1、第第4 4章章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出 第第1 1节节 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例 一、渗透现象的分析一、渗透现象的分析 1.1.渗透现象的分析。渗透现象的分析。 (1)(1)现象图示：现象图示： (2)(2)发生条件发生条件 具有半透膜。具有半透膜。 半透膜两侧的溶半透膜两侧的溶 液之间具有浓度差。液之间具有浓度差。 【点拨点拨】渗透作用中水的微观变化渗透作用中水的微观变化 (1)(1)从微观水平分析，两溶液间的水分子进从微观水平分析，两溶液间的水分子进 行双向流动，我们只是观察到水分子双向行双向流动，我们只是观察到水分子双向 运动的差异所导致的液面变化。运动的差
2、异所导致的液面变化。 (2)(2)当液面高度不再变化时，半透膜两侧的当液面高度不再变化时，半透膜两侧的 水分子仍进出，且水分子仍进出，且进出速度相同进出速度相同。 1 1. .漏斗管中的液面为什么会升高？漏斗管中的液面为什么会升高？ 因为水分子能透过半透膜而蔗糖分子不能。烧杯中因为水分子能透过半透膜而蔗糖分子不能。烧杯中 清水的水分子含量比蔗糖溶液中的水分子含量高，清水的水分子含量比蔗糖溶液中的水分子含量高， 水透过半透膜进入漏斗内的速度比从漏斗中出来的水透过半透膜进入漏斗内的速度比从漏斗中出来的 速度快。速度快。 2.2.若用纱布或滤纸代替玻璃纸，液面还会升高吗？若用纱布或滤纸代替玻璃纸，液
3、面还会升高吗？ 不会，因为水和蔗糖都能通过且两者速率相等。不会，因为水和蔗糖都能通过且两者速率相等。 3.3.若内外都是清水或都是同样的蔗糖溶液，液面还若内外都是清水或都是同样的蔗糖溶液，液面还 会升高吗？会升高吗？ 不会，因为水进出的速率相等。不会，因为水进出的速率相等。 【思考与讨论思考与讨论】 原理原理 条件条件 渗透作用渗透作用 水分子（或其他溶剂分子）水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度到透过半透膜从低浓度到 高浓度的运输，称为渗透作用高浓度的运输，称为渗透作用 半透膜半透膜 半透膜两侧的溶液具有浓度差半透膜两侧的溶液具有浓度差 溶液溶液A浓度浓度溶液溶液B，水分子从水分子从A
4、 B移动移动 溶液溶液A浓度浓度溶液溶液B，水分子从水分子从B A移动移动 水分是从溶液浓度水分是从溶液浓度 的一侧向溶液浓度的一侧向溶液浓度 的的 一侧渗透。一侧渗透。 低低 高高 半透膜可以是具有半透膜可以是具有选择透过性选择透过性的半透膜，的半透膜， 也可以是也可以是物理性物理性的过滤膜。的过滤膜。 2常见渗透装置图形分析常见渗透装置图形分析 (1)若若S1溶液浓度大于溶液浓度大于S2，则单位时间内，则单位时间内由由S2S1的水分的水分 子数多于子数多于S1S2，外观上表现为，外观上表现为S1液面上升；若液面上升；若S1溶液浓度溶液浓度 小于小于S2，则情况相反，外观上表现为，则情况相反
5、，外观上表现为S1液面下降。液面下降。 (2)在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h， 则则S1溶液浓度仍大于溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会。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。阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。 4.(4.(渗透实验的液面变化渗透实验的液面变化) )如图中的渗透装置，开如图中的渗透装置，开 始时的液面高度为始时的液面高度为a a，停止上升时的高度为，停止上升时的高度为b b，若，若 每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部 分吸出，
6、则分吸出，则a a、b b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液液面间的高度差与吸出蔗糖溶液 的次数之间的关系是的次数之间的关系是( ( ) ) B B 类比推理 细胞膜细胞膜 细胞内溶液细胞内溶液 1、将装置中、将装置中 的漏斗换成的漏斗换成 动物细胞还动物细胞还 会不会吸水会不会吸水 ？ 2、如果吸水、如果吸水 会发生什么会发生什么 ？3、如果细、如果细 胞吸水胀破胞吸水胀破 说明？说明？ 说明细胞也能渗透说明细胞也能渗透 吸水、细胞膜相当吸水、细胞膜相当 于于 。 半透膜半透膜 失水失水 皱缩皱缩 外界浓度外界浓度 细胞质浓度细胞质浓度 水分进出处动态平衡水分进出处动态平衡 外界浓度外界浓度 细胞
7、质浓度细胞质浓度 = 外界浓度外界浓度 细胞质浓度细胞质浓度 细胞壁的伸缩性细胞壁的伸缩性 原生质层具有选择透过性原生质层具有选择透过性 （2 2）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 要观察细胞发生要观察细胞发生质壁分离和质壁分离和 复原复原对材料有哪些要求？对材料有哪些要求？ 1.成熟的成熟的(有中央大液泡有中央大液泡)； 2.活细胞（原生质层相当于活细胞（原生质层相当于 半透膜）半透膜） 3.植物细胞植物细胞(有细胞壁）；有细胞壁）； 1、能发生质壁分离的细胞是成熟含有中央液泡的植物细胞，并、能发生质壁分离的细胞是成熟含有中央液泡的植物细胞，并 且液泡中有颜色便于观察
8、。常用洋葱鳞片叶外表皮，也可用叶肉且液泡中有颜色便于观察。常用洋葱鳞片叶外表皮，也可用叶肉 细胞。细胞。 特别特别提醒提醒 关于实验材料关于实验材料 4 4、动物细胞无细胞壁，不可能发生质壁分离、动物细胞无细胞壁，不可能发生质壁分离 2 2、也可用其他成熟的植物细胞，如洋葱鳞片叶内表皮（、也可用其他成熟的植物细胞，如洋葱鳞片叶内表皮（需要将需要将 外界溶液染色外界溶液染色） 5 5、原核生物会发生质壁分离原核生物会发生质壁分离。但是现象不明显。但是现象不明显 3 3、死的植物细胞的细胞膜因为、死的植物细胞的细胞膜因为失去了选择透过性失去了选择透过性，所以也不能，所以也不能 发生质壁分离。已发生
9、质壁分离的细胞死亡后，也无法复原。发生质壁分离。已发生质壁分离的细胞死亡后，也无法复原。 3、蔗糖溶液浓度不能过高（如、蔗糖溶液浓度不能过高（如0.5g/ml），否则会因为失水过），否则会因为失水过 多而死亡。多而死亡。 特别特别提醒提醒 关于外界溶液关于外界溶液 1 1、高浓度溶液用的是、高浓度溶液用的是0.3g/ml0.3g/ml的蔗糖溶液，使细胞失水，发的蔗糖溶液，使细胞失水，发 生质壁分离。生质壁分离。 2 2、低浓度溶液用的是清水，使细胞吸水质壁分离复原、低浓度溶液用的是清水，使细胞吸水质壁分离复原 4、如果用可穿膜的物质（如葡萄糖、尿素、脂肪酸、甘油、乙、如果用可穿膜的物质（如葡萄
10、糖、尿素、脂肪酸、甘油、乙 二醇、硝酸钾等）溶液实验时，会出现质壁分离并自动复原二醇、硝酸钾等）溶液实验时，会出现质壁分离并自动复原 （因为细胞失水质壁分离的同时，会通过自由扩散或主动运输吸（因为细胞失水质壁分离的同时，会通过自由扩散或主动运输吸 收该类物质；当细胞液浓度大于外界溶液时，细胞开始吸水，质收该类物质；当细胞液浓度大于外界溶液时，细胞开始吸水，质 壁分离复原）壁分离复原） 质壁分离实验的拓展应用及方法质壁分离实验的拓展应用及方法 1 1、判断细胞的死活、判断细胞的死活 待测细胞待测细胞+ +蔗糖溶液蔗糖溶液 镜检镜检 发生质壁分离和复原发生质壁分离和复原 活细胞活细胞 不发生质壁分
11、离或不发生质壁分离或 质壁分离后不复原质壁分离后不复原 死细胞死细胞 实验单一变量：待测细胞的生活状态。实验单一变量：待测细胞的生活状态。 质壁分离实验的拓展应用及方法质壁分离实验的拓展应用及方法 2 2、测定细胞液浓度范围、测定细胞液浓度范围 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 分别镜检分别镜检 细胞液的浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁细胞液的浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁 分离的蔗糖溶液的浓度之间。分离的蔗糖溶液的浓度之间。 实验单一变量：不同浓度的蔗糖溶液。实验单一变量：不同浓度的蔗糖溶液。 质壁分离实验的拓展应用及方法质壁分离实验的拓展应用
12、及方法 3 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 不同植物细胞不同植物细胞 + + 同一浓度的蔗糖溶液同一浓度的蔗糖溶液 镜检镜检 记录刚刚发生质壁分离时所需时间记录刚刚发生质壁分离时所需时间 判断细胞液浓度（即时间越短，细胞液浓度越小）判断细胞液浓度（即时间越短，细胞液浓度越小） 对所需时间长短进行比较对所需时间长短进行比较 实验单一变量：不同植物细胞。实验单一变量：不同植物细胞。 质壁分离实验的拓展应用及方法质壁分离实验的拓展应用及方法 4 4、比较未知浓度溶液的浓度大小、比较未知浓度溶液的浓度大小 同一植物的成熟细胞同一植物的成熟细胞 + + 未知浓度的溶液未知
13、浓度的溶液 镜检镜检 记录刚刚发生质壁分离所需时间记录刚刚发生质壁分离所需时间 判断溶液浓度的大小判断溶液浓度的大小 （即时间越短，未知（即时间越短，未知 溶液的浓度越大）溶液的浓度越大） 比较所用时间长短比较所用时间长短 实验单一变量：未知浓度的溶液。实验单一变量：未知浓度的溶液。 质壁分离实验的拓展应用及方法质壁分离实验的拓展应用及方法 5 5、鉴别不同种类的溶液（如、鉴别不同种类的溶液（如KNOKNO3 3和蔗糖溶液）和蔗糖溶液） 成熟植物细胞成熟植物细胞 + + 不同种类溶液不同种类溶液 镜检镜检 只发生质壁分离只发生质壁分离 溶质不能通过半透膜的溶液溶质不能通过半透膜的溶液 （如蔗糖
14、）（如蔗糖） 质壁分离后又自动复原质壁分离后又自动复原 溶质能通过半透膜的溶质能通过半透膜的 溶液（如溶液（如KNOKNO3 3） 二、细胞吸水和失水原理在实践中的应用二、细胞吸水和失水原理在实践中的应用 1.1.农业生产中的应用：农业生产中的应用： (1)(1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需 要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于作物对水要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于作物对水 分的吸收。分的吸收。 (2)(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成 “烧苗”现象，都是由于土壤溶液浓度过高，
15、甚至超“烧苗”现象，都是由于土壤溶液浓度过高，甚至超 过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水。过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水。 2.2.食品制作中的应用：糖渍、盐渍食品不易变质食品制作中的应用：糖渍、盐渍食品不易变质 的原因是在食品外面和内部形成浓度很高的溶液，的原因是在食品外面和内部形成浓度很高的溶液， 使微生物过度失水死亡使微生物过度失水死亡，不能在其中生存和繁殖，不能在其中生存和繁殖， 所以能保存较长时间。所以能保存较长时间。 3.3.医疗中的应用：医用生理盐水的浓度为医疗中的应用：医用生理盐水的浓度为0.9%0.9%， 其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可使人其渗
16、透压与人体细胞外液的渗透压相当，可使人 体细胞保持正常的形态和功能。体细胞保持正常的形态和功能。 【微思考微思考】 (1)(1)如图所示的植物细胞处于质壁分离的状态，此时如图所示的植物细胞处于质壁分离的状态，此时 细胞中水分子是如何变化的呢？细胞中水分子是如何变化的呢？ 提示：提示：若是发生在质壁分离的过程中，此时细胞若是发生在质壁分离的过程中，此时细胞 在失水。在失水。 若是发生在质壁分离复原的过程中，则此时细胞正在吸水。若是发生在质壁分离复原的过程中，则此时细胞正在吸水。 若是质壁分离刚好达到最大程度，则细胞既不失水也不吸水。若是质壁分离刚好达到最大程度，则细胞既不失水也不吸水。 (2)(
17、2)若外界的蔗糖溶液换为葡萄糖溶液，会出现什么样的现象？为什么？若外界的蔗糖溶液换为葡萄糖溶液，会出现什么样的现象？为什么？ 提示：提示：首先发生质壁分离，然后会自动复原；因为细胞主动吸收葡萄糖首先发生质壁分离，然后会自动复原；因为细胞主动吸收葡萄糖 而使细胞液的浓度增加，进而吸收水分自动复原。而使细胞液的浓度增加，进而吸收水分自动复原。 对于动物、植物细胞来说：对于动物、植物细胞来说： 外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞内溶液浓度细胞内溶液浓度 高高 低低 失水失水 外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞内溶液浓度细胞内溶液浓度 低低 高高 吸水吸水 水分子是顺相对含量梯度跨膜运输水分子是顺相对含量梯度
18、跨膜运输 初始浓度初始浓度 0 Mg2 Ca2+ Si4+ 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、水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水稻不吸收反而、水稻培养液中的钙、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？向外排出呢？ 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？ 实例一实例一 水稻吸收的水分子和水稻吸收的水分子和Si4+多，对钙、镁的吸收少。多，对钙、镁的吸收少。 有差异。有差异。 水稻吸收大量的硅，对钙镁的吸收少；番茄吸收的钙镁较多，水稻吸收大量的硅，对钙镁的吸收少；番茄吸收的钙镁
19、较多， 几乎不吸收硅。几乎不吸收硅。 3、通过以上实例说明细胞吸水和吸无机盐有什么特点？、通过以上实例说明细胞吸水和吸无机盐有什么特点？ 细胞吸水和吸收无机盐是两个独立的过程。细胞吸水和吸收无机盐是两个独立的过程。 图中显示：图中显示： 不同植物不同植物，对同一种无机盐离子的吸收速率对同一种无机盐离子的吸收速率 。 同一种植物对同一种植物对 的吸收也有差异的吸收也有差异。 (2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有 。 (3)微生物吸收无机盐离子的特点微生物吸收无机盐离子的特点 不同微生物对无机盐离子的吸收有不同微生物对无机盐离子的吸收有 。 不同微
20、生物对各种无机盐离子的不同微生物对各种无机盐离子的 不同不同。 不同不同 不同种无机盐离子不同种无机盐离子 选择性选择性 选择性选择性 需要量需要量 初始浓度初始浓度 0 Mg2 Ca2+ Si4+ 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 物质跨膜运输的其他实例物质跨膜运输的其他实例 1.1.细胞的吸水和失水是水分子细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度顺相对含量的梯度跨膜运输的。跨膜运输的。 2.2.对矿质元素的吸收有些是对矿质元素的吸收有些是逆相对含量梯度逆相对含量梯度主动运输主动运输 三三. .物质跨膜运输的其他实例物质跨膜运输的其他实例 初初 始始 浓浓
21、 度度 0 0 MgMg2 2 CaCa2 2+ + SiSi4 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 结论：细胞对于物质的输出和输入结论：细胞对于物质的输出和输入有选择性。有选择性。 3 3、其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于、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细胞生命活动 的需要的需要。 生物膜都生物膜都 是选择透是选择透 过性膜。过性膜。 1. 家庭养花，如果施肥过多，会引起花卉萎蔫，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（这时可以采取的措施有（ ） 加强光照加强光照 改善空气流通改善空气流通 适当浇
22、灌清水适当浇灌清水 更换盆中泥土更换盆中泥土 A. B. C. D. 2. a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞表示某植物体的三个相邻的细胞,它们它们 的细胞液浓度为的细胞液浓度为abc,它们之间的水分渗透它们之间的水分渗透 方向应该是方向应该是( )( ) a c b a c b a c b a c b A A B B C C D D 3. 当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为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的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间 将（将（ ） A. 紧紧靠在一起紧紧靠在一起 B.充满细胞液充满细胞液 C. 充满蔗糖溶液充满蔗糖溶液 D.充满清水充满清水 4.浓盐水有杀菌防腐的作用，其原因是（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，使细菌失水死亡由于渗透作用，使细菌失水死亡
