物質跨膜運輸的實例-sun

1、第四章第四章 細胞的物質輸入和輸出細胞的物質輸入和輸出 第第1 1節(jié)節(jié) 物質跨膜運輸的實例物質跨膜運輸的實例蓮出淤蓮出淤泥而不泥而不染，濯染，濯清漣而清漣而不妖。不妖。 宋宋. .周周敦頤敦頤愛蓮愛蓮說說本節(jié)主要內容：一、滲透作用二、動物細胞的吸水和失水三、植物細胞的吸水和失水四、其它實例擴散擴散：是指物質從密度大的空間自：是指物質從密度大的空間自然向密度小的空間運動的現(xiàn)象。然向密度小的空間運動的現(xiàn)象。半透膜半透膜直徑比半透膜直徑比半透膜孔徑孔徑小小的分子的分子直徑比半透膜直徑比半透膜孔徑孔徑大大的分子的分子半透膜：半透膜：是指有些物質是指有些物質( (如水分子如水分子) )可以通過，有些可以

2、通過，有些物質（物質（如蔗糖分子如蔗糖分子）不能通過的多孔性薄膜。）不能通過的多孔性薄膜。( (如：膀胱膜如：膀胱膜, ,玻璃紙玻璃紙, ,卵殼膜卵殼膜) )一、滲透作用一、滲透作用一、滲透作用一、滲透作用現(xiàn)象：漏斗中的液面現(xiàn)象：漏斗中的液面先上升后不變先上升后不變。討論：漏斗管內液面討論：漏斗管內液面為什么會升高？為什么會升高？(1).(1).半透膜兩側的水分子數量如何？半透膜兩側的水分子數量如何？單位體積中單位體積中 蔗糖溶液的水分子數蔗糖溶液的水分子數燒杯內的水分子數燒杯內的水分子數(2).(2).水分子移動的方向如何？水分子移動的方向如何？ 水分子移動的方向水分子移動的方向雙向雙向的的

3、清水清水半透膜半透膜蔗糖溶液蔗糖溶液總的趨勢是水分子由總的趨勢是水分子由數量多數量多的一側向的一側向數量少數量少的一側的一側擴散擴散 1 1、漏斗管內的液面為什么會升高？、漏斗管內的液面為什么會升高？單位時間內水分子數：滲入玻璃紙單位時間內水分子數：滲入玻璃紙滲出玻璃紙滲出玻璃紙滲透作用滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從：水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從 相對含量多的地方擴散到相對含量少的地方相對含量多的地方擴散到相對含量少的地方. .2 2、如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗、如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面還會升高嗎？管內的液面還會升高嗎？3 3、如果燒杯中不是清水

4、，而是同樣濃、如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？度的蔗糖溶液，結果會怎樣？4.4.如果將燒杯中的溶液與漏斗中的溶液如果將燒杯中的溶液與漏斗中的溶液互換，液面怎么變化？原因？互換，液面怎么變化？原因？ 半透膜兩側溶液的濃度相等時，單位時間內水分子半透膜兩側溶液的濃度相等時，單位時間內水分子數：滲入滲出數：滲入滲出 ，故液面不會升高。，故液面不會升高。液面下降液面下降. .因為燒杯中蔗糖濃度漏斗中溶液濃度，單位時間因為燒杯中蔗糖濃度漏斗中溶液濃度，單位時間從漏斗中擴散到燒杯中的水分子數量比較多，所以液面下降。從漏斗中擴散到燒杯中的水分子數量比較多，所以液面下降。 不會不會,

5、, 因為紗布的孔隙很大因為紗布的孔隙很大, , 蔗糖分子也可以自由透蔗糖分子也可以自由透過過. .得出結論水滲入漏斗內使液面上升必須具備兩個條件半透膜半透膜兩側溶液濃度差一、滲透作用一、滲透作用溶液溶液A濃度濃度溶液溶液B，水分子從，水分子從A B移動移動（中水（中水分子的濃度分子的濃度大于大于中水分子的濃度）中水分子的濃度）溶液溶液A濃度濃度溶液溶液B，水分子從，水分子從B A移動移動（中水（中水分子的濃度分子的濃度小于小于中水分子的濃度）中水分子的濃度）一、滲透作用一、滲透作用當溶液濃度當溶液濃度AB時，則處于動態(tài)平衡。時，則處于動態(tài)平衡。原理水分子從濃度低的溶液擴散到濃度高的溶液（或者說

6、，水分子從相對含量多的地方擴散到相對含量少的地方） 如圖在如圖在U U形管的中部形管的中部C C處裝有半透膜，在處裝有半透膜，在A A側加側加入細胞色素入細胞色素C C（分子量為（分子量為1.31.3萬道爾頓的蛋白質）的萬道爾頓的蛋白質）的水溶液（紅色），水溶液（紅色），B B側加入清水，并使側加入清水，并使A A、B B兩側液兩側液面高度一致。經過一段時間后，結果是（面高度一致。經過一段時間后，結果是（ ）A.AA.A、B B兩側液面高度一致，兩側液面高度一致，B B側為無色側為無色B. AB. A、B B兩側液面高度一致，兩側液面高度一致，B B側為紅色側為紅色C.AC.A液面低于液面低于

7、B B液面，液面，B B側為紅色側為紅色D. AD. A液面高于液面高于B B液面，液面，B B側為無色側為無色D“擴散擴散”與與“滲透滲透”的區(qū)別的區(qū)別擴散：是指物質從密度大的空間自然向密度小擴散：是指物質從密度大的空間自然向密度小 的空間運動的現(xiàn)象。的空間運動的現(xiàn)象。滲透作用滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）透過半水分子（或其他溶劑分子）透過半 透膜，從透膜，從低濃度溶液低濃度溶液向向高高濃度溶液濃度溶液 的擴散，叫做滲透作用。的擴散，叫做滲透作用。區(qū)別：滲透與擴散的不同區(qū)別：滲透與擴散的不同在于滲透必須有半透膜。在于滲透必須有半透膜。注注意意物質的量濃度mol/L EF 質量分數質量分數

8、為為1010%的的蔗糖溶液蔗糖溶液 質量分數質量分數為為3030%的的蔗糖溶液蔗糖溶液 質量分數質量分數為為1010%的的蔗糖溶液蔗糖溶液 質量分數為質量分數為1010%的葡萄的葡萄糖溶液糖溶液B B液面上升液面上升結果結果摩爾濃度摩爾濃度 小小摩爾濃度摩爾濃度 大大F F液面上升液面上升細胞膜細胞膜細胞內溶液細胞內溶液如果將裝置中的漏斗換成動物細胞還會如果將裝置中的漏斗換成動物細胞還會不會吸水？如果吸水會發(fā)生什么？不會吸水？如果吸水會發(fā)生什么？如果再將燒杯中的溶液換成生理鹽水呢？如果再將燒杯中的溶液換成生理鹽水呢？ 紅細胞紅細胞 置于溶液中置于溶液中濃鹽水濃鹽水生理鹽水生理鹽水清水清水【觀察

9、觀察】哺乳動物紅細胞的形態(tài)變化哺乳動物紅細胞的形態(tài)變化保保持持原原狀狀態(tài)態(tài)吸吸水水膨膨脹脹失失水水皺皺縮縮二、動物細胞的吸水和失水二、動物細胞的吸水和失水清水0.9%生理鹽水3%生理鹽水膨脹漲破細胞內液濃度細胞外液濃度高低 水多水少等等 水等水等低高 水少水多保持正常形態(tài)皺縮細胞膜1、紅細胞相當于一層半透膜 2、 當外界溶液濃度 細胞質濃度時，細胞失水皺縮 當外界溶液濃度 = 細胞質濃度時，水分進出平衡3、水分進出紅細胞，是順水的濃度梯度（水多 水少）其他動物細胞的吸水或失水與紅細胞相似相當于相當于【解密解密】紅細胞吸水和失水的原因紅細胞吸水和失水的原因濃濃度度差差半透膜半透膜蔗糖溶液蔗糖溶液

10、清水清水細胞膜細胞膜細胞質細胞質外界溶液外界溶液植物細胞的吸水和失水細胞壁（全透性，伸縮性?。┘毎ひ号菽赡らg細胞質原生質層（伸縮性大）細胞液三、成熟中央大液泡水水原生質原生質：細胞內具有生命活動的：細胞內具有生命活動的物質稱為原生質。（包括細胞膜、物質稱為原生質。（包括細胞膜、細胞質和細胞核）。細胞質和細胞核）。灑灑水水為為了了保保持持蔬蔬菜菜的的新新鮮鮮硬硬挺挺三、成熟植物細胞的吸水和失水三、成熟植物細胞的吸水和失水白糖腌制前白糖腌制后提出問題提出問題作出假設作出假設設計實驗設計實驗進行實驗進行實驗分析結果分析結果表達與交流表達與交流科學實驗探究的一般程序是怎樣的？科學實驗探究的一般程序

11、是怎樣的？探究主題：成熟植物細胞吸水和失水探究主題：成熟植物細胞吸水和失水2.2.作出假設：作出假設：1.1.提出問題：提出問題： 細胞什么條件下吸水和失水？細胞什么條件下吸水和失水？ 細胞在高濃度溶液中會失水，細胞在高濃度溶液中會失水，在低濃度溶液中會吸水。在低濃度溶液中會吸水。提出問題提出問題作出假設作出假設設計實驗設計實驗進行實驗進行實驗分析結果分析結果表達與交流表達與交流科學實驗探究的一般程序：科學實驗探究的一般程序：1.提出問題提出問題2.作出假設作出假設（原生質層是一層半透膜嗎？）原生質層是一層半透膜嗎？）（原生質層相當于一層半透膜）（原生質層相當于一層半透膜）AB探究實驗：植物細

12、胞的吸水和失水提出問題作出假設設計實驗設計方案預期結果將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再將細胞浸潤在清水中，觀察其大小的變化。實驗步驟參考實驗步驟參考第一步：用清水制作洋蔥鱗片葉表皮的臨時裝片，第一步：用清水制作洋蔥鱗片葉表皮的臨時裝片，先用低倍鏡觀察紫色先用低倍鏡觀察紫色中央液泡的大小、以及原生質中央液泡的大小、以及原生質層的位置層的位置。第二步第二步：滴加滴加0.3g/ml0.3g/ml蔗糖溶液蔗糖溶液, ,觀察細胞觀察細胞( (液泡、原液泡、原生質層、細胞大?。┥|層、細胞大小）發(fā)生變化。發(fā)生變化。 第三步：滴加清水，第三步：滴加清水，使洋蔥表皮細胞再次浸潤于清使

13、洋蔥表皮細胞再次浸潤于清水水中，觀察細胞發(fā)生變化。中，觀察細胞發(fā)生變化。 材料用具材料用具3.1 設計實驗設計實驗紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞、顯微鏡、載玻片、蓋玻紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞、顯微鏡、載玻片、蓋玻片、質量濃度為片、質量濃度為0.3g/mL0.3g/mL的蔗糖溶液、清水等。的蔗糖溶液、清水等。外界溶液濃度細胞液濃度外界溶液濃度細胞液濃度失水失水質壁分離質壁分離外界溶液濃度細胞液濃度外界溶液濃度細胞液濃度吸水吸水質壁分離復原質壁分離復原3.2 3.2 預期結果預期結果：在高濃度溶液中，植物細胞的液泡會失水而縮小；在高濃度溶液中，植物細胞的液泡會失水而縮??；在清水中，液泡會吸水而變大。在清水中

14、，液泡會吸水而變大。4、進行實驗并記錄實驗結果、進行實驗并記錄實驗結果變小變小變深變深原生質層原生質層與與細胞壁細胞壁分離分離( (質壁分離質壁分離) )基本基本不變不變液泡大小、液泡大小、顏色顏色逐漸恢復逐漸恢復原來大小原來大小變淺變淺 原生質層恢原生質層恢復原來位置復原來位置( (質壁分離復原質壁分離復原) )基本基本不變不變 實驗前高濃度蔗糖溶液清水成熟植物細胞成熟植物細胞對比分析植物細胞的結構與滲透吸水裝置對比分析植物細胞的結構與滲透吸水裝置外界溶液外界溶液細胞膜細胞膜細胞質細胞質液泡膜液泡膜細胞液細胞液原原生生質質層層清水清水半透膜半透膜蔗糖蔗糖溶液溶液滲透裝置滲透裝置細胞壁細胞壁植

15、物細胞原生質層相當于一層半透膜,成熟的植物細胞靠滲透作用吸水。細胞液與細胞外界溶液發(fā)生了滲透作用。結論 要觀察細胞發(fā)生要觀察細胞發(fā)生質壁分離和復原質壁分離和復原，對材，對材料有哪些要求？料有哪些要求？有細胞壁（植物細胞）；有細胞壁（植物細胞）；有中央液泡（顏色為深色）；有中央液泡（顏色為深色）；活細胞（原生質層相當于半透膜）活細胞（原生質層相當于半透膜）l你覺得植物細胞會過多吸水漲破嗎？你覺得植物細胞會過多吸水漲破嗎？注：能發(fā)生質壁分離的細胞：成熟的植物細胞。注：能發(fā)生質壁分離的細胞：成熟的植物細胞。干種子的細胞、根尖分生區(qū)等處在發(fā)育過程的植物干種子的細胞、根尖分生區(qū)等處在發(fā)育過程的植物細胞以

16、及動物細胞不能發(fā)生質壁分離。細胞以及動物細胞不能發(fā)生質壁分離。思考思考1 1、你知道這里的、你知道這里的“質質”與與“壁壁”分別指什么嗎？分別指什么嗎？2 2、植物細胞發(fā)生質壁分離的內因和外因是什么？、植物細胞發(fā)生質壁分離的內因和外因是什么？ 3 3、在質壁分離及復原的過程中，細胞液濃度的變化、在質壁分離及復原的過程中，細胞液濃度的變化趨勢如何？趨勢如何？“質質”指原生質層，指原生質層，“壁壁”指細胞壁指細胞壁外因：外界溶液濃度大于細胞液濃度。外因：外界溶液濃度大于細胞液濃度。內因內因: :由于原生質層比細胞壁的伸縮性大，當細胞由于原生質層比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層就會與細

17、胞壁逐漸分開，不斷失水時，原生質層就會與細胞壁逐漸分開，從而發(fā)生質壁分離。從而發(fā)生質壁分離。質壁分離質壁分離細胞液濃度變大細胞液濃度變大復原復原細胞液濃度變小細胞液濃度變小四、物質跨膜運輸的其他實例初始濃度 0 Mg2 Ca2+ SiO44+ 離子培養(yǎng)液中的離子濃度水稻番茄1、水稻培養(yǎng)液里的Ca2+和Mg2+濃度為什么會增高？水稻吸收水分及其它離子較多，吸收Ca2+和Mg2+較少，結果導致培養(yǎng)液中Ca2+和Mg2+相對濃度增高結論：細胞對于物質的輸出和輸入有選擇性。2、不同作物對無機鹽的吸收有差異嗎？幾種微生物體內的礦物質含量（占全部礦物質的%）不同微生物對礦質元素的吸收表現(xiàn)出較大的差異。四、

18、物質跨膜運輸的其他實例甲狀腺濾泡上皮細胞血液I-濃度I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-250mg/L2025250mg/L取決于生命活動 的需要結論：物質跨膜運輸并不都是順相對含量梯度的。四、物質跨膜運輸的其他實例細胞物質物質輸入輸出有選擇性有選擇性水需要的離子需要的小分子不需要的離子不需要的小分子大分子細胞結論：細胞膜不僅是半透膜，還是選擇透過性膜四、物質跨膜運輸的其他實例滲透作用原理的應用（1）判斷植物細胞的生活狀況（2）判斷植物細胞的細胞液濃度（3）農業(yè)生產中的水肥管理（4）生活中殺菌、防腐、腌制食品待測細胞待測細胞+蔗糖溶液蔗糖溶液-發(fā)生質壁分離和復原發(fā)生質壁分離和復原不發(fā)生質壁分離不發(fā)生質壁分離（活細胞）（活細胞）（死細胞）（死細胞）