高中生物第三章細胞的代謝第三節(jié)第1課時擴散和滲透質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原實驗課件浙科版

第三節(jié)物質(zhì)通過多種方式出入細胞第三章細胞的代謝

1．擴散和滲透(1)擴散①含義：分子或離子從_______濃度處向______濃度處運動的現(xiàn)象。②結果：分子或離子分布均勻，直到_________。此后分子或離子仍在繼續(xù)運動，維持著平衡的狀態(tài)。高低平衡(2)滲透①含義：一般來說，___________通過半透膜的擴散。②方向：從水分子數(shù)相對較多(溶液濃度______)的一側進入水分子數(shù)相對較少(溶液濃度_____)的一側?！咎嵝选繑U散使擴散分子分布均勻，此后通過分子繼續(xù)運動維持平衡狀態(tài)；但滲透平衡時，膜兩側不一定能夠?qū)崿F(xiàn)濃度平衡。水分子低高2．動、植物細胞的吸水和失水小思考：沒有膜，滲透作用能否發(fā)生？膜兩側沒有濃度差，滲透作用能否發(fā)生？滲透作用發(fā)生必須具備的兩個條件是什么？【答案】不能。不能。有半透膜；膜兩側存在濃度差。1．實驗原理(1)成熟的植物細胞的細胞膜和液泡膜及兩層膜之間的細胞質(zhì)具有___________性，相當于一層半透膜。(2)___________具有一定的濃度，能滲透吸水和失水。(3)細胞壁和細胞膜及其以內(nèi)部分都有一定的伸縮性，且細胞膜及其以內(nèi)部分的伸縮性較大。2．實驗步驟選擇透過細胞液3．實驗結論成熟植物細胞能與外界溶液發(fā)生滲透作用，當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水?！咎嵝选恐参锛毎粫疂q破，是因為細胞壁限制了植物細胞的過度膨脹。質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層，“壁”指的是細胞壁，原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性。小思考：當洋蔥表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離時，細胞壁和原生質(zhì)層之間充滿的是什么液體？【答案】蔗糖溶液(外界溶液)。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)滲透屬于擴散，擴散也屬于滲透。()(2)因為動物細胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離，所以動物細胞不能發(fā)生滲透作用。()(3)只要細胞液的濃度大于外界溶液的濃度，細胞就能滲透吸水。()(4)當分子擴散達到平衡狀態(tài)時，分子便不再繼續(xù)運動。()××××(5)滲透作用方向是溶液中的水分子從溶液濃度低的一側，進入溶液濃度高的一側。()(6)當膜外溶液濃度高于膜內(nèi)時，水分子只能從膜內(nèi)向膜外運動。()(7)“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原實驗”缺乏實驗對照。()(8)“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原實驗”中吸水紙是為了吸除多余液體。()√×××2．為什么選用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮？紫色洋蔥內(nèi)表皮或根尖分生區(qū)的細胞能否作為該實驗的材料？3．選擇試劑時，為什么選用0.3g/mL的蔗糖溶液而不用0.5g/mL的蔗糖溶液？【答案】紫色洋蔥鱗片葉外表皮具有紫色的大液泡，便于觀察。根尖分生區(qū)的細胞無大液泡，不發(fā)生質(zhì)壁分離，不能作為該實驗的材料；紫色洋蔥內(nèi)表皮細胞雖有大液泡，但液泡內(nèi)不含色素，不易觀察，不宜作為該實驗的材料。4．適宜濃度的KNO3溶液或尿素、甘油、乙二醇等能否作為該實驗的試劑？為什么？鹽酸、酒精、醋酸等可以嗎？為什么？【答案】使用濃度過高的蔗糖溶液(0.5g/mL)觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，但不能復原，因為溶液濃度過高會導致細胞過度失水而死亡?！敬鸢浮縆＋和NO3－可被細胞吸收，從而使細胞液濃度增大，所以細胞先發(fā)生質(zhì)壁分離后又自動復原，不適于作為該實驗的試劑(尿素、甘油、乙二醇等現(xiàn)象同上)。鹽酸、酒精、醋酸能殺死細胞，不能作為質(zhì)壁分離實驗的試劑。5．該實驗是否需要設置對照？試說明原因。6．某同學觀察到洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離，但沒有觀察到質(zhì)壁分離復原，試分析可能的原因?！敬鸢浮坎恍枰?。質(zhì)壁分離前后、質(zhì)壁分離復原前后分別構成了自身對照?！敬鸢浮?1)外界溶液濃度過高，細胞過度失水而死亡。(2)質(zhì)壁分離時間過長，質(zhì)膜及其以內(nèi)部分脫水變性。1．滲透裝置圖分析(1)若S1溶液濃度大于S2，則單位時間內(nèi)由S2→S1的水分子數(shù)多于S1→S2，外觀上表現(xiàn)為S1液面上升；若S1溶液濃度小于S2，則情況相反，外觀上表現(xiàn)為S1液面下降。(2)在達到滲透平衡后，若存在如圖所示的液面差Δh，則S1溶液濃度仍大于S2。因為液面高的一側形成的壓強，會阻止溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散。2．如圖甲是一個典型的滲透裝置，圖乙是一個成熟的植物細胞與外界構成的滲透系統(tǒng)。(1)⑤是細胞壁，具有全透性(即水分子和溶解在水里的物質(zhì)均能通過)，伸縮性小。⑥是原生質(zhì)層，包括②細胞膜、③兩層膜之間的細胞質(zhì)、④液泡膜，其特點是伸縮性大，相當于半透膜。(2)圖乙中，與圖甲中a相對應的為①細胞液，與b相對應的為⑥原生質(zhì)層，與c相對應的是“外界溶液”。(3)①當外界溶液濃度＞細胞液濃度時，細胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。②當外界溶液濃度＜細胞液濃度時，細胞吸水，失水的細胞發(fā)生質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象?！咎嵝选坑嘘P滲透作用的五個誤區(qū)(1)半透膜兩側的水分子進行的是雙向運動，而不是單向運動，觀測到的現(xiàn)象是由雙向水分子運動的差別所導致的液面改變。(2)當半透膜兩側的溶液達到平衡時，是指兩側的水分子運動達到平衡，而兩側溶液的濃度并不一定相同，兩側的液面高度也不一定相同。如透析袋內(nèi)蔗糖溶液與透析袋外的清水可達到滲透平衡，但濃度總不會相等。(3)水分子通過半透膜由低濃度溶液向高濃度溶液擴散。此處的濃度指的是物質(zhì)的量濃度，是單位體積中微粒的多少，不是質(zhì)量分數(shù)。(4)生物膜與人工膜不同，生物膜具有選擇透過性；人工膜具有半透性，物質(zhì)能否通過取決于孔徑大小。(5)摩爾濃度和質(zhì)量濃度不同，溶液濃度指摩爾濃度而非質(zhì)量濃度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的質(zhì)量濃度相同，但摩爾濃度是10%蔗糖溶液的小，故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動。某同學為探究膜的通透性而設計了如圖所示的滲透裝置，開始時燒杯內(nèi)的液面和長頸漏斗內(nèi)的液面相平。在長頸漏斗內(nèi)液面上升的過程中()A.液面上升的速率先加快后減慢，最終維持穩(wěn)定B．水分子通過半透膜從清水向蔗糖溶液擴散的速率逐漸增大C．當液面不再上升時，半透膜兩側沒有水分子進出D．當半透膜兩側水分子進出速率相等時，長頸漏斗內(nèi)液面最高D【解析】分析題圖可知：燒杯內(nèi)是清水，漏斗內(nèi)是蔗糖溶液，半透膜只允許水分子透過，不允許蔗糖分子通過，漏斗內(nèi)滲透壓高于燒杯，因此從燒杯進入漏斗中的水分子多于由漏斗進入燒杯中的水分子。長頸漏斗內(nèi)液面上升的過程中，半透膜兩側溶液濃度差逐漸減小，則液面上升的速率起始最快，之后逐漸減慢，最終維持穩(wěn)定，A錯誤；從燒杯進入漏斗中的水分子多于由漏斗進入燒杯中的水分子，所以水分子運輸方向表現(xiàn)為通過半透膜從清水向蔗糖溶液擴散，且速率逐漸減慢，B錯誤；當半透膜兩側液體濃度相等時，仍然存在水分子的進出，只是進出達到動態(tài)平衡，C錯誤；由于起始時內(nèi)外濃度差最大，通過滲透作用擴散到漏斗內(nèi)的速率最大，隨著液面升高，蔗糖溶液濃度降低，內(nèi)外濃度差減小，水分子通過滲透作用擴散到漏斗內(nèi)的速率逐漸降低，當進入漏斗的水分子與從漏斗進入清水中的水分子速率達到平衡，液面不再升高時，此時長頸漏斗內(nèi)液面最高，D正確。1．圖1表示兩種物質(zhì)擴散的圖解，圖2是為了驗證圖1物質(zhì)擴散成立的實驗裝置，實驗結果應是()A.甲中水柱a將持續(xù)上升B．甲中水柱a將先上升后下降C．乙中水柱b上升到一定高度后維持不變D．乙中水柱b將先上升后下降最后穩(wěn)定不變D【解析】圖甲中a液面上升，但不會持續(xù)上升，A錯誤；圖甲中a液面先上升，然后停止，不會下降，B錯誤；圖乙中b上升到一定高度后會下降，C錯誤；由于葡萄糖能穿過半透膜，圖乙中b將先上升后下降最后穩(wěn)定不變，D正確。2．水分子之所以能從低濃度的溶液中進入高濃度的溶液中，是因為存在滲透壓。為了證明這一滲透壓的存在，并且也能測定滲透壓的大小，有人設計了以下三個實驗。假設三個實驗中水分子進入半透膜的速度是V1，出來的速度是V2。下列對a到b的過程中V1的變化情況和b到c的過程中V2的變化情況描述正確的選項是()A.V2由快變慢，V1由慢變快B.V1和V2都是由慢變快C.V1和V2都是由快變慢D.V1由快變慢，V2由慢變快D【解析】由于蔗糖溶液的濃度大于蒸餾水的濃度，由a到b的過程中，a中水分子進入半透膜的速度很快，b中由于水柱的壓強作用，水分子進入半透膜的速度變慢，由b到c的過程中，由于c中施加了壓力，水從半透膜出來的速度比較快，D正確。3．下圖中甲是滲透裝置示意圖，乙、丙兩曲線圖的橫坐標代表時間，下列敘述不正確的是()B．水分子由半透膜外進入半透膜內(nèi)的速率變化可用曲線乙表示C．玻璃管內(nèi)的液面高度變化可用曲線丙表示D．半透膜內(nèi)外濃度差的變化可用曲線乙表示A【解析】由于半透膜內(nèi)為30%的蔗糖溶液，膜外為蒸餾水，膜內(nèi)濃度高于膜外濃度，水分子由膜外進入膜內(nèi)的量大于由膜內(nèi)進入膜外的量。蔗糖溶液濃度降低，可用曲線乙表示，A錯誤；水分子進入半透膜的速率由膜內(nèi)外兩側的濃度差決定，由于水分子不斷進入膜內(nèi)，水分子進入半透膜的速率也逐漸下降，可用曲線乙表示，B正確；隨著水分子的進入，玻璃管內(nèi)的液面逐漸上升，在達到滲透平衡時停止，可用曲線丙表示，C正確；由于水分子不斷進入膜內(nèi)，兩側的濃度差越來越小，可用曲線乙表示，D正確。(1)質(zhì)壁分離的原因①內(nèi)因：原生質(zhì)層具有半透性，細胞滲透失水，細胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層的伸縮性。②外因：外界溶液濃度大于細胞液濃度。(2)“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象”活動分析①本實驗成功的關鍵注意材料的選擇：必須選用活的，且含有大液泡的成熟植物細胞。洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液為紫色，易于觀察，是最佳的實驗材料。使用蔗糖溶液的濃度要適宜：濃度過小，質(zhì)壁分離現(xiàn)象不明顯，影響觀察；濃度過大，會使細胞在短時間內(nèi)因失水過多而死亡，無法觀察質(zhì)壁分離復原。②質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原實驗的應用a．判斷成熟植物細胞的死活待測成熟植物細胞＋一定濃度的蔗糖溶液b．測定成熟植物細胞液濃度待測細胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度就是能引起約50%的細胞發(fā)生初始質(zhì)壁分離的蔗糖溶液濃度。c．比較不同成熟植物細胞的細胞液濃度不同成熟植物細胞＋同一濃度的蔗糖溶液剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離時所需時間的比較―→比較細胞液濃度(判斷質(zhì)壁分離速率)。d．比較未知濃度溶液的濃度大小同一植物的相同成熟細胞＋未知濃度的溶液鏡檢記錄剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間―→比較所用時間長短―→判斷溶液濃度的大小(時間越短，未知溶液的濃度越大)。e．驗證原生質(zhì)層和細胞壁伸縮性大小成熟植物細胞＋蔗糖溶液發(fā)生質(zhì)壁分離→細胞壁伸縮性小于原生質(zhì)層伸縮性。f.鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)同一植物的相同成熟細胞＋不同種類溶液若只發(fā)生質(zhì)壁分離→溶質(zhì)不能通過半透膜的溶液(如蔗糖溶液)；若質(zhì)壁分離后又自動復原→溶質(zhì)能通過半透膜的溶液(如KNO3溶液)。g．質(zhì)壁分離復原需要將發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細胞再置于低濃度的溶液或清水中，但如果所用溶液為葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，質(zhì)壁分離后因細胞主動或被動吸收溶質(zhì)微粒而使細胞液濃度增大，植物細胞會吸水引起質(zhì)壁分離后的自動復原。下列關于觀察洋蔥表皮細胞質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原活動的敘述，正確的是()A．可選用黑藻葉肉細胞代替洋蔥表皮細胞作為實驗材料B．質(zhì)壁分離過程中，水分子單方向地從胞內(nèi)運動到胞外C．操作過程中，吸水紙的主要作用是吸除多余液體，防止鏡頭被污染D．質(zhì)壁分離復原過程中，細胞液的紫色逐漸變深A【解析】黑藻葉肉細胞具有大液泡，有細胞壁，故可選用黑藻葉肉細胞代替洋蔥表皮細胞作為實驗材料，通過葉綠體的分布來觀察質(zhì)壁分離及其質(zhì)壁分離復原，A正確；質(zhì)壁分離過程中水分子既有進入細胞的，也有出細胞的，B錯誤；吸水紙的作用是促進引流，C錯誤；質(zhì)壁分離復原過程中，細胞液的紫色逐漸變淺，D錯誤。1．將紫色洋蔥外表皮放在某低濃度(濃度低于細胞液)溶液中，下列有關敘述錯誤的是()A．細胞的吸水能力逐漸減弱B．滲透作用的方向是從細胞外向細胞內(nèi)C．細胞體積不再發(fā)生變化時仍有水分子進入細胞D．細胞體積不再發(fā)生變化時細胞液濃度和外界溶液濃度相等D【解析】將紫色洋蔥外表皮放在低濃度溶液中，細胞發(fā)生滲透吸水，吸水導致膜兩側濃度差減小，因此細胞的吸水能力越來越弱，A正確；滲透作用的方向是從低濃度到高濃度，即從細胞外向細胞內(nèi)，B正確；細胞體積不再發(fā)生變化時仍有水分子進入細胞，C正確；由于紫色洋蔥外表皮細胞有細胞壁，細胞體積不再發(fā)生變化時細胞液濃度可能大于或等于外界溶液濃度，D錯誤。2．某研究小組將相同生理狀況的洋蔥表皮細胞分別用甲、乙、丙、丁、戊五種濃度依次改變的尿素溶液制成臨時裝片，然后在顯微鏡下進行首次觀察，5分鐘后進行二次觀察，部分實驗結果如下表所示下列相關敘述正確的是()B．甲、乙、丙、丁、戊五種尿素溶液濃度依次增大C．再過一段時間后觀察，乙組可能會出現(xiàn)質(zhì)壁分離復原D．再過一段時間后觀察，甲組不可能質(zhì)壁分離復原，因細胞失水過多而死亡C【解析】依題意，丁處尿素濃度介于丙、戊之間，細胞介于質(zhì)壁分離與吸水膨脹之間，體積增大、無變化、縮小都有可能，A錯誤。戊中細胞吸水膨脹，說明尿素溶液濃度小于細胞液的濃度；甲中質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，細胞失水，尿素濃度大于細胞液的濃度，甲、乙、丙、丁、戊五種尿素溶液濃度依次減小，B錯誤。尿素分子可以通過原生質(zhì)層進入細胞液，使原生質(zhì)層兩邊的濃度差逐漸減小，過一段時間觀察，乙組可能發(fā)生質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象，C正確。如果尿素溶液的濃度沒有遠遠大于細胞液的濃度，細胞不會因過度失水而死亡，尿素分子可以進入細胞液導致質(zhì)壁分離自動復原，D錯誤。3．將紫色洋蔥外表皮細胞置于一定濃度的蔗糖溶液中，實驗開始后的4個時間點a～d測得細胞液相對濃度(P值)如圖所示，實驗期間細胞均存活。下列敘述正確的是()A.a～b時間內(nèi)，液泡體積逐漸增大B．c～d時間內(nèi)，P值不再增大主要受細胞壁的限制C．b～c時間內(nèi)，光學顯微鏡下可看到水分子運出細胞D．c～d時間內(nèi)，洋蔥表皮細胞可能并未繼續(xù)發(fā)生質(zhì)壁分離D【解析】a～b時間內(nèi)，細胞液濃度增大，說明細胞失水，液泡體積逐漸減小，A錯誤；c～d時間內(nèi)，P值不再增大，說明此時進出細胞的水分子數(shù)一樣多，此過程中P值變化不受細胞壁的限制，B錯誤；b～c時間內(nèi)，光學顯微鏡下不能看到水分子運出細胞，C錯誤；c～d時間內(nèi)，P值不再變化，說明此時進出細胞的水分子數(shù)一樣多，洋蔥表皮細胞可能并未繼續(xù)發(fā)生質(zhì)壁分離，D正確。1．如圖所示，溶液甲為清水，乙為0.1g/mL的蔗糖溶液(蔗糖不能透過半透膜)，F(xiàn)、G為兩個半透膜袋，G體積大于F體積，上端分別接上口徑相同的小玻璃管。最初時兩個小玻璃管內(nèi)液面與燒杯液面相平，當F和G中液面均不再變化時，下列有關說法正確的是()A.F與G溶液濃度相等B．F中液面高于GC．F、G兩個半透膜袋中的水分子仍在進出半透膜D．通過滲透進入F、G兩個半透膜袋的水相對分子質(zhì)量相同C【解析】當F和G中液面均不再變化時，由于G體積大于F體積，所以G的高度大于F，濃度小于F，通過滲透進入G的水相對分子質(zhì)量大于F的量。2．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(C)【解析】細胞液的濃度高，則吸水能力強，a細胞液濃度最高，c細胞液濃度最低，b介于a、c之間，因此選C。3．哺乳動物細胞在0.9%NaCl溶液中仍能保持其正常形態(tài)。將兔紅細胞置于不同濃度NaCl溶液中，一段時間后制作臨時裝片，用顯微鏡觀察并比較其形態(tài)變化。下列敘述正確的是()A．在高于0.9%NaCl溶液中，紅細胞因滲透作用失水皺縮并發(fā)生質(zhì)壁分離B．在0.9%NaCl溶液中，紅細胞形態(tài)未變是由于此時沒有水分子進出細胞C．在低于0.9%NaCl溶液中，紅細胞因滲透作用吸水膨脹甚至有的破裂D．滲透作用是指水分子從溶液濃度較高處向溶液濃度較低處進行的擴散C【解析】兔的細胞沒有細胞壁，所以不會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，A錯誤；在0.9%NaCl溶液中，紅細胞形態(tài)未變是水分子進出達到平衡，B錯誤；在低于0.9%NaCl溶液中，紅細胞因滲透作用吸水膨脹甚至有的破裂，C正確；滲透作用是水分子由溶液濃度低處向溶液濃度高處的跨膜的擴散，D錯誤。4．下圖為研究滲透作用的實驗