高中生物一輪復習課件第6(1)講物質的輸入和輸出

第6講物質的輸入和輸出第二單元細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質，并通過分裂實現增殖知識點一細胞的失水和吸水滲透作用：水分子（或其它溶劑分子）從相對含量高的地方向相對含量低的地方通過半透膜的擴散過程擴散：是分子或離子從高濃度處向低濃度處運動的現象1.滲透作用（1).概念易混概念擴散、自由擴散和滲透作用的比較運動方向是否通過半透膜物質類型擴散自由擴散滲透作用高濃度→低濃度高濃度→低濃度高濃度→低濃度不一定通過通過通過溶質、溶劑溶質、溶劑溶劑滲透是擴散的特殊形式半透膜選擇透過性膜概念特點材料半透膜和選擇透過性膜蔗糖分子半透膜水分子指某些物質可以透過，而另一些物質不能透過的多孔性薄膜指水分子能自由通過，細胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過的生物膜透過的依據是分子或離子的大小膜上的蛋白質決定了一些分子可以通過，另一些分子不能通過，具有選擇透過性玻璃紙、動物膀胱、魚鰾、蛋殼膜，膀胱膜等細胞膜、液泡膜和由其等構成的原生質層等半透膜選擇透過性膜（生物膜）（有活性）非生物膜（無活性）選擇透過性膜是有活性的半透膜水分子含水量高含水量低溶液濃度低滲透壓低溶液濃度高滲透壓高注意：兩溶液間的水分子進行雙向運動，我們只是觀測出由水分子雙向運動的差所導致的液面改變。（2).滲透方向滲透作用發(fā)生的條件：①具有半透膜；②半透膜兩側的溶液存在濃度差。（3)滲透作用發(fā)生的條件濃度是指：溶液中溶質的物質的量濃度，即單位體積中溶質分子的微粒數，微粒數多的溶液吸水力強。只比較單位體積內的微粒數，與微粒的大小與種類無關。在長頸漏斗的漏斗口外密封上一層玻璃紙，漏斗內注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，使漏斗管內外的液面高度相等。一段時間后，會出現什么現象？玻璃紙（又叫賽璐玢）是一種半透膜，水分子可以自由透過它，蔗糖分子不能。液面會升高，為什么？為什么漏斗液面會上升？外觀表現：漏斗液面上升，一段時間后達到滲透平衡。說明水通過半透膜進入漏斗。蔗糖溶液清水半透膜濃度：蔗糖＞清水單位體積水分子數：蔗糖<清水單位時間內由清水

→

蔗糖溶液的水分子數多于蔗糖溶液→

清水。Δh蔗糖溶液清水半透膜（4)滲透裝置一個完整的滲透系統，由兩個溶液體系以及兩者之間的半透膜組成。液面上升多少如果漏斗管足夠長，管內的液面會無限升高嗎？為什么？不會，液面上升，漏斗內液體的壓強增大，從而使水分子從漏斗內移向燒杯的速度加快，水分子進出漏斗的速率完全相等，漏斗內液面不再升高，此時水分子的進出到達進出平衡。（4)滲透裝置①液面高度不發(fā)生變化，水分子雙向運動速率相等，即動態(tài)平衡。②滲透平衡時：△h的靜水壓=漏斗中溶液的吸水能力溶液S1溶液S2平衡前：S2＞S1S表示溶液濃度滲透過程：S2↓

S1↑平衡后：S2＞S1平衡后S1與S2的濃度差產生的吸水力與高度差的重力相等，S1與S2的濃度差越大，高度差就越大。達到滲透平衡只意味著半透膜兩側水分子的移動達到動態(tài)平衡，既不可看作沒有水分子移動，也不可看作兩側溶液濃度絕對相等（4)滲透裝置如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面會升高嗎？如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，漏斗管內的液面會升高嗎？不會。因為紗布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物質都能夠自由通過，包括水分子和蔗糖分子都能通過。單位時間透過玻璃紙進出水分子量相同，故漏斗管液面不變（1）圖示：右側（2）分析：①滲透溶液濃度：該濃度是指摩爾濃度而非質量濃度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的質量濃度相同，但摩爾濃度是10%蔗糖溶液的小。拓展：U”形管分析②發(fā)生滲透作用后，U形管產生液面差。原來濃度高的一側，濃度還是較高。在達到滲透平衡后，若存在如圖所示的液面差h，則SB溶液濃度仍大于SA溶液濃度。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。SA+△h=SBH2O蔗糖甲：乙：下降上升

平衡時：S1S2<最終：兩側液面乙高于甲③液面變化情況分析：A.溶質不能通過半透膜（比較物質的量濃度）：③液面變化情況分析：A.溶質不能通過半透膜（比較物質的量濃度）高濃度一側(右側)液面升高；滲透平衡時，一般兩側溶液的濃度并不相等若存在液面差，就有濃度差，濃度差越大，液面差越大分析往穩(wěn)定后的U形管右側加入少量蔗糖酶，加蔗糖酶后：蔗糖→兩分子單糖，導致右側濃度升高，水分子由5%的葡萄糖溶液→5%的蔗糖溶液較多，因此右側液面升高，最終大于左側蔗糖酶只允許水通過的半透膜質量分數5%葡萄糖溶液質量分數為5%蔗糖溶液③液面變化情況分析：A.溶質不能通過半透膜（比較濃度）ΔhS1溶液S2溶液半透膜溶質不能通過半透膜的滲透裝置分析S1溶液S2溶液半透膜若濃度：S1＞S2水分子移動：單位時間內S2→S1＞S1→S2的若濃度：S1＜S2水分子移動：單位時間內S2→S1＜S1→S2的表現：

S1液面上升，一段時間后達到滲透平衡表現：S1液面下降，一段時間后達到滲透平衡開始時一段時間后表現半透膜兩側存在濃度差，水分子：S2

→S1＞S1

→S2，隨后S1中的溶質透過半透膜進入S2半透膜兩側的濃度差逐漸減小，S1

和S2的溶液濃度相等溶質能通過半透膜的滲透裝置分析S1溶液液面先上升后下降，最終持平同種溶質，都可透過半透膜，且濃度：S1＞S2葡萄糖葡萄糖甲：乙：下降上升最終：兩側液面

平衡時：S1

S2=持平③液面變化情況分析：B.溶質能通過半透膜（水發(fā)生兩次方向相反的移動葡萄糖蔗糖甲：乙：先上升后下降先下降后上升最終：兩側液面乙高于甲

平衡時：S1

S2<③液面變化情況分析：B.溶質能通過半透膜總結：溶質能通過半透膜的情況①若S1溶液濃度大于S2溶液濃度，則最初單位時間內由S2→S1的水分子數多于由S1→S2的，隨著溶質的擴散，最終S1和S2溶液濃度相等，表現為S1溶液液面先上升后下降，最終S1和S2溶液液面持平。②若S1溶液濃度小于S2溶液濃度，則情況相反。濃度高的一側先上升后下降，最后達到滲透平衡③液面變化情況分析：C.溶液的體積C.溶液體積大，吸收水多，液面高度大③液面變化情況分析：D.半透膜的面積A、B兩個漏斗中液體體積和濃度相同，所以最終液面高度相同，但是A漏斗的半透膜面積大，吸水快。D.濃度差不變，半透膜面積變大：液面差不變，水分子進出半透膜速率變快，達到滲透平衡時間變短低濃度溶液中等濃度溶液中高濃度溶液中

外界溶液濃度

細胞質的濃度小于吸水膨脹大于失水皺縮等于形態(tài)不變2.動植物細胞的失水和吸水（1)動物細胞的失水和吸水水分子進出動物細胞是否也是通過滲透作用呢？？？思考滲透作用條件細胞膜相當于半透膜細胞質與外界溶液存在濃度差1、紅細胞內的血紅蛋白等有機物能夠透過細胞膜嗎？這些有機物相當于“問題探討”所示裝置中的什么物質？2、紅細胞的細胞膜是否相當于一層半透膜？思考·討論（P63）紅細胞中的血紅蛋白是大分子有機物，不能透過細胞膜，它相當于“問題探討”所示裝置中的蔗糖分子。是（相當于）3、當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？4、紅細胞吸水或失水取決于什么條件？5、想一想臨床上輸液為什么要用生理鹽水。不一定。取決于內外濃度差的大小。取決于紅細胞內外溶液的濃度差，一般情況下，濃度差越大時，細胞吸水或失水越多。因為生理鹽水的濃度與血漿濃度基本一致，血細胞不會因為過度吸水或失水而出現形態(tài)和功能上的異常。0.9%NaCl①吸脹作用：吸收水分主要是依賴于細胞內的親水性物質,如蛋白質、淀粉、纖維素等,蛋白質的親水能力最強。

所以蛋白質含量高的細胞或組織,吸脹作用吸收水分的能力比淀粉含量高的要強,含脂肪較多的細胞或組織通過吸脹作用吸水的能力最弱.沒有大的液泡的植物細胞主要以吸脹作用方式吸收水分。吸脹作用和滲透作用②滲透作用是具有液泡的成熟植物細胞的吸水方式,也是植物體吸水的主要方式。一個有液泡的成熟植物細胞是一個滲透系統。

（2)植物細胞的失水和吸水細胞壁：細胞膜液泡膜細胞質原生質層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質；具有選擇透過性。細胞液：主要由纖維素和果膠組成；主要作用是保護和支持細胞，伸縮性比較小；對水分子而言是全透性的，可自由通過。成熟的植物組織由于中央大液泡的存在，細胞質被擠成一薄層，細胞的液體環(huán)境主要由液泡的細胞液提供。植物細胞的結構（2)植物細胞的失水和吸水水進出植物細胞,主要是指水經過原生質層進出液泡。小

原生質層

濃度差（2)植物細胞的失水和吸水知識點二

探究植物細胞的吸水和失水材料1：將白菜剁碎，放一些鹽，一會兒就有水分滲出。材料2：賣菜的阿姨常往青菜上灑水，菜能保持新鮮狀態(tài)材料3：對農作物施肥過多，會造成“燒苗”現象。

通過以上實例，不難看出，植物細胞也存在失水和吸水的現象，具體的原理到底是怎么樣的呢？設計實驗進行實驗水分子進出植物細胞是通過滲透作用嗎？原生質層是不是相當于一層半透膜？是通過滲透作用，原生質層相當于一層半透膜探究植物細胞的吸水和失水（設計思路、實驗用具、預期結果…）進一步探究作出假設提出問題表達與交流實驗結論根據參考案例，設計實驗思路設計實驗進行實驗探究植物細胞的吸水和失水設計方案：將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其液泡大小的變化；再將細胞浸潤在清水中，觀察液泡的變化。預期結果：由于原生質層相當于一層半透膜，因此在蔗糖溶液中，植物細胞的液泡會，細胞大小發(fā)生；在清水中植物細胞的液泡又會，細胞大小發(fā)生。

失水縮小基本不變吸水膨大基本不變進一步探究作出假設提出問題表達與交流實驗結論質壁分離質壁分離復原材料：紫色洋蔥鱗片葉、0.3g/mL的蔗糖溶液，清水；器具：顯微鏡、載玻片和蓋玻片等；1.實驗材料內因a.成熟植物細胞的原生質層相當于半透膜b.細胞壁伸縮性小于原生質層伸縮性外因：細胞液具有一定的濃度，細胞能滲透吸水和失水2.實驗原理1、滴清水2、取材3、展平4、蓋蓋玻片洋蔥外表皮3.實驗步驟①制片②顯微鏡觀察----正常的洋蔥表皮細胞特點：細胞壁液泡

具有一個紫色的中央大液泡，原生質層緊貼著細胞壁③一側滴0.3g/ml的蔗糖溶液，另一側用吸水紙吸引（引流法），觀察現象：原生質層與細胞壁發(fā)生分離,叫做質壁分離，原生質層和細胞壁之間充滿了

。（1）外界溶液濃度大于細胞液的濃度，細胞失水

（2）原生質層伸縮性大于細胞壁伸縮性質壁分離的原因蔗糖溶液（外界溶液）外因內因④一側滴清水，另一側用吸水紙吸引（引流法），觀察現象實驗現象：發(fā)生質壁分離復原外界溶液濃度小于細胞液的濃度，細胞吸水質壁分離復原的原因：制作紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片低倍顯微鏡下觀察①表皮細胞中有個紫色的中央大液泡②原生質層緊貼細胞壁的蔗糖溶液吸水紙吸引重復幾次低倍顯微鏡下觀察①紫色的中央大液泡逐漸變小（紫色加深）②原生質層與細胞壁逐漸分離滴放清水吸水紙吸引低倍顯微鏡下觀察②原生質層逐漸貼近細胞壁重復幾次①表皮細胞中紫色的中央大液泡逐漸變大3.實驗步驟質：原生質層壁：細胞壁清水質壁分離后復原的洋蔥表皮細胞0.3g/mL的蔗糖溶液正常的洋蔥表皮細胞質壁分離的洋蔥表皮細胞外界大-質壁分離:植物細胞因為失水，原生質層與細胞壁發(fā)生分離的現象。外界小-質壁分離復原：發(fā)生質壁分離的植物細胞因吸水膨脹。操作步驟分析

引流時要重復幾次，目的是使蓋玻片下面的洋蔥鱗片葉外表皮細胞完全浸入在加入的液體。1、引流2、觀察時間

加入蔗糖溶液后不宜停留過長時間，防止細胞長時間處于高滲溶液中，因過度失水而死亡。3、觀察視野實驗過程中不要移動裝片，保證顯微鏡視野不變，連續(xù)觀察同一個視野中單個或幾個細胞的失水吸水情況提出問題作出假設設計實驗進行實驗實驗結論表達與交流探究植物細胞的吸水和失水實驗現象

中央液泡大小原生質層的位置細胞大小蔗糖溶液清水變小逐漸恢復原來大小原生質層恢復原來位置原生質層與細胞壁分離基本不變(略變大)基本不變(略變小)1、原生質層相當于半透膜2、植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水的進一步探究植物細胞是否會吸水脹破回顧實驗過程，回答問題。實驗使用顯微鏡進行了幾次觀察？在高倍鏡還是低倍鏡下觀察？實驗為什么要先觀察正常的狀態(tài)，這一步可不可以省略？實驗為什么先滴加蔗糖溶液后加清水？能不能反過來？三次，低倍鏡。不可以，作為對照組。先觀察質壁分離后觀察復原，反過來觀察不到。本實驗是已學的“用顯微鏡觀察”的實驗中唯一“只在低倍鏡下”觀察的實驗。顯微鏡下觀察到細胞處于下圖狀態(tài)時，能否判斷出該細胞在失水還是吸水?單獨觀察處于質壁分離的靜態(tài)圖像無法判斷：細胞可能正在失水，可能正在吸水，可能處于平衡狀態(tài)，也可能已死亡。本實驗存在的兩組實驗均為自身對照，自身對照是指對照組和實驗組在同一研究對象上進行，是實驗前后之間的對照。深化拓展1.本實驗存在的兩組對照實驗（1）活細胞，且有細胞壁；（2）細胞液與外界溶液存在濃度差；（3）細胞必須有大的液泡，最好細胞液中含有色素，這樣便于觀察。紫色洋蔥外表皮的液泡是紫色的，而內表皮細胞的液泡接近無色。判斷成熟植物細胞的死活。2.質壁分離及復原發(fā)生的條件A.從細胞角度分析具有中央大液泡的成熟植物的活細胞（液泡最好有顏色）。a.內表皮無色，可將外界容易加紅墨水。b.新鮮的水綿、黑藻葉也可用作實驗材料{葉綠體的存在讓原生質層有顏色具有中央大液泡的成熟植物的活細胞（液泡最好有顏色）不能選的實驗材料：a.死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區(qū)細胞)不發(fā)生質壁分離現象。b.細菌細胞也能發(fā)生質壁分離，但現象不明顯B從溶液角度分析

a.在一定濃度溶質不能穿膜的溶液中細胞只會發(fā)生質壁分離現象，不能自動復原

b.在一定濃度溶質可穿膜的溶液中(如KNO3溶液、甘油、尿素、乙二醇等)細胞會發(fā)生先質壁分離后自動復原現象。（原因：細胞失水質壁分離的同時，會通過自由擴散或者主動運輸吸收該類物質，使細胞液濃度升高，細胞滲透吸水發(fā)生質壁分離復原）c.在高濃度溶液中細胞可發(fā)生質壁分離現象，但會因過度失水而死亡，不再復原。2.質壁分離及復原發(fā)生的條件B從溶液角度分析c.濃度太低，質壁分離現象不明顯；濃度太高（如的蔗糖溶液）中細胞可發(fā)生質壁分離現象，但會因過度失水而死亡，不再復原。d.鹽酸、酒精、醋酸溶液：無質壁分離及復原現象，因為醋酸能殺死細胞，使原生質層失去選擇透過性。C.細胞液濃度越大，細胞吸水能力越強（細胞隨著質壁分離的進行，吸水能力不斷增強）2.質壁分離及復原發(fā)生的條件①A曲線表示細胞在蒸餾水中：細胞吸水膨脹，但是由于細胞壁的存在，原生質體的體積不能無限膨脹。②B曲線表示細胞在0.5mol/L的尿素溶液中：細胞先因滲透失水而發(fā)生質壁分離，后由于尿素能進入細胞，使得質壁分離后的細胞因吸水而自動復原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可發(fā)生質壁分離