1、E X A M P L E O F T R A N S P O R T A T I O N 第4章 第1节 物质跨膜运输的实例 人教版 生物(高中) 课堂导入 1 水分子究竟是如何进出细胞的？ 渗透作用渗透作用: :指两种不同浓度的溶液隔以半透膜指两种不同浓度的溶液隔以半透膜( (允许溶剂分子通过允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过不允许溶质分子通过 的膜的膜) )，水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。 或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势
2、低的一方移动的现象。 渗透实验：水分子的跨膜运输 1 （一一）渗透实验渗透实验 实验材料实验材料：玻璃纸玻璃纸 （半透膜半透膜，水分子可以通过水分子可以通过，蔗糖分子不能通过蔗糖分子不能通过） 渗透装置 1 1 2 2 3 3 清水清水 玻璃纸玻璃纸 ( (半透膜半透膜) ) 蔗糖溶液蔗糖溶液 蔗糖分子蔗糖分子 水分子水分子 5 5 4 4 分析：4与5两种液体哪种液体水的含量高？ 渗透装置 1 1漏斗内的液面的变化漏斗内的液面的变化？请分析原因请分析原因 2 2水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？ （友情提醒友情提醒）半透膜半透膜，水分子可以自由通过水分子可以自
3、由通过。 因为水分子从烧杯中扩散到漏斗内因为水分子从烧杯中扩散到漏斗内。 不是的不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，也能从漏斗中扩散到烧杯中也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过只不过，在在 单位时间内单位时间内，从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。 液面上升液面上升, , 在单位时间内在单位时间内，从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。 知识联想 1 1如果烧杯中的不是清水如果烧杯中的不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液而是同样浓度的蔗糖溶液，液面怎样变化液面怎样变化？原因原因？ 液
4、面不会升高液面不会升高，因为半透膜两侧溶液的浓度相等因为半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间透过玻璃纸进入长颈漏斗单位时间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的水分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动态平衡水分子的运动达到动态平衡，所以液面不会升高所以液面不会升高。 2 2如果将烧杯中的溶液与漏斗中的溶液互换如果将烧杯中的溶液与漏斗中的溶液互换，液面怎么变化液面怎么变化？原因原因？ 液面下降液面下降，因为烧杯中蔗糖浓度因为烧杯中蔗糖浓度漏斗中溶液浓度漏斗中溶液浓度，单位时间从漏斗中扩散到烧杯单位时间从漏斗中扩散到烧杯 中的水分子数量比较多中的水分子数量比较多，所以液
5、面下降所以液面下降。 知识联想 4 4如果用一层纱布代替玻璃纸如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内的液面还会升高吗漏斗内的液面还会升高吗？ 不会不会。因为纱布是全透性的因为纱布是全透性的，不但水分子可以通过不但水分子可以通过，蔗糖分子也可以通过蔗糖分子也可以通过。 3 3有两瓶蔗糖溶液有两瓶蔗糖溶液，一瓶一瓶10%10%，一瓶一瓶20%20%，可是标签掉了可是标签掉了，请用上述装置请用上述装置，设计实验设计实验 将它们区分将它们区分？ 运用上述装置运用上述装置，在烧杯中加入蔗糖溶液在烧杯中加入蔗糖溶液A A，在漏斗中装入蔗糖溶液在漏斗中装入蔗糖溶液B B，观察其液面观察其液面 变化变化，若液面上升
6、若液面上升，则则A A是是10%10%，B B是是20%20%；若液面下降若液面下降，则结果相反则结果相反。 思考：发生渗透作用的需要什么条件? 1 1具有具有半透膜半透膜 2 2半透膜两侧存在半透膜两侧存在浓度差浓度差 知识梳理 1 1、扩散作用扩散作用 2 2、渗透作用渗透作用 水的进出方向水的进出方向顺相对含量顺相对含量的梯度进出动物细胞的的梯度进出动物细胞的 课堂活动（小组讨论) 请同学们小组为单位请同学们小组为单位，通过课本中给出的资料通过课本中给出的资料， 分析动植物细胞是如何发生渗透作用的分析动植物细胞是如何发生渗透作用的？ 动物细胞吸水和失水 人的红细胞人的红细胞 细胞膜细胞膜
7、 细胞质细胞质 生理盐水生理盐水 清水清水 ? ? 1 1 2 2 动物细胞吸水和失水 提出问题提出问题 设计实验设计实验 进行实验进行实验 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动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜 作出假设作出假设 低浓度溶低浓度溶 液液 高浓度溶液高浓度溶液 人的红细胞人的红细胞 生理盐水生理盐水 实验材料实验材料： 人的红细胞液人的红细胞液、三个烧杯三个烧杯、高浓度溶液高浓度溶液、低浓度溶液低浓度溶液、生理盐水生理盐水。 【总结】红细胞发生渗透作用的条件 1 1细胞膜细胞膜相当于半透膜相当于半透膜 2
8、 2外界溶液外界溶液与与细胞质细胞质存在浓度差存在浓度差 半透膜与细胞膜一样吗半透膜与细胞膜一样吗？ 细胞膜有选择透过性 细胞膜有选择透过性 细胞膜具有生物活性细胞膜具有生物活性 如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么变化？原因？ 红细胞不吸水也不失水红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态保持细胞原有的形态。因为外界溶液浓度因为外界溶液浓度= =细胞内浓度细胞内浓度，所以单位时间所以单位时间 渗入的水分子数量等于渗出的水分子数量渗入的水分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动态平衡水分子的运动达到动态平衡，因此表现细胞既不吸水因此表现细胞既不吸水 也不失水也不失水。 【 【应用应
9、用】 】 吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？ 答答：觉得比较干觉得比较干，细胞失水细胞失水 植物细胞的吸水和失水 3 新概念新概念: :原生质层原生质层 细胞膜细胞膜和和液泡膜液泡膜以及以及两层膜之间的细胞质两层膜之间的细胞质称为称为原生质层原生质层 细胞壁细胞壁（全透性全透性） 细胞膜细胞膜 细胞质细胞质 液泡膜液泡膜 原生质层原生质层 类比学习 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 细胞液细胞液 液泡膜液泡膜 细胞质细胞质 细胞膜细胞膜 细胞壁细胞壁 原 生 质 层 原 生 质 层 清水清水 类比学习 提出问题提出问题： 植物细胞吸水和失水的原理与动物细胞相同吗植物细胞吸
10、水和失水的原理与动物细胞相同吗？ 确定探究课题确定探究课题: : 观察现象观察现象：植物细胞有吸水和失水的现象植物细胞有吸水和失水的现象 植物细胞植物细胞 相当于半透膜相当于半透膜 作出假设作出假设: : 植物细胞原生质层相当于半透膜植物细胞原生质层相当于半透膜 原生质层原生质层 设计实验步骤设计实验步骤：（：（只要求说出大致的实验思路只要求说出大致的实验思路） 进行实验操作进行实验操作，观察并记录结果观察并记录结果 总结实验结论总结实验结论 方法步骤： 1 1、滴清水滴清水 2 2、取材取材 3 3、平展平展 4 4、盖盖玻片盖盖玻片 5 5、显微观察显微观察：先先低低倍后倍后高高倍倍 6
11、6、滴滴0.3g/mL0.3g/mL蔗糖溶液观察现象蔗糖溶液观察现象 7 7、滴清水再观察现象滴清水再观察现象 分析植物细胞吸水和失水现象与原因 质壁分离复原质壁分离复原 2 2、滴入清水时滴入清水时，又出现又出现 的现象的现象 质壁分离质壁分离 1 1、滴入滴入0.3g/ml0.3g/ml蔗糖溶液时蔗糖溶液时， 出现出现 的现象的现象 原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性 细胞壁具有全透性细胞壁具有全透性 得出结论 植物细胞原生质层相当于一层半透膜植物细胞原生质层相当于一层半透膜, ,成熟的植物细胞主要靠渗透作用吸水成熟的植物细胞主要靠渗透作用吸水。细胞液与细
12、胞外界细胞液与细胞外界 溶液发生了渗透作用溶液发生了渗透作用。 交流 1. 1.如果没有细胞壁如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同实验结果会有什么不同？ 2. 2.如果滴加的是如果滴加的是50%50%的蔗糖溶液的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同实验结果会有什么不同？如果滴加浓度稍如果滴加浓度稍 高的硝酸钾高的硝酸钾，实验结果会有什么不同呢实验结果会有什么不同呢？ 不会发生质壁分离现象不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水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不可能发生质壁分离复原； 硝酸钾
13、进入细胞中硝酸钾进入细胞中，细胞液浓度增大细胞液浓度增大，吸水吸水，出现质壁分离自动复原出现质壁分离自动复原 交流 质壁分离产生的条件质壁分离产生的条件： （1 1）具有大液泡具有大液泡 （2 2）具有细胞壁具有细胞壁 (3) (3) 活细胞活细胞 质壁分离产生的原因质壁分离产生的原因： 内因内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性 外因外因：外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞液浓度细胞液浓度 植物吸水方式有两种植物吸水方式有两种： 渗透作用渗透作用( (形成液泡形成液泡) ) 吸胀作用吸胀作用（未形成液泡未形成液泡）如如：干种子干种子、根尖分生区根尖分生区（亲水性物质吸
14、水亲水性物质吸水。如蛋白质如蛋白质、淀粉淀粉、纤维素等纤维素等） 交流 根毛区根毛区 根根 冠冠 分生区分生区 伸长区伸长区 根冠根冠（具大液泡具大液泡） 分生区分生区（液泡尚未形成液泡尚未形成） 伸长区伸长区（液泡由小变大由液泡由小变大由 多变少多变少） 成熟区成熟区（具大液泡具大液泡） 植物细胞的吸水和失水 1 1、动物细胞也能发生渗透作用动物细胞也能发生渗透作用，只是不能发生质壁分离现象只是不能发生质壁分离现象； 2 2、质壁分离及复原实验必须用质壁分离及复原实验必须用活细胞活细胞。 渗透作用原理的运用渗透作用原理的运用： （1 1）判断植物细胞的生活状况判断植物细胞的生活状况 （2 2
15、）判断植物细胞的细胞液浓度判断植物细胞的细胞液浓度 （3 3）农业生产中的水肥管理农业生产中的水肥管理 （4 4）生活中杀菌生活中杀菌、防腐防腐、腌制食品腌制食品 植物细胞的吸水和失水 4 物质跨膜运输其他实例一物质跨膜运输其他实例一 血液 I的质量浓度 为250mg/L 人体甲状腺滤泡 上皮细胞 I的质量浓度比 血液高2025倍 结论结论：物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的 植物细胞的吸水和失水 培 养 液 中 的 离 子 浓 度 o MgMg2+ 2+ CaCa2+ 2+ SiOSiO4 42+ 2+ 离子离子 水稻培养液 初始浓度 培养后浓度 结论一
16、结论一：同种植物对不同离子的吸收不一样； 物质跨膜运输其他实例二物质跨膜运输其他实例二 物质跨膜运输的其他实例实例二 初始浓度初始浓度 0 0 MgMg2 2 CaCa2 2+ + Si Si4 4+ + 离子离子 培养液中的离子浓度培养液中的离子浓度 水稻水稻 番茄番茄 1 1、水稻培养液中的钙水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高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是不是水稻不吸收反而向外排出呢？ 2 2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？ 书书p63 p63 资料分析资料分析 结论 1.在培养过程中在培养过程中，水稻吸收水分
17、及水稻吸收水分及Si Si4+ 4+离子较多 离子较多，吸收吸收CaCa2+ 2+、 、MgMg2+ 2+较少 较少，结果导致水稻培养结果导致水稻培养 液里的液里的CaCa2+ 2+、 、MgMg2+ 2+浓度增高 浓度增高。 2. 2.在番茄的培养液中在番茄的培养液中， CaCa2+ 2+、 、MgMg2+ 2+的浓度下降 的浓度下降，而而Si Si4+ 4+的浓度升高 的浓度升高，证明番茄吸收的证明番茄吸收的CaCa2+ 2+、 、 MgMg2+ 2+比 比Si Si4+ 4+ 多 多。 3. 3.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。 根据资料分析根据资料分析
18、 结论结论：细胞对于物质的输出和输入有选择性细胞对于物质的输出和输入有选择性。 28.1628.16 48.5548.55 米曲菌米曲菌 38.6638.66 51.0051.00 酵母菌酵母菌 2.412.41 4.934.93 圆褐固氮菌圆褐固氮菌 12.9512.95 33.9933.99 大肠杆菌大肠杆菌 K K2 2O O P P2 2O O5 5 微生物微生物 生物膜的功能特性：选择透过性 4 细胞膜和其他生物膜都是细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜选择透过性膜（功能特性功能特性） 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。 课
19、堂小结 4 细胞膜的主要成分细胞膜的主要成分 : : 脂质脂质、蛋白质和少蛋白质和少 量的糖类量的糖类 细胞膜的功能细胞膜的功能: : 1. 1.将细胞与外界环境分隔将细胞与外界环境分隔 开开 2. 2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞 3. 3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 练习 细胞膜的主要成分细胞膜的主要成分 : : 脂质脂质、蛋白质和少蛋白质和少 量的糖类量的糖类 细胞膜的功能细胞膜的功能: : 1. 1.将细胞与外界环境分隔将细胞与外界环境分隔 开开 2. 2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞 3. 3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 1 1、一个成熟的植物细胞
20、一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包括它的原生质层主要包括 （ ） A A、细胞膜细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质核膜和这两层膜之间的细胞质 B B、细胞膜细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质液泡膜和这两层膜之间的细胞质 C C、细胞膜和液泡膜之间的细胞质细胞膜和液泡膜之间的细胞质 D D、细胞壁细胞壁、液泡膜和它们之间的细胞质液泡膜和它们之间的细胞质 B B 练习 细胞膜的主要成分细胞膜的主要成分 : : 脂质脂质、蛋白质和少蛋白质和少 量的糖类量的糖类 细胞膜的功能细胞膜的功能: : 1. 1.将细胞与外界环境分隔将细胞与外界环境分隔 开开 2. 2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞
21、3. 3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 2 2、下图是三个相邻的植物细胞下图是三个相邻的植物细胞，以及它们之间水分流动方向的示意图以及它们之间水分流动方向的示意图。 图中三个细胞的细胞液图中三个细胞的细胞液，在浓度上的关系是在浓度上的关系是（ ） A A、甲甲乙乙丙丙 B B、甲甲 乙乙 丙丙 C C、甲甲乙乙，且乙且乙 丙丙 D D、甲甲 乙乙，且乙且乙丙丙 甲甲 乙乙 丙丙 B B 练习 细胞膜的主要成分细胞膜的主要成分 : : 脂质脂质、蛋白质和少蛋白质和少 量的糖类量的糖类 细胞膜的功能细胞膜的功能: : 1. 1.将细胞与外界环境分隔将细胞与外界环境分隔 开开 2. 2.
22、控制物质进出细胞控制物质进出细胞 3. 3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 3 3、田间一次施肥过多田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄作物变得枯萎发黄，俗称俗称“ “烧苗烧苗”。”。其原因是其原因是（ ） A A、根细胞从土壤中吸收的养分过多根细胞从土壤中吸收的养分过多 B B、根细胞不能从土壤中吸水根细胞不能从土壤中吸水 C C、根系不能将水向上运输根系不能将水向上运输 D D、根系被肥料分解释放的热能烧毁根系被肥料分解释放的热能烧毁 B B 练习 细胞膜的主要成分细胞膜的主要成分 : : 脂质脂质、蛋白质和少蛋白质和少 量的糖类量的糖类 细胞膜的功能细胞膜的功能: : 1. 1.
23、将细胞与外界环境分隔将细胞与外界环境分隔 开开 2. 2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞 3. 3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 4 4、利用高浓度盐水利用高浓度盐水（NaClNaCl溶液溶液）杀菌防腐的原理是杀菌防腐的原理是（ ） A A、盐水中的盐水中的ClCl 有杀菌防腐的作用 有杀菌防腐的作用 B B、盐水中的盐水中的NaNa 不利于细菌的生活 不利于细菌的生活 C C、盐水是中性的盐水是中性的，不适于细菌的生活不适于细菌的生活 D D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡 D D 练习 细胞膜的主要成分细胞膜的主要成分 : :
24、 脂质脂质、蛋白质和少蛋白质和少 量的糖类量的糖类 细胞膜的功能细胞膜的功能: : 1. 1.将细胞与外界环境分隔将细胞与外界环境分隔 开开 2. 2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞 3. 3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 5 5、巩固练习巩固练习1 1、下图是处于不同生理状态的同一个洋葱的下图是处于不同生理状态的同一个洋葱的3 3个洋葱鳞片叶表皮细胞示意图个洋葱鳞片叶表皮细胞示意图 （用蔗糖溶液作实验用蔗糖溶液作实验），），请根据图回答下列问题请根据图回答下列问题： （1 1）、）、图中图中A A细胞处于细胞处于_ _ 状态状态， 充满了充满了_ _ 。 （2 2）、）、图中图中共同组成共同组成_。 （3 3）、）、如果将如果将C C细胞置于清水中细胞置于清水中，则该细胞最终将处于图中则该细胞最终将处于图中_细胞的状态细胞的状态 （4 4） 、 图中各细胞液浓度由高到低依次为图中各细胞液浓度由高到低依次为 。 质壁分离质壁分离 蔗糖溶液蔗糖溶液 原生质层原生质层 B B A AC CB B
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