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1、第四章第四章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出細胞的物質(zhì)輸入和輸出第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗镔|(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?、滲透系統(tǒng)的組成分析及應用一、滲透系統(tǒng)的組成分析及應用1.滲透作用滲透作用(或其他溶劑分子)透過半透膜的擴散,稱為滲透作用條件(1)半透膜)半透膜 (2)膜兩側(cè)的溶)膜兩側(cè)的溶液具有濃度差液具有濃度差(玻璃紙、細胞膜、玻璃紙、細胞膜、原生質(zhì)層原生質(zhì)層)(滲透壓差)(滲透壓差)從低濃度到高濃度方向:注意:注意:1、半透膜等于選擇透過性膜嗎?、半透膜等于選擇透過性膜嗎?半透膜是一類可以讓小分子物質(zhì)(分子直徑小于半透膜是一類可以讓小分子物質(zhì)(分子直徑小于“孔孔”)通過(如水分子),而較大分子物質(zhì)
2、(分子直徑大于通過(如水分子),而較大分子物質(zhì)(分子直徑大于“孔孔”)不能通過(如蔗糖)的一類多孔性膜。)不能通過(如蔗糖)的一類多孔性膜。半透膜半透膜包括包括物理性過濾膜(無生物活性,如動物膀胱、玻璃紙、物理性過濾膜(無生物活性,如動物膀胱、玻璃紙、腸衣、雞蛋的卵殼膜)腸衣、雞蛋的卵殼膜)和和選擇透過性膜(具有生物活性,選擇透過性膜(具有生物活性,如細胞膜、原生質(zhì)層等),可以說如細胞膜、原生質(zhì)層等),可以說“選擇透過性膜屬于選擇透過性膜屬于半透膜半透膜”2、水分子只進不出嗎?、水分子只進不出嗎?半透膜兩側(cè)溶液的水分子是進行半透膜兩側(cè)溶液的水分子是進行雙向運動雙向運動的,我們只是觀察由的,我們
3、只是觀察由雙向水分子運動快慢的差異所導致的液面改變。雙向水分子運動快慢的差異所導致的液面改變。水分子水分子進入的進入的速率大于出來的速率,速率大于出來的速率,液面升高,當二者速率液面升高,當二者速率相等相等時,液面不時,液面不再升高。再升高。3、液面停止上升后,漏斗內(nèi)外溶液濃度相等嗎?、液面停止上升后,漏斗內(nèi)外溶液濃度相等嗎?內(nèi)部(蔗糖溶液)濃度高于外部(清水)濃度內(nèi)部(蔗糖溶液)濃度高于外部(清水)濃度。隨著液面升高液注產(chǎn)生的壓力逐漸增大使水分子向外出速率隨著液面升高液注產(chǎn)生的壓力逐漸增大使水分子向外出速率逐漸增加,同時由于內(nèi)外溶液濃度差逐漸減小導致水分子由逐漸增加,同時由于內(nèi)外溶液濃度差逐
4、漸減小導致水分子由于滲透壓向內(nèi)進的速率逐漸減小,直到進出速率相等時,液于滲透壓向內(nèi)進的速率逐漸減小,直到進出速率相等時,液面不再升高。面不再升高?!?、知識運用】、知識運用】1、有兩瓶蔗糖溶液,一瓶、有兩瓶蔗糖溶液,一瓶10%,一瓶,一瓶20%,可,可是標簽掉了,請用上述裝置,設(shè)計實驗將它們區(qū)是標簽掉了,請用上述裝置,設(shè)計實驗將它們區(qū)分?分? 運用上述裝置,在燒杯中加入蔗糖溶液運用上述裝置,在燒杯中加入蔗糖溶液a,在漏斗,在漏斗中裝入蔗糖溶液中裝入蔗糖溶液b,觀察其液面變化,若液面上升,觀察其液面變化,若液面上升,則則a是是10%,b是是20%;若液面下降,則結(jié)果相反。;若液面下降,則結(jié)果相反
5、。 2、如何證明淀粉和碘液哪種物質(zhì)可以通過半透、如何證明淀粉和碘液哪種物質(zhì)可以通過半透膜?請用上述裝置,設(shè)計實驗加以證明?膜?請用上述裝置,設(shè)計實驗加以證明? 運用上述裝置,在燒杯中加入淀粉溶液,在漏斗中裝入運用上述裝置,在燒杯中加入淀粉溶液,在漏斗中裝入碘液,觀察顏色變化。碘液,觀察顏色變化。若漏斗內(nèi)變藍,則說明淀粉可以透若漏斗內(nèi)變藍,則說明淀粉可以透過半透膜而碘液不能透過;過半透膜而碘液不能透過;若燒杯內(nèi)變藍,則說明碘液可若燒杯內(nèi)變藍,則說明碘液可以透過半透膜而淀粉不能透過;以透過半透膜而淀粉不能透過;若漏斗內(nèi)和燒杯內(nèi)都變藍,若漏斗內(nèi)和燒杯內(nèi)都變藍,則說明淀粉和碘液都可以透過半透膜;則說明
6、淀粉和碘液都可以透過半透膜;若漏斗內(nèi)和燒杯內(nèi)若漏斗內(nèi)和燒杯內(nèi)都不變藍,則說明淀粉和碘液都不可以透過半透膜。都不變藍,則說明淀粉和碘液都不可以透過半透膜。 條件條件有半透膜有半透膜半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差滲滲透透作作用用:水分子或其他:水分子或其他溶劑分子透過半透溶劑分子透過半透膜膜的擴散,稱滲透作用的擴散,稱滲透作用. .概念概念方向:方向:高濃度高濃度 低濃度低濃度總結(jié):總結(jié):玻璃紙、細胞膜、原生質(zhì)層玻璃紙、細胞膜、原生質(zhì)層滲透:滲透:指溶劑分子(如水、酒精、丙酮等)穿過半透膜指溶劑分子(如水、酒精、丙酮等)穿過半透膜從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)移動的過程。從低濃度一
7、側(cè)向高濃度一側(cè)移動的過程。擴散:擴散:指一些小分子物質(zhì)(如水、指一些小分子物質(zhì)(如水、o o2 2、coco2 2、苯、乙醇、苯、乙醇、甘油等)從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)運輸?shù)倪^程。甘油等)從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)運輸?shù)倪^程。 半透膜半透膜a 如下圖所示,在如下圖所示,在u型管中部型管中部c處裝有半透膜,在處裝有半透膜,在a側(cè)加側(cè)加入紅色的細胞色素入紅色的細胞色素c(分子量為(分子量為1.3萬道爾頓的蛋白質(zhì))萬道爾頓的蛋白質(zhì))水溶液,水溶液,b側(cè)加入清水,并使側(cè)加入清水,并使a、b兩側(cè)液面高度一致,兩側(cè)液面高度一致,經(jīng)過一段時間后,實驗結(jié)果將是經(jīng)過一段時間后,實驗結(jié)果將是( )a.a、b
8、兩側(cè)液面高度一致,兩側(cè)液面高度一致,b側(cè)無色。側(cè)無色。b. a、b兩側(cè)液面高度一致,兩側(cè)液面高度一致,b側(cè)紅色。側(cè)紅色。c.a液面低于液面低于b液面,液面, b側(cè)無色。側(cè)無色。d.a液面高于液面高于b液面,液面,b側(cè)無色側(cè)無色 d二、細胞的吸水和失水方式:二、細胞的吸水和失水方式:動植物細胞吸水和失水原理都是滲透作用嗎?動植物細胞吸水和失水原理都是滲透作用嗎?yes!滲透作用滲透作用【補充【補充吸脹吸水吸脹吸水:實際上,:實際上,幼嫩的植物細胞幼嫩的植物細胞(如分生區(qū)細胞)(如分生區(qū)細胞)和干種子和干種子由于沒有大液泡,而由于沒有大液泡,而是靠細胞內(nèi)的是靠細胞內(nèi)的親水性物質(zhì)親水性物質(zhì)(如蛋白質(zhì)
9、、淀粉、纖(如蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素)吸收水分,這種方式稱為維素)吸收水分,這種方式稱為吸脹吸水吸脹吸水。成熟。成熟的植物細胞靠的是滲透吸水,如不特別說明,我的植物細胞靠的是滲透吸水,如不特別說明,我們都指的是成熟植物細胞,所以滲透吸水是植物們都指的是成熟植物細胞,所以滲透吸水是植物細胞吸水的主要方式】細胞吸水的主要方式】三、觀察動物細胞的吸水和失水三、觀察動物細胞的吸水和失水失水失水 皺縮皺縮外界濃度外界濃度細胞質(zhì)濃度細胞質(zhì)濃度 水分進出處動態(tài)平衡水分進出處動態(tài)平衡外界濃度外界濃度細胞質(zhì)濃度細胞質(zhì)濃度= =外界濃度外界濃度細胞質(zhì)濃度細胞質(zhì)濃度 吸水吸水 膨脹膨脹1 1、動物細胞的什么結(jié)構(gòu)相當于
10、半透膜?、動物細胞的什么結(jié)構(gòu)相當于半透膜?細胞膜細胞膜2 2、動物細胞的膜兩側(cè)溶液是什么?、動物細胞的膜兩側(cè)溶液是什么? 細胞質(zhì)與外界溶液細胞質(zhì)與外界溶液(人:細胞內(nèi)液與細胞外液)(人:細胞內(nèi)液與細胞外液)3 3、動物細胞什么條件下失水,什么條件下吸水?、動物細胞什么條件下失水,什么條件下吸水?4 4、動物細胞吸水或失水的多少取決于什么條件?、動物細胞吸水或失水的多少取決于什么條件?細胞內(nèi)外濃度差細胞內(nèi)外濃度差成熟的植物細胞就是一個滲透系統(tǒng)成熟的植物細胞就是一個滲透系統(tǒng)內(nèi)溶液內(nèi)溶液外界溶液外界溶液半透膜半透膜原生質(zhì)層原生質(zhì)層細胞膜細胞膜液泡膜液泡膜細胞質(zhì)細胞質(zhì)細胞液細胞液細胞壁細胞壁(全透性、
11、(全透性、伸縮性?。┥炜s性小)所以:原生質(zhì)層相當于半透膜所以:原生質(zhì)層相當于半透膜原生質(zhì)層與原生質(zhì)體的區(qū)別原生質(zhì)層與原生質(zhì)體的區(qū)別 細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核統(tǒng)稱為原生質(zhì);統(tǒng)稱為原生質(zhì);去掉細胞壁的植物細胞特稱去掉細胞壁的植物細胞特稱為原生質(zhì)體。為原生質(zhì)體。結(jié)論結(jié)論2 2)細胞吸水還是失水取決于)細胞吸水還是失水取決于外界溶液濃度與外界溶液濃度與細胞質(zhì)濃度的差值細胞質(zhì)濃度的差值外界溶液濃度細胞質(zhì)濃度外界溶液濃度細胞質(zhì)濃度 細胞失水細胞失水外界溶液濃度細胞質(zhì)濃度外界溶液濃度細胞質(zhì)濃度 細胞吸水細胞吸水1 1)動植物細胞是一個滲透系統(tǒng))動植物細胞是一個滲透系統(tǒng)動物細胞動物細胞成熟
12、植物細胞成熟植物細胞半透膜半透膜濃度差濃度差細胞膜細胞膜原生質(zhì)層原生質(zhì)層細胞質(zhì)與外界溶液細胞質(zhì)與外界溶液細胞液與外界溶液細胞液與外界溶液三、實驗:觀察植物細胞的三、實驗:觀察植物細胞的質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離和和質(zhì)壁分離復原質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象現(xiàn)象1、實驗原理?、實驗原理?2、“質(zhì)質(zhì)”、“壁壁”、分別指什么?、分別指什么?3、“質(zhì)壁分離復原質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象現(xiàn)象”不要簡說成不要簡說成“復原現(xiàn)象復原現(xiàn)象”4、質(zhì)壁分離后在細胞膜與細胞壁之間是什么?、質(zhì)壁分離后在細胞膜與細胞壁之間是什么?5、實驗材料有什么要求?、實驗材料有什么要求?6、實驗材料為什么選擇、實驗材料為什么選擇紫色紫色洋蔥鱗片葉洋蔥鱗片葉外表皮外表
13、皮?7、用什么方法改變外界溶液?、用什么方法改變外界溶液?(1)滲透作用:成熟的植物細胞的原生質(zhì))滲透作用:成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜,細胞液具有一定的濃層相當于一層半透膜,細胞液具有一定的濃度,能夠滲透失水和吸水。度,能夠滲透失水和吸水。 (2)原生質(zhì)層伸縮性大于細胞壁)原生質(zhì)層伸縮性大于細胞壁原生質(zhì)層原生質(zhì)層 細胞壁細胞壁外界溶液外界溶液成熟的、活的、植物細胞成熟的、活的、植物細胞液泡呈紫色,便于觀察液泡呈紫色,便于觀察引流法引流法,在,在蓋玻片一側(cè)蓋玻片一側(cè)滴加液體,用吸水紙在蓋玻片滴加液體,用吸水紙在蓋玻片另一側(cè)另一側(cè)用用吸水紙吸引,吸水紙吸引,重復兩到三次重復兩到三次,
14、直到將洋蔥鱗片葉,直到將洋蔥鱗片葉完全浸潤完全浸潤8、實驗用的蔗糖溶液濃度?、實驗用的蔗糖溶液濃度?9、當外界溶液濃度為、當外界溶液濃度為0.1g/ml 、0.5g/ml時分別是什么時分別是什么結(jié)果結(jié)果 ?10、質(zhì)壁分離自動復原質(zhì)壁分離自動復原現(xiàn)象現(xiàn)象0.3g/ml(或描述為(或描述為30%)無特別說明情況下,我們這樣考慮:無特別說明情況下,我們這樣考慮:0.1g/ml(10%)時,細胞)時,細胞吸水,體積變大;吸水,體積變大; 0.5g/ml(50%)時,細胞失水出現(xiàn)質(zhì)壁分離,)時,細胞失水出現(xiàn)質(zhì)壁分離,由于失水過多死亡,無法再復原由于失水過多死亡,無法再復原,膜也失去選擇透過性,變?yōu)槿ひ?/p>
15、失去選擇透過性,變?yōu)槿感?。透性。如果外界溶液是一定濃度如果外界溶液是一定濃度無機鹽溶液無機鹽溶液(如(如kno3溶液溶液)或)或小分小分子溶液子溶液(如(如尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液等),等),細胞先失水出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象細胞先失水出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象,由于無機鹽離子(由于無機鹽離子(k+和和no3-)通過主動運輸通過主動運輸或或小分子(尿素分子、葡萄糖分子、甘油分子、小分子(尿素分子、葡萄糖分子、甘油分子、乙醇分子)通過自由擴散進入細胞,使細胞液濃度逐漸增大,乙醇分子)通過自由擴散進入細胞,使細胞液濃度逐漸增大,細胞開始吸水,細胞開始吸水,又
16、出現(xiàn)質(zhì)壁分離自動復原現(xiàn)象又出現(xiàn)質(zhì)壁分離自動復原現(xiàn)象實驗流程:實驗流程:質(zhì)壁分離:質(zhì)壁分離:當外界溶液濃度當外界溶液濃度細胞液濃度時,植物細胞液濃度時,植物通過滲透作用通過滲透作用失水,失水,發(fā)生發(fā)生質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離條件、外因:條件、外因:內(nèi)因內(nèi)因: 原生質(zhì)層收縮性大于細胞壁原生質(zhì)層收縮性大于細胞壁現(xiàn)象現(xiàn)象:液泡體積液泡體積( );( );液泡顏色液泡顏色( )( )失水失水原因分析:原因分析:變小變小變深變深外界溶液外界溶液 質(zhì)壁分離復原:質(zhì)壁分離復原:現(xiàn)象:現(xiàn)象:液泡體積液泡體積( )( );液泡顏色;液泡顏色( )( )。當外界溶液濃度當外界溶液濃度細胞液濃度,植物細胞細胞液濃度,植物細胞
17、通過滲透作用通過滲透作用吸水吸水,發(fā)生發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞質(zhì)壁分離的細胞會出現(xiàn)會出現(xiàn)質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象條件、原因:條件、原因:吸水吸水變淺變淺變大變大1 1、提出問題:、提出問題:根據(jù)現(xiàn)象提出有價值的問題。根據(jù)現(xiàn)象提出有價值的問題。2 2、作出假設(shè):、作出假設(shè):對問題進行假設(shè)。對問題進行假設(shè)。3 3、設(shè)計實驗:、設(shè)計實驗:設(shè)計思路,預期結(jié)果,制定方案。設(shè)計思路,預期結(jié)果,制定方案。4 4、進行實驗:、進行實驗:觀察想象,記錄結(jié)果。觀察想象,記錄結(jié)果。5 5、分析結(jié)果:、分析結(jié)果:結(jié)果與預期一致,可得出結(jié)論。結(jié)果與預期一致,可得出結(jié)論。6 6、表達和交流:、表達和交流:交流、質(zhì)疑、解
18、釋。交流、質(zhì)疑、解釋。探究的一般過程:探究的一般過程:(1)判斷植物細胞的死活)判斷植物細胞的死活(2)測定植物細胞的細胞液濃度范圍)測定植物細胞的細胞液濃度范圍(3)比較不同細胞的細胞液濃度大?。┍容^不同細胞的細胞液濃度大小(4)鑒別不同種類的溶液)鑒別不同種類的溶液(如如kno3和蔗糖溶液和蔗糖溶液)11、滲透作用原理的應用、滲透作用原理的應用配置一系列梯度濃度的蔗糖溶液,當植物細胞既不吸水也不配置一系列梯度濃度的蔗糖溶液,當植物細胞既不吸水也不失水時,此時的蔗糖溶液濃度范圍即為細胞液濃度范圍失水時,此時的蔗糖溶液濃度范圍即為細胞液濃度范圍只出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象的為蔗糖溶液;出現(xiàn)質(zhì)壁分只出現(xiàn)質(zhì)
19、壁分離現(xiàn)象的為蔗糖溶液;出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象后又自動復原的為離現(xiàn)象后又自動復原的為kno3溶液溶液將要比較的細胞置于同一濃度的蔗糖溶液中,比較發(fā)生質(zhì)壁將要比較的細胞置于同一濃度的蔗糖溶液中,比較發(fā)生質(zhì)壁分離的程度,質(zhì)壁分離越明顯的細胞的濃度越低。濃度差越分離的程度,質(zhì)壁分離越明顯的細胞的濃度越低。濃度差越大,失水越快大,失水越快放入放入30%蔗糖溶液中不會發(fā)生質(zhì)壁分離的一組細胞是蔗糖溶液中不會發(fā)生質(zhì)壁分離的一組細胞是( )洋蔥根尖生長點細胞洋蔥根尖生長點細胞 人的口腔上皮細胞人的口腔上皮細胞 洋蔥洋蔥表皮細胞表皮細胞 干種子細胞干種子細胞 蛔蟲卵細胞蛔蟲卵細胞 洋蔥根毛細洋蔥根毛細胞胞 a.b.
20、c.d. 下列能夠表示洋蔥表皮細胞在質(zhì)壁分離及復原過程下列能夠表示洋蔥表皮細胞在質(zhì)壁分離及復原過程中液泡體積變化的圖形是中液泡體積變化的圖形是 ( ) 用洋蔥鱗片葉表皮制備用洋蔥鱗片葉表皮制備“觀察細胞質(zhì)壁分離實驗觀察細胞質(zhì)壁分離實驗”的臨時裝片,觀察細胞的變化。下列有關(guān)實驗操作和結(jié)果的臨時裝片,觀察細胞的變化。下列有關(guān)實驗操作和結(jié)果的敘述,正確的是(的敘述,正確的是( )a.將裝片在酒精燈上加熱后,再觀察細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象將裝片在酒精燈上加熱后,再觀察細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象b.在蓋玻片一側(cè)滴入清水,細胞吸水膨脹但不會破裂在蓋玻片一側(cè)滴入清水,細胞吸水膨脹但不會破裂c.用不同濃度的硝酸鉀溶液處理細胞后,均能觀察到質(zhì)
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