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细胞的物质输入和输出 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 一 、 渗 透 作 用半透膜：半透膜是一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称 渗 透 作 用 装 置 分 析 实 验 现 象1. 第 一 组 装 置 的 漏 斗 管 内 液 面 为 什 么 会 升 高 ？2、 第 二 组 装 置 ， 用 纱 布 代 替 玻 璃 纸 ， 漏 斗 管 内 液面 还 会 升 高 吗 ？3、 第 三 组 装 置 ， 清 水 换 成 同 样 浓 度 的 蔗 糖 溶 液 ， 结果 会 怎 样 ？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 。用 纱 布 替 代 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 。半 透 膜 两 侧 溶 液 的 浓 度 相 等 时 ， 单 位 时 间 内 透 过 玻 璃 纸 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 升 高 。 得出结论水 渗 入 漏 斗 内 使 液 面 上 升 必 须 具 备 两 个 条 件半 透 膜半 透 膜 两 侧 溶 液 浓 度 差 渗 透 作 用 ： 水 分 子 （ 或 其 他 溶 剂 分 子 ）透 过 半 透 膜 从 低 浓 度 溶 液 向 高 浓 度 溶 液 的扩 散 ， 称 为 渗 透 作 用条 件 具 有 半 透 膜 （ 主 要 ） 半 透 膜 两 侧 的 溶 液 浓 度 不 同 类 比 推 理 细 胞 膜细 胞 内 溶 液 1、 如 果 将 装置 中 的 漏 斗换 成 细 胞 还会 不 会 吸 水 ？2、 如 果 吸 水会 发 生 什 么 ？如 果 细 胞 吸 水 胀 破则 说 明 细 胞 也 能 渗透 吸 水 、 细 胞 膜 相当 于 。半 透 膜 二 、 细 胞 的 吸 水 与 失 水1、 动 物 细 胞 的 吸 水 与 失 水 ： 人 的 红 细 胞细 胞 膜细 胞 质生 理盐 水清 水?12 （ 标 出 右 装 置 划 部 分 名 称 ， 并 找 出 两 装 置 中 构 成 上 的 相 似 性 ） 一 . 细 胞 的 吸 水 和 失 水 提 出 问 题设 计 实 验 进 行 实 验动 物 细 胞 的 细 胞 膜 是 不 是 相 当 于 一 层 半 透 膜 ？动 物 细 胞 的 细 胞 膜 相 当 于 一 层 半 透 膜作 出 假 设低浓度溶液高浓度溶液人 的 红 细 胞生 理 盐 水 实 验 材 料 ： 人 的 红 细 胞 液 、 三 个 烧 杯 、高 浓 度 溶 液 、 低 浓 度 溶 液 、 生 理 盐 水 。一 . 细 胞 的 吸 水 和 失 水 分 析 结 果 、 得 出 结 论红 细 胞 的 细 胞 膜 相 当 于 一 层 半 透 膜 吸 水 膨 胀失 水 皱 缩吸 水 和 失 水 动态 平 衡低 浓 度 溶 液 中 :由 于 外 界 溶 液 浓 度 小 于 细 胞 质 的 浓 度 红 细 胞 。高 浓 度 溶 液 中 :由 于 外 界 溶 液 浓 度 大 于 细 胞 质 的 浓 度 细 胞 。在 等 渗 溶 液 中 :由 外 界 溶 液 浓 度 等 于 细 胞 质 的 浓 度 红 细 胞 。实 验 现 象 记 录低浓度溶液高浓度溶液人 的 红 细 胞生 理 盐 水 思考与讨论红 细 胞 内 的 血 红 蛋 白 等 有 机 物 能 够 透 过 细 胞 膜 吗 ?红 细 胞 的 细 胞 膜 是 不 是 相 当 于 “ 问 题 探 讨 ” 中 所 说的 半 透 膜 ?当 外 界 溶 液 的 浓 度 低 时 ,红 细 胞 一 定 会 由 于 吸 水而 涨 破 吗 ?水 或 红 细 胞 吸 失 水 的 多 少 取 决 于 什 么 条 件 ?浓 度 差 越 大 细 胞 吸 水 或 失 水 越 多 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 （ 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 ）总 结 ： 科 学 探 究 的 一 般 方 法 与 生 活 的 联 系 吃 比 较 咸 的 食 物 ， 口 腔 和 唇的 黏 膜 有 什 么 感 觉 ？ 为 什 么 ？ 思 考 ：v其 他 动 物 细 胞 的 吸 水 和 失 水 的 原 理 与 红 细胞 是 一 样 的 吗 ？v白 菜 长 时 间 放 置 在 空 气 中 会 慢 慢 地 萎 蔫 ，但 是 将 萎 蔫 的 白 菜 放 进 清 水 中 ， 它 又 会 恢复 硬 挺 的 形 态 。 可 见 ， 白 菜 也 会 失 水 和 吸水 。v白 菜 细 胞 的 失 水 与 吸 水 与 红 细 胞 相 同 吗 ？v如 果 不 同 ， 不 同 又 在 哪 里 呢 ？ 植物细胞的结构复习 12345细 胞 液液 泡 膜细 胞 质细 胞 膜细 胞 壁原生质层 清 水?（ 标 出 右 装 置 划 部 分 名 称 ， 并 找 出 两 装 置 中 构 成 上 的 相 似 性 ） 类 比 学 习 新 概 念 :原 生 质 层w细 胞 膜 和 液 泡 膜 以 及 两 层 膜 之 间 的 细 胞 质 称 为原 生 质 层 细 胞 壁 （ 全 透 性 ）细 胞 膜细 胞 质液 泡 膜 原 生 质 层 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 。 方 法 步 骤 ：1、 滴 清 水 2、 取 材 3、 平 展 4、 盖 盖 玻 片制片 5、 显 微 观 察 ： 先 低 倍 后 高倍 6、 滴 0.3g/mL蔗 糖 溶 液 观察 现 象 7、 滴 清 水 再 观 察 现 象观察 进 行 实 验1.剥 取 洋 葱 鳞 茎 的 鳞 片 叶 ， 外 表 皮 紫 色 较 浓 的 更 好 。用 解 剖 刀 或 刀 片 在 叶 片 外 表 皮 划 一 0.5 cm见 方 的“ 井 ” 字 。2.用 尖 嘴 镊 从 “ 井 ” 字 中 央 的 一 角 小 心 地 将 洋 葱 鳞片 叶 外 表 皮 撕 下 ， 平 铺 在 载 玻 片 中 央 。3.用 小 滴 管 在 表 皮 上 滴 一 滴 质 量 分 数 为 30%的 蔗 糖溶 液 ， 盖 上 盖 玻 片 。 用 吸 水 纸 吸 去 多 余 液 体 。4.在 显 微 镜 下 观 察 ， 可 见 原 生 质 缓 慢 收 缩 ， 逐 渐 出现 与 细 胞 壁 分 离 的 现 象 ， 直 到 原 生 质 收 缩 成 球 状小 团 ， 与 细 胞 壁 完 全 分 开 。5.在 盖 玻 片 的 一 侧 滴 加 清 水 ， 用 吸 水 纸 在 盖 玻 片 的另 一 侧 吸 收 ， 使 清 水 置 换 蔗 糖 溶 液 。6.在 显 微 镜 下 观 察 ， 可 见 质 壁 分 离 现 象 缓 慢 复 原 。 3.分 析 植 物 细 胞 吸 水 和 失 水 现 象 与 原 因 质 壁 分 离 复 原2、 滴 入 清 水 时 ， 又 出 现 的 现 象质 壁 分 离1、 滴 入 0.3g/ml蔗 糖 溶 液时 ，出 现 的 现 象 植 物 细 胞 的 质 壁 分 离 及 复 原外 界 溶 液 浓 度 细 胞 液 的 浓 度 ，现 象 :植 物 细 胞 失 水 ,外 界 溶 液 浓 度 细 胞 液 的 浓 度 ， 植 物 细 胞 吸 水思 考 ： 当 植 物 细 胞 质 壁 复 原 后 ， 仍 将 细胞 继 续 放 置 水 中 ， 植 物 细 胞 会 涨 破 吗 ？ 2、 质 壁 分 离 及 复 原 现 象 实 验 现 象 ： 中 央 液泡 大 小 原 生 质 层的 位 置 细 胞大 小蔗 糖溶 液清 水 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 得 出 结 论 植 物 细 胞 原 生 质 层 相 当 于 一 层 半 透 膜 ,成 熟的 植 物 细 胞 靠 渗 透 作 用 吸 水 。 细 胞 液 与 细胞 外 界 溶 液 发 生 了 渗 透 作 用 。 1.实 验 结 果 与 你 与 预 期 相 吻 合 吗 ？ 它 是 否 支 持 你所 作 出 的 假 设 ？ 如 果 有 的 结 果 与 预 期 有 所 不 同 ，你 认 为 应 当 作 怎 样 的 解 释 ？2.如 果 没 有 细 胞 壁 ， 实 验 结 果 会 有 什 么 不 同 ？3.如 果 滴 加 的 是 0.5克 ml的 蔗 糖 溶 液 ， 实 验 结 果 会有 什 么 不 同 ？交 流不 会 发 生 质 壁 分 离 现 象 ， 只 发 生 渗 透 作 用 的 吸 水 或 失 水高 浓 度 的 蔗 糖 溶 液 导 致 植 物 细 胞 严 重 失 水 而 死 亡 ， 不 可能 发 生 质 壁 分 离 复 原 三 、 渗 透 作 用 原 理 的 运 用（ 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 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 ？ 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 。 这 种 选 择 性 具 有 普 遍 性 。 细 胞 膜 和 其 他 生 物 膜 都 是 选 择 透 过 性 膜 。其 特 性 是 ： 水 分 子 自 由 通 过 ， 一 些 离 子 和 小 分 子 也可 以 通 过 ， 而 其 他 的 离 子 、 小 分 子 和 大 分子 则 不 能 通 过 。 物质跨膜运输的实例 细 胞的 吸水 和失 水 动 物 细 胞 的 吸 水 和 失 水 ： 红 细 胞 分 别 放 在 不 同 浓度 的 外 界 溶 液 中 所 产 生 的 不 同 变 化 (胀 破 、 皱 缩 和保 持 不 变 ) 植 物 细 胞 的 吸 水 和 失 水 ： 洋 葱 表 皮 细 胞 放 在 30%的 蔗 糖 溶 液 中 发 生 质 壁 分 离 现 象 ； 把 分 离 的 细 胞放 到 清 水 ， 可 见 质 壁 分 离 复 原 现 象 分析 以 上 失 水 和 吸 水 属 于 渗 透 作 用 ， 渗 透 作 用 是 小 分 子 物质 通 过 半 透 膜 由 低 浓 度 溶 液 向 高 浓 度 溶 液 的 方 向 进 行的 扩 散 作 用 。 红 细 胞 的 细 胞 膜 和 成 熟 植 物 细 胞 中 的 细胞 膜 、 细 胞 质 和 液 泡 膜 -即 原 生 质 层 均 可 以 作 为 半 透 膜 ，而 半 透 膜 的 特 性 是 大 分 子 (如 血 红 蛋 白 、 蔗 糖 分 子 等 )不 能 通 过 ， 小 分 子 可 以 通 过 (如 水 、 氧 气 、 二 氧 化 碳 、甘 油 等 )； 因 而 动 植 物 细 胞 的 失 水 和 吸 水 取 决 于 细 胞 内外 溶 液 的 浓 度 差 。其 他 实 例 ： 物 质 的 跨 膜 运 输 并 不 都 是 顺 相 对 含 量 梯 度的 ， 而 且 细 胞 对 于 物 质 的 输 入 和 输 出 有 选 择 性 。 结 论 ： 细 胞 膜 和 其 他 生 物 膜 都 是 选 择 透 过 性 膜 ， 可 作 为 活 细 胞的 一 个 重 要 特 征 。 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 D练 习 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 （ ）Ca cb a cba cb a cbA BC D 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D 课 后 活 动课 后 继 续 查 找 资 料 ,设 计 实 验 ,探 究盐 分 是 否 会 进 入 植 物 细 胞 ,并 且 对其 是 否 有 毒 害 作 用
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