高中生物一轮复习课件第6(1)讲物质的输入和输出

第6讲物质的输入和输出第二单元细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖知识点一细胞的失水和吸水渗透作用：水分子（或其它溶剂分子）从相对含量高的地方向相对含量低的地方通过半透膜的扩散过程扩散：是分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象1.渗透作用（1).概念易混概念扩散、自由扩散和渗透作用的比较运动方向是否通过半透膜物质类型扩散自由扩散渗透作用高浓度→低浓度高浓度→低浓度高浓度→低浓度不一定通过通过通过溶质、溶剂溶质、溶剂溶剂渗透是扩散的特殊形式半透膜选择透过性膜概念特点材料半透膜和选择透过性膜蔗糖分子半透膜水分子指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜指水分子能自由通过，细胞要选择吸收的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的生物膜透过的依据是分子或离子的大小膜上的蛋白质决定了一些分子可以通过，另一些分子不能通过，具有选择透过性玻璃纸、动物膀胱、鱼鳔、蛋壳膜，膀胱膜等细胞膜、液泡膜和由其等构成的原生质层等半透膜选择透过性膜（生物膜）（有活性）非生物膜（无活性）选择透过性膜是有活性的半透膜水分子含水量高含水量低溶液浓度低渗透压低溶液浓度高渗透压高注意：两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变。（2).渗透方向渗透作用发生的条件：①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。（3)渗透作用发生的条件浓度是指：溶液中溶质的物质的量浓度，即单位体积中溶质分子的微粒数，微粒数多的溶液吸水力强。只比较单位体积内的微粒数，与微粒的大小与种类无关。在长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。一段时间后，会出现什么现象？玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，蔗糖分子不能。液面会升高，为什么？为什么漏斗液面会上升？外观表现：漏斗液面上升，一段时间后达到渗透平衡。说明水通过半透膜进入漏斗。蔗糖溶液清水半透膜浓度：蔗糖＞清水单位体积水分子数：蔗糖<清水单位时间内由清水

→

蔗糖溶液的水分子数多于蔗糖溶液→

清水。Δh蔗糖溶液清水半透膜（4)渗透装置一个完整的渗透系统，由两个溶液体系以及两者之间的半透膜组成。液面上升多少如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？不会，液面上升，漏斗内液体的压强增大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速度加快，水分子进出漏斗的速率完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的进出到达进出平衡。（4)渗透装置①液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等，即动态平衡。②渗透平衡时：△h的静水压=漏斗中溶液的吸水能力溶液S1溶液S2平衡前：S2＞S1S表示溶液浓度渗透过程：S2↓

S1↑平衡后：S2＞S1平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子的移动达到动态平衡，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等（4)渗透装置如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会升高吗？如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会升高吗？不会。因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都能够自由通过，包括水分子和蔗糖分子都能通过。单位时间透过玻璃纸进出水分子量相同，故漏斗管液面不变（1）图示：右侧（2）分析：①渗透溶液浓度：该浓度是指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小。拓展：U”形管分析②发生渗透作用后，U形管产生液面差。原来浓度高的一侧，浓度还是较高。在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h，则SB溶液浓度仍大于SA溶液浓度。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。SA+△h=SBH2O蔗糖甲：乙：下降上升

平衡时：S1S2<最终：两侧液面乙高于甲③液面变化情况分析：A.溶质不能通过半透膜（比较物质的量浓度）：③液面变化情况分析：A.溶质不能通过半透膜（比较物质的量浓度）高浓度一侧(右侧)液面升高；渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等若存在液面差，就有浓度差，浓度差越大，液面差越大分析往稳定后的U形管右侧加入少量蔗糖酶，加蔗糖酶后：蔗糖→两分子单糖，导致右侧浓度升高，水分子由5%的葡萄糖溶液→5%的蔗糖溶液较多，因此右侧液面升高，最终大于左侧蔗糖酶只允许水通过的半透膜质量分数5%葡萄糖溶液质量分数为5%蔗糖溶液③液面变化情况分析：A.溶质不能通过半透膜（比较浓度）ΔhS1溶液S2溶液半透膜溶质不能通过半透膜的渗透装置分析S1溶液S2溶液半透膜若浓度：S1＞S2水分子移动：单位时间内S2→S1＞S1→S2的若浓度：S1＜S2水分子移动：单位时间内S2→S1＜S1→S2的表现：

S1液面上升，一段时间后达到渗透平衡表现：S1液面下降，一段时间后达到渗透平衡开始时一段时间后表现半透膜两侧存在浓度差，水分子：S2

→S1＞S1

→S2，随后S1中的溶质透过半透膜进入S2半透膜两侧的浓度差逐渐减小，S1

和S2的溶液浓度相等溶质能通过半透膜的渗透装置分析S1溶液液面先上升后下降，最终持平同种溶质，都可透过半透膜，且浓度：S1＞S2葡萄糖葡萄糖甲：乙：下降上升最终：两侧液面

平衡时：S1

S2=持平③液面变化情况分析：B.溶质能通过半透膜（水发生两次方向相反的移动葡萄糖蔗糖甲：乙：先上升后下降先下降后上升最终：两侧液面乙高于甲

平衡时：S1

S2<③液面变化情况分析：B.溶质能通过半透膜总结：溶质能通过半透膜的情况①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平。②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。浓度高的一侧先上升后下降，最后达到渗透平衡③液面变化情况分析：C.溶液的体积C.溶液体积大，吸收水多，液面高度大③液面变化情况分析：D.半透膜的面积A、B两个漏斗中液体体积和浓度相同，所以最终液面高度相同，但是A漏斗的半透膜面积大，吸水快。D.浓度差不变，半透膜面积变大：液面差不变，水分子进出半透膜速率变快，达到渗透平衡时间变短低浓度溶液中等浓度溶液中高浓度溶液中

外界溶液浓度

细胞质的浓度小于吸水膨胀大于失水皱缩等于形态不变2.动植物细胞的失水和吸水（1)动物细胞的失水和吸水水分子进出动物细胞是否也是通过渗透作用呢？？？思考渗透作用条件细胞膜相当于半透膜细胞质与外界溶液存在浓度差1、红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？2、红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？思考·讨论（P63）红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”所示装置中的蔗糖分子。是（相当于）3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？4、红细胞吸水或失水取决于什么条件？5、想一想临床上输液为什么要用生理盐水。不一定。取决于内外浓度差的大小。取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。因为生理盐水的浓度与血浆浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。0.9%NaCl①吸胀作用：吸收水分主要是依赖于细胞内的亲水性物质,如蛋白质、淀粉、纤维素等,蛋白质的亲水能力最强。

所以蛋白质含量高的细胞或组织,吸胀作用吸收水分的能力比淀粉含量高的要强,含脂肪较多的细胞或组织通过吸胀作用吸水的能力最弱.没有大的液泡的植物细胞主要以吸胀作用方式吸收水分。吸胀作用和渗透作用②渗透作用是具有液泡的成熟植物细胞的吸水方式,也是植物体吸水的主要方式。一个有液泡的成熟植物细胞是一个渗透系统。

（2)植物细胞的失水和吸水细胞壁：细胞膜液泡膜细胞质原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质；具有选择透过性。细胞液：主要由纤维素和果胶组成；主要作用是保护和支持细胞，伸缩性比较小；对水分子而言是全透性的，可自由通过。成熟的植物组织由于中央大液泡的存在，细胞质被挤成一薄层，细胞的液体环境主要由液泡的细胞液提供。植物细胞的结构（2)植物细胞的失水和吸水水进出植物细胞,主要是指水经过原生质层进出液泡。小

原生质层

浓度差（2)植物细胞的失水和吸水知识点二

探究植物细胞的吸水和失水材料1：将白菜剁碎，放一些盐，一会儿就有水分渗出。材料2：卖菜的阿姨常往青菜上洒水，菜能保持新鲜状态材料3：对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。

通过以上实例，不难看出，植物细胞也存在失水和吸水的现象，具体的原理到底是怎么样的呢？设计实验进行实验水分子进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是不是相当于一层半透膜？是通过渗透作用，原生质层相当于一层半透膜探究植物细胞的吸水和失水（设计思路、实验用具、预期结果…）进一步探究作出假设提出问题表达与交流实验结论根据参考案例，设计实验思路设计实验进行实验探究植物细胞的吸水和失水设计方案：将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其液泡大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察液泡的变化。预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物细胞的液泡会，细胞大小发生；在清水中植物细胞的液泡又会，细胞大小发生。

失水缩小基本不变吸水膨大基本不变进一步探究作出假设提出问题表达与交流实验结论质壁分离质壁分离复原材料：紫色洋葱鳞片叶、0.3g/mL的蔗糖溶液，清水；器具：显微镜、载玻片和盖玻片等；1.实验材料内因a.成熟植物细胞的原生质层相当于半透膜b.细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性外因：细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水2.实验原理1、滴清水2、取材3、展平4、盖盖玻片洋葱外表皮3.实验步骤①制片②显微镜观察----正常的洋葱表皮细胞特点：细胞壁液泡

具有一个紫色的中央大液泡，原生质层紧贴着细胞壁③一侧滴0.3g/ml的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引（引流法），观察现象：原生质层与细胞壁发生分离,叫做质壁分离，原生质层和细胞壁之间充满了

。（1）外界溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水

（2）原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性质壁分离的原因蔗糖溶液（外界溶液）外因内因④一侧滴清水，另一侧用吸水纸吸引（引流法），观察现象实验现象：发生质壁分离复原外界溶液浓度小于细胞液的浓度，细胞吸水质壁分离复原的原因：制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片低倍显微镜下观察①表皮细胞中有个紫色的中央大液泡②原生质层紧贴细胞壁的蔗糖溶液吸水纸吸引重复几次低倍显微镜下观察①紫色的中央大液泡逐渐变小（紫色加深）②原生质层与细胞壁逐渐分离滴放清水吸水纸吸引低倍显微镜下观察②原生质层逐渐贴近细胞壁重复几次①表皮细胞中紫色的中央大液泡逐渐变大3.实验步骤质：原生质层壁：细胞壁清水质壁分离后复原的洋葱表皮细胞0.3g/mL的蔗糖溶液正常的洋葱表皮细胞质壁分离的洋葱表皮细胞外界大-质壁分离:植物细胞因为失水，原生质层与细胞壁发生分离的现象。外界小-质壁分离复原：发生质壁分离的植物细胞因吸水膨胀。操作步骤分析

引流时要重复几次，目的是使盖玻片下面的洋葱鳞片叶外表皮细胞完全浸入在加入的液体。1、引流2、观察时间

加入蔗糖溶液后不宜停留过长时间，防止细胞长时间处于高渗溶液中，因过度失水而死亡。3、观察视野实验过程中不要移动装片，保证显微镜视野不变，连续观察同一个视野中单个或几个细胞的失水吸水情况提出问题作出假设设计实验进行实验实验结论表达与交流探究植物细胞的吸水和失水实验现象

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与细胞壁分离基本不变(略变大)基本不变(略变小)1、原生质层相当于半透膜2、植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的进一步探究植物细胞是否会吸水胀破回顾实验过程，回答问题。实验使用显微镜进行了几次观察？在高倍镜还是低倍镜下观察？实验为什么要先观察正常的状态，这一步可不可以省略？实验为什么先滴加蔗糖溶液后加清水？能不能反过来？三次，低倍镜。不可以，作为对照组。先观察质壁分离后观察复原，反过来观察不到。本实验是已学的“用显微镜观察”的实验中唯一“只在低倍镜下”观察的实验。显微镜下观察到细胞处于下图状态时，能否判断出该细胞在失水还是吸水?单独观察处于质壁分离的静态图像无法判断：细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。深化拓展1.本实验存在的两组对照实验（1）活细胞，且有细胞壁；（2）细胞液与外界溶液存在浓度差；（3）细胞必须有大的液泡，最好细胞液中含有色素，这样便于观察。紫色洋葱外表皮的液泡是紫色的，而内表皮细胞的液泡接近无色。判断成熟植物细胞的死活。2.质壁分离及复原发生的条件A.从细胞角度分析具有中央大液泡的成熟植物的活细胞（液泡最好有颜色）。a.内表皮无色，可将外界容易加红墨水。b.新鲜的水绵、黑藻叶也可用作实验材料{叶绿体的存在让原生质层有颜色具有中央大液泡的成熟植物的活细胞（液泡最好有颜色）不能选的实验材料：a.死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离现象。b.细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显B从溶液角度分析

a.在一定浓度溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原

b.在一定浓度溶质可穿膜的溶液中(如KNO3溶液、甘油、尿素、乙二醇等)细胞会发生先质壁分离后自动复原现象。（原因：细胞失水质壁分离的同时，会通过自由扩散或者主动运输吸收该类物质，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水发生质壁分离复原）c.在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡，不再复原。2.质壁分离及复原发生的条件B从溶液角度分析c.浓度太低，质壁分离现象不明显；浓度太高（如的蔗糖溶液）中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡，不再复原。d.盐酸、酒精、醋酸溶液：无质壁分离及复原现象，因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。C.细胞液浓度越大，细胞吸水能力越强（细胞随着质壁分离的进行，吸水能力不断增强）2.质壁分离及复原发生的条件①A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞吸水膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。②B曲线表示细胞在0.5mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离