第四章 第13課時

第四章細胞的物質(zhì)輸入和輸出泡在清水中的蘿卜條會膨脹，泡在鹽水中的蘿卜條會皺縮，對農(nóng)作物一次施肥過多會造成“燒苗”，這些現(xiàn)象說明細胞會吸水或失水。細胞吸水和失水的原理是什么呢？

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探究點一滲透現(xiàn)象及其解釋

探究點二細胞的吸水和失水

探究點三物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗龑W習導航1.通過分析教材P60“問題探討”中的實驗現(xiàn)象，了解滲透現(xiàn)象的發(fā)生條件和機理。2.結(jié)合教材P60圖4－1，分析動物細胞的滲透作用。3.結(jié)合教材P61～62質(zhì)壁分離和復原的實驗，分析植物細胞的吸水和失水。4.閱讀教材P63～64資料分析，了解物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?，理解選擇透過性膜的含義。1.滲透作用的發(fā)生條件和機理。2.探究植物細胞的吸水和失水實驗。1．觀察右圖，回答問題：知識儲備(1)[__]______的主要成分是____________，對植物細胞具有保護和支持作用，細胞壁具有全透性，且有一定的伸縮性。(2)植物細胞中的[__]____可以調(diào)節(jié)植物細胞內(nèi)的環(huán)境，使細胞保持一定的形態(tài)和功能，內(nèi)部的液體稱為______。色素主要位于圖中的[__]______和[__]____中。(3)[__]_______是系統(tǒng)的邊界，細胞需要的物質(zhì)才能進入細胞，但是對細胞有害的病菌和病毒有時候也能進入細胞，說明細胞膜具有___________________的作用，且這種控制作用是

_____的。⑥細胞壁纖維素和果膠⑤液泡細胞液④葉綠體⑤液泡⑦細胞膜控制物質(zhì)進出細胞相對2．哺乳動物成熟的紅細胞放到清水里會吸水漲破，該原理可以用來提取_______。細胞膜探究點一滲透現(xiàn)象及其解釋在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，往漏斗內(nèi)注入蔗糖溶液,然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗管內(nèi)外的液面高度相等。過一段時間后會出現(xiàn)漏斗管內(nèi)液面上升的現(xiàn)象,這就是滲透現(xiàn)象。結(jié)合下圖分析滲透現(xiàn)象的發(fā)生條件和原理。學習探究探究點一1．發(fā)生條件：如果將半透膜換成紗布，滲透現(xiàn)象將_____(會、不會)發(fā)生；如果漏斗內(nèi)也注入清水(或燒杯內(nèi)也注入同樣濃度的蔗糖溶液)，滲透現(xiàn)象將_____(會、不會)發(fā)生。這說明滲透現(xiàn)象發(fā)生需要兩個條件：_______和_______。不會不會半透膜濃度差探究點一2．滲透現(xiàn)象的原理：以半透膜為界面，單位體積清水中的水分子數(shù)____蔗糖溶液中的水分子數(shù)，所以在單位時間內(nèi)由清水進入蔗糖溶液的水分子數(shù)____由蔗糖溶液進入清水中的水分子數(shù)。因此，一段時間后，漏斗管內(nèi)的液面會_____。多于上升多于探究點一3．上圖中的液面高度差H會不會一直升高，為什么？答案：不會。長頸漏斗中的液面升高時，液體產(chǎn)生的靜水壓也隨之變大，當靜水壓增大到和滲透壓相等時（二者的方向相反，靜水壓向外、滲透壓向內(nèi)），通過半透膜進出長頸漏斗的水分子數(shù)相等，因此，液面就不再升高了。5．如果增加蔗糖溶液的濃度，最終形成的液面高度差H會____。探究點一4．當液面不再升高時，長頸漏斗內(nèi)外液體的濃度相等嗎？答案：不相等。當水分子進出達到動態(tài)平衡時，長頸漏斗中溶液濃度仍高于燒杯中的液體濃度。增大探究點一(1)半透膜是指某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜。能否透過半透膜往往取決于分子直徑的大小和膜上小孔直徑的大小。(2)此處的溶液濃度指的是物質(zhì)的量濃度而非質(zhì)量濃度。2．擴散作用和滲透作用的關系物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的運動稱為擴散作用。滲透作用是一種特殊方式的擴散,它是指水分子或其他溶劑分子通過半透膜(或選擇透過性膜)進行的擴散。探究點一1．滲透系統(tǒng)的組成(1)半透膜；(2)膜兩側(cè)存在濃度差。單位體積清水中的水分子數(shù)多于單位體積蔗糖溶液中的水分子數(shù)多擴散少蔗糖溶液中的水分子清水中水分子半透膜發(fā)生導致漏斗管內(nèi)液面上升3．滲透作用的原理探究點一1．“人造細胞”是用羊皮紙或火棉膠等半透性膜材料做成的一個密閉的囊,囊里面裝了等量的不同濃度的蔗糖溶液。假設有三個這樣的“人造細胞”，分別用A、B、C表示，它們的蔗糖溶液濃度分別是10%、20%和30%。其中A、B細胞的外面套一金屬網(wǎng)籠，C細胞的外面沒有套金屬網(wǎng)籠，如圖把三個“人造細胞”同時放在濃度為15%的蔗糖液的玻璃槽中，據(jù)圖回答下列問題：探究點一(1)經(jīng)過一段時間后，三個“細胞”的變化分別是(

)A．A變大，B稍微變小，C不變B．A變小，B稍微變大，C不變C．A變小，B稍微變大，C變大D．A變大，B稍微變小，C變大(1)A細胞內(nèi)的蔗糖溶液濃度為10%，而A細胞外的蔗糖溶液濃度為15%，所以A細胞會________。失水變小變小探究點一(2)B細胞內(nèi)的蔗糖溶液濃度為20%，而B細胞外的蔗糖溶液濃度為15%，所以B細胞會_____，但由于B細胞的外面套一金屬網(wǎng)籠，所以B細胞的體積________。(1)經(jīng)過一段時間后，三個“細胞”的變化分別是(

)A．A變大，B稍微變小，C不變B．A變小，B稍微變大，C不變C．A變小，B稍微變大，C變大D．A變大，B稍微變小，C變大吸水稍微變大稍微變大變小探究點一(3)C細胞內(nèi)的蔗糖溶液濃度為30%，而C細胞外的蔗糖溶液濃度為15%，所以C細胞會____，由于C細胞的外面沒有套一金屬網(wǎng)籠，所以C細胞的體積_____。(1)經(jīng)過一段時間后，三個“細胞”的變化分別是(

)A．A變大，B稍微變小，C不變B．A變小，B稍微變大，C不變C．A變小，B稍微變大，C變大D．A變大，B稍微變小，C變大吸水變大C稍微變大變小變大探究點一(3)C細胞內(nèi)的蔗糖溶液濃度為30%，而C細胞外的蔗糖溶液濃度為15%，所以C細胞會____，由于C細胞的外面沒有套一金屬網(wǎng)籠，所以C細胞的體積_____。(2)一段時間后，A、B的體積不再變化，此時A內(nèi)蔗糖溶液的濃度和外界蔗糖溶液的濃度相比______(較高、較低、相等)。B內(nèi)蔗糖溶液的濃度和外界蔗糖溶液的濃度相比______。吸水變大相等較高探究點一(3)若將C浸入玻璃槽后，每隔半小時稱量一次重量，右面坐標曲線中，能正確表示測試結(jié)果的是(

)B探究點二探究點二細胞的吸水和失水學習探究細胞也具有類似于滲透裝置的結(jié)構(gòu)，也能發(fā)生滲透作用，閱讀教材P60～63內(nèi)容，結(jié)合動植物細胞的結(jié)構(gòu)特點，探究以下內(nèi)容：1．哺乳動物紅細胞在不同濃度溶液中的形態(tài)變化正常紅細胞清水中紅細胞濃鹽水中的紅細胞探究點二動物細胞沒有細胞壁，也沒有大液泡，動物細胞的_______相當于半透膜。(1)當外界溶液濃度__細胞質(zhì)濃度時，細胞失水皺縮。(2)當外界溶液濃度__細胞質(zhì)濃度時，細胞吸水膨脹，直至漲破。(3)當外界溶液濃度__細胞質(zhì)濃度時，水分進出細胞處于動態(tài)平衡，細胞形態(tài)基本不變。正常紅細胞清水中紅細胞濃鹽水中的紅細胞細胞膜><＝探究點二2．植物細胞的滲透系統(tǒng)構(gòu)成(1)植物細胞的細胞膜和_____膜以及兩層膜之間的______，稱為_________，具有選擇透過性，相當于一層半透膜。(2)植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指_____內(nèi)部的細胞液。當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞會_____；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，植物細胞會_____。液泡細胞質(zhì)原生質(zhì)層液泡失水吸水原生質(zhì)層細胞膜液泡膜細胞液探究點二3．植物細胞的吸水和失水實驗質(zhì)壁分離與復原是植物細胞失水和吸水的實驗證據(jù)，請結(jié)合教材P61～63內(nèi)容，完成實驗過程并討論提出的問題。(1)實驗材料：_________________。(2)實驗原理①成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層_______。②原生質(zhì)層的內(nèi)側(cè)_______與外側(cè)外界溶液可形成濃度差。③原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁的伸縮性____。紫色的洋蔥鱗片葉半透膜細胞液大(3)實驗試劑：質(zhì)量濃度為_________的蔗糖溶液，清水。0.3g/mL(4)實驗過程探究點二(4)實驗過程變小加深分離變大貼近探究點二(5)實驗結(jié)論①當細胞液濃度__外界溶液濃度時，細胞失水，原生質(zhì)層和細胞壁分離，發(fā)生_________。②發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞，當細胞液濃度__外界溶液濃度時，細胞吸水，發(fā)生_____________。<質(zhì)壁分離>質(zhì)壁分離復原探究點二(1)實驗成功的關鍵是實驗材料的選擇，必須選擇有大液泡并有顏色的植物細胞，便于在顯微鏡下觀察。(2)質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復原中水分子移動是雙向的，結(jié)果是雙向水分子運動的差別所導致的現(xiàn)象。(3)質(zhì)壁分離后在細胞壁和細胞膜之間充滿的是濃度降低的外界溶液，因為細胞壁是全透性的，且有水分子通過原生質(zhì)層滲出來。(4)若用50%蔗糖溶液做實驗，能發(fā)生質(zhì)壁分離但不能復原，因為細胞過度失水而死亡。(5)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做實驗會出現(xiàn)自動復原現(xiàn)象，因這些物質(zhì)會轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)而引起細胞液濃度升高。探究點二<>＝><半透膜濃度差探究點二(1)圖中a為______，b為________,二者之間為________。(2)若細胞滲透失水，則a__b。(3)若細胞滲透吸水，則a__b。(4)若細胞水分子的進出處于動態(tài)平衡，則a__b。2.在觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原的過程中，某同學在視野中看到生活著的洋蔥表皮細胞正處于如圖所示的狀態(tài)。a、b表示該部位的溶液濃度，由此可推測(

)A．a(chǎn)>b，細胞滲透吸水B．a(chǎn)＝b，滲透系統(tǒng)保持動態(tài)平衡C．a(chǎn)<b，細胞滲透失水D．上述三種情況都有可能細胞液外界溶液原生質(zhì)層<>＝D沒有比較，僅根據(jù)該圖無法確定下一個變化狀態(tài)探究點二探究點三物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗龑W習探究細胞的吸水和失水是水分子順相對含量的梯度跨膜運輸?shù)倪^程，其他物質(zhì)的跨膜運輸有什么特點呢？請閱讀教材P63～64內(nèi)容,結(jié)合下列材料分析：1．觀察水稻和番茄對無機鹽的吸收示意圖，分析：(1)據(jù)圖，番茄吸收__________多，吸收____少；水稻吸收____多，而吸收__________少。說明不同植物細胞對同一無機鹽離子的吸收____，同一植物細胞對不同無機鹽離子的吸收____，植物細胞對無機鹽離子的吸收具有______。Mg2＋、Ca2＋Mg2＋、Ca2＋不同不同選擇性SiO4-4SiO4-4探究點三(2)水稻培養(yǎng)液中的Mg2＋、Ca2＋的濃度有所上升，對此下列的兩種解釋哪種合理(

)A．水稻根細胞不吸收Ca2＋、Mg2＋，而且分泌了大量的Ca2＋、Mg2＋，使其濃度升高B．水稻根細胞吸收Ca2＋、Mg2＋的速率較吸收水的速率低，使這兩種離子的濃度升高B(3)由此說明植物對水和無機鹽離子的吸收有什么關系？答案：植物對水和無機鹽的吸收是兩個相對獨立的過程。探究點三2．甲狀腺細胞內(nèi)的碘濃度比外界高很多，但甲狀腺細胞仍能從外界吸收碘，這一事實說明了什么？答案：物質(zhì)的跨膜運輸并不都是順相對含量梯度的，有時可以逆相對含量梯度進行運輸。3．根據(jù)探究點二和三的實例可以看出，細胞膜和其他生物膜可以讓水分子________，一些離子和小分子__________，而其他的離子、小分子和大分子則________，可以說細胞膜和其他生物膜都是___________膜。自由通過也可以通過不能通過選擇透過性探究點三半透膜、選擇透過性膜的比較(1)區(qū)別：①半透膜是無生命的物理性膜，是指某些物質(zhì)可以透過而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜，物質(zhì)能否通過取決于分子的大小。②選擇透過性膜是具有生命的生物膜，載體蛋白的存在決定了其對不同物質(zhì)是否吸收的選擇性。細胞死亡或膜載體蛋白失活后，其選擇透過性喪失。(2)共性：都允許水分子自由通過，而不允許大分子物質(zhì)通過。探究點三3．用相同的完全培養(yǎng)液，在相同條件下分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗。在兩者的吸水率幾乎相同的情況下，72

h后原培養(yǎng)液中部分離子濃度發(fā)生了如下表所示的變化(表中數(shù)據(jù)為72h后溶液中部分離子濃度占實驗開始時的百分比)。分析下表不能得出的結(jié)論是(

)K＋Mg2＋Ca2＋SiO44-水稻17.010511719.5番茄19.18559.6118A．不同植物對同一離子的需要量是不同的B．與番茄相比，水稻對SiO44-的需要量大，對Ca2＋的需要量小變化量不相同√√

探究點三DC．不同植物根尖細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量是不同的D．植物對各種離子的吸收速率與溶液中離子的濃度有關3．用相同的完全培養(yǎng)液，在相同條件下分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗。在兩者的吸水率幾乎相同的情況下，72h后原培養(yǎng)液中部分離子濃度發(fā)生了如下表所示的變化(表中數(shù)據(jù)為72h后溶液中部分離子濃度占實驗開始時的百分比)。分析下表不能得出的結(jié)論是(

)K＋Mg2＋Ca2＋SiO44-水稻17.010511719.5番茄19.18559.6118變化量不相同√×無法得出半透膜濃度差膨脹漲破皺縮質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復原原生質(zhì)層小選擇透過性自我檢測123請選擇4自我檢測請選擇1．植物體內(nèi)有三個相鄰的細胞a、b、c，已知它們的細胞液濃度大小關系是a>b>c，那么它們?nèi)咧g水分滲透的方向表示正確的是(

)C1234水分子由低濃度向高濃度滲透：c→b→

a2．將人的紅細胞放入4℃蒸餾水中，一段時間后紅細胞破裂，主要原因是(

)A．紅細胞膜具有水溶性B．紅細胞的液泡體積增大C．蒸餾水大量進入紅細胞D．低溫時紅細胞膜流動性增大請選擇C1234自我檢測在低滲溶液中細胞吸水甚至漲破請選擇1234自我檢測3．最能證明植物細胞發(fā)生滲透作用原理的實驗是(

)A．將萎蔫的青菜放入清水中