颜色变化。碘液，观察颜色变化。若漏斗内变蓝，则说明淀粉可以透若漏斗内变蓝，则说明淀粉可以透过半透膜而碘液不能透过；过半透膜而碘液不能透过；若烧杯内变蓝，则说明碘液可若烧杯内变蓝，则说明碘液可以透过半透膜而淀粉不能透过；以透过半透膜而淀粉不能透过；若漏斗内和烧杯内都变蓝，若漏斗内和烧杯内都变蓝，则说明淀粉和碘液都可以透过半透膜；则说明淀粉和碘液都可以透过半透膜；若漏斗内和烧杯内若漏斗内和烧杯内都不变蓝，则说明淀粉和碘液都不可以透过半透膜。都不变蓝，则说明淀粉和碘液都不可以透过半透膜。条件条件有半透膜有半透膜半透膜两侧的溶液存在浓度差半透膜两侧的溶液存在浓度差渗渗透透作作用用：水分子或其他：水分子或其他溶剂分子透过半透溶剂分子透过半透膜膜的扩散，称渗透作用的扩散，称渗透作用.概念概念方向：方向：高浓度高浓度 低浓度低浓度总结：总结：玻璃纸、细胞膜、原生质层玻璃纸、细胞膜、原生质层渗透：渗透：指溶剂分子（如水、酒精、丙酮等）穿过半透膜指溶剂分子（如水、酒精、丙酮等）穿过半透膜从低浓度一侧向高浓度一侧移动的过程。从低浓度一侧向高浓度一侧移动的过程。扩散：扩散：指一些小分子物质（如水、指一些小分子物质（如水、O O2 2、COCO2 2、苯、乙醇、苯、乙醇、甘油等）从浓度高的一侧向浓度低的一侧运输的过程。甘油等）从浓度高的一侧向浓度低的一侧运输的过程。半透膜半透膜A 如下图所示，在如下图所示，在U型管中部型管中部c处装有半透膜，在处装有半透膜，在a侧加侧加入红色的细胞色素入红色的细胞色素c（分子量为（分子量为1.3万道尔顿的蛋白质）万道尔顿的蛋白质）水溶液，水溶液，b侧加入清水，并使侧加入清水，并使a、b两侧液面高度一致，两侧液面高度一致，经过一段时间后，实验结果将是经过一段时间后，实验结果将是（）A.a、b两侧液面高度一致，两侧液面高度一致，b侧无色。侧无色。B.a、b两侧液面高度一致，两侧液面高度一致，b侧红色。侧红色。C.a液面低于液面低于b液面，液面，b侧无色。侧无色。D.a液面高于液面高于b液面，液面，b侧无色侧无色 D二、细胞的吸水和失水方式：二、细胞的吸水和失水方式：动植物细胞吸水和失水原理都是渗透作用吗？动植物细胞吸水和失水原理都是渗透作用吗？YES!渗透作用渗透作用【补充补充吸胀吸水吸胀吸水：实际上，：实际上，幼嫩的植物细胞幼嫩的植物细胞（如分生区细胞）（如分生区细胞）和干种子和干种子由于没有大液泡，而由于没有大液泡，而是靠细胞内的是靠细胞内的亲水性物质亲水性物质（如蛋白质、淀粉、纤（如蛋白质、淀粉、纤维素）吸收水分，这种方式称为维素）吸收水分，这种方式称为吸胀吸水吸胀吸水。成熟。成熟的植物细胞靠的是渗透吸水，如不特别说明，我的植物细胞靠的是渗透吸水，如不特别说明，我们都指的是成熟植物细胞，所以渗透吸水是植物们都指的是成熟植物细胞，所以渗透吸水是植物细胞吸水的主要方式细胞吸水的主要方式】三、观察动物细胞的吸水和失水三、观察动物细胞的吸水和失水失水失水 皱缩皱缩外界浓度外界浓度细胞质浓度细胞质浓度 水分进出处动态平衡水分进出处动态平衡外界浓度外界浓度细胞质浓度细胞质浓度=外界浓度外界浓度细胞质浓度细胞质浓度 吸水吸水 膨胀膨胀1 1、动物细胞的什么结构相当于半透膜？、动物细胞的什么结构相当于半透膜？细胞膜细胞膜2 2、动物细胞的膜两侧溶液是什么？、动物细胞的膜两侧溶液是什么？细胞质与外界溶液细胞质与外界溶液（人：细胞内液与细胞外液）（人：细胞内液与细胞外液）3 3、动物细胞什么条件下失水，什么条件下吸水？、动物细胞什么条件下失水，什么条件下吸水？4 4、动物细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？、动物细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？细胞内外浓度差细胞内外浓度差成熟的植物细胞就是一个渗透系统成熟的植物细胞就是一个渗透系统内溶液内溶液外界溶液外界溶液半透膜半透膜原生质层原生质层细胞膜细胞膜液泡膜液泡膜细胞质细胞质细胞液细胞液细胞壁细胞壁（全透性、（全透性、伸缩性小）伸缩性小）所以：原生质层相当于半透膜所以：原生质层相当于半透膜原生质层与原生质体的区别原生质层与原生质体的区别 细胞膜、细胞质、细胞核细胞膜、细胞质、细胞核统称为原生质；统称为原生质；去掉细胞壁的植物细胞特称去掉细胞壁的植物细胞特称为原生质体。为原生质体。结论结论2 2）细胞吸水还是失水取决于）细胞吸水还是失水取决于外界溶液浓度与外界溶液浓度与细胞质浓度的差值细胞质浓度的差值外界溶液浓度细胞质浓度外界溶液浓度细胞质浓度 细胞失水细胞失水外界溶液浓度细胞质浓度外界溶液浓度细胞质浓度 细胞吸水细胞吸水1 1）动植物细胞是一个渗透系统）动植物细胞是一个渗透系统动物细胞动物细胞成熟植物细胞成熟植物细胞半透膜半透膜浓度差浓度差细胞膜细胞膜原生质层原生质层细胞质与外界溶液细胞质与外界溶液细胞液与外界溶液细胞液与外界溶液三、实验：观察植物细胞的三、实验：观察植物细胞的质壁分离质壁分离和和质壁分离复原质壁分离复原现象现象1、实验原理？、实验原理？2、“质质”、“壁壁”、分别指什么？、分别指什么？3、“质壁分离复原质壁分离复原现象现象”不要简说成不要简说成“复原现象复原现象”4、质壁分离后在细胞膜与细胞壁之间是什么？、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？、实验材料有什么要求？6、实验材料为什么选择、实验材料为什么选择紫色紫色洋葱鳞片叶洋葱鳞片叶外表皮外表皮？7、用什么方法改变外界溶液？、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）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。度，能够渗透失水和吸水。（2）原生质层伸缩性大于细胞壁）原生质层伸缩性大于细胞壁原生质层原生质层 细胞壁细胞壁外界溶液外界溶液成熟的、活的、植物细胞成熟的、活的、植物细胞液泡呈紫色，便于观察液泡呈紫色，便于观察引流法引流法，在，在盖玻片一侧盖玻片一侧滴加液体，用吸水纸在盖玻片滴加液体，用吸水纸在盖玻片另一侧另一侧用用吸水纸吸引，吸水纸吸引，重复两到三次重复两到三次，直到将洋葱鳞片叶，直到将洋葱鳞片叶完全浸润完全浸润8、实验用的蔗糖溶液浓度？、实验用的蔗糖溶液浓度？9、当外界溶液浓度为、当外界溶液浓度为0.1g/ml、0.5g/ml时分别是什么时分别是什么结果结果？10、质壁分离自动复原质壁分离自动复原现象现象0.3g/ml（或描述为（或描述为30%）无特别说明情况下，我们这样考虑：无特别说明情况下，我们这样考虑：0.1g/ml（10%）时，细胞）时，细胞吸水，体积变大；吸水，体积变大；0.5g/ml（50%）时，细胞失水出现质壁分离，）时，细胞失水出现质壁分离，由于失水过多死亡，无法再复原由于失水过多死亡，无法再复原,膜也失去选择透过性，变为全膜也失去选择透过性，变为全透性。透性。如果外界溶液是一定浓度如果外界溶液是一定浓度无机盐溶液无机盐溶液（如（如KNO3溶液溶液）或）或小分小分子溶液子溶液（如（如尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液等），等），细胞先失水出现质壁分离现象细胞先失水出现质壁分离现象，由于无机盐离子（由于无机盐离子（K+和和NO3-）通过主动运输通过主动运输或或小分子（尿素分子、葡萄糖分子、甘油分子、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，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，细胞开始吸水，又出现质壁分离自动复原现象又出现质壁分离自动复原现象实验流程：实验流程：质壁分离：质壁分离：当外界溶液浓度当外界溶液浓度细胞液浓度时，植物细胞液浓度时，植物通过渗透作用通过渗透作用失水，失水，发生发生质壁分离质壁分离条件、外因：条件、外因：内因内因：原生质层收缩性大于细胞壁原生质层收缩性大于细胞壁现象现象：液泡体积液泡体积();();液泡颜色液泡颜色()()失水失水原因分析：原因分析：变小变小变深变深外界溶液外界溶液 质壁分离复原：质壁分离复原：现象：现象：液泡体积液泡体积()()；液泡颜色；液泡颜色()()。当外界溶液浓度当外界溶液浓度细胞液浓度，植物细胞细胞液浓度，植物细胞通过渗透作用通过渗透作用吸水吸水，发生发生质壁分离的细胞质壁分离的细胞会出现会出现质壁分离复原现象质壁分离复原现象条件、原因：条件、原因：吸水吸水变浅变浅变大变大1 1、提出问题：、提出问题：根据现象提出有价值的问题。根据现象提出有价值的问题。2 2、作出假设：、作出假设：对问题进行假设。对问题进行假设。3 3、设计实验：、设计实验：设计思路，预期结果，制定方案。设计思路，预期结果，制定方案。4 4、进行实验：、进行实验：观察想象，记录结果。观察想象，记录结果。5 5、分析结果：、分析结果：结果与预期一致，可得出结论。结果与预期一致，可得出结论。6 6、表达和交流：、表达和交流：交流、质疑、解释。交流、质疑、解释。探究的一般过程：探究的一般过程：（1）判断植物细胞的死活）判断植物细胞的死活（2）测定植物细胞的细胞液浓度范围）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）比较不同细胞的细胞液浓度大小（4）鉴别不同种类的溶液）鉴别不同种类的溶液(如如KNO3和蔗糖溶液和蔗糖溶液)11、渗透作用原理的应用、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失水时，此时的蔗糖溶液浓度范围即为细胞液浓度范围只出现质壁分离现象的为蔗糖溶液；出现质壁分只出现质壁分离现象的为蔗糖溶液；出现质壁分离现象后又自动复原的为离现象后又自动复原的为KNO3溶液溶液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，失水越快大，失水越快放入放入30%蔗糖溶液中不会发生质壁分离的一组细胞是蔗糖溶液中不会发生质壁分离的一组细胞是（）洋葱根尖生长点细胞洋葱根尖生长点细胞 人的口腔上皮细胞人的口腔上皮细胞 洋葱洋葱表皮细胞表皮细胞 干种子细胞干种子细胞 蛔虫卵细胞蛔虫卵细胞 洋葱根毛细洋葱根毛细胞胞 A.B.C.D.下列能够表示洋葱表皮细胞在质壁分离及复原过程下列能够表示洋葱表皮细胞在质壁分离及复原过程中液泡体积变化的图形是中液泡体积变化的图形是()用洋葱鳞片叶表皮制备用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验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（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当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能四、物质跨膜运输的其他实例四、物质跨膜运输的其他实例在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收吸收CaCa2+2+、MgMg2+2+较少，结果导致水稻培养液里的较少，结果导致水稻培养液里的CaCa2+2+、MgMg2+2+浓度增高。浓度增高。不同作物对无机盐的吸收是有差异的。不同作物对无机盐的吸收是有差异的。水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其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。于细胞生命活动的需要。细胞对物质的吸收是有选择的。细胞对物质的吸收是有选择的。具有普遍性。具有普遍性。1.细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，它具细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，它具有的特点是：有的特点是：1）水分子可以自由通过）水分子可以自由通过2）细胞需要的离子和小分子也可以通过）细胞需要的离子和小分子也可以通过3）其他的离子、小分子和所有大分子则不能通过）其他的离子、小分子和所有大分子则不能通过2.物质通过生物膜的跨膜运输，并非都是顺相对物质通过生物膜的跨膜运输，并非都是顺相对含量梯度的。含量梯度的。3.选择透过性是选择透过性是“活细胞活细胞”的一个重要特征。的一个重要特征。细胞对离子吸收的选择性的原因细胞对离子吸收的选择性的原因