全国通用版2018-2019版高中生物第四章细胞的物质输入和输出第1节物质跨膜运输的实例课件新人教版必修1 .ppt

第1节物质跨膜运输的实例 第4章细胞的物质输入和输出 学习目标 1 举例说出细胞膜是选择透过性膜 2 尝试提出问题 作出假设 对探究活动进行设计 3 进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 1 概念 是指分子或其他溶剂分子通过进行的扩散 2 渗透作用发生的条件 一 渗透作用 水 半透膜 或选择透过性膜 浓度差 有一层 半透膜 半透膜两侧的溶液具有 条件 3 渗透作用发生的原理 1 以半透膜为界面 单位体积清水中的水分子数蔗糖溶液中的水分子数 所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数由蔗糖溶液进 多于 多于 清水的水分子数 因此 一段时间后 漏斗管内的液面会 2 水分子通过半透膜由浓度溶液向浓度溶液扩散 上升 低 高 例1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 如下表所示 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 1 乙 2 甲 3 丙C 1 甲 2 乙 3 丙D 1 丙 2 乙 3 甲 答案 解析 解析甲 乙漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液且体积相同 置于同一个水槽的清水中 故甲 乙漏斗液面高度最终一样高 甲的半透膜面积是乙的两倍 达到同一高度所需时间更短 因此甲对应曲线2 乙对应曲线3 则丙对应曲线1 例2如图 甲 乙为两个渗透装置 甲图是发生渗透作用时的初始状态 乙图是较长时间之后 漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态 判断下列有关叙述错误的是A 图甲中 为半透膜 水分子能自由通过B 图甲中溶液 的浓度大于溶液 的浓度C 图乙中溶液 的浓度与溶液 的浓度相等D 图甲中溶液 和 浓度差越大 则图乙中的水柱越高 解析在图乙中 高出液面的水柱所产生的压力与渗透压达到平衡 此时即漏斗内液体 的浓度应比溶液 的浓度高 答案 解析 有关渗透作用的三个误区 1 半透膜两侧的水分子进行的是双向运动 而不是单向运动 观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变 2 当半透膜两侧的溶液达到平衡时 是指两侧的水分子运动达到平衡 而两侧溶液的浓度并不一定相同 两侧的液面高度也不一定相同 3 水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散 此处的浓度是指物质的量浓度 是单位体积中微粒的多少 不是质量分数 二 细胞的吸水和失水 1 动物细胞的吸水和失水 细胞膜 细胞质 皱缩 不变 2 植物细胞的渗透系统 1 半透膜 植物细胞的细胞膜 膜以及两层膜之间的 称为 具有选择透过性 相当于一层半透膜 2 浓度差 细胞内的液体环境主要是指植物液泡内部的 当它和外界溶液有浓度差时 发生吸水或失水 3 原理和现象 外界溶液浓度细胞液浓度时 细胞失水 发生现象 外界溶液浓度细胞液浓度时 细胞吸水 发生现象 液泡 原生质层 细胞质 细胞液 大于 质壁分离 质壁分离复原 小于 例3若如图表示植物细胞渗透作用的图解 下列说法中错误的是A 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜B 一定条件下 活的 成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水C 当溶液浓度甲 乙时 细胞发生渗透失水 当溶液浓度乙 甲时 细胞发生渗透吸水D 当溶液浓度甲 乙时 细胞处于动态平衡状态 不发生渗透作用 答案 解析 解析植物的原生质层相当于半透膜 当溶液浓度甲 乙时 细胞发生渗透失水 当溶液浓度乙 甲时 细胞发生渗透吸水 活细胞处于外界溶液中 渗透作用就会发生 即当溶液浓度甲 乙时 也发生渗透作用 此时处于动态平衡状态 三 探究植物细胞的吸水和失水 1 实验原理 1 植物细胞的相当于半透膜 细胞壁与原生质层具有一定的伸缩性 原生质层的伸缩性细胞壁的伸缩性 2 外界溶液浓度 细胞液浓度 细胞 原生质层 发生 3 外界溶液浓度 细胞液浓度 细胞 已发生质壁分离的细胞发生现象 原生质层 大于 失水 质壁 皱缩 分离 吸水 质壁分离复原 2 实验步骤 紫 细胞壁 质量浓度为0 3g mL 的蔗糖 缩小 原生质层 变深 清水 变大 变浅 细胞壁 3 实验结论 1 成熟植物细胞能与外界溶液进行渗透作用 当细胞外溶液浓度 细胞液浓度时 细胞失水 发生质壁分离 2 当细胞外溶液浓度发生质壁分离的细胞液浓度时 细胞吸水 发生质壁分离复原 4 注意事项 1 实验成功的关键之一是实验材料的选择 要选取 的植物组织进行实验 便于观察实验现象 2 滴加蔗糖溶液或清水时 应在上操作 通过前后对比观察某个细胞的吸水和失水情况 小于 大于 成熟的 液泡带有 一定颜色 载物台 3 选用的蔗糖溶液浓度要适宜 过低 不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间 过高 可能造成植物细胞而死亡 不能发生质壁分离复原现象 4 判断细胞能否发生质壁分离及复原 具有的成熟植物细胞才能发生质壁分离现象 死细胞 动物细胞及未成熟的植物细胞 如根尖分生区细胞 填 能 或 不能 发生质壁分离现象 失水过多 过快 过长 不能 中央大液泡 5 质壁分离实验的应用 1 判断成熟植物细胞的死活 镜检 发生质壁分离 生物活性 不发生质壁分离 生物活性 无 有 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度 镜检 细胞液浓度介于的蔗糖溶液浓度之间 未发生质壁分离和刚发生质壁分离 2 测定细胞液浓度范围 镜检 发生质壁分离所需时间越 质壁分离程度越 细胞液浓度越小 反之则细胞液浓度越大 短 大 例4在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中 某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态 a b表示该部位的溶液浓度 由此可推测A a b 细胞渗透吸水B a b 渗透系统保持动态平衡C a b 细胞渗透失水D 上述三种情况都有可能 解析该细胞可能正处于质壁分离过程中 如C项 也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中 如B项 也可能正处在发生质壁分离复原的过程中 如A项 答案 解析 答案 例5用0 5g mL蔗糖溶液 0 3g mL蔗糖溶液 一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞10min 三组细胞体积变化如图所示 下列有关分析不正确的是A a曲线为0 5g mL蔗糖溶液处理组B a b c三组洋葱细胞失水的方式相同C 若将细胞转移到蒸馏水中 有两组能够发生质壁分离复原D 若实验继续进行 只有一组细胞能够发生质壁分离复原 解析 解析分析图示可知 a b c的细胞体积依次减小 说明失水量依次增大 0 5g mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞比0 3g mL中的失水多 故a曲线不是0 5g mL蔗糖溶液处理组 在较高浓度的外界溶液中 洋葱细胞失水的方式都是渗透失水 将细胞转移到蒸馏水中 0 3g mL蔗糖溶液 一定浓度的尿素溶液处理的细胞 能够吸收外界的水分发生质壁分离复原 而0 5g mL蔗糖溶液浓度过高 细胞失水过多而死亡 尿素是小分子 可进入细胞 从而发生质壁分离后自动复原 蔗糖不能被吸收进入细胞液 细胞不会自动复原 从溶液角度分析质壁分离及复原 1 在一定浓度的溶液 溶质不能穿膜 中只发生质壁分离现象 2 在一定浓度的溶液 溶质可穿膜 中发生质壁分离后可自动复原 如甘油 尿素 乙二醇 KNO3溶液等 3 在高浓度溶液中质壁分离现象明显 但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原 因为溶液浓度过高 细胞会因过度失水而死亡 4 盐酸 酒精 醋酸等溶液能杀死细胞 不适于做质壁分离实验的溶液 四 物质跨膜运输的其他实例 1 番茄和水稻吸收离子的比较科学家将番茄和水稻分别放在含Mg2 Ca2 和的培养液中培养 结果如图所示 据图回答相关问题 1 图示反映同一植物对不同离子的吸收量 不同植物对同一离子的吸收量 即植物细胞对无机盐离子的吸收具有性 不同 不同 选择 2 水稻培养液中Mg2 Ca2 浓度和番茄培养液中浓度超过初始浓度的原因是什么 水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2 Mg2 的大 造成培养液中Ca2 2 人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中高20 25倍 说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞时从浓度向浓度运输 3 结论细胞对物质的输入和输出具有性 这种特性是通过实现的 细胞膜和其他生物膜都是膜 选择 低 细胞膜 选择透过性 高 例6将等量的 微量的 K Ca2 共同置于100mL蒸馏水中 再放入一些新鲜的水稻根尖 一段时间后 测定溶液中上述四种离子和水的含量变化 见下表 实验结果可以说明 根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程 根对矿质离子的吸收不是等比例进行的 根吸收矿质离子的过程不受温度的影响A 只有 B 只有 C 只有 D 都正确 答案 解析 解析从表中可以看出 水没有减少 而矿质离子不同程度的减少 所以根吸收水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程 且不同矿质离子的吸收不是等比例进行的 表中不能看出根尖对矿质离子的吸收是否受温度的影响 膨胀 质壁分离复原 浓度差 半透膜 质壁分离 学习小结 涨破 皱缩 原生质 小 选择透过性 层 达标检测 1 下列叙述 正确的打 错误的打 1 发生渗透作用的两个条件是存在半透膜 膜两侧存在浓度差 2 达到渗透平衡时 半透膜两侧的水分子进行的是双向运动 3 成熟红细胞在低浓度溶液中一定会吸水涨破 4 原生质层是指细胞膜和液泡膜 5 外界溶液浓度大于细胞液浓度时 洋葱表皮细胞质壁分离 细胞液颜色变浅 6 物质通过细胞膜的跨膜运输都必须是顺相对含量梯度进行的 7 同一细胞对不同离子的吸收量不同 体现了细胞膜的选择透过性 答案 1 2 3 4 5 8 用培养液培养植物 一段时间后培养液中离子的浓度都比初始浓度低 9 动植物细胞都能吸水涨破 10 水分子 离子 小分子物质都能通过细胞膜 答案 1 2 3 4 5 2 如图甲烧杯中是5 的淀粉液 图乙烧杯中是5 的葡萄糖液 将装有蒸馏水的透析袋分别放入图甲 乙烧杯中 水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜 放置一小时后A 图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度不变B 图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低C 图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘液后呈蓝色D 图乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后呈砖红色 1 2 3 4 5 答案 解析 1 2 3 4 5 解析图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度大于透析袋内蒸馏水的浓度 由于淀粉不可以通过透析袋 所以水分子从透析袋出来进入烧杯 导致透析袋外的淀粉液浓度降低 A错误 图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖可以进入透析袋 而透析袋内的水分子可以出来进入烧杯 所以烧杯中水分子增多 葡萄糖分子减少 则图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低 B正确 由于淀粉不可以通过透析袋 所以图甲烧杯中透析袋内没有淀粉 加入碘液后不会出现蓝色 C错误 图乙烧杯中葡萄糖可以进入透析袋 葡萄糖是还原糖 所以图乙烧杯加入斐林试剂后需水浴加热才可以变成砖红色 D错误 3 2018 成都模拟 五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲 戊五种不同浓度的蔗糖溶液中 数小时后 取出称重 重量变化如图所示 以下关于该实验结果的说法不正确的是 1 2 3 4 5 答案 解析 A 与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液B 马铃薯比物种A更耐旱C 物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离D 在这五种蔗糖溶液中 浓度最大的是乙溶液 1 2 3 4 5 解析在甲溶液中 马铃薯幼根细胞的重量不变 说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡 甲溶液是马铃薯幼根细胞液的等渗溶液 A正确 由图可知 马铃薯吸水能力比物种A强 所以马铃薯更耐干旱 B正确 幼根细胞的发育程度不同 因此物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中不一定会发生明显的质壁分离 C错误 在这五种蔗糖溶液中 乙溶液中的马铃薯幼根细胞的重量减少最大 说明乙溶液的浓度最大 D正确 4 当你连续吃咸菜时 你的口腔黏膜会有干涩的感觉 其原因是A 口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度 细胞失水B 口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度 细胞失水C 口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度 细胞吸水D 口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度 细胞吸水 1 2 3 4 5 答案 解析 解析连续吃咸菜 口腔黏膜细胞质的浓度小于外界溶液的浓度 导致细胞失水 使口腔黏膜出现干涩感觉 1 2 3 4 5 5 某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验 请分析回答下列问题 答案 解析紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有大液泡 在较高浓度的外界溶液中可以发生质壁分离 其紫色液泡便于观察 1 用上述材料进行质壁分离实验 应选择的最佳实验材料是 填序号 解析 1 2 3 4 5 2 在观察质壁分离实验中 将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A B C三种不同浓度的蔗糖溶液中 实验结果分别如下图1 2 3所示 这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是 用字母表示 答案 解析当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时 细胞渗透失水 会导致质壁分离 而且蔗糖溶液浓度越高 细胞失水越多 质壁分离越明显 当蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度时 细胞不会发生质壁分离 据图可知 蔗糖溶液浓度的大小关系是C B A 解析 C B A 1 2 3 4 5 解析将发生质壁分离的活细胞放入清水中后 细胞会发生渗透吸水 最终完成质壁分离复原 答案 3 将图3细胞放入 中 细胞能由图3恢复成图1的状态 此过程称为 质壁分离复原 解析 清水