物质跨膜运输的实例 完整版
4.1 物质跨膜运输的实例

例:哺乳动物成熟红细胞:
【探究】红细胞是否具有发生渗透作用的条件
问题一
红细胞的 细胞膜 相当于半透膜,为什么? 因为,细胞膜同样具有有些物质可以通过,而有 些物质不能通过的特点。
问题二 什么情况下,红细胞会发生吸水或失水? 当外界溶液浓度>细胞质基质浓度时,红细胞失水; 当外界溶液浓度<细胞质基质浓度时,红细胞吸水。
第一节
物质跨膜运输的实例
(一)渗透实验
实验材料:玻璃纸(半透膜,水分子可以通 过,蔗糖分子不能通过)
实验演示:
【拓展】
渗透作用:水分子(或其他溶剂分子)透过半
透膜,从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散过程。
思考:发生渗透作用的需要什么条件?
1.具有半透膜 2.半透膜两侧存在浓度差
二、细胞的吸水与失水
2、植物细胞质壁分离复原的条件:
植物细胞必须是活细胞 细胞液与外界溶液必须有浓度差 必须有大的液泡
3、“质”是指原生质层,不是指细胞质; “壁”是指细胞壁 。
4、植物细胞的质壁分离和质壁分离复原实验 (1)选材:紫色洋葱表皮细胞 (活细胞) (2)一般选用0.3g/ml的蔗糖溶液,而0.5g/ml 的蔗糖溶液则为高浓度的溶液。 注:太高浓度的溶液会使细胞严重失水而死亡 。
课题一 水分子的跨膜运输
【回忆】植物细胞的结构
细胞壁
细胞膜
细胞质 液泡膜 原生质层
(细胞膜和液泡膜 以及两层膜之间的 细胞质)
【探究】植物细胞 原生质层 相当于半透膜
课题一 水分子的跨膜运输
(二)植物细胞的吸水和失水 观察现象: 植物细胞有吸水和失水的现象 提出问题: 植物细胞吸水和失水的原理与动物细胞相同吗? 确定探究课题: 植物细胞原生质层 相当于半透膜 作出假设: 植物细胞原生质层相当于半透膜
跨膜运输的实例

特别说明: 溶液浓度指物质的量的浓度而非质量
浓度,如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的 质量浓度相同,但物质的量的浓度是10%蔗 糖溶液的小,故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶 液移动。
类比推理
如果将装置 中的漏斗换 成细胞还会 不会吸水?
一、动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度 等于
细胞质浓度
保持原状态
外界溶液浓度 外界溶液浓度
细:原理: 渗透作用
概念 有半透膜
胞
条件 半透膜两侧溶液有
的
浓度差
吸 水 和
动物 细胞
吸水:细胞质浓度>外界水溶液 失水:细胞质浓度<外界水溶液
失 水 植物
细胞
练习
1、田间一次施肥过多,作物变得枯萎发黄,
俗称“烧苗”。其原因是( B )
A、根细胞从土壤中吸收的养分过多 B、根细胞不能从土壤中吸水 C、根系不能将水向上运输 D、根系被肥料分解释放的热能烧毁
3、设计实验: 4、开展实验: 5、记录结果:
试剂 现象 液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液
清水 6、分析结果,得出结论:
植物细胞渗透作用的条件
渗透系统装置 成熟的植物细胞
半透膜
原生质层
长颈漏斗中的蔗糖溶液
细胞液
烧杯中有清水
外界溶液
❖质壁分离:植物细胞因为失 水收缩,原生质层与细胞壁发 生分离的现象。
一、动物细胞的吸水和失水
渗透系统装置
动物细胞
半透膜
细胞膜
长颈漏斗中的蔗糖溶液
细胞质
烧杯中有清水
外界溶液
思考:如果换成植物细胞会如何?
二、植物细胞的吸水和失水
1、提出问题:
细胞壁
4.1物质跨膜运输的实例

1、渗透作用概念:
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、渗透装置
渗透系统装置
思考与讨论
①、漏斗管内的液面为什么会升高?②、如果用纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?③、如果烧杯中的是蔗糖溶液,漏斗管内是清水,结果会怎样?
单位时间内透过玻璃纸进入漏斗的水分子比渗出的多
质壁分离
质壁分离复原
④发生质壁分离的原因
外因:
外界溶液浓度
>
细胞液浓度
内因:
原生质层相当于一层半透膜
细胞壁的伸缩性
<
原生质层的伸缩性
特别提醒 1.质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是____________________,因为细胞壁是全透性且有水分通过原生质层渗出来。2.若用50%蔗糖溶液做实验,能发生质壁分离但不能复原,因为______________________。3.若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl等做实验会出现_ 现象,因为外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
漏斗管内的液面先上升再下降。
⑨ 、若葡萄糖分子不能通过半透膜,在烧杯和漏斗管内分别加入同等浓度的蔗糖和葡萄糖,结果会怎么样? 若改成同等质量分数的蔗糖和葡萄糖,结果会怎么样?
同等浓度:水分子进出量相等,漏斗管内液面不变。
同等质量:蔗糖溶液浓度低,故漏斗管液面上升。
⑩、若葡萄糖分子能通过半透膜,第⑨题结果会怎么样?
250mg/L
血液中碘的浓度
I-
3、水分子的运输是顺相对含量梯度的,其他物质的跨膜运输也是这样的吗?由此你能得出什么结论?
细胞对于物质的输出和输入有选择性。
实例三
4、细胞对物质的吸收有选择吗?如果有,这种选择性有普遍性吗?
物质跨膜运输的实例

物质跨膜运输的实例物质跨膜运输是生物体内物质交换的重要手段,包括被动跨膜和主动跨膜两种形式。
被动跨膜是指物质通过膜的渗透、扩散等方式从高浓度区域向低浓度区域运输,而主动跨膜则是指跨膜物质通过各种机制从低浓度区向高浓度区运输,需要消耗能量。
本文将介绍生物体中常见的物质跨膜运输的实例,以期增加读者对物质跨膜运输的理解。
一、被动跨膜1. 水的渗透在生物体内,细胞和体液之间存在一定的浓度差。
当细胞外溶液浓度高于细胞内溶液时,水通过细胞膜壁的渗透作用向细胞内流动,细胞膜将水分子过滤并防止离子和一些大分子物质渗透到细胞内。
例如,肾脏器官中的近曲小管细胞可以通过大量的跨透透析来除去体内过多的水分,这是由于近曲小管壁上存在的渗透加速蛋白及不同渗透压介导的渗透作用。
2. 碳水化合物的扩散碳水化合物是生物体中最常见的有机化合物之一,其跨膜扩散是被动跨膜的一种形式。
例如,肠道壁上的麦克斯渗透开路蛋白可以促进葡萄糖等碳水化合物通过肠壁向血液中扩散。
3. 气体的扩散生物体内的气体交换是指氧气从外面通过呼吸器官进入体内,而二氧化碳从体内通过呼吸器官排出。
当气体浓度高于体内浓度时,气体分子通过呼吸器官的膜壁向体内扩散,这是一种经典的被动跨膜。
二、主动跨膜1. 离子泵的推动离子泵通过耗能进行离子推动,将离子从低浓度区向高浓度区运输。
例如,钠/钾泵会通过ATP酶催化反应将ATP分解为ADP和磷酸以获得能量,然后将细胞内的钠离子排出并将细胞外的钾离子推进细胞内。
这种推动方式可以维持细胞内离子平衡,并产生电位差,是神经传递和肌肉收缩的关键。
2. 载体蛋白的穿透载体蛋白是一种将物质从低浓度区运输到高浓度区的蛋白。
这种运输方式需要耗费能量,并依赖于蛋白质的特异性结构。
例如,葡萄糖运输蛋白将葡萄糖从肠道或肝脏中运输到细胞内,并在细胞内通过代谢途径提供能量。
3. 膜囊泡的转运细胞内膜囊泡是一种将物质从细胞内运输到细胞外膜的方式。
这种转运方式常常发生在胞吞作用或胞吐作用中。
物质跨膜运输实例(公开课)

在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小,细胞皱缩; 在清水中植物细胞的中央液泡会变大,细胞膨胀。
预期结果
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
【材料选择】
黑藻 菠菜叶 洋葱鳞片叶 白萝卜
2、质壁分离及复原现象
物质跨膜运输的实例
第四章 第一节
生活实例
洒水为了保持蔬菜的新鲜硬挺
演示实验:
水分子(或其他溶剂分子)透过半透膜的扩散,称为渗透作用
半透膜:可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。
请同学们仔细观察现象,分析现象的原因。
一、渗透作用发生的必需条件是:
具有半透膜 半透膜两侧的溶液浓度不同
其他物质跨膜运输实例三
结论:细胞对于物质的吸收有选择性。
28.16
48.55
米曲菌
38.66
51.00
酵母菌
2.41
4.93
圆褐固氮菌
12.95
33.99
大肠杆菌
K2O
P2O5
微生物
几种微生物体内的矿物质含量
结论: 细胞膜不仅是半透膜,还是选择的 其他物质的跨膜运输并不都是这样,这取决于细胞生命活动的需要。 细胞对物质的吸收是有选择的。
D
以下可以发生渗透作用的是____. 煮熟的马铃薯条放入水中 把干种子放在清水中 烈日下菠菜叶子下垂 放在盐水中的萝卜变软
D
外界溶液浓度 细胞质浓度
外界溶液浓度 细胞质浓度
外界溶液浓度 细胞质浓度
小于
大于
等于
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
保持原状态
物质跨膜运输的实例子(共22张PPT)

单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多。
(2)如果用一层纱布代替玻璃纸,管内的液面 还会升高吗? 不会升高。因为纱布的孔隙很
大,蔗糖分子也可以自由通过。
(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?液面不会上升,单位时间 内进出的水分子数量相等。
拓展思考
• 1、结合以上讨论,水的流动方向有 什么规律? • 2、 由此可见,决定水的流动方向 的因素是什么? • [归纳] 发生渗透现象的条件是什么?
番茄
0 Mg2+
Ca2+
Si4+
离子
微生物 大肠杆菌
P2O5 33.99
K2O 12.95 2.41
圆褐固氮菌 4.93
酵母菌 米曲菌
51.00 48.55
38.66 28.16
结论:细胞对于物质的输出和输入有选 择性。 细胞膜的功能特点:细胞膜是
一种选择透过性膜
浓盐水有杀菌防腐的作用,其原因是( A.由于渗透作用,使细菌失水死亡 B.浓盐水中含养料少,细菌迅速死亡
具有半透膜 半透膜两侧有浓度差
二、动物细胞的吸水和失水
⑴红细胞在什么情 • 当外界溶液的浓度小于红细胞内 清水 况下会涨圆甚至涨破 部的浓度时,红细胞吸水而膨胀 扫描电镜下的红细 为什么? 胞为双凹型的椭球 结构 (2)红细胞 • 当外界溶液浓度大于细胞质的浓 10% 的盐水 在 什么 情况下会皱 度时,红细胞失水皱缩 缩,为什么?
蔗糖溶液 (1)图中A细胞处于质壁分离状态,① 处充满了 原生质层 (2)图中②、③、④共同组成___________________ 。 (3)图中各细胞的细胞液浓度最高、颜色最深的是 A _______ _细胞图。 ( 4 )如果将 C 细胞置于清水中,则该细胞最终将处于图 B 中____________ 细胞的状态。 ( 5)在做洋葱表皮细胞质壁分离的实验过程中,图中各 BCA 细胞状态依次出现的顺序是 (用A、B、C 顺序表示)。
物质跨膜运输的实例
作出假设: 原生质层相当于半透膜
材料用具:紫色的洋葱鳞片叶。
刀片,镊子,滴管,载玻片,盖玻片, 吸水纸,显微镜。
质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液,清水。
设计实验:
将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶 液中和清水中,观察其大小的变化。
预期实验的结果 :
由于原生质层相当于一层半透膜,水分子 可以自由通过,而蔗糖分子则不能通过, 因此在蔗糖溶液中,植物细胞的中央液泡 会缩小,细胞皱缩;在清水中植物细胞的 液泡又会变大,细胞膨胀。
碘 多
碘 少
其他物质跨膜运输实例三
微生物 大肠杆菌
P2O5 33.99
K2O 12.95
2.41 38.66 28.16
圆褐固氮菌 4.93 酵母菌 米曲菌 51.00 48.55
结论:细胞对于物质的输出和输入有选 择性。
想一想
1、一次施肥过多,容易造成植物萎蔫,试说明其 原因及补救措施? (土壤溶液浓度过高,植物失水而萎蔫)大量浇水
小于
外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞失水皱缩
大于
外界溶液浓度 细胞质浓度 保持原状态
等于
二、植物细胞的吸水和失水问题
细胞壁(全透性) 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液
伸缩性弱
原生质层
(半透膜)
伸缩性强
二、植物细胞的吸水和失水问题
探究:
1、将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿 后就可看到水分渗出。 2、对农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象。 提出问题: (由学生讨论,自己尝试提出问题)
渗透系统装置
讨论:
1、漏斗管内的液面为什么会升高?
单位时间内透过玻璃纸进入漏斗的水分子数多于渗出的 水分子
2、如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面 还会升高吗?
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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? 不会发生变化,单位时间内透过玻璃纸的水分 子数等于渗出玻璃纸的水分子数量.
一、渗透作用
1 概念:水分子(或其他溶剂分子)透过半透膜从 低浓度向高浓度 扩散,称为渗透作用 2 条件: 半透膜 这层膜两侧的溶液具有浓度差 溶液A浓度﹥溶液B,水分子从B 3原理: 溶液A浓度﹤溶液B,水分子从A B移动 A移动
清水
基本 不变
植物细胞的吸水和失水
实验前
高浓度蔗糖溶液
清水
液泡变小
原生质层 质 质壁分离
液泡变大
质壁分离复原
原生质层相当于一层半透膜
得出结论
• 植物细胞原生质层相当于一层半透膜
• 成熟的植物细胞靠渗透作用吸水 • 水分子进入植物细胞:顺水相对含量梯度
水多 水少
1.如图是某同学用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做”植物细胞的质壁分离
进行实验 (按预定方案进行实验) 分析结果 (分析实验结果,得出结论:……) 表达与交流 (总结,写实验报告并适当交流)
植物细胞的 质壁分离及 复原
实验现象:
外界 溶液 蔗糖 溶液 中央液 泡大小 变小 逐渐恢复 原来大小 原生质层 的位置 原生质层脱 离细胞壁 原生质层恢 复原来位置 细胞 大小 基本 不变
及复原”的实验中所观察到的细胞图,下列叙述正确的是
A.图中1、2、6组成了细胞的原生质层 B.图中细胞处于质壁分离状态,此时6处的浓度一定大于7处的浓度
C.图中1是细胞壁,6中充满了蔗糖溶液
D.图中7是细胞液,在细胞发生质壁分离过程中,其颜色逐渐变浅
物质跨膜运输的其他实例
培养液中的离子浓度 水稻吸收水分及 其它离子较多, 吸收Ca2+和 Mg2+较少,结 果导致培养液中 Ca2+和Mg2+相 对浓度增高
1、水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高?
初始浓度
水稻 番茄
结论:细胞对于物质的输出和输入有选择性。
0 Mg2+ Ca2+ SiO44+ 离子
2、不同作物对无机盐的吸收有差异吗?
几种微生物体内的矿物质含量
(占全部矿物质的%) 微生物 大肠杆菌 圆褐固氮菌 酵母菌 米曲霉 P 2O 5 34 5 51 49 K 2O 13 2 39 28
第四章 细胞的物质输入和输出
第1节 物质跨膜运输的实例
扩散:物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移,直到均匀分布的现象
一、渗透作用
1、漏斗管内的液面为什么会升高?
单位时间内透过玻璃纸的水分子数多于渗出玻璃 纸的水分子数量 2、如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面 还会升高吗? 不会,因为纱布的孔隙很大,蔗糖分子也可 以自由透过.
“水往 高
处流”
二、动物细胞的吸水和失水
清水
0.9%生理盐水
3%生理盐水
膨胀→涨破
细胞内液浓度
保持正常形态 等 水等 等 水等
皱缩 低 水多 高 水少
细胞膜
细胞外液浓度
高 水少 低 水多
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗? 2、红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中 所说的半透膜?
相当于半透膜
成熟 植物细胞的吸水和失水
细胞壁
中央 大液泡
水
细胞膜
两膜间细胞质 液泡膜 细胞液 水 原生质层
探究
原生质层可以相当于一层半透膜吗?
探究实验:植物细胞的吸水和失水
提出问题 (原生质层是一层半透膜吗?)
作出假设 (原生质层相当于一层半透膜) 设计实验
设计 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液 方案 中,观察其大小的变化;再将细胞浸润 在清水中,观察其大小的变化。 预期 在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变 结果 小,细胞皱缩;在清水中植物细胞的中 央液泡会变大,细胞膨胀。
3、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件?
浓度差越大细胞吸水或失水越多
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
结论
1、红细胞膜相当于一层半透膜 2、红细胞靠渗透作用吸水 3、水分进出红细胞,是顺水的浓度梯度 (水多 水少)
其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似
动物细胞吸水和失水会发生细胞涨破和细胞 萎缩现象,植物细胞呢?
不同微生物对矿质元素的吸收表现出较大的差异。
物质跨膜运输的其他实例
- I I I I - I- I I I - II
I-
I-
取决于生命活动 的需要
I-浓度
甲状腺滤泡上皮细胞
血液
20~25×250mg/L
250mg/L
结论:物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。
物质跨膜运输的其他实例
√水
√需要的离子 √需要的小分子 有选择性
物质
输入
有选择性
细胞
输出
物质
×不需要的离子
×不需要的小分子
×大分子
结论: 细胞膜不仅是半透膜, 还是选择透过性膜
作业: 优化方案
课时作业12