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4.1物质跨膜运输的实例-孟涛


第4章 细胞的物质输入和输出

第1节 物质跨膜运输的实例

渗透现象演示实验

实 验 现 象

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1、装置管内液面升高的原因是什么?
单位时间内 进入半透膜的水分子数 > 渗出半透膜的水分子数

2. 如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会 升高吗?
漏斗管内的液面不会升高。因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也 可以自由通过。

3.如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液结 果会怎样?
半透膜两侧溶液浓度相等,(单位时间内 透过半透膜的水分子

数量 渗出的水分子数量),因此液面不会上升。

=

4、如果烧杯和漏斗管内都是蔗糖溶液,结果会怎样?

【思考与讨论】

烧杯内蔗糖浓度>漏斗管内蔗糖浓度:漏斗管液面下降
烧杯内蔗糖浓度<漏斗管内蔗糖浓度:漏斗管液面上升 烧杯内蔗糖浓度=漏斗管内蔗糖浓度:漏斗管液面不变 5、若葡萄糖分子不能通过半透膜,在烧杯和漏斗管内 分别加入同等浓度的蔗糖和葡萄糖,结果会怎么样? 若改成同等质量分数的蔗糖和葡萄糖,结果会怎么样? 同等浓度:水分子进出量相等,漏斗管内液面不变。 同等质量:蔗糖溶液浓度低,故漏斗管液面上升。

6、若葡萄糖分子能通过半透膜,在烧杯和漏斗管内分 别加入清水和葡萄糖溶液,结果会怎么样? 漏斗管内的液面先上升再下降。

7、若葡萄糖分子能通过半透膜,第5题结果会怎么样? 同等浓度:漏斗管内液面下降。 同等质量:漏斗管液面先上升再下降。

渗透作用
水分子(或其他溶剂分子)透过半透膜的扩散,称 为渗透作用 半透膜

※条件
这层膜两侧的溶液具有浓度差 溶液A浓度﹥溶液B,水分子从B A移动 B移动

原理

(A中水分子 少于 B中水分子)

溶液A浓度﹤溶液B,水分子从A
(A中水分子 多余 B中水分子)

原理:半透膜两侧存在浓度差
在渗透作用中,水分是从溶液浓度 液浓度 高 的一侧渗透。 “水往 高 处流”



的一侧向溶

一、动物细胞的吸水和失水 细胞膜相当于半透膜
制备细胞膜的实验原理

吸水胀破

正常状态

失水皱缩

外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞吸水膨胀

小于

外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞失水皱缩

大于

外界溶液浓度 细胞质浓度 保持原状态

等于

红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件?
取决于外界溶液的浓度的大小 其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似 浓度差越大,细胞吸水或失水越多

把红细胞看作一个渗透装置

细胞膜 (半透膜)

细胞质 (蔗糖溶液) 清水 (清水)

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?
答:觉得比较干,细胞失水

植物细胞的吸水和失水
萝卜条吸水和失水

盐水 清水

溶液浓度比细胞液的大 (失水) 溶液浓度比细胞液的小 (吸水)

二、植物细胞的吸水和失水
细胞膜 液泡膜 细胞质 原生质层
相当于半 透膜,伸 缩性大

细胞液
细胞核

细胞壁


成熟的植物细胞

由纤维素和果胶组成, 是全透性的,伸缩性小

※原生质和原生质层的区别? 原生质:细胞内具有生命活动的物质称 为原生质。(包括细胞膜、细胞质和细 胞核)。 原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层 膜之间的细胞质。

渗透系统装置
半透膜 长颈漏斗中有蔗糖液 烧杯中有清水

成熟的植物细胞
原生质层 (选择性透过膜)

细胞内有细胞液 外界溶液

探究: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,得出结论 表达和交流 进一步探究

实验视频

实验现象:
中央液泡 大小 原生质层 的位置
原生质层 脱离细胞壁

细胞 大小
基本 不变 基本 不变

蔗糖 溶液 清水

变小

逐渐恢复 原生质层恢 原来大小 复原来位置

正常情况下的细胞

发生质壁分离

结论:植物细胞的原生质层相当于 一层半透膜

植物细胞质壁分离现象

外界溶液浓度

细胞液的浓度,细胞失水

植物细胞质壁分离复原现象

外界溶液浓度

细胞液的浓度,细胞吸水

1.在质壁分离和复原的实验中,如果没有细胞壁,结 果会有什么不同吗?
如果没有细胞壁,细胞就会像红细胞一样会持续吸水 直到涨破细胞膜。 2.发生质壁分离的原因是什么? 由于原生质层比细胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水 时,原生质层就会与细胞壁逐渐分离开,从而发生质 壁分离。

总结
一、渗透作用 概念: 条件: 二、细胞的吸水和失水 1、动物细胞的吸水和失水 原理:取决于细胞质的浓度与外界溶液的浓度 2、植物细胞的吸水和失水 取决于细胞液的浓度与外界溶液的浓度 原理: 3、结论:水分子顺相对含量的梯度跨膜运输

对于动物、植物细胞来说:

吸水
外界溶液浓度
细胞内溶液浓度


外界溶液浓度


细胞内溶液浓度



失水



水分子是顺相对含量梯度跨膜运输

动植物细胞在吸水与失水方面的差异

动物细胞没有细胞壁,因此不会有 质壁分离现象。 植物细胞由于有细胞壁的限制和保护 不会因持续吸水而涨破。

※植物细胞的质壁分离和复原现象证明
水分子是可以出入细胞膜(原生质层)的 物质 水分子进出细胞的方向取决于细胞膜(原 生质层)两边溶液的浓度 细胞吸水和失水是水分子顺(水的)相对 含量梯度进行跨膜运输的过程 细胞膜是选择透过性膜

质壁分离和复原实验的应用
说明原生质层是选择透过性膜 判断植物细胞的死活

测定细胞液的浓度

三、物质跨膜运输的其他实例
培养液中的离子浓度 初始浓度

水稻 番茄

0

Mg2+

Ca2+

Si4+

离子

三、物质跨膜运输的其他实例
I- 20 —25倍
人体甲状腺滤泡上皮细胞

血液 250mg/L

结论:细胞对于物质的输出和输入有选 择性。

讨论:
1、在培养过程中,水稻吸收水分及其它离子 较多,吸收 Ca 2+、Mg 2+ 较少,结果导 致水稻培养液里的 Ca 2+ 、Mg 2+ 浓度较 高。

3、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。

总结
三、其他物质的跨膜运输 其他物质的跨膜运输并不顺相对含量梯 度的,这取决于细胞生命活动的需要。 细胞对物质的输入和输出有选择性。

半透膜与选择透过性膜

半透膜: 一些物质(一般是小分子物质) 能透过,而另一些物质不能透过的多孔性薄 膜。 选择透过性膜: 指水分子、细胞要选择吸 收的离子和小分子可以通过,而其他的离子、 小分子和大分子则不能通过的膜。

选择透过性膜相当于半透膜,反之则不然

三、物质跨膜运输的其他实例
※水、无机盐 、葡萄糖、氨基酸、尿素等 甘油、性激素、维生素D等 都能横穿细胞膜

课堂练习
将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中,表皮 细胞发生质壁分离,随后又自动发生质壁分 离复原。出现这种现象的原因可能是 ( ) A.细胞液浓度下降 C.细胞壁受到破坏 B.尿素分子进入细胞 D.细胞膜受到破坏

1. 家庭养花,如果施肥过多,会引起花卉萎蔫,
这时可以采取的措施有( ) ①加强光照 ②改善空气流通 ③适当浇灌清水 ④更换盆中泥土 A. ① ③ B. ② ④ C. ① ② D. ③ ④ 2. a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞,它们 的细胞液浓度为a>b>c,它们之间的水分渗透 方向应该是( )

a
b c b

a c b

a
c b

a
c

A

B

C

D

3. 当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为 0.3g/ml的蔗糖溶液中后,原生质层和细胞壁之间 将( ) A. 紧紧靠在一起 B.充满细胞液 C. 充满蔗糖溶液 D.充满清水 4.浓盐水有杀菌防腐的作用,其原因是( )

A.浓盐水中含有较多的氯离子,使细菌毒素失效 B.浓盐水中没有细菌所需要的酶,细菌不能产生毒素 C.浓盐水中含养料少,细菌迅速死亡 D.由于渗透作用,使细菌失水死亡

5. 以下哪种情况会发生渗透作用( ) ①干种子萌发时的吸水 ②萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺 ③根毛细胞吸水 ④水由气孔进入外界环境 ⑤插在花瓶中的花枝由瓶中吸水 ⑥洋葱表皮细胞放在盐水中发生质壁分离 ⑦兔的血液红细胞放在盐水中发生皱缩
A. ① ② ③ ⑤ ⑦ C. ② ③ ④ ⑥ ⑦ B. ② ③ ⑤ ⑥ ⑦ D. ② ③ ⑥ ⑦


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