必修1.4.1物质跨膜运输实例

1、 演示实验：演示实验： 请同学们仔细观察现象，分析现象的原因。请同学们仔细观察现象，分析现象的原因。 半透膜：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。 1 2 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 4 渗透装置渗透装置 1 1、漏斗管内的液面为什么会升高？、漏斗管内的液面为什么会升高？ 2 2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升 高吗？高吗？ 3 3、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，

2、结 果会怎样？果会怎样？ 4.4.如果将烧杯中的溶液与漏斗中的溶液互换，液面怎么变如果将烧杯中的溶液与漏斗中的溶液互换，液面怎么变 化？原因？化？原因？ 单位时间内水分子数：渗入玻璃纸单位时间内水分子数：渗入玻璃纸渗出玻璃纸渗出玻璃纸 不会不会, 因为纱布的孔隙很大因为纱布的孔隙很大, 蔗糖分子也可以自由透过蔗糖分子也可以自由透过. 半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内水分子数：半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内水分子数： 渗入渗出渗入渗出 ，故液面不会升高。，故液面不会升高。 液面下降液面下降. .因为烧杯中蔗糖浓度漏斗中溶液浓度，单位时间因为烧杯中蔗糖浓度漏斗中溶液浓度，单位时间 从

3、漏斗中扩散到烧杯中的水分子数量比较多，所以液面下降。从漏斗中扩散到烧杯中的水分子数量比较多，所以液面下降。 一、渗透作用一、渗透作用 水分子透过半透膜，水分子透过半透膜， 由由低低浓度溶液向浓度溶液向高高浓度溶液扩散（水从水多往浓度溶液扩散（水从水多往 水少运动水少运动 半透膜半透膜 膜两侧的溶液具有浓度差膜两侧的溶液具有浓度差 【一些小分子物质（如水分子）能透过，而【一些小分子物质（如水分子）能透过，而 另一些物质不能透过的多孔性薄膜】另一些物质不能透过的多孔性薄膜】 特点特点 条件条件 定义定义：水分子（或者其他溶剂分子）通过半透膜，：水分子（或者其他溶剂分子）通过半透膜， 从相对含量从相

4、对含量高高的地方向相对含量的地方向相对含量低低的地方扩散。的地方扩散。 如鉴定失去标鉴的如鉴定失去标鉴的10%的蔗糖溶液和的蔗糖溶液和30%的蔗糖溶液的的蔗糖溶液的 操作如下：操作如下： 漏斗漏斗 + 烧杯烧杯 (一种溶液一种溶液)(另一种溶液另一种溶液) 若漏斗液面升高若漏斗液面升高漏斗内为漏斗内为 30%的蔗糖溶液的蔗糖溶液 若漏斗液面下降若漏斗液面下降漏斗内为漏斗内为 10%的蔗糖溶液的蔗糖溶液 探究物质能否通过半透膜探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例以碘和淀粉为例) 烧杯内盛淀烧杯内盛淀 粉溶液粉溶液 漏斗内漏斗内 盛碘液盛碘液 结论结论 变蓝变蓝不变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉

5、不能碘能通过半透膜，而淀粉不能 不变蓝不变蓝变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能淀粉能通过半透膜，而碘不能 变蓝变蓝变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜淀粉和碘都能通过半透膜 不变蓝不变蓝不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜淀粉和碘都不能通过半透膜 类比推理 细胞膜细胞膜 细胞内溶液细胞内溶液 1、如果将装、如果将装 置中的漏斗置中的漏斗 换成动物细换成动物细 胞还会不会胞还会不会 吸水？吸水？ 2、如果吸水、如果吸水 会发生什么？会发生什么？ 如果动物细胞吸水如果动物细胞吸水 胀破则说明细胞也胀破则说明细胞也 能渗透吸水、细胞能渗透吸水、细胞 膜相当于膜相当于 。 半透膜半透膜 外界溶液浓度外界溶液

6、浓度 细胞质浓度细胞质浓度 外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞质浓度细胞质浓度 外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞质浓度细胞质浓度 二、动物细胞的吸水和失水实验二、动物细胞的吸水和失水实验 小于小于 大于大于 等于等于 细胞吸水膨胀细胞吸水膨胀细胞失水皱缩细胞失水皱缩 保持原状态保持原状态 讨论讨论 1、红细胞内的血红蛋白等有机物红细胞内的血红蛋白等有机物 能透过细胞膜吗？能透过细胞膜吗？ 2、红细胞的细胞膜是不是相当于、红细胞的细胞膜是不是相当于 “问题探讨问题探讨”中所说的半透膜？中所说的半透膜？ 不能不能 是是 3、当外界溶液的浓度低时，红细胞、当外界溶液的浓度低时，红细胞 一定会由于吸水而涨破

7、吗？一定会由于吸水而涨破吗？ 不一定，浓度差很大时会涨破不一定，浓度差很大时会涨破 浓度差不是很大时不会涨破浓度差不是很大时不会涨破 4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？ 5、食物较咸时，口腔和唇粘膜有什么感觉？、食物较咸时，口腔和唇粘膜有什么感觉？ 为什么？为什么？ 干燥难受的感觉，外界浓度高，干燥难受的感觉，外界浓度高， 口腔和唇粘膜细胞失水口腔和唇粘膜细胞失水 细胞内外溶液的浓度差细胞内外溶液的浓度差 浓度差越大细胞吸水或失水越多浓度差越大细胞吸水或失水越多 细胞质（蔗糖溶液）细胞质（蔗糖溶液） 清水清水 细胞膜（半透膜）细胞膜（半透膜） 细

8、胞膜相当于半透膜细胞膜相当于半透膜. .动物细胞是一个动物细胞是一个 渗透系统渗透系统. .动物细胞通过渗透作用而吸水。动物细胞通过渗透作用而吸水。 思考？如果换成植物细胞会如何？思考？如果换成植物细胞会如何？ 成 熟 的 植 物 细 胞 三、植物细胞的吸水三、植物细胞的吸水 和失水和失水 由纤维素和果胶组成，由纤维素和果胶组成， 是全透性的是全透性的 细胞壁细胞壁 细胞膜细胞膜 细胞质细胞质 液泡膜液泡膜 原生原生 质层质层 探究基本思路：探究基本思路： 1 1、提出问题、提出问题 2 2、作出假设、作出假设 3 3、设计实验、设计实验 4 4、进行实验、进行实验 5 5、分析结果、分析结果

9、 得出结论得出结论 6 6、表达和交流、表达和交流 7 7、进一步探究、进一步探究 1 1、将白菜剁碎做馅时、将白菜剁碎做馅时, ,常常放一些盐常常放一些盐, ,一会儿后一会儿后 就可看到水分渗出。就可看到水分渗出。 2 2、对农作物施肥过多，会造成、对农作物施肥过多，会造成“烧苗烧苗”现象。现象。 提出问题：提出问题： 1 1、植物细胞会出现失水的情况吗、植物细胞会出现失水的情况吗 2 2、植物细胞在什么情况下会失水？、植物细胞在什么情况下会失水？ 3 3、原生质层是否相当于一层半透膜？、原生质层是否相当于一层半透膜？ 原生质层相当于半透膜原生质层相当于半透膜 （二）作出假设：（二）作出假设

10、： 理由是：理由是：成熟植物液泡很大，细胞膜、细胞质和成熟植物液泡很大，细胞膜、细胞质和 液泡膜贴得很近，可以看成一层来处理；植物细液泡膜贴得很近，可以看成一层来处理；植物细 胞膜和液泡膜都是生物膜（胞膜和液泡膜都是生物膜（P49P49），他们具有与红），他们具有与红 细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构。细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构。 （三）设计实验：（三）设计实验： 将植物细胞分别浸润在将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液中较高浓度的蔗糖溶液中和和 清水中，清水中，观察其大小的变化。观察其大小的变化。 预期实验的结果预期实验的结果 ： 由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由

11、于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自 由通过，而蔗糖分子则不能通过，因此在蔗糖溶由通过，而蔗糖分子则不能通过，因此在蔗糖溶 液中，植物细胞的中央液泡会液中，植物细胞的中央液泡会缩小缩小，细胞，细胞皱缩皱缩； 在清水中植物细胞的液泡又会在清水中植物细胞的液泡又会变大变大，细胞，细胞膨胀膨胀。 注意事项：注意事项： 选取选取紫色洋葱表皮紫色洋葱表皮作为实验材料，是因为其细胞的液作为实验材料，是因为其细胞的液 泡中含有紫色的花青素，细胞失水后，液泡变小，颜泡中含有紫色的花青素，细胞失水后，液泡变小，颜 色变深；细胞吸水后，液泡变大，颜色变浅，色变深；细胞吸水后，液泡变大，颜色变浅，在显微在显微

12、镜下易于观察。镜下易于观察。 实验材料必须是实验材料必须是活活的且是的且是大液泡大液泡的植物细胞。的植物细胞。 质壁分离过程中所使用的外界溶液应质壁分离过程中所使用的外界溶液应浓度适中浓度适中。 实验现象实验现象 中央液中央液 泡大小泡大小 原生质层原生质层 的位置的位置 细胞细胞 大小大小 蔗糖蔗糖 溶液溶液 清水清水 变小变小 逐渐恢复逐渐恢复 原来大小原来大小 原生质层原生质层恢复恢复 原来位置原来位置 原生质层原生质层脱离脱离 细胞壁细胞壁 基本基本 不变不变 基本基本 不变不变 原生质层相当于半透膜原生质层相当于半透膜 成熟植物细胞成熟植物细胞 结论结论：成熟的植物细胞是一个完整的渗

13、透系统。植物成熟的植物细胞是一个完整的渗透系统。植物 细胞通过渗透作用吸水和失水。细胞通过渗透作用吸水和失水。 一个成熟的植物细胞是不是一个渗透系统？一个成熟的植物细胞是不是一个渗透系统？ 对比分析植物细胞的结构与渗透吸水装置对比分析植物细胞的结构与渗透吸水装置 外界溶液外界溶液 细胞膜细胞膜 细胞质细胞质 液泡膜液泡膜 细胞液细胞液 原原 生生 质质 层层 清水清水 半透膜半透膜 蔗糖蔗糖 溶液溶液 渗透装置渗透装置 细胞壁细胞壁 小结小结（一）（一）科学探科学探 究步骤究步骤 提出问题提出问题 作出假设作出假设 设计实验设计实验 进行实验进行实验 分析结果分析结果 表达与交流表达与交流 （

14、原生质层是一层半透膜吗？）原生质层是一层半透膜吗？） （原生质层相当于一层半透膜）（原生质层相当于一层半透膜） （设计方案、预期结果（设计方案、预期结果） （按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验） （分析实验结果，得出结论：分析实验结果，得出结论：） （总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流） 植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水 植物细胞的质壁分离及复原植物细胞的质壁分离及复原 植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水 细胞液浓度细胞液浓度小于小于外界溶液浓度时外界溶液浓度时 细胞液浓度细胞液浓度大于大于外界溶液浓度时外界溶液浓度时 质壁分离质壁分离 质壁分离复原质

15、壁分离复原 细胞失水细胞失水 细胞吸水细胞吸水 洋洋 葱葱 紫紫 色色 表表 皮皮 液液 泡泡 间隙间隙 （充满外界溶液）（充满外界溶液） 质壁分离质壁分离 质壁分离复原质壁分离复原 思考思考 1 1、你知道这里的、你知道这里的“质质”与与“壁壁”分别指什么吗？分别指什么吗？ 2 2、植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？、植物细胞发生质壁分离的内因和外因是什么？ 3 3、在质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度的变化、在质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度的变化 趋势如何？趋势如何？ “质质”指原生质层，指原生质层，“壁壁”指细胞壁指细胞壁 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。外因：外界溶液浓度大

16、于细胞液浓度。 内因内因:由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞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开，不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分开， 从而发生质壁分离。从而发生质壁分离。 质壁分离质壁分离细胞液浓度变大细胞液浓度变大 复原复原细胞液浓度变小细胞液浓度变小 5.5.在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞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？壁，结果会有什么不同吗？ 6.要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料 有哪些要求？有哪些要求？ 有细胞壁（植物细胞）；有中央液泡（颜色为深色）；

17、有细胞壁（植物细胞）；有中央液泡（颜色为深色）； 活细胞（原生质层相当于半透膜）活细胞（原生质层相当于半透膜） 注：能发生质壁分离的细胞：成熟的植物细胞。注：能发生质壁分离的细胞：成熟的植物细胞。 干种子的细胞、根尖分生区等处在发育过程的植物细胞以干种子的细胞、根尖分生区等处在发育过程的植物细胞以 及动物细胞不能发生质壁分离。及动物细胞不能发生质壁分离。 7.7.你觉得植物细胞会过多吸水涨破吗？你觉得植物细胞会过多吸水涨破吗？ 8 8、实验对材料的选择有什么要求？、实验对材料的选择有什么要求？ 不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水 将

18、洋葱鳞片叶表皮细胞分别放入一定浓度的蔗糖溶将洋葱鳞片叶表皮细胞分别放入一定浓度的蔗糖溶 液和硝酸钾溶液中液和硝酸钾溶液中, ,二者均发生了质壁分离二者均发生了质壁分离, ,过一段时间后过一段时间后 观察发现观察发现, ,放入硝酸钾溶液中的细胞则自动发生了质壁分放入硝酸钾溶液中的细胞则自动发生了质壁分 离复原离复原, ,而放入蔗糖溶液中的细胞无此现象而放入蔗糖溶液中的细胞无此现象 讨论讨论 9、若将蔗糖溶液换成硝酸钾溶液会出现什么现象？、若将蔗糖溶液换成硝酸钾溶液会出现什么现象？ 如果滴加的是如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？ 高浓度的

19、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 11、为什么植物细胞失水时、为什么植物细胞失水时,原生质层与细胞原生质层与细胞 壁不是一起变化壁不是一起变化,而是而是 发生质壁分离发生质壁分离? 原生质层比细胞壁的伸缩性大原生质层比细胞壁的伸缩性大 12、动植物细胞在吸水与失水方面的差异、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。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。植物细胞由于有细胞壁的限制和保护不会因持续吸水而涨破。

20、 具有半透膜具有半透膜 半透膜两侧的溶液浓度不同半透膜两侧的溶液浓度不同 一、渗透作用发生的必需一、渗透作用发生的必需条件条件是：是： 水的流向特点水的流向特点: 水分子透过半透膜，由低浓度溶液向高浓度水分子透过半透膜，由低浓度溶液向高浓度 溶液扩散溶液扩散 (水分进出是顺相对浓度梯度的水分进出是顺相对浓度梯度的) 细胞壁细胞壁 细胞膜细胞膜 细胞质细胞质 液泡膜液泡膜 原生原生 质层质层 三、三、探究基本思路：探究基本思路： 1 1、提出问题、提出问题 2 2、作出假设、作出假设 3 3、设计实验、设计实验 4 4、进行实验、进行实验 5 5、分析结果、分析结果 得出结论得出结论 6 6、表

21、达和交流、表达和交流 7 7、进一步探究、进一步探究 四、植物细胞的质壁分离和质壁分离复原四、植物细胞的质壁分离和质壁分离复原 1、概念、概念 2、原因、原因 3、条件、条件 4、现象、现象 提示提示1：植物细胞的原生质层与细胞壁分离（复原）：植物细胞的原生质层与细胞壁分离（复原） 的现象，称为质壁分离（质壁分离复原）的现象，称为质壁分离（质壁分离复原） 提示提示2：原生质层比细胞壁的伸缩性大及浓度差：原生质层比细胞壁的伸缩性大及浓度差 提示提示3：当外界溶液的浓度比细胞液浓度大时，细胞：当外界溶液的浓度比细胞液浓度大时，细胞 失去水分，发生质壁分离现象；失去水分，发生质壁分离现象； 当外界溶

22、液的浓度比细胞液浓度小时，细胞吸收水分，当外界溶液的浓度比细胞液浓度小时，细胞吸收水分， 发生质壁分离复原现象；发生质壁分离复原现象； 提示提示4： 若将蔗糖溶液换成硝酸钾溶液会出现什么现象？若将蔗糖溶液换成硝酸钾溶液会出现什么现象？ 如果滴加的是如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？ 为什么植物细胞失水时为什么植物细胞失水时,原生质层与细胞原生质层与细胞 壁不是一起变化壁不是一起变化,而是发生质壁分离而是发生质壁分离? 动植物细胞在吸水与失水方面的差异动植物细胞在吸水与失水方面的差异 待测细胞待测细胞+适宜蔗糖溶液适宜蔗糖溶液- - 发

23、生质壁分离和复原发生质壁分离和复原 不发生质壁分离不发生质壁分离 （活细胞）（活细胞） （死细胞）（死细胞） （1）判断细胞的死活；）判断细胞的死活； （2）测定细胞液的浓度范围）测定细胞液的浓度范围 待测细胞待测细胞 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液一系列浓度梯度的蔗糖溶液 质壁分离的应用质壁分离的应用 （3）比较不同植物细胞的细胞液浓度。）比较不同植物细胞的细胞液浓度。 (4 ) 比较不同种类溶液比较不同种类溶液(如蔗糖溶液和硝酸钾溶液）如蔗糖溶液和硝酸钾溶液） (5) 验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小，验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小， 原生质层就选择性原生质层就选择性 不同植物细胞不同植物

24、细胞 + 同一蔗糖溶液同一蔗糖溶液 物质跨膜运输的其他实例物质跨膜运输的其他实例 提示提示1：在培养过程中，水稻吸：在培养过程中，水稻吸 收水分及其他离子较多，吸收收水分及其他离子较多，吸收 Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻较少，结果导致水稻 培养液里的培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。浓度增高。 提示提示2：不同作物对无：不同作物对无 机盐的吸收是有差异的。机盐的吸收是有差异的。 提示提示3：水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜：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。运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。

25、提示提示4：细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。：细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。 水稻培养液中的水稻培养液中的Ca2+、Mg2+离子浓度为什么会增高？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？ 水分子水分子跨膜运输是跨膜运输是顺相对含量顺相对含量梯度的；梯度的； 其他物质其他物质的跨膜运输的跨膜运输并不都是并不都是这样，这取决这样，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细胞对物质的吸收是有选择有选择的。的。 生物膜可以让生物膜可以让水分子自水分子自 由通过由通过，被选择的离子和，被选择的离子和 小分子也可以通过，其他小分子也可以通过，其他 的离子、小分子和大分子的离子、小分子和大分子 不能通过。与细胞生命活不能通过。与细胞生命活 动密切相关，是动密切相关，是活细胞活细胞的的 一个重要特征。一个重要特征。 植物细胞是一个渗透系统植物细胞是一个渗透系统 细胞吸水的方式细胞吸水的方式 吸胀吸水吸胀吸水 渗透吸水渗透吸水 实例：实例：未成熟植物细胞、干种子未成熟植物细胞、干种子 原因：原因：没有形成大的中央液泡没有形成大的中央液泡 实例：实例：成熟的植物细胞成熟的植物细胞 条件：条件：有中央液泡有中央液泡 机理：机理：