1、 细胞是一个细胞是一个开放开放的系统，每时每刻都的系统，每时每刻都与环境进行着物质的与环境进行着物质的交换交换。物质的进进出。物质的进进出出都要经过细胞的边界出都要经过细胞的边界细胞膜。细胞细胞膜。细胞内外的许多物质并不能自由地出入细胞，内外的许多物质并不能自由地出入细胞，细胞膜能够对进出细胞的物质进行细胞膜能够对进出细胞的物质进行选择选择。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、细胞的吸水和失水一、细胞的吸水和失水二、物质跨膜运输的其他实例二、物质跨膜运输的其他实例Flash 01Flash 02问题讨论问题讨论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？由于单位
2、时间内透过半透膜进入长颈由于单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。水分子数量，使得管内液面升高。渗透作用渗透作用 概念：概念：水分子（或其他溶剂分子）水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用。透过半透膜的扩散，称为渗透作用。条件条件具有一层半透膜具有一层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方向方向低浓度向高浓度低浓度向高浓度一、细胞的吸水和失水一、细胞的吸水和失水 1 1、动物细胞的吸水和失水、动物细胞的吸水和失水 观察哺乳动物红细胞为材料制观察哺乳动物红细胞为材料制备细胞膜
3、的实验。备细胞膜的实验。当外界溶液的浓度比细胞质的溶度低当外界溶液的浓度比细胞质的溶度低时，细胞吸水膨胀。时，细胞吸水膨胀。当外界溶液的浓度比细胞质的溶当外界溶液的浓度比细胞质的溶度高时，细胞失水皱缩。度高时，细胞失水皱缩。当外界溶液的浓度与细胞质的溶度相当外界溶液的浓度与细胞质的溶度相同时，水分进出细胞处于动态平衡。同时，水分进出细胞处于动态平衡。半透膜与选择透过性膜半透膜与选择透过性膜 半透膜半透膜：一些物质（一般是水分子物：一些物质（一般是水分子物质）能透过，而另一些物质不能透过的多质）能透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。孔性薄膜。选择透过性膜选择透过性膜：指水分子可以自由通：指水
4、分子可以自由通过，细胞要过，细胞要选择吸收选择吸收的离子、小分子可以的离子、小分子可以通过，而其他的小离子、小分子和大分子通过，而其他的小离子、小分子和大分子则不能通过的膜。则不能通过的膜。选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然。选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然。细胞吸水：外界溶液浓度细胞吸水：外界溶液浓度细胞质浓度细胞质浓度 细胞失水：外界溶液浓度细胞失水：外界溶液浓度细胞质浓度细胞质浓度动态平衡：外界溶液浓度动态平衡：外界溶液浓度细胞质浓度细胞质浓度结论结论思考与讨论思考与讨论1 1、红细胞的血红蛋白等有机物能够透过细胞、红细胞的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？膜吗？红细胞的血红蛋白等
5、有机物一般不红细胞的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。能透过细胞膜。2 2、红细胞的细胞膜是不是相当于半透、红细胞的细胞膜是不是相当于半透膜膜?红细胞的细胞膜相当于半透膜。红细胞的细胞膜相当于半透膜。4 4、红细胞吸水或失水的多少取决于、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件什么条件?当外界溶液浓度低时，红细胞一当外界溶液浓度低时，红细胞一般会由于持续吸水而破涨。般会由于持续吸水而破涨。3 3、当外界溶液浓度低时，红细胞一、当外界溶液浓度低时，红细胞一定会由于吸水而破涨吗定会由于吸水而破涨吗?红细胞吸水或失水的多少主要取红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度差，一般情况，决于红细胞内外
6、浓度差，一般情况，差值较大时吸水或失水较多。差值较大时吸水或失水较多。其他动物细胞的吸水和失水的原理与红其他动物细胞的吸水和失水的原理与红细胞是一样的。细胞是一样的。动植物细胞结动植物细胞结构不同，那么，植构不同，那么，植物细胞吸水和失水物细胞吸水和失水的情况怎样呢？的情况怎样呢？1 1、植物细胞是一个渗透系统、植物细胞是一个渗透系统细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞质细胞质液泡膜液泡膜细胞液细胞液外界溶液外界溶液原原生生质质层层浓浓度度差差外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞细胞液的浓度，细胞失水。失水。2 2、植物细胞质壁分离现象、植物细胞质壁分离现象外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞液的浓
7、度，细胞细胞液的浓度，细胞吸水。吸水。3 3、植物细胞质壁分离复原现象、植物细胞质壁分离复原现象细胞液浓度细胞液浓度 外界溶液浓度，细胞吸水外界溶液浓度，细胞吸水-质壁分离复原质壁分离复原质壁分离与复原原因分析质壁分离与复原原因分析渗透作用原理的应用渗透作用原理的应用（1 1）植物细胞的生活环境）植物细胞的生活环境（2 2）植物细胞的细胞液浓度）植物细胞的细胞液浓度（3 3）农业生产中的水肥供给情况）农业生产中的水肥供给情况（4 4）生活中杀菌、防腐、腌制食品（如）生活中杀菌、防腐、腌制食品（如使用糖、盐腌渍蔬菜水果）使用糖、盐腌渍蔬菜水果）二、物质跨膜运输的其他实例二、物质跨膜运输的其他实例
8、 细胞的吸水和失水是水分子顺应相细胞的吸水和失水是水分子顺应相对含量的梯度跨膜运输的过程。其他物对含量的梯度跨膜运输的过程。其他物质的跨膜运输是怎样的呢？质的跨膜运输是怎样的呢？科学家做过这样的实验：准备好含钙离子、镁离子和科学家做过这样的实验：准备好含钙离子、镁离子和硅离子的培养液，将番茄和水稻分别放在上述培养液中培硅离子的培养液，将番茄和水稻分别放在上述培养液中培养一段时间后，番茄培养液中钙离子和镁离子浓度下降，养一段时间后，番茄培养液中钙离子和镁离子浓度下降，水稻培养液中钙离子和镁离子浓度增高。硅离子的情况则水稻培养液中钙离子和镁离子浓度增高。硅离子的情况则刚好相反：水稻吸收大量的硅离子
9、，而番茄几乎不吸收硅刚好相反：水稻吸收大量的硅离子，而番茄几乎不吸收硅离子。离子。初始浓度初始浓度2Si2Mg2Ca离子离子 人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力。血液中的碘质量强的摄取碘的能力。血液中的碘质量浓度为浓度为250mg/L250mg/L，而甲状腺滤泡上皮细，而甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液高胞内碘浓度比血液高20-2520-25倍。倍。不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。大的差异。几种微生物体内的矿物质含量几种微生物体内的矿物质含量 (占全部矿物质的占全部矿物质的%)%)微生物微生物大肠杆菌大肠杆
10、菌33.9912.95圆褐固氮菌圆褐固氮菌 4.932.41酵母菌酵母菌51.0938.66米曲霉米曲霉48.5528.1652OPOK21 1、培养液中的钙、镁浓度为什么会增高？、培养液中的钙、镁浓度为什么会增高？培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收钙、镁较少（需求量低）而导致其浓度升高。吸收钙、镁较少（需求量低）而导致其浓度升高。讨论讨论2 2、不同作物对无机盐的吸收有差异吗？、不同作物对无机盐的吸收有差异吗？不同作物对无机盐的吸收有差异。不同作物对无机盐的吸收有差异。不一定。主要取决于细胞生命活动的需要。不一定。主要取决于细胞生命活动的需要
11、。3 3、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其、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也是这样吗？他物质的跨膜运输也是这样吗？4 4、细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这、细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这种选择有普遍性吗？种选择有普遍性吗？有。这种选择具有普遍性。有。这种选择具有普遍性。细胞膜和其它生物膜都是选细胞膜和其它生物膜都是选择透过性膜，这是生物膜普遍择透过性膜，这是生物膜普遍存在的因有特性。存在的因有特性。结论：结论：细胞吸水有三种方式：未形成液泡的细胞吸水有三种方式：未形成液泡的细胞，靠吸涨作用吸水；液泡形成以后，细胞，靠吸涨作用吸水；液泡形成以后，细胞主要靠渗透
12、作用吸水；与渗透作用无细胞主要靠渗透作用吸水；与渗透作用无关的代谢性吸水。在这三种方式中以渗透关的代谢性吸水。在这三种方式中以渗透作用吸水为主。渗透作用是水分进出细胞作用吸水为主。渗透作用是水分进出细胞的基本过程的基本过程 。渗透作用是水分进出细胞的基本过程，而且渗透作用是水分进出细胞的基本过程，而且水分移动需要能量做功。水分移动需要能量做功。根据热力学原理，系统中物质的总能量可根据热力学原理，系统中物质的总能量可分为束缚能和自由能。一种物质每摩尔的自由分为束缚能和自由能。一种物质每摩尔的自由能就是该物质的化学势，衡量水分反应或转移能就是该物质的化学势，衡量水分反应或转移能量的高低，用水势表示
13、。水溶液的化学势与能量的高低，用水势表示。水溶液的化学势与同温同压同一系统中的纯水的化学势之差除以同温同压同一系统中的纯水的化学势之差除以水的偏摩尔体积所得的商，称为水势水的偏摩尔体积所得的商，称为水势。纯水的自由能最大，水势也纯水的自由能最大，水势也最高。溶液中的溶质颗粒降低了最高。溶液中的溶质颗粒降低了水的自由能，所以溶液中水的自水的自由能，所以溶液中水的自由能要比纯水低。将纯水的水势由能要比纯水低。将纯水的水势定为零，溶液的水势就成为负值。定为零，溶液的水势就成为负值。溶液越浓，水势越低。溶液越浓，水势越低。例如：例如：1mol 蔗糖液水势为蔗糖液水势为-2.69MPa 1mol KCl
14、溶液水势为溶液水势为-4.5MPa 海水的水势约为海水的水势约为-2.5MPa 水势的单位水势的单位:帕（帕（pascle），常用），常用MPa 表示。表示。在一个渗透系统中，水移动方在一个渗透系统中，水移动方向决定于半透膜两边溶液的水势高向决定于半透膜两边溶液的水势高低。水势高的溶液的水，流向水势低。水势高的溶液的水，流向水势低的溶液。水分从水势高的系统通低的溶液。水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现过半透膜向水势低的系统移动的现象，称为渗透作用。象，称为渗透作用。将小片植物组织放入比其液泡更浓的外界将小片植物组织放入比其液泡更浓的外界溶液中时，外界溶液就是溶液中时，外界溶液就
15、是“低水势溶液低水势溶液”，细，细胞内的水分就会离开细胞，即发生细胞失水，胞内的水分就会离开细胞，即发生细胞失水，直至原生质体从细胞壁上脱离，并收缩到细胞直至原生质体从细胞壁上脱离，并收缩到细胞中央，外界溶液就自由地穿过细胞壁，填充了中央，外界溶液就自由地穿过细胞壁，填充了收缩的原生质和细胞壁之间的空间，即细胞发收缩的原生质和细胞壁之间的空间，即细胞发生了生了质壁分离质壁分离；将这样的细胞放入；将这样的细胞放入“高水势溶高水势溶液液”中，水分就会从高水势溶液进入细胞，即中，水分就会从高水势溶液进入细胞，即细胞吸水，可产生细胞吸水，可产生质壁分离复原质壁分离复原。所以通常所说的所以通常所说的“高
16、渗溶液高渗溶液”其实就是其实就是“低水势溶液低水势溶液”，所谓，所谓“低渗溶液低渗溶液”就是就是“高高水势溶液水势溶液”。1、渗透作用：细胞是一个渗透系统。、渗透作用：细胞是一个渗透系统。2、细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择、细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。透过性膜。3、动物细胞的吸水和失水：取决于细、动物细胞的吸水和失水：取决于细胞质的浓度和外界溶液的浓度。胞质的浓度和外界溶液的浓度。4、植物细胞的吸水和失水。、植物细胞的吸水和失水。（2009 海南）已知鱼鳔是一种半透膜。若向海南）已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内蔗糖溶液、排出鱼鳔内
17、的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是（液浓度随时间变化趋势的示意图是（）烧杯内蔗糖溶液浓烧杯内蔗糖溶液浓度度时间时间A烧杯内蔗糖溶液浓烧杯内蔗糖溶液浓度度时间时间D烧杯内蔗糖溶液浓烧杯内蔗糖溶液浓度度时间时间B烧杯内蔗糖溶液浓烧杯内蔗糖溶液浓度度时间时间CB 解析：渗透作用的发生条件是解析：渗透作用的发生条件是有半透膜、有浓度差，其结果是使有半透膜、有浓度差，其结果是使膜的两侧渗透压相等。所以烧杯外膜的两侧渗透压相等。所以烧杯外的蔗糖溶液会因为
18、失水而使浓度上的蔗糖溶液会因为失水而使浓度上升，而鱼鳔内的蔗糖溶液因吸水而升，而鱼鳔内的蔗糖溶液因吸水而使浓度下降，当二者渗透压相等时使浓度下降，当二者渗透压相等时浓度不再变化。所以浓度不再变化。所以B正确。正确。1.以下可以发生渗透作用的是以下可以发生渗透作用的是（）A.煮熟的马铃薯条放入水中煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中把干种子放在清水中C.烈日下菠菜叶子下垂烈日下菠菜叶子下垂D.放在盐水中的萝卜变软放在盐水中的萝卜变软D A.甲乙丙丁甲乙丙丁 B.丁甲乙丙丁甲乙丙 C.丙丁甲乙丙丁甲乙D.丙乙丁甲丙乙丁甲D 3.田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗田间一次施肥过多，作物
19、变得枯萎发黄，俗称称“烧苗烧苗”。其原因是（。其原因是（）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.根细胞不能从土壤中吸水根细胞不能从土壤中吸水 C.根系不能将水向上运输根系不能将水向上运输 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 4.将将n块（块（n5）质量、体积相同并去皮）质量、体积相同并去皮的马铃薯块茎分别放在不同的质量浓度的蔗糖的马铃薯块茎分别放在不同的质量浓度的蔗糖溶液中，溶液中，15min后，测定马铃薯块茎的质量，后，测定马铃薯块茎的质量，并根据测定结果制成直角坐标图。在下图中，并根据测定结果制成直角坐标图。在下图中，你认为能表示本
20、实验结果的是（你认为能表示本实验结果的是（）D蔗糖浓度蔗糖浓度蔗糖浓度蔗糖浓度ABCD 5.将洋葱表皮细胞浸入浓度为将洋葱表皮细胞浸入浓度为1mol/L的的 KNO3溶液中，溶液中，细胞发生质壁分离。细胞发生质壁分离。但过一段时间后，但过一段时间后，自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。分析状态。分析 （1）发生质壁分离的原因是什么？）发生质壁分离的原因是什么？（2）自动发生质壁分离复原的原因？）自动发生质壁分离复原的原因？（3）以上事实表明细胞膜对）以上事实表明细胞膜对 的通透性存在差的通透性存在差异，所以它是一种选择透过性膜。异，所以它是
21、一种选择透过性膜。答案答案（1）洋葱表皮细胞液的浓度小于外界）洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓度，细胞渗透失水；又由于细胞壁的溶液浓度，细胞渗透失水；又由于细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，便导致质壁伸缩性小于原生质层的伸缩性，便导致质壁分离。分离。（2）由于细胞可选择性地吸收）由于细胞可选择性地吸收K和和NO3，导致细胞液浓度增加直至大于外界溶液的浓度，导致细胞液浓度增加直至大于外界溶液的浓度，细胞开始吸水，从而发生质壁分离复原。细胞开始吸水，从而发生质壁分离复原。（3）离子。）离子。6.若向日葵的某种细胞间隙的水势为若向日葵的某种细胞间隙的水势为A，细，细胞液的水势为胞液的水势为B，细
22、胞质基质的水势为，细胞质基质的水势为C，则当，则当它因缺水而萎蔫时，三者之间的水势关系是它因缺水而萎蔫时，三者之间的水势关系是 _答案是：答案是：BCA 分析：某溶液的水势高低与其渗透压高低分析：某溶液的水势高低与其渗透压高低是负相关的，水势越高，则其渗透压就越低。是负相关的，水势越高，则其渗透压就越低。水分总是从高水势流向低水势，即从低渗透压水分总是从高水势流向低水势，即从低渗透压一侧流向高渗透压。一侧流向高渗透压。1.1.。2.2.。3.3.。提示：提示：农业生产上的轮作正是针对不同作农业生产上的轮作正是针对不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产措施。如果长期在同一块田里种植同种作物，措施。如果长期在同一块田里种植同种作物，地力就会下降（俗称伤地），即某些元素含量地力就会下降（俗称伤地），即某些元素含量下降，这样就会影响作物的产量。下降，这样就会影响作物的产量。
