第4章第1节物质跨膜运输的实例2

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人教版教学课件4.1物质跨膜运输的实例

如果没有细胞壁，细胞就会像红细胞一样会持续吸水直到涨破细胞膜。 2.发生质壁分离的原因是什么？由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开，从而发生质壁分离。
对于动物、植物细胞来说：
外界溶液浓度
吸水
细胞内溶液浓度
低
外界溶液浓度
高
细胞内溶液浓度
高
失水
低
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
请根据渗透作用的原理设计一个实验，来测定细胞液的大体浓度。
（1）按照一定浓度梯度，配制不同浓度的溶液。（2）把相同的成熟植物细胞分别放入不同浓度的溶液中，
用显微镜观察发生质壁分离的情况。
（3）在显微镜下可看到几乎无变化及发生不同程度质壁分离的细胞，细胞液的浓度应是介于刚开始发生质壁分离和刚好不发生质壁分离的两个外界溶液的浓度之间
3.如果烧杯中不是低清水，而是同样浓半透膜：一类可以让小分子物质通过而大度的蔗糖溶液，结分子物质不能通过的一类薄膜的总称。果会怎样？
把红细胞看作一个渗透装置
细胞膜（半透膜）细胞质（蔗糖溶液）清水
与生活的联系
你吃比较咸或甜的食物时，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？请用所学知识解释原因。此时你会怎么办？
细胞壁（全透）
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
半透膜
细胞液
浓度差
外界溶液
植物细胞——质壁分离
外界溶液浓度
细胞液的浓度，细胞失水
植物细胞——质壁分离复原
外界溶液浓度
细胞液的浓度，细胞吸水
正常情况下的细胞
发生质壁分离
结论：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
1.在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞壁，结果会有什么不同吗？

第4章第1节物质跨膜运输的实例

①通常是生物膜，膜上具有一些运载物质的载体。
14
②不同细胞膜上含有载体的种类和数量不同，同一细胞膜
上运载不同物质载体的数量也不同，因而表现出细胞膜对物质透过的高度选择性。 ③只有某些小分子、离子可以通过，另外一些小分子、离子和大分子则不能通过。
④当细胞死亡时，膜便失去选择透过性成为全透性。
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A．液泡由小变大，紫色变浅
B．液泡由小变大，紫色变深 C．液泡由大变小，紫色变深 D．液泡由大变小，紫色变浅 [解析]发生质壁分离时，由于细胞不断失水，液泡由大到小，颜色也越来越深。 [答案]C
8
1．质壁分离及质壁分离复原实验要点 (1)取材 ①常常取用紫色洋葱鳞片叶。因为材料容易得到，其外表皮细胞有较大的紫色液泡，用显微镜能较容易的看到质壁分离或质壁分离复原过程。 ②要使用活细胞，因为活细胞的原生质层才具有选择透过性，才能发生质壁分离及复原。 (2)试剂：具有一定浓度，又不伤害细胞的试剂都可以使用。
3
(3)注意事项
观察。 ①选用紫 __色的洋葱鳞片叶，便于_____
②实验时引入蔗糖溶液到标本上要用引流法，这样便于___ 将蔗糖溶液浸润到整个标本上。 ___________________________ 选择透过性膜，________ 水分子可以自由通过， 4.生物膜都是______________ 大分某些离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和__ 子则不能通过。
【例 2】将新鲜的苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水的质量浓度为 0.3g/mL 的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到苔藓细胞的状态如图 4－1－2 所示。此时，部位①和②的颜色分别是( )
A．无色、绿色 C．红色、无色

高中生物必修一第四章第一节

渗透作用产生的条件： 1、具有半透膜 2、半透膜两侧具有浓度差
物质的量浓度
几个生活中的例子
1 吃比较咸的食物时，比如连续嗑带盐的瓜子。你的口腔有什么感觉？为什么？
2 浸在清水的萝卜条和浸在盐水中萝卜条会有什么不同？
二、细胞的吸水与失水 1、动物细胞的吸水与失水：
正常红细胞吸水的红细胞失水的红细胞
2、人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点
水分子的流动方向是顺浓度梯度跨膜运输的。其他物质的运输也一样吗？
人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显高于血液中碘的含量，说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞是从低浓度向高浓度运输，即逆浓度梯度运输。
动物细胞发生吸水和失水的条件细胞膜相当于半透膜（细胞膜具有选
择透过性）
细胞质与外界溶液可以具有浓度差
外界溶液浓度_<___细胞质的浓度
红细胞吸水红细胞膨胀，甚至胀破
外界溶液浓度_=___细胞质的浓度
红细胞正常，无变化
外界溶液浓度_>___细胞质的浓度
红细胞失水红细胞皱缩
2、植物细胞的吸水与失水：
细胞壁全透性细胞液
细胞核
液泡膜
细胞膜细胞质
原生质选择透过性层
成熟植物细胞结构示意图
植物细胞发生吸水和失水的条件原生质层相当于半透膜
原生质层内外具有浓度差
植物细胞
外界溶液浓度_<___细胞液的浓度
植物细胞吸水植物细胞膨胀
外界溶液浓度__=__细胞液的浓度
植物细胞正常，无变化
外界溶液浓度_>___细胞液的浓度
四、物质跨膜运输的其他实例 1、水稻和番茄对不同离子的吸收情况
培养液中的离子浓度

人教生物必修1第4章第1节物质跨膜运输的实例

被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。
自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞。
协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。
主动运输的意义：
保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
探究发现活动一:
比较三种物质运输方式的异同：
运输方式
被动运输
自由扩散
协助扩散
运输方向顺浓度梯度顺浓度梯度
主动运输
逆浓度梯度
是否需要载体蛋白是否消耗细胞内的能量
代表例子
不需要
不消耗
O2、CO2等气体、水、乙醇、甘油等通过细胞膜
需要
需要
不消耗
需要消耗
葡萄糖进入红细胞
葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞；离子通过细胞膜
物质跨膜运输的特点
a
a
bc
bc
A
B
a
a
bc
bc
C
D
二. 物质跨膜运输的其他实例
实例一培养液中的离子浓度
水稻
番茄
初始浓度
0 Mg2＋
Ca2+
Si4+ 离子
1.水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水
稻不吸收反而向外排出呢？
2.不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？
实例二在硫酸铵溶液中，植物吸收铵根比硫酸根多；在硝酸钠溶液中，植物吸收硝酸根比钠离子多。
1、不同物质跨膜运输的方式一般不同，有时同一种物质跨膜运输的方式也不同，如葡萄糖
2、细胞膜中的载体蛋白在协助扩散和主动运输中都有特异性，仅能运载特异的物质或几种结构相似的物质，如运载葡萄糖的载体就不能运载氨基酸

物质跨膜运输的实例

外界溶液浓度＜___________ 细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，反之细当_____________
胞失水皱缩。 (2)植物细胞(洋葱细胞的质壁分离实验)。外界溶液浓度＞___________ 细胞液浓度时，细胞失水，发生_____ 质壁 ①当_____________
分离现象。 _____
程。
半透膜，二是_______ 半透膜两 (2)发生渗透作用的条件：一是具有_______ 侧的溶液具有浓度差。
2.动植物细胞发生渗透作用的条件分析： (1)动物细胞半透膜细胞质细胞膜
(2)植物细胞
液泡膜细胞液
半透膜
3.验证细胞吸水和失水的实验： (1)动物细胞(以哺乳动物红细胞为例)。
细胞识别有密切关系，有___________ 保护和润滑 (2)作用：与细胞表面的_________
作用。
【盲点判断】 1.(2013·天津高考T1A)蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分
离过程未体现生物膜信息传递功能。( √ )
2.主动运输一定是逆浓度梯度。( × ) 3.脂溶性物质易于通过细胞膜。( √ ) 4.无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。( × ) 5.胞吞和胞吐不是跨膜运输。( √ ) 6.所有小分子物质均可通过细胞膜进入细胞。( × )
【盲点判断点拨】 1.蔗糖溶液渗透压较高，使洋葱表皮细胞渗透失水发生质壁分
离，该过程不涉及信息传递。
2.逆浓度梯度的运输方式一定是主动运输，但有时候主动运输也表现为顺浓度梯度，比如刚吃完饭后肠道内葡萄糖的吸收。 3.细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，因此脂溶性物质易于通过细胞膜，不溶于脂质的物质难通过细胞膜。 4.生命活动所必需的无机盐离子既可顺浓度梯度跨膜运输，也可逆浓度梯度进行跨膜运输。

耿直-4.1物质跨膜运输的实例

中央液泡细胞壁(全透性) 细胞膜细胞质原生质层液泡膜（相当于一层半透膜）
外界溶液
细胞液
原生质层两侧具有浓度差
推测：成熟的植物细胞是一个渗透系统
科学探究步骤
提出问题作出假设设计实验进行实验
植物细胞的吸水和失水
（原生质层是一层半透膜吗？）
（原生质层相当于一层半透膜）（设计方案、预期结果…）（按预定方案进行实验）
高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，不可能发生质壁分离复原。 4、如果把蔗糖溶液换成细胞可吸收的物质如适宜浓度的葡萄糖溶液、尿素溶液或KNO3溶液，实验结果会有什么不同呢？
先分离，后自动复原。因为这些物质可以进入细胞，使细胞液浓度增大，而从外界溶液中吸水。
四、物质跨膜运输的其他实例
实例一：番茄和水稻吸收无机盐离子的比较
水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？
结论：不同植物对同种无机盐的吸收有差异,同种植物对不同无机盐的吸收也有差异,说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性
实例二：人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收
I－ 20—25倍
人体甲状腺滤泡上皮细胞
血液 250mg/L
结论：人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力。物质（如碘）的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度运输的，这取决于细胞生命活动的需要。
实例三：微生物吸收无机盐离子的特点微生物 P2O5 K2O
大肠杆菌
圆褐固氮菌酵母菌米曲菌
33.99
4.93 51.09 48.55
12.95
2.41 38.66 28.16
2、如果用一层纱布代替半透膜（玻璃纸），漏斗管内的液面还会升高吗？
不会升高，因为纱布的孔隙大，水和蔗糖分子都可以自由透过。

高中生物必修一 4.1物质跨膜运输的实例

设计实验：
③实验材料：
洋葱鳞片叶外表皮
有中央大液泡，且细胞液有紫色，便于观察
发生质壁分离的材料要求：成熟的植物活细胞
①有中央大液泡； ②有细胞壁； ③活细胞。
清水、质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液
1.溶液对细胞无毒害 2.溶液浓度不能过高也不能过低。浓度过高植物会失水过多而死亡，浓度过低质壁分离太慢，甚至不能发生质壁分离
特点
半透膜
不具选择性、不具活
较小分子能通过，较大分子不能透过
性，是多孔性薄膜（如：动物膀胱、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的
卵壳膜等）
选择透过性膜
要选择吸收的离子、小分子可通过，而其他离具有选择性和活性，子、小分子和大分子不是生物膜能通过
选择透过性膜具有选择性的原因:
不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同，从而使
把体积与质量浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透
膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开（
如图），一段时间后液面情况是
B
A．甲高于乙 B．先甲高于乙，后乙高于甲 C．乙高于甲 D．先甲低于乙，后乙低于甲
将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如下图所示，依照红细胞外形的变化判
1.若用纱布或滤纸代替玻璃纸，液面还会升高吗？不会，因为水和蔗糖都能通过 2.若内外都是清水或都是同样的蔗糖溶液，液面还会升高吗？
不会，因为水进出漏斗的速率相等。
条件
具有半透膜膜两侧的溶液具有浓度差
1 概念
渗透作用
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用
2 水分渗水水 (相对含量多) 水 (相对含量少)
A．若A细胞处于质壁分离生理状态，则图①处的液体浓度大于细胞液浓度

4&1 物质跨膜运输的实例

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
第四步：观察细胞吸水的过程。失水的过程。
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
进行实验
分析结果得出结论
有颜色的，细胞小的还是相对比 ♥第二步：观察正常状态下的红细胞。在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会洋葱表皮细胞。变小皱缩；较大的，为什么？ _____ ，紫色变深，原生质层 _______ 第三步：用引流法加入清水。 30% 蔗糖溶液。紫色洋葱表皮
♥在清水中,植物细胞的中央液泡会试剂的选择： 30%，原生质层蔗糖溶液、清水第五步：用引流法加入清水。 ______ ，紫色变浅 ____ 膨胀 _。变大第六步：观察细胞吸水的过程。实验用具： . . . . . . . . . . . . . . . 显微镜、载玻片、盖玻片 . . . . . .
. . .
3
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验进行实验分析结果得出结论
30%蔗糖溶液
质壁分离
质壁分离的复原
清水
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验进行实验分析结果得出结论
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验进行实验分析结果得出结论
科学探究的一般过程
提出问题作出假设设计实验
原理：渗透作用
半透膜半透膜两侧溶液浓度差细胞质浓度细胞质浓度细胞质浓度吸水膨胀保持原状失水皱缩

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-13-
显微镜下植物细胞的质壁分离
正常的洋葱表皮细胞
0.3g/mL的蔗糖溶液
质壁分离的洋葱表皮细胞
合作探究：质壁分离和复原实验的应用有哪些？ 1.判断细胞的死活。
2.测定细胞液的浓度。
（介于未质壁分离和刚质壁分离之间）
3.验证生物膜的选择透过性。
4.验证细胞膜与细胞壁的伸缩性不同。
总结三
五、物质跨膜运输的其他度水稻番茄
0
Mg2＋
Ca2+
Si4+
离子
思考：
1．水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？
水稻吸收水分和其他离子多, 而吸收Ca2+和Mg2+较少 2．不同作物对无机盐的吸收有差异吗？水稻吸收大量的Si4+而番茄几乎不吸收. 番茄吸收Ca2+和Mg2+较多 3．你认为选择透过性膜与半透膜有什么区别和联系？
第4章第1节
物质跨膜运输的实例
情景思考
（1）清水和盐水中浸泡了一段时间的萝卜条。分析这两个烧杯中的萝卜条有什么不同？为什么
一、渗透系统装置实验及现象
-3-
1、漏斗管内的液面为什么会升高？升高到一定程度后为什么停止？这个现象叫什么？渗透作用的概念：水分子(或其它溶剂分子)透过半透膜, 从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散的现象。
三、探究植物细胞的吸水和失水
思考：
1.取材是什么？为什么？紫色的洋葱鳞片叶细胞，有颜色 2.用什么显微镜观察？低倍镜 3.滴0.3g/ml的蔗糖溶液时，看到什么现象？质壁分离液泡的体积与颜色有什么变化？原因是什么？液泡变小，颜色加深。因为细胞失水。 4.再滴清水时，看到什么现象？质壁分离复原液泡的体积与颜色有什么变化？原因是什么？液泡变大，颜色变浅。因为细胞吸水。 5.若放入0.5g/ml的蔗糖溶液时，会怎样？严重质壁分离再放清水中如何？为什么？不会复原。过度失水死亡。 6.此实验要求细胞始终处于什么状态？活细胞
1．植物细胞的吸水和失水取决于细胞液浓度与外界溶液的浓度差，原生质层（包括细胞膜、液泡膜、两者之间的细胞质）相当于半透膜。所以植物细胞是一个渗透系统 2．（1）当外界溶液浓度〉细胞液浓度时，植物细胞失水，出现质壁分离现象。（2）当外界溶液浓度〈细胞液浓度时，植物细胞吸水，出现质壁分离复原现象。
三、植物细胞的渗透吸水和失水
细胞膜液泡膜细胞质
原生质层
液泡
细胞核
细胞壁
成熟的植物细胞
由纤维素和果胶组成，是全透性的。
思考：
1.植物细胞的哪个结构可相当于半透膜？它由什么组成？原生质层。包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质。浓度差是指哪两个溶液之间的浓度？外界溶液和细胞液 2.植物细胞放于清水中什么现象？为什么与动物细胞不一样？略膨胀，但不会胀破。因为有细胞壁的限制。放于高浓度溶液中什么现象？质壁分离质壁分离指谁与谁的分离？原生质层与细胞壁再放到清水中会怎样？质壁分离复原 3.哪些植物细胞能发生质壁分离？有中央大液泡的活的 4.质壁分离时细胞壁与细胞膜之间是什么？外界溶液
如图所示，a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞，它们的细胞液浓度为a>b>c，则它们之间的水分渗透方向应是（）
总结二
1．（1）当外界溶液浓度〈细胞质的浓度时，细胞吸水膨胀。
（2）当外界溶液浓度〉细胞质的浓度时，细胞失水皱缩。
（3）当外界溶液浓度=低于细胞质的浓度时，水分子进出动态平衡。 2．动物细胞的吸水和失水取决于细胞质的浓度和外界溶液的浓度，细胞膜相当于半透膜，所以动物细胞是一个渗透系统。
-9-
总结一
1．渗透作用的概念：渗透作用是指水分子等溶剂分子透过半透膜，从相对含量多的地方向相对含量少的地方（低浓度溶液向高浓度溶液）的扩散。 2．渗透作用发生的条件：具有半透膜；浓度差。
二、动物细胞的渗透吸水和失水
清水
高浓度溶液
等浓度溶液
思考： 1.动物细胞的哪个结构可相当于半透膜？ 2、在清水、高浓度溶液、等浓度溶液中各发生什么变化？为什么？
动方向？
思考：
2.如果用一层纱布（全透性）代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?为什么？不会，没有半透膜 3.如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液结果会怎样?为什么？不会，没有浓度差 4.你能否归纳出发生渗透作用的条件是什么？半透膜、半透膜两侧的浓度差 5.你能否归纳出水分子的运动方向？低浓度溶液→高浓度溶液
-19-
下图是洋葱表皮细胞：（1）该细胞所处的生理状态叫做 __________，它是指 ________和_______的分离。（2）原生质层包括〔〕和〔〕以及它们之间的〔〕。（3）〔1〕是__________，它是由________和________组成的。植物细胞质壁分离的发生是由于外界溶液的浓度比细胞液的浓度______，原生质层的_______性比细胞壁大。（4）若将此细胞放入清水中，其液泡体积______，细胞颜色_______，发生 _____现象。
半透膜是指一些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜。选择性透过膜是具有活性的生物膜，它对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性。
总结四
1．一些离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的，这取决于细胞生命活动的需要。细胞对物质的输入和输出有选择性。 2．细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜